一种盘式全超导电机制造技术

一种盘式全超导电机，设有一组转子，转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，两个转子之间依次设有第一定子定位板、第一定子冷却通路、定子集中式跑道绕组、第二定子冷却通路和第二定子定位板，定子集中式跑道绕组和第二定子冷却通路之间设置有励磁铁芯阵列，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置。使用时，取消了定子磁轭的设计，可以使得定子磁场沿轴向无旋转变化，同时转子表面贴附超导体钇钡铜氧块，通过布设在水道内的液态氮直接进行冷却，定子集中式跑道绕组由超导钇钡铜氧带材绕包而成，大幅度降低铁芯损耗，提升电机效率和出力。

A disk type all superconducting motor

【技术实现步骤摘要】
一种盘式全超导电机
本专利技术主要涉及盘式电机的
，特别涉及一种盘式全超导电机，尤其涉及一种盘式定转子全超导电机。
技术介绍
目前主流驱动电机设计越来越向着高密度化的趋势发展，功率密度也逐年有所攀升，较高功率密度的筒式电机将越来越难以满足高密度化的开发需求。传统永磁盘式电机的磁路结构为：磁感线从表贴式转子N极磁钢发出，经过气隙穿过定子励磁铁芯，磁路在定子轭部产生旋转，在翻折后经由相邻定子齿部励磁铁芯通过气隙后返回转子相邻磁钢的S极。传统的超导电机均为传统的筒式构型，这种超导电机的构型与电机的发展趋势相差甚远，超导电机的功率密度及转矩密度经常由于其本身系统的低密度化而难以得到提升。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种盘式全超导电机，消除了定子励磁铁芯轭部的设计，可以使得定子磁场沿轴向无旋转变化，磁场更加均匀，同时转子表贴有不同高度的钇钡铜氧块材，使气隙磁密较传统充磁方法有大幅度提高，提升电机效率和出力。本专利技术的目的可以通过下述技术方案来实现：一种盘式全超导电机，包括壳体，其特征在于，壳体内设有一组对应设置的转子，转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，两个转子之间依次设有第一定子定位板、第一定子冷却通路、定子集中式跑道绕组、第二定子冷却通路和第二定子定位板，定子集中式跑道绕组和第二定子冷却通路之间设置有励磁铁芯阵列，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构之间通过第一、第二定子定位板进行固定，第一、第二定子冷却通路的设置位置与定子集中式跑道绕组和两个转子的位置相对应，对转子和定子集中式跑道绕组的材料进行降温。优选的，励磁铁芯阵列包括若干个沿圆周均匀分布的若干个励磁铁芯，每个励磁铁芯的两侧边分别设有绕组设置槽，定子集中式跑道绕组一一绕设于励磁铁芯上，励磁铁芯采用定子极靴的结构形状，定子极靴的厚度为4-12mm，相邻的定子极靴之间设有间隙。进一步，转子表面贴敷有若干块钇钡铜氧块材，转子上设有若干条沿转子半径均匀布设的水道，水道的位置与钇钡铜氧块材的位置相对应。更进一步，钇钡铜氧块材的形状为圆柱形，其直径为8-25mm，相邻的钇钡铜氧块的高度不同，根据高度分为最高、居中和最低三种钇钡铜氧块，最高的四块钇钡铜氧块作为磁钢，充磁方向为竖直向上或向下，居中和最低的钇钡铜氧块分布于最高钇钡铜氧块的两侧，起到聚磁的作用，充磁方向为偏离数值45°-60°，居中和最低的钇钡铜氧块的充磁方向相反。相对于现有技术，本专利技术的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：1、本专利技术所述的改进方案，描述了一组转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，相较于筒式电机，在功率密度、转矩密度等指标上均有显著提高；2、本专利技术的技术方案中，励磁铁芯阵列包括若干个沿圆周均匀分布的定子极靴，使得定子产生的磁场更加均匀，同时取消了定子磁轭的设计，可以使得定子磁场沿轴向无旋转变化；3、本专利技术转子表面贴附超导体钇钡铜氧块，通过布设在水道内的液态氮直接进行冷却，定子集中式跑道绕组由超导钇钡铜氧带材绕包而成，大幅度降低铁芯损耗，提升电机效率和出力；4、本专利技术设有转子冷却水道和定子冷却通路结构，使得转子上的超导体钇钡铜氧块和定子上的跑道型线圈降至临界温度以下，展现超导特性，进一步降低损耗并提升电机功率密度；5、本专利技术的结构设置合理，高效，便于实施和推广。附图说明图1为本专利技术电机的爆炸结构示意图。图2为本专利技术的定子与转子配合的结构示意图。图3为本专利技术的单个励磁铁芯结构示意图。图4为本专利技术励磁铁芯列阵的结构示意图。图5为本专利技术一实施例中定子冷却通路的结构示意图。图6为本专利技术一实施例中定子集中式跑道绕组的结构示意图。图7为本专利技术实施例中第一定子定位板的结构示意图。图8为本专利技术实施例中第二定子定位板的结构示意图。图9为本专利技术实施例中定子集中式跑道绕组、励磁铁芯列阵和定子定位板之间的连接结构示意图。图10为本专利技术实施例中定子集中式跑道绕组、励磁铁芯列阵、定子定位板和定子冷却通路之间的连接结构示意图。图11为本专利技术实施例中转子背铁内外套的爆炸示意图。图12为本专利技术的转子结构示意图。图13为本专利技术实施例中转子斜极结构示意图。图14为本专利技术实施中两个转子充磁方向不同的结构示意图。图中标注如下：1转子、2第一定子定位板、3第一定子冷却通路、4定子集中式跑道绕组、5励磁铁芯列阵、6第二定子冷却通路、7第二定子定位板；11钇钡铜氧块材、12水道；21圆形卡槽；51励磁铁芯、52绕组设置槽、53上端部、54下端部；71圆柱形定位柱。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本专利技术。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本专利技术，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本专利技术的范围。本专利技术所述的一种盘式全超导电机，参见图1，包括壳体，其与现有技术的区别在于，壳体内设有一组对应设置的转子1，转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，两个转子之间依次设有第一定子定位板2、第一定子冷却通路3、定子集中式跑道绕组4、第二定子冷却通路6和第二定子定位板7，定子集中式跑道绕组4和第二定子冷却通路之间设置有励磁铁芯阵列5，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构之间通过第一、第二定子定位板进行固定，第一、第二定子冷却通路的设置位置与定子集中式跑道绕组和两个转子的位置相对应，对转子和定子集中式跑道绕组的材料进行降温。这里所述的冷却结构是指第一、第二冷却通路共同构成的冷却结构，第一、第二冷却通路各自独立设置，互相之间不连通。这里的定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置，即每个励磁铁芯外部绕设有一个由超导钇钡铜氧带材绕包而成的单个跑道绕组结构。具体来说，本专利技术消除了定子励磁铁芯轭部的设计，使磁感线由表贴式转子N极磁钢引出，后经由气隙到达定子励磁铁芯，在定子励磁铁芯内部径直穿过，经由气隙到达另一转子反向充磁的S极磁钢。由于取消掉磁轭的设计，致使转子磁场沿轴向并无旋转磁场变化，所以定子励磁铁芯可以选取取向硅钢材料或者各向异性的高导磁材料以替代传统无取向硅钢，拥有更强的饱和磁密。同时，本专利技术转子表贴式不同高度的钇钡铜氧块材的充磁方式为非径向充磁，采用三维径向Halbach（赫尔巴克阵列）阵列进行聚磁，使气隙磁密较传统充磁方法有大幅度提高。同时转子背铁内部埋设有冷却回路，通过空心轴使冷却液充盈，使得钇钡铜氧块材冷却至临界温度以下以展现超导性。在一个实施例中，本专利技术提出一种径向磁场的盘式定转子全超导的电机设计，转子采取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盘式全超导电机，包括壳体，其特征在于，壳体内设有一组对应设置的转子，转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，两个转子之间依次设有第一定子定位板、第一定子冷却通路、定子集中式跑道绕组、第二定子冷却通路和第二定子定位板，定子集中式跑道绕组和第二定子冷却通路之间设置有励磁铁芯阵列，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构之间通过第一、第二定子定位板进行固定，第一、第二定子冷却通路的设置位置与定子集中式跑道绕组和两个转子的位置相对应，对转子和定子集中式跑道绕组的材料进行降温。/n

【技术特征摘要】
1.一种盘式全超导电机，包括壳体，其特征在于，壳体内设有一组对应设置的转子，转子采取非径向充磁结构，两个对应设置的转子充磁方向不同，磁极相反，两个转子之间依次设有第一定子定位板、第一定子冷却通路、定子集中式跑道绕组、第二定子冷却通路和第二定子定位板，定子集中式跑道绕组和第二定子冷却通路之间设置有励磁铁芯阵列，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构对应配合设置，定子集中式跑道绕组的结构与励磁铁芯阵列的结构之间通过第一、第二定子定位板进行固定，第一、第二定子冷却通路的设置位置与定子集中式跑道绕组和两个转子的位置相对应，对转子和定子集中式跑道绕组的材料进行降温。


2.根据权利要求1所述的一种盘式全超导电机，其特征在于，励磁铁芯阵列包括若干个沿圆周均匀分布的若干个励磁铁芯，每个励磁铁芯的两侧边分别设有绕组设置槽，定子集中式跑道绕组一一绕设于励磁铁芯上，励磁铁芯采用定子极靴的结构形状，定子极靴的厚度为4-12mm，相邻的定子极靴之间设有间隙。


3.根据权利要求1所述的一种盘式全超导电机，其特征在于，转子采取非径向充磁结构，转子表面贴敷有若干块钇钡铜氧块材，转子上设有若干条沿转子半径均匀布设的水道，水道的位置与钇钡铜氧块材的位置相对应。


4.根据权利要求3所述的一种盘式全超导电机，其特征在于，钇钡铜氧块材的形状为圆柱形，其直径为8-25mm，相邻的钇钡铜氧块的高度不同，根据高度分为最高、居中和最低三种钇钡铜氧块，最高的四块钇钡铜氧块作为磁钢，充磁方向为竖直向上或向下，居中和最低的钇钡铜氧块分布于最高钇钡铜氧块的两侧，起到聚磁的作用，充磁方向为偏离数值45°-60°，居中和最低的钇钡铜氧块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴瑞琳，高凌宇，
申请(专利权)人：苏州英磁新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32