[发明专利]超导对极往复发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是涉及一种超导对极往复发动机。

背景技术

随着技术的发展，超导在各领域得到了应用。所谓超导是超导体，超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。如果能够很好的利用这一原理制造超导发动机，将能够利用很低的电压产生很大的电流。

使用超导材料制作的线圈需要同时满足一下三个条件：

1、超导绕组所处的温度低于其超导临界转变温度；

2、超导绕组通过的电流密度小于其所处温度下的临界电流密度；

3、超导绕组所处的磁场强度小于其在该温度下的临界磁场强度。

满足以上条件的超导绕组，处于超导状态，即绕组的电阻为0。这时的绕组通过很小的直流电压，就可以产生很大的电流，并在绕组两端产生极强的极性不变的磁场。通常磁场强度可达7T～30T左右，这样的磁场强度大约是旋转电动机内磁场强度的30倍以上。

在众多的发动机中有类似的“超导活塞式发动机”，它的构思相对其它种类发动机相当新颖和先进；但它的超导磁体的二个磁极只用了一面，运动的驱动绕组的两个磁极也只用了一面，相对利用率只是四分之一。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出一种超导对极往复发动机，在同等条件下能够充分利用超导绕组产生的两个磁极及动子绕组的两个磁极，有效的提高了功率。在同等体积情况下，和本发明的扭矩减小很多。

为了达到上述目的，本发明提出了一种超导往复发动机，其特征在于，包括：包括超导绕组和动子绕组；所述超导绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面都面向动子绕组的两个磁极面；所述动子绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面都面向超导绕组的两个磁极面；并对超导磁系统进行可靠的失超保护；

电气控制系统，所述电气控制系统电连接所述动子绕组，以向所述动子绕组输入强弱、相位可变的交变电流；

曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构连接所述动子的芯，所述曲柄连杆机构用于将往复运动变为转动以输出动力。

作为上述技术方案的优选，所述超导绕组相对于动子绕组是固定的，由外部的钛合金制成的杜瓦、内部的超导线材绕制的绕组及冷却剂组成。

作为上述技术方案的优选，所述动子绕组的芯由导磁金属制成，所述绕组由空心铜管或空心铝管制成，所述绕组绕制于所述芯上，所述空心铜管或空心铝管内设有散热剂。

作为上述技术方案的优选，动子绕组的芯由导磁金属制成，所述绕组由扁铝线制成，所述人绕组绕制于所述芯上，所述绕组的每层之间通过绝缘材料架空并固定，以使动子在运动时排热的空气可由每层空间流过来进行强制散热。

作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两端面分别设有两个突起以形成Y字形；所述动子绕组的两端面分别设有两个突起以形成Y字形，所述超导绕组与所述动子绕组的突起相对设置。

作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两端面位于同一平面；所述动子绕组的两端面位于同一平面。

作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两个端面和动子绕组的两个端面以一预定的仰角向各自的磁场延伸，以利于驱动绕组的行程较长。

本发明提出了一种超导对极往复发动机，主要根据超导线材制作的线圈在同时满足了3个条件：1.超导绕组所处的温度低于其超导临界转变温度；2.超导绕组通过的电流密度小于其所处温度下的临界电流密度；3.超导绕组所处的磁场强度小于其在该温度下的临界磁场强度；满足以上条件的超导绕组，处于超导态。即绕组的电阻为零，这时的绕组通以极小的直流电压，即可产生极大的电流，并在绕组两端产生极强的极性不变的磁场。通常磁场强度可达7T～30T左右，这样的磁场强度大约是旋转电动机内磁场强度的30倍以上。定子绕组固定不动，外形呈半园环型状，线圈的两个端面几乎平行，两个端面产生出的中心磁场极性不同，磁力线几乎平行。运动的动子绕组同样外形呈半园环型状，动子绕组的两个端面也几乎平行。给动子绕组通以电流，根据安培定律：超导绕组与动子绕组的作用力F＝B·I·L；其中：作用力F的单位是牛；磁场强度的单位是特；电流的单位是安；动子绕组的线长是米。给动子绕组通入强弱、相位可变的交变电流，那么产生的作用力是双方向的。使得动子在轨道中作直线往复运动，通过曲柄连杆机构转变成旋转运动输出。本发明特别适合为舰艇、航空等领域提供大推重比高效动力。

附图说明

图1为本发明优选实施例结构示意图；