[其他]超导排磁电动机

说明书

本发明涉及一类利用超导抗磁性的超导电动机。

某些物质在接近绝对零度时，会失去磁导率和电阻性。当物质呈超导性时，它会排斥所有的磁场，如磁棒落入一超导性金属碟中，它将被自己在碟中的“磁像”反排斥，而悬浮于碟面上。超导性金属的原来电阻可以借外加于其上的磁场或通过其上的电流超过某一临界值而予恢复。最近发现适当的处理某些合金（如铌－锡合金），可以在很强的磁场和高电流密度下仍保持其超导性。（以上引自中山自然科学大辞典第四册307页）

超导电机是电机行业二十年来最吸引人的新型电机之一，因为它用超导技术使励磁绕组电阻为零，并大大提高电机的电磁负荷，从而大大缩小电机体积，使单机容量比常规电机成十倍地增加，而且效率提高，运行费用节约，无论作为发电机或是电动机，都有极大的实用意义。（以上引用中国科学院某研究所）

国外有关超导电动机的专利主要是解决冷却技术，如FR        2319233具有超导性转子的转动电动机是利用热虹吸管效应通过转动接头抽吸冷却剂。而对电动机的旋转原理并未作改变。

本发明的任务不是解决冷却技术，不限于利用超导零电阻特性，而是要利用超导排磁性创造一种新型电动机，创造一种新的旋转原理，由于超导排磁性力量很大，因此可望进一步提高电动机的旋转力矩，或进一步缩小电机体积。

本发明的技术措施是，在定子和转子上分别装配磁铁、或超导排磁金属，如果转子上有超导材料块，定子就有磁铁磁极；如果定子上是超导材料块，那么转子就应当有磁铁磁极。使定子与转子之间、即磁极与超导体之间产生相互排斥力，从而形成转动力矩达到旋转目的。

在冷却技术方面，各种现有技术都可以利用，特别是日本专利昭58～99261提供的“将气体致冷剂从转子表面排到空隙中”的方法应当利用。在各实施例中不再重复说明。

超导材料的选用也很重要。超导材料有I型Ⅱ型之分，I型能完全排斥磁力线（磁通），但是不能承受高强磁场。所以I型材料只能在弱电流弱磁场的条件下使用。Ⅱ型材料可以承受高强磁场，但允许部分磁通穿过。下面列出几种超导材料的上临界场强。单位：特斯拉

铌三锡 245×10^－1特；铌三铅300×10^－1特；

铌三镓 340×10^－1特；铌三（铝硅）340×10^－1特；

铌三锗 370×10^－1特；铌三（铝、锗）420×10^－1特；

铅钼硫化合物 600×10^－1特。

对上述几种超导体，可以与普通永久磁铁相作用，也可以与普通电磁铁相作用，还可以和超导电磁铁相作用。下面列出这三种磁铁的强度：

普通永久磁铁（4～7）×10^－1特；

电动机、变压器铁芯（9～17）×10^－1特

超导体制成的电磁铁230×10^－1特

在下列各方案中对电磁铁的类型不加限制，因此用普通电磁铁还是用超导电磁铁不在技术特征之中，所以下面各方案中只说电磁铁，不加区分，阅者理解为哪一种都可以。

在下面五个方案中将详细介绍超导排磁电动机的各种机型。

第一方案：把三角转子内燃机改造成    超导排磁电动机。

三角活塞转子机缸体的理论型线为双弧圆外旋轮线。附图1a是运用内切滚动法形成双弧圆外旋轮线的原理图。固定圆OR与滚动园Or的偏心距为e，其半径比 (r)/(k) ＝ 3/2 ，当Or圆沿着与它内切的OR园作纯滚动时，与Or圆相对固定的圆外一点P的轨迹，便是上述型线。切点I是滚动园Or的瞬时旋转中心，IP是瞬时旋转半径。R与IP的夹角φ称摆动角（即刮片的摆动角）。园心Or到P点的距离R称为范成半径。气缸的实际型线是理论型线向外平移距离a的等距线。三角活塞的廓线是实际气缸型线的内包络线，或是它的某种近似曲线。

缸体与活塞之间设有一对齿数比是3：2的内齿合行星齿轮。外齿轮固定在端盖上，并与气缸同心。内齿轮固定在活塞上，活塞滑套在主轴的偏心轴颈上，其偏心距e就是内外齿轮的齿合中心距。当活塞在气缸内作行星运动时，它的三个径向密封片（刮片）始终贴着气缸型面滑动，活塞廓面与气缸型面之间形成三个容积周期性变变化的工作室。活塞转一周，偏心轴转三圈。

上述构造很适合改造成超导排磁电动机，其方法有二；其一是：把三个电磁铁放在三角转子的三个面上，而缸圈用超导材料制造；其二是，三角转子用超导材料制造，而在缸体适当位置安装若干电磁铁，下面的两个实施例将作具体介绍。