[发明专利]超导发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电机，特别是一种无换向器、无电刷、无铁损的超导直流电机。

背景技术

直流电机按其磁体类型分为电磁式和永磁式，永磁式无励磁绕组，比电磁式结构简单、体积小、重量轻、用铜少、损耗小、效率高、更可靠，所以永磁直流电机应用更广。但是，现有的电磁式直流电机既有换向器，又有电刷；现有的永磁直流电机要么有换向器，要么有电刷，要么既有换向器，又有电刷；电刷和换向器影响着现有直流电机的使用寿命。现有的直流电机中围绕电枢的磁极沿圆周极性交替分布，且相邻的磁极隔有间隙，由于相邻的磁极隔有间隙，电枢相对定子转一周，与电枢发生作用的磁力线不充分多，因而效率不充分高。现有的直流发电机，工作时，超导电枢线圈种的磁场交替变化，除了能产生欲求的感应电动势(大小和方向是变化的)，还在电枢铁心中产生涡流和磁滞效应，这里的涡流和磁滞效应必然产生铁损和有害的热量；电机的使用是可逆的，现有的直流电机作为电动机，结构与直流发电机完全相同，直流电动机工作时，因为电枢中的电流方向不断交替变化而产生交变磁场，所以同直流发电机一样，也会产生铁损和有害的热量。为了克服现有直流电机的缺陷，本人已提交名为“新式直流电机”专利申请，现在以其技术为基础，嫁接超导技术，生成一种超导发动机。

发明内容

本发明设计一种超导发动机，不但解决现有直流电机工作中会产生铁损和有害的热量等问题，减少损耗，提高效率，延长使用寿命，而且提供一种耗能小到酷似永动机的电动机。

本发明按下述技术方案实现。

本发明由主机和辅助系统组成，而主机由定子、转子及轴承组成，辅助系统由制冷机、致冷液(液氦或液氮等)、控制器、蓄电池、充电器、超导开关、传感器及管路等组成。

在径向充磁的圆环形永磁体每端固套一个轴向充磁的圆盘形永磁体，所述的三个永磁体围成的U形环槽磁场是一个单极性磁场；按前述方法再制作一个U形环槽单极性磁场，但其极性与前一个相反，将两个U形环槽磁场的永磁体外表面用圆盘形和圆环形导磁体组合联接起来，两个U形环槽磁场的永磁体与导磁体相贴的面是异极性的，因而磁力线相接通，如图1图5中虚线所示；导磁圆环及导磁圆盘与非磁性圆环的内圆或非磁性轴的外圆联结，在非磁性圆环或非磁性轴两端联接带有中孔的非磁性圆盘，非磁性圆盘与非磁性圆环联接，而非磁性圆盘与非磁性轴是通过轴承联接的，非磁性圆盘的中孔与轴承外圈的外圆联接，轴承内圈的内圆与非磁性轴的外圆联接；以上所述的磁体组件，磁性及非磁性联接件，构成本发明主机的转子。

在非磁性绝缘圆环形线圈架上绕带绝缘包皮的非磁性超导导线以制成超导电枢线圈，线圈架的径向或轴向打有许多小孔，超导电枢线圈用非磁性圆环固定在定子的非磁性绝热壳体的内圆或定子的非磁性绝热轴的外圆上，在超导电枢线圈外面离开一间隙用非磁性绝热材料包一外壳，所述间隙通过定子外壳或定子轴上的通道与致冷液容器连通，间隙中及线圈架里面灌满致冷液，绝热外壳用非磁性绝缘圆环固定在定子的非磁性绝热壳体的内圆或定子的非磁性绝热轴的外圆上，这样就构成了本发明主机的定子。

将超导电枢线圈及其外面的非磁性绝热外壳的两端面的大部分及外圆或内圆插入到转子U形环槽磁场内，并与永磁体围成的U形环槽的壁离开一间隙；固定超导电枢线圈的非磁性绝缘圆环用非磁性圆环固定于电机的非磁性绝热壳体的内圆或轴的外圆；与转子最大外圆或最小内圆相对应的定子的内圆或外圆之间有一间隙，与转子外端面或内端面相对应的定子的内端面或外端面之间有一间隙；超导电枢线圈的输入端、输出端用带绝缘包皮的超导导线连接引到电机的外面，并分别接供电端的正极、负极，要求使左右超导电枢线圈横截面中电流的流转方向相反。

联接或联系所述定子与转子的轴承为通用的机械轴承或磁悬浮轴承。

所述超导电枢线圈与围成U形环槽磁场的永磁体组组数相等，根据实际情况，可设计成若干组，但最少为两组。