[发明专利]一种单低温保持器超导直线电机

说明书

本发明公开了一种单低温保持器超导直线电机。该电机分为上中下三层，中间为动子，上下两层为定子，绕组分布在定子上。绕组由高温超导材料组成，包括电枢绕组和励磁绕组。为了实现电枢绕组和励磁绕组的安装，将定子分为上下两部分，电枢绕组分布在上定子，励磁绕组分布在下定子，为了便于绕组的安装，可将绕组设计成跑道型。由于定子分为上下两部分，所以单低温保持器设计成环形，并包裹着上下定子。通过在上下定子齿靴开等宽齿的方式添加调制极，起到调制上下磁场的作用。本发明的全超电机只需要一个环形单低温保持器，大大降低了生产成本，开发前景更为广阔。

技术领域

本发明涉及医疗电气设备，交通运输，国防，商业及家用电器等领域，尤其适应用于导弹发射和电磁弹射系统的一种单低温保持器全超直线电机。

背景技术

直线电机是一种直接将电能转换成直线运动机械能的传动装置，具有起动推力大，动态响应快，速度与加速度大等优点。超导材料在低温下电阻为零，功率损耗降至为零，解决了电枢绕组发热，温升等问题，使得电机效率大为提高；由于超导线的临界磁场强度和临界电流密度都很高，使超导电机的气隙磁通密度和绕组的电流密度比平常电机提高十几倍，大大地提高电机的功率密度，降低电机的重量，体积和材料损耗。

超导材料具有零电阻效应，同位素效应，迈斯纳效应以及约瑟夫森效应等。关于零电阻效应，一开始能斯特用熵的理论来解释金属电阻在接近零度时逐渐降低为零，而杜瓦用铂在液温区的研究结果则与之相反；中期昂内斯参与研究，通过研究低温下金属电阻的变化，实现了氦的液化而能达到4K至1K的极低温区，后续用汞作为研究对象，发现其在4.2K附近，汞的电阻已经降至无法测量的状态，这是人们第一次发现超导态；后来，法奥(J.File)和迈奥斯(R.G.Mils)利用精确核磁共振方法测量超导电流产生的磁场来研究螺线管内超导电流的衰变，结果是衰减时间不低于十万年，由此零电阻效应被确定。

发明内容

本发明的内容是为了优化全超直线电机的性能，提出一种单低温磁场调制式全超直线电机。

本发明采用的技术方案是：

一种单低温保持器超导直线电机，其特征在于，包括上下两个定子(2)(3)，一个动子(1)，两组绕组(4)(5)，一个单低温保持器；

所述定子分为两部分，上定子(2)和下定子(3)，上定子(2)和下定子(3)都为三相12极并且每极对应，动子数为10；所述电枢绕组(4)分布在上定子(2)，所述励磁绕组(5)分布在下定子(3)，两组绕组为跑道型缠绕，相邻相线圈间隔电角度公式为θ＝(2πN_r)/N_s+π，其中转子极数N_r＝10，定子极数N_s＝12故θ＝120°；所述电枢绕组(4)和励磁绕组(5)都为高温超导材料；励磁绕组(5)中通入恒定的励磁电流；所述保持器包裹着上下定子，故设计成环形。

进一步，相比于动子数为11，13，14的直线电机，在转速相同时，由于高电频，铁耗随动子数增多而增加，所以选择最小的10动子数直线电机。

进一步，动子下底与动子极距的比值为0.7，动子上底与动子极距的比值为0.67。

进一步，加入了调制极(6)，即将所述的上定子(2)和下定子(3)齿靴加厚，通过在齿靴上开一定深度的小槽，形成等距分布的等宽小齿，这些齿充当了磁齿轮中调磁环的作用，故称之为调制极。

进一步，,电枢和励磁绕组为跑道型，且两种绕组所用的材料是钇钡铜氧化合物或Bi-2223。

进一步，所述单低温保持器采用杜瓦。

本发明具有以下效果：

1.本发明中的上下定子都是凸极结构，电机结构简单易于实现，且降低了高速运行时温度和机械等方面故障的发生率。