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超導磁力發(fā)動機的制作方法

文檔序號:7443576閱讀:387來源:國知局
專利名稱:超導磁力發(fā)動機的制作方法
超導磁力發(fā)動機技術領域
本發(fā)明屬于電機技術領域,具體涉及一種超導磁力發(fā)動機。
技術背景
內(nèi)燃機在大量消耗著日益減少的石油資源,其效率低、能耗高,而且排氣污染嚴 重,給人們帶來了巨大的壓力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足,提供一種結(jié)構(gòu)新穎、制造容 易、使用輕便、效率高、無污染的超導磁力發(fā)動機。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種超導磁力發(fā)動機,包括定子和 轉(zhuǎn)子,其特征在于所述定子包括一低溫容器、一超導線圈和一磁通泵;所述低溫容器使用 不銹鋼制成雙層,其中間抽成真空,用來容納液氮,對超導器件冷卻,也作為整機的機座;所 述超導線圈使用高溫超導帶材繞制,充電后可在大的空間形成強磁場,而且均勻度特別高; 所述磁通泵為超導線圈充放電,可采用沃爾格磁通泵,或其它形式的充放電設備。
所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、超導片和軟磁片;所述轉(zhuǎn)子軸使用普通鋼材制成,用來傳輸 動力;超導片用高溫超導材料制成,進入超導態(tài)后具有完全的抗磁性,定子磁場對其產(chǎn)生很 大的排斥力,即磁懸浮現(xiàn)象;同時具有理想的屏蔽功能,磁力線不能穿透處于超導態(tài)的超導 片;軟磁片使用軟磁材料制成,如硅鋼或電工純鐵等,其作用是與定子磁場產(chǎn)生很大的吸引 力。
超導片和軟磁片緊貼在一起,呈放射狀固定在轉(zhuǎn)子軸上,超導片和軟磁片可以是 四片以上。轉(zhuǎn)子置于定子磁場的磁極處,浸在定子的低溫容器中。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果是由于采用了超導磁體作為定子磁場,超導 線圈具有零電阻特性,所以損耗少、效率高,節(jié)約能源;它不需要水冷卻,也不需要鐵芯,所 以重量輕,使用方便;它在運行時蒸發(fā)出的氮氣對生物無任何危害,所以環(huán)保。


圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖2是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標記為
1、低溫容器;2、轉(zhuǎn)子軸;3、超導片;4、軟磁片;5、超導線圈;6、轉(zhuǎn)子套;7、框架;8、液氮進口 ;9、液氮出口 ;10、磁通泵。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖實施例,對本發(fā)明做進一步描述
實施例1
為充分運用磁體的能量,增加動力輸出,在定子磁體的兩極(N、S極)處,各設一個 轉(zhuǎn)子,如圖2所示。定子部分增設了齒輪箱,內(nèi)有三個相互嚙合的齒輪,將兩個轉(zhuǎn)子發(fā)出的 動力合二為一輸出。
對定子超導磁體的制作,可參照中科院電工所研制的“快速充放電的超導磁體”實施。
圖2所示,轉(zhuǎn)子部分增設了轉(zhuǎn)子套6,使用絕緣材料(電木、尼龍、玻璃鋼等)制成, 作用是防止液氮飛濺,容納超導片3和軟磁片4,并使兩者呈放射狀位于轉(zhuǎn)子軸2周圍。轉(zhuǎn) 子套6用螺栓固定在轉(zhuǎn)子軸2上。轉(zhuǎn)子套6內(nèi)設有安裝超導片3和軟磁片4的框架7。
為了提高冷卻效果,保障超導片3的超導態(tài)不被破壞。轉(zhuǎn)子套6設有液氮進口 8、 液氮出口 9,依靠離心力使液氮在其內(nèi)流動。
框架7上設有許多窗口,以增大超導片3和軟磁片4與液氮的接觸面積。
為減少渦流損失,軟磁片4采用硅鋼疊片,硅鋼疊片的片與片之間絕緣。
為提高超導片3的屏蔽效果,超導片3做成一面開口的盒子形狀,將軟磁片4(硅 鋼疊片)裝于盒子內(nèi),后置于框架7中。
為了運行平穩(wěn),減少噪聲,兩轉(zhuǎn)子采取錯位)安裝。圖2所示。
實施例2
如圖3所示,為了獲得大的轉(zhuǎn)矩,增加拖動負載的能力,采用兩個超導磁體、一個 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子置于兩個超導磁體的中央。這樣可將轉(zhuǎn)子做得大一些(有6組超導片和 軟磁片)。
為了避免因磁路閉合使超導片3受磁場的排斥力下降的情況出現(xiàn),勵磁電流設有 上限。磁場的大小是隨勵磁電流的大小而變化的。通過調(diào)控勵磁電流,來調(diào)控磁場的閉合 程度,可將磁場調(diào)控在未閉合或部分閉合狀態(tài)。
為提高單機(實施例1和2均為單機)功率,可增大超導片3和軟磁片4以及超 導線圈5的尺寸來實現(xiàn)。要獲得特大功率可將多臺單機聯(lián)為一個機組使用。
本發(fā)明工作原理和工作過程如下
如圖1所示,加注液氮,對超導器件冷卻;啟動磁通泵10向超導線圈5充電,定子 即可變成磁力強大的超導磁體。
當轉(zhuǎn)子上的超導片3處在常態(tài)時,呈現(xiàn)非磁性,與定子磁場不產(chǎn)生作用力;而軟磁 片4在磁場中被磁化,與定子磁場產(chǎn)生很大的吸引力,但轉(zhuǎn)子軸2左右兩邊的軟磁片4吸引 力的方向相反,因而相互抵消,轉(zhuǎn)子不動。
當轉(zhuǎn)子上的超導片3進入超導態(tài)后,則呈現(xiàn)完全的抗磁性,定子磁場會對它產(chǎn)生 很大的排斥力(磁懸浮現(xiàn)象);同時具有了理想的磁屏蔽功能,定子磁場的磁力線不能穿透 左側(cè)的超導片3,因此,使大部分定子磁場的磁力線接觸不到轉(zhuǎn)子軸2左側(cè)的軟磁片4,而使 該軟磁片4與定子磁場的吸引力減小;而轉(zhuǎn)子軸2右側(cè)的軟磁片4與定子磁極間無任何障 礙,所以與定子磁場的吸引力較大。轉(zhuǎn)子軸2左右兩邊軟磁片4與定子磁場產(chǎn)生的吸引力 大小不等,失去平衡,這是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的一個原因。(順時針轉(zhuǎn)動)
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的另一個原因是轉(zhuǎn)子軸2左側(cè)的超導片3與定子磁極間無任何障礙,受 定子磁場的排斥力沒有發(fā)生變化;但轉(zhuǎn)子軸2右側(cè)的超導片3受緊靠它的軟磁片4的遮擋(軟磁片4在磁場中被磁化,具有了磁性,也會對緊靠它的超導片3排斥,但這個排斥力形不 成轉(zhuǎn)矩),這樣就出現(xiàn)了如下情況定子磁場的磁力線一部分被軟磁片4 (軟磁體)所替代, 因此,右側(cè)超導片3較左側(cè)超導片3受定子磁場的排斥力(可形成轉(zhuǎn)矩的力)減小了。失 去了平衡的條件,轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)動。(順時針轉(zhuǎn)動)
運用上述方法對轉(zhuǎn)子軸2兩側(cè)的超導片3和軟磁片4在各對應點受力情況的分 析,得出如下結(jié)論轉(zhuǎn)子上的超導片3和軟磁片4在運行中所做的正功遠大于其做的負功, 這就是有動力輸出的原因。
超導片3和軟磁片4與定子磁極平行時作用力最大,與定子磁極垂直時作用力最 小,作用力由小到大,再由大到小,循環(huán)進行。
轉(zhuǎn)子對定子磁場的N極或S極原理相同。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非是對本發(fā)明作其它形式的限制,任 何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型,仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.超導磁力發(fā)動機,包括定子和轉(zhuǎn)子,其特征在于所述定子包括一低溫容器、一超導 線圈和一磁通泵;所述低溫容器使用不銹鋼制成雙層,其中間抽成真空,用來容納液氮,對 超導器件冷卻;所述超導線圈使用高溫超導帶材繞制,充電后可在大的空間形成強磁場,而 且均勻度特別高;所述磁通泵為超導線圈充放電,可采用沃爾格磁通泵,或其它形式的充放 電設備;所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、超導片和軟磁片;所述轉(zhuǎn)子軸使用普通鋼材制成,用來傳輸動 力;所述超導片用高溫超導材料制成,進入超導態(tài)后具有完全的抗磁性,定子磁場對其產(chǎn)生 很大的排斥力,即磁懸浮現(xiàn)象;同時具有理想的屏蔽功能,磁力線不能穿透處于超導態(tài)的超 導片;所述軟磁片使用軟磁材料制成,如硅鋼或電工純鐵等,其作用是與定子磁場產(chǎn)生很大 的吸引力;所述超導片和軟磁片緊貼在一起,呈放射狀固定在轉(zhuǎn)子軸上;所述轉(zhuǎn)子置于定子磁場的磁極處,浸在定子的低溫容器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導磁力發(fā)動機,其特征在于在定子磁場的兩極N極、S極 處,各設一個轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導磁力發(fā)動機,其特征在于定子可采用兩個超導磁體、一 個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子置于兩個超導磁體的中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導磁力發(fā)動機,其特征在于所述超導片做成一面開口的 盒子形狀,將若干片軟磁片疊裝于盒子內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導磁力發(fā)動機,其特征在于所述超導片和軟磁片的組合 可以是四組以上。
全文摘要
超導磁力發(fā)動機,包括定子和轉(zhuǎn)子,定子包括低溫容器、超導線圈和磁通泵;低溫容器為雙層,中間抽成真空;超導線圈使用高溫超導帶材繞制;磁通泵為超導線圈充放電,可采用沃爾格磁通泵,或其它形式的充放電設備。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸、超導片和軟磁片;轉(zhuǎn)子軸使用鋼材制成,用來傳輸動力;超導片用高溫超導材料制成;超導片和軟磁片緊貼在一起,呈放射狀固定在轉(zhuǎn)子軸上,轉(zhuǎn)子置于定子磁場的磁極處,浸在定子的低溫容器中。本發(fā)明的優(yōu)點是由于采用了超導磁體作為定子磁場,超導線圈具有零電阻特性,所以損耗少、效率高,節(jié)約能源;它不需要水冷卻,也不需要鐵芯,所以重量輕,使用方便;它在運行時蒸發(fā)出的氮氣對生物無任何危害,所以環(huán)保。
文檔編號H02N11/00GK102035439SQ20101058855
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者沈承河, 沈玲儀, 沈紅磊 申請人:沈承河
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