[发明专利]超导电机的转子或定子

说明书

本申请是申请日为“2008年10月24日”、申请号为“200810173228.5”、发明名称为“超导电机的转子或定子”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及超导旋转电机。具体地说，本发明提供一种适用于高温超导电机的转子或定子。该转子或定子在超导励磁线圈与励磁线圈支撑结构的安装架之间具有高强度和低导热性。

背景技术

电机通常包括安装成围绕协同操作的定子旋转或在协同操作的定子内旋转的圆筒形转子。也就是说，电机可以具有安装在外定子内的大致圆筒形的内转子、或围绕内定子安装的圆筒形外转子。在超导电机中，定子和/或转子可以包括安装在励磁线圈支撑结构上的多个超导励磁线圈，从而形成与定子或转子中的另一个的表面大致相邻但间隔开的表面。

在这种转子和定子的构造中存在这样一些必须克服的问题。首先，在操作时必须将超导励磁线圈和励磁线圈支撑结构保持在低温下。相反，优选的是保持安装励磁线圈支撑结构的安装架尽可能地接近环境温度，以便允许转子或定子与在环境温度下运转的其它装置或部件连接。因此，需要改进的转子和定子构造，以便在励磁线圈支撑结构与励磁线圈支撑结构的安装架之间提供非常好的隔热性。

还需要任意这种转子和定子构造能够将转矩和其它应力从励磁线圈有效地传递到励磁线圈支撑结构的安装架上。容易理解到，转子或定子必须能够承受在电机运转时可能受到的所有力。这包括短路转矩，该转矩是振动型的并且通常比普通额定转矩大许多倍。

转子或定子还必须能够在环境温度下进行构建并且随后使得励磁线圈冷却到转子和定子运转时所处的低温。该冷却步骤产生转子和定子必须承受的大收缩力。

因此，需要超导电机的转子或定子能够在超导励磁线圈与励磁线圈支撑结构的安装架之间提供足够的隔热性，并且还能够承受在构造和运转时所受到的机械应力和热应力。

发明内容

本发明提供一种超导电机的转子或定子，该转子或定子包括：安装架，其在所述电机运转时保持在大致环境温度下；励磁线圈支撑结构；多个超导励磁线圈，其由所述励磁线圈支撑结构支撑并且在所述电机运转时保持在低温下；以及至少一个连接元件，其将所述励磁线圈支撑结构固定到所述安装架上。

优选地，所述励磁线圈是以本领域的技术人员已知的方式形成的高温超导(HTS)线圈。然而，所述励磁线圈还可以是低温超导(LTS)线圈。

所述励磁线圈支撑结构可以是围绕所述安装架或者在所述安装架内部形成的大致圆筒形的套筒，并且具有第一轴向端部和第二轴向端部。

如果本发明的转子或定子大致位于并且安装在同一电机的转子或定子中的另一个的内部，那么所述励磁线圈可以围绕所述励磁线圈支撑结构的径向外圆筒表面形成并且由所述表面支撑。可选的是，如果本发明的转子或定子位于同一电机的转子或定子中的另一个的外部并且围绕同一电机的转子或定子中的所述另一个进行安装，那么所述励磁线圈可以围绕所述励磁线圈支撑结构的径向内圆筒表面形成并且由所述表面支撑。

容易理解到，如果本发明的转子或定子是电机的径向内侧构件，那么所述安装架在所述电机内部位于中心，并且可以是在所述励磁线圈支撑结构内部套入并且固定在该励磁线圈支撑结构上的大致圆柱形的杆、轴或管。这种中心安装架可以是实心的，但是优选地为大致管形的以便使其重量最小。中心安装架还具有按照与所述励磁线圈支撑结构相同的取向形成的第一端部和第二端部。

可选的是，如果根据本发明的转子或定子是所述电机的径向外侧构件，那么所述安装架将位于所述励磁线圈支撑结构的外部，并且可以是围绕所述励磁线圈支撑结构套入并安装在该励磁线圈支撑结构上的大致圆筒形的管。在本发明是定子的情况下，则所述定子将在使用时保持静止，并且所述安装架可以具有大致圆筒形的内表面，但是也可以形成为任意合适的形状。

为了正常地运转，必须将所述多个超导励磁线圈冷却到合适的低温。在所述电机运转时还必须将所述励磁线圈支撑结构保持在低温下。然而，所述励磁线圈支撑结构在大致环境温度下形成，并且当所述电机不运转时，允许所述励磁线圈和所述励磁线圈支撑结构升温到大致环境温度。本发明的转子或定子的安装架通常保持在大致环境操作温度下，以便保持诸如强度和刚度等所需的物理特性，并且使安装架能够与处于环境温度下的其它装置连接。