專利名稱：橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著高溫超導(dǎo)線材的發(fā)展，超導(dǎo)電力技術(shù)將給經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)極其 深遠(yuǎn)的影響。超導(dǎo)電機(jī)有功率密度高、單機(jī)極限容量大、效率高、體積小、重量輕、噪聲小等 優(yōu)點(diǎn)。 傳統(tǒng)超導(dǎo)電機(jī)的設(shè)計(jì)方案效仿常規(guī)同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子上采用超導(dǎo)直流勵(lì)磁繞組， 定子上采用"空氣芯"銅繞組，轉(zhuǎn)軸采用中空軸結(jié)構(gòu)為冷凍劑提供流通路徑。這種設(shè)計(jì)方案 帶來(lái)了低溫容器的旋轉(zhuǎn)密封、軸的冷收縮補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，增加了電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，難于制 造，又降低了系統(tǒng)的可靠性。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明人在中國(guó)發(fā)明專利名稱為軸徑向磁通全超導(dǎo)同 步電機(jī)，公開(kāi)號(hào)CN101272085，
公開(kāi)日2008.09. 24的案件中提出了雙邊勵(lì)磁全超導(dǎo)同步 電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖30和圖31所示。此電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于電機(jī)的電樞繞組與勵(lì)磁繞組均采用 高溫超導(dǎo)材料，減少了繞組銅耗，提高了電機(jī)的電負(fù)荷、功率密度和效率；需要冷卻的超導(dǎo) 繞組部分都在定子上，消除了低溫容器的旋轉(zhuǎn)密封、電刷和滑環(huán)裝置，簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)和 低溫冷卻系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性；定轉(zhuǎn)子主要磁路均采用鐵心，氣隙磁密與普通同步電 機(jī)基本相同，因此電機(jī)的噪聲低、漏磁??；電機(jī)內(nèi)部雖為極低溫，而電機(jī)表面卻為常溫，使用 場(chǎng)所不受限制。所以能很好地克服傳統(tǒng)超導(dǎo)電機(jī)的缺點(diǎn)，在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)、電力機(jī)車牽 弓l、風(fēng)力發(fā)電、大型工業(yè)軋鋼機(jī)等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。 但是上述方案還存在以下問(wèn)題一是超導(dǎo)繞組的結(jié)構(gòu)及尺寸受電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)限 制，線圈的彎曲半徑不能太小，否則將降低線圈的載流能力，增大線圈的交流損耗；二是線 圈的數(shù)量隨電機(jī)齒槽數(shù)的增加而增加，線圈的繞制成本高，冷卻容器的數(shù)量多，電機(jī)的結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、制造成本高；三是相與相之間存在磁耦合影響電流的控制精度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決由于超導(dǎo)繞組的結(jié)構(gòu)及尺寸受電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)限制的缺點(diǎn)，以及 線圈的數(shù)量隨電機(jī)齒槽數(shù)的增加而增加，線圈的繞制成本高，冷卻容器的數(shù)量多，電機(jī)的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的問(wèn)題，而提出了一種橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)。 本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)由機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子組成；轉(zhuǎn)子由永磁體陣列和 轉(zhuǎn)子軛組成；定子由若干個(gè)相單元組成；定子由若干個(gè)相單元組成；相單元由若干個(gè)相單 元鐵心和相電樞繞組組成；每個(gè)相單元鐵心由k個(gè)鐵心單元組成；每個(gè)鐵心單元由兩個(gè)齒 和磁軛組成，所述的兩個(gè)齒沿軸向排列，所述的兩個(gè)齒之間連接有磁軛；k個(gè)鐵心單元沿圓 周方向依次等間隔排列在機(jī)殼內(nèi)，并且k個(gè)鐵心單元在動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向疊加排列形成相單元 鐵心的齒孔；超導(dǎo)電樞繞組組件通過(guò)相單元鐵心的齒孔繞成一相相電樞繞組；超導(dǎo)電樞繞 組組件由超導(dǎo)電樞繞組、電樞繞組低溫屏蔽容器和電樞繞組支撐骨架組成；超導(dǎo)電樞繞組的線圈為跑道形纏繞在電樞繞組支撐骨架上，超導(dǎo)電樞繞組的線圈與電樞繞組支撐骨架安
裝在電樞繞組低溫屏蔽容器的內(nèi)部；當(dāng)電機(jī)為m相電機(jī)時(shí)，則有i Xm個(gè)相單元，相鄰兩個(gè)相
電樞繞組之間為[(j-l)+l/m]X180°電角度，其中j、k、m、i均為自然數(shù)。 本發(fā)明采用特殊的相間無(wú)耦合結(jié)構(gòu)電樞結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)電樞繞組組件結(jié)構(gòu)結(jié)合構(gòu)成
一種橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)。所述的電機(jī)的相間無(wú)耦合結(jié)構(gòu)給于超導(dǎo)電樞繞組帶來(lái)了曲率
半徑大、載流能力強(qiáng)、交流損耗小的特點(diǎn)，并且其線圈數(shù)量少，從而使得其加工工藝簡(jiǎn)單、成
本低。在結(jié)合了無(wú)耦合結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電樞繞組組件的超導(dǎo)同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、
效率高和功率密度大等優(yōu)點(diǎn)。上述電機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)模塊化及大容量化。并且電機(jī)可
以為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，軸向相鄰兩線圈的繞向相反，電機(jī)還可以為雙定子結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的電機(jī)既可
以作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用，在船舶推進(jìn)、風(fēng)力發(fā)電、軋鋼及電動(dòng)車輛等領(lǐng)
域具有廣泛的應(yīng)用前景。
圖1是本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)的相電樞繞組為圓形相電樞繞組的主視 圖；圖2是圖1的A部放大圖；圖3是圖1的徑向剖視圖；圖4是圓形相電樞繞組的超導(dǎo)電 樞繞組42與電樞繞組支撐骨架44的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī) 的相電樞繞組為橢圓形相電樞繞組的主視圖；圖6是圖5的B部放大圖；圖7是圖5的徑向 剖視圖；圖8是橢圓形相電樞繞組的超導(dǎo)電樞繞組42與電樞繞組支撐骨架44的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖9至圖12是鐵心單元5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是具體實(shí)施方式
六所述的永磁體陣列 平面展開(kāi)圖；圖14是具體實(shí)施方式
七所述的永磁體陣列的平面展開(kāi)圖；圖15是具體實(shí)施 方式八所述的永磁體陣列的平面展開(kāi)圖；圖16是具體實(shí)施方式
九所述的永磁體陣列的平 面展開(kāi)圖；圖17是具體實(shí)施方式
十所述的永磁體陣列的平面展開(kāi)圖；圖18是具體實(shí)施方 式i^一所述的永磁體陣列的平面展開(kāi)圖；圖19是具體實(shí)施方式
十二所述的永磁體陣列的 平面展開(kāi)圖；圖20至圖22是本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)為單相并聯(lián)結(jié)構(gòu)電機(jī)的鐵心 單元5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖23是本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)為單相并聯(lián)結(jié)構(gòu)電機(jī)的永磁 體陣列的平面展開(kāi)圖；圖24是本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)為三相電機(jī)的主視圖；圖25 是圖24的A-A剖視圖；圖26是圖24的B-B剖視圖；圖27是圖24的C-C剖視圖；圖28是 本發(fā)明的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)為三相電機(jī)的永磁體陣列的平面展開(kāi)圖；圖29是本發(fā)明 的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)為雙邊結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖30是現(xiàn)有的電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖31是圖30的B-B剖視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1至圖8，以及圖24說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式它由機(jī)
殼1、定子和轉(zhuǎn)子6組成；轉(zhuǎn)子由永磁體陣列和轉(zhuǎn)子軛61組成；定子由若干個(gè)相單元2組成；
相單元2由若干個(gè)相單元鐵心3和相電樞繞組4組成；每個(gè)相單元鐵心3由k個(gè)鐵心單元 5組成；每個(gè)鐵心單元5由兩個(gè)齒和磁軛組成，所述的兩個(gè)齒沿軸向排列，所述的兩個(gè)齒之 間連接有磁軛；k個(gè)鐵心單元5沿圓周方向依次等間隔排列在機(jī)殼1內(nèi)，并且k個(gè)鐵心單元 5在動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向疊加排列形成相單元鐵心3的齒孔71 ;超導(dǎo)電樞繞組組件41通過(guò)相單元 鐵心3的齒孔71繞成一相相電樞繞組4 ;超導(dǎo)電樞繞組組件41由超導(dǎo)電樞繞組42、電樞繞組低溫屏蔽容器43和電樞繞組支撐骨架44組成；超導(dǎo)電樞繞組42的線圈為跑道形纏繞在電樞繞組支撐骨架44上，超導(dǎo)電樞繞組42的線圈與電樞繞組支撐骨架44安裝在電樞繞組低溫屏蔽容器43的內(nèi)部；當(dāng)電機(jī)為m相電機(jī)時(shí)，則有iXm個(gè)相單元2，相鄰兩個(gè)相電樞繞組4之間為[(j-l)+l/m]X180°電角度，其中j、k、m、i均為自然數(shù)。當(dāng)電機(jī)為單相電機(jī)時(shí)，沿圓周方向相鄰兩個(gè)鐵心單元之間的齒距Tt與沿圓周方向永磁體的極距、之間滿足關(guān)系、=、。電機(jī)為三相電機(jī)時(shí)，沿動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向相鄰兩個(gè)鐵心單元之間的中心距、與沿動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向永磁體的極距Tp之間滿足關(guān)系3n、二 (3n士l) 、，n為自然數(shù)。當(dāng)電機(jī)為三相電機(jī)時(shí)，每個(gè)相單元2的結(jié)構(gòu)相同，相鄰兩個(gè)相單元2之間相差120°電角度。
具體實(shí)施方式
二、結(jié)合圖l至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于相電樞繞組4為圓形相電樞繞組，圓形相電樞繞組纏繞于相單元鐵心3上，并且圓形相電樞繞組位于相單元鐵心3上的徑向橫截面為圓形截面。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。圓形相電樞繞組具有曲率半徑大、載流能力強(qiáng)、交流損耗小的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
三、結(jié)合圖5至圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于相電樞繞組4為橢圓形相電樞繞組，橢圓形相電樞繞組纏繞于相單元鐵心3上，并且橢圓形相電樞繞組位于相單元鐵心3上的徑向橫截面為弧形截面。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或三不同點(diǎn)在于超導(dǎo)電樞繞組42采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組。超導(dǎo)電樞繞組42的線圈的線圈都采用超導(dǎo)線材繞成。電樞繞組低溫屏蔽容器43和電樞繞組支撐骨架44都采用非磁性材料。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五、結(jié)合圖9至圖12說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于相單元鐵心3中每個(gè)鐵心單元5的兩個(gè)齒分別為一個(gè)長(zhǎng)齒51和一個(gè)短齒52，所述的磁軛由一個(gè)高水平磁軛段53、一個(gè)低水平磁軛段54和一個(gè)垂向磁軛段55組成；所述的長(zhǎng)齒51與短齒52之間均依次連接有高水平磁軛段53、垂向磁軛段55和低水平磁軛段54，所述的長(zhǎng)齒51側(cè)面根部與所述的高水平磁軛段53的一端側(cè)面相連，所述的高水平磁軛段53的另一端側(cè)面與所述的垂向磁軛段55 —側(cè)側(cè)面根部相連，所述的垂向磁軛段55的另一側(cè)側(cè)面端部與所述的低水平磁軛段54的一端側(cè)面相連，所述的低水平磁軛段54的另一端側(cè)面與所述的短齒52側(cè)面頂部相連，并且高水平磁軛段53、垂向磁軛段55和低水平磁軛段54形成Z字形；鐵心單元5的長(zhǎng)齒51、短齒52、高水平磁軛段53、低水平磁軛段54和垂向磁軛段55構(gòu)成的半封閉空間為齒槽72 ;相單元鐵心3中每相鄰兩個(gè)鐵心單元5中任意一個(gè)鐵心單元相對(duì)于另一個(gè)鐵心單元的沿機(jī)殼1的動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向的中軸線翻轉(zhuǎn)180° ;k個(gè)鐵心單元5中每相鄰兩個(gè)鐵心單元5的齒、高水平磁軛段53、低水平磁軛段54和垂向磁軛段55的沿水平方向的排列次序相反，即所述的每相鄰兩個(gè)鐵心單元5位于同一圓周位置的長(zhǎng)齒51與短齒52沿軸向方向依次間隔排列，所述的每相鄰兩個(gè)鐵心單元5位于同一圓周位置的高水平磁軛段53與低水平磁軛段54沿軸向方向依次間隔排列，所述的每相鄰兩個(gè)鐵心單元5的垂向磁軛段55位于同一圓周面上；相單元鐵心3中k個(gè)鐵心單元5的齒槽72疊加形成兩個(gè)齒孔71。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六、結(jié)合圖13和圖28說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由瓦片形永磁體62組成，瓦片形永磁體62的充磁方
6向?yàn)閺较虺浯?，所述多個(gè)瓦片形永磁體62沿圓周方向相鄰排列組成一個(gè)永磁體圈，沿軸向 有k個(gè)永磁體圈相鄰排列，每相鄰兩塊瓦片形永磁體62的充磁方向相反。其它組成和連接 方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
七、結(jié)合圖14說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、 三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永磁體63和瓦片形導(dǎo)磁軛64組成，長(zhǎng)條形永磁體 63的充磁方向?yàn)榍邢虺浯牛鲩L(zhǎng)條形永磁體63和瓦片形導(dǎo)磁軛64沿圓周方向相間排列， 所述k個(gè)長(zhǎng)條形永磁體63沿軸向相鄰排列，所述k個(gè)瓦片形導(dǎo)磁軛64沿軸向相鄰排列，軸 向相鄰或者圓周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向相反。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
八、結(jié)合圖15說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、 三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由扇形永磁體65和瓦片形導(dǎo)磁軛64組成，扇形永磁體65的 充磁方向?yàn)檩S向充磁，多個(gè)扇形永磁體65沿圓周方向排列組成一個(gè)永磁體環(huán)，多個(gè)瓦片形 導(dǎo)磁軛64沿圓周排列組成一個(gè)導(dǎo)磁軛筒，k個(gè)永磁體環(huán)與k個(gè)導(dǎo)磁軛筒沿軸相間排列，每 軸向相鄰或者圓周向相鄰的兩塊扇形永磁體65的充磁方向相反。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
九、結(jié)合圖16說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、 三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永磁體63 、瓦片形導(dǎo)磁軛64和扇形永磁體65組成， 長(zhǎng)條形永磁體63和扇形永磁體65分別為切向充磁與軸向充磁，長(zhǎng)條形永磁體63與瓦片形 導(dǎo)磁軛64沿圓周方向相間排列，k個(gè)扇形永磁體65與k個(gè)瓦片形導(dǎo)磁軛64沿軸向相間排 列，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向相反，每軸向或者圓周向相 鄰的兩塊扇形永磁體65的充磁方向相反，并且與同一塊瓦片形導(dǎo)磁軛64相鄰的兩塊長(zhǎng)條 形永磁體63和兩塊扇形永磁體65的充磁方向均為指向所述瓦片形導(dǎo)磁軛64或者均為背 向所述瓦片形導(dǎo)磁軛64。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
十、結(jié)合圖17說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、 三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永磁體63和瓦片形永磁體62組成，長(zhǎng)條形永磁體 63與瓦片形永磁體62分別為切向充磁與徑向充磁，長(zhǎng)條形永磁體63與瓦片形永磁體62沿 圓周方向相間排列，k個(gè)長(zhǎng)條形永磁體63沿軸向相鄰排列，k個(gè)瓦片形永磁體62沿軸向相 鄰排列，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向相反；每軸向或者圓周 向相鄰的兩塊瓦片形永磁體62的充磁方向相反；并且與外表面為N極的瓦片形永磁體62 相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體62 ;與外表面為S極的 瓦片形永磁體62相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體62。 其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
i^一、結(jié)合圖18說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、 二、三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由扇形永磁體65和瓦片形永磁體62組成，扇形永磁體65 與瓦片形永磁體62分別為軸向充磁與徑向充磁，扇形永磁體65沿圓周方向相鄰排列，瓦片 形永磁體62沿圓周方向相鄰排列，k個(gè)扇形永磁體65和k個(gè)瓦片形永磁體62沿軸向相間 排列，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊扇形永磁體65的充磁方向相反；每軸向或者圓周向相 鄰的兩塊瓦片形永磁體62的充磁方向相反；并且與外表面為N極的瓦片形永磁體62相鄰 的兩塊扇形永磁體65的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體62 ;與外表面為S極的瓦片形
7永磁體62相鄰的兩塊扇形永磁體65的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體62。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
十二、結(jié)合圖19說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五不同點(diǎn)在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永磁體63、扇形永磁體65和瓦片形永磁體62組成，長(zhǎng)條形永磁體63、扇形永磁體65與瓦片形永磁體62分別為切向充磁、軸向充磁與徑向充磁，長(zhǎng)條形永磁體63與瓦片形永磁體62沿圓周方向相間排列，k+l個(gè)扇形永磁體65與k個(gè)瓦片形永磁體62沿軸向相間排列，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊瓦片形永磁體62的充磁方向相反，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向相反，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊扇形永磁體65的充磁方向相反，并且與外表面為N極的瓦片形永磁體62相鄰的兩塊扇形永磁體65和兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體62 ;與外表面為S極的瓦片形永磁體62相鄰的兩塊扇形永磁體65和兩塊長(zhǎng)條形永磁體63的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體62。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。 如圖20至23，本發(fā)明的電機(jī)為單相并聯(lián)結(jié)構(gòu)，相鄰兩線圈的繞向相反。如圖24至28，電機(jī)為多相并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各相單元鐵心、相繞組結(jié)構(gòu)相同，各相單元的次級(jí)永磁體沿動(dòng)子動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向錯(cuò)開(kāi)T/m長(zhǎng)度。如圖29，電機(jī)為雙邊結(jié)構(gòu)，相電樞對(duì)稱地布置在次級(jí)的兩側(cè)，兩側(cè)的線圈串聯(lián)或并聯(lián)。本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式
的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，它由機(jī)殼(1)、定子和轉(zhuǎn)子(6)組成；轉(zhuǎn)子由永磁體陣列和轉(zhuǎn)子軛(61)組成；其特征在于定子由若干個(gè)相單元(2)組成；相單元(2)由若干個(gè)相單元鐵心(3)和相電樞繞組(4)組成；每個(gè)相單元鐵心(3)由k個(gè)鐵心單元(5)組成；每個(gè)鐵心單元(5)由兩個(gè)齒和磁軛組成，所述的兩個(gè)齒沿軸向排列，所述的兩個(gè)齒之間連接有磁軛；k個(gè)鐵心單元(5)沿圓周方向依次等間隔排列在機(jī)殼(1)內(nèi)，并且k個(gè)鐵心單元(5)在圓周方向疊加排列形成相單元鐵心(3)的齒孔(71)；超導(dǎo)電樞繞組組件(41)通過(guò)相單元鐵心(3)的齒孔(71)繞成一相相電樞繞組(4)；超導(dǎo)電樞繞組組件(41)由超導(dǎo)電樞繞組(42)、電樞繞組低溫屏蔽容器(43)和電樞繞組支撐骨架(44)組成；超導(dǎo)電樞繞組(42)的線圈為跑道形纏繞在電樞繞組支撐骨架(44)上，超導(dǎo)電樞繞組(42)的線圈與電樞繞組支撐骨架(44)安裝在電樞繞組低溫屏蔽容器(43)的內(nèi)部；當(dāng)電機(jī)為m相電機(jī)時(shí)，則有i×m個(gè)相單元(2)，相鄰兩個(gè)相電樞繞組(4)之間為[(j-1)+1/m]×180°電角度，其中j、k、m、i均為自然數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于相電樞繞組(4)為圓形 相電樞繞組，圓形相電樞繞組纏繞于相單元鐵心(3)上，并且圓形相電樞繞組位于相單元 鐵心(3)上的徑向橫截面為圓形截面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于相電樞繞組(4)為橢圓 形相電樞繞組，橢圓形相電樞繞組纏繞于相單元鐵心(3)上，并且橢圓形相電樞繞組位于 相單元鐵心(3)上的徑向橫截面為弧形截面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于所述的相單元鐵心 (3)中每個(gè)鐵心單元(5)的兩個(gè)齒分別為一個(gè)長(zhǎng)齒(51)和一個(gè)短齒(52)，所述的磁軛由一 個(gè)高水平磁軛段(53)、一個(gè)低水平磁軛段(54)和一個(gè)垂向磁軛段(55)組成；所述的長(zhǎng)齒 (51)與短齒(52)之間均依次連接有高水平磁軛段(53)、垂向磁軛段(55)和低水平磁軛段 (54)，所述的長(zhǎng)齒(51)側(cè)面根部與所述的高水平磁軛段(53)的一端側(cè)面相連，所述的高水 平磁軛段(53)的另一端側(cè)面與所述的垂向磁軛段(55) —側(cè)側(cè)面根部相連，所述的垂向磁 軛段(55)的另一側(cè)側(cè)面端部與所述的低水平磁軛段(54)的一端側(cè)面相連，所述的低水平 磁軛段(54)的另一端側(cè)面與所述的短齒(52)側(cè)面頂部相連，并且高水平磁軛段(53)、垂向 磁軛段(55)和低水平磁軛段(54)形成Z字形；鐵心單元(5)的長(zhǎng)齒(51)、短齒(52)、高水 平磁軛段(53)、低水平磁軛段(54)和垂向磁軛段(55)構(gòu)成的半封閉空間為齒槽(72);相 單元鐵心(3)中每相鄰兩個(gè)鐵心單元(5)中任意一個(gè)鐵心單元相對(duì)于另一個(gè)鐵心單元的沿 機(jī)殼(1)的動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向的中軸線翻轉(zhuǎn)180° ;相單元鐵心(3)中k個(gè)鐵心單元(5)的齒 槽(72)疊加形成兩個(gè)齒孔(71)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永 磁體(63)和瓦片形導(dǎo)磁軛(64)組成，長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向?yàn)榍邢虺浯?，所述長(zhǎng) 條形永磁體(63)和瓦片形導(dǎo)磁軛(64)沿圓周方向相間排列，所述k個(gè)長(zhǎng)條形永磁體(63) 沿軸向相鄰排列，所述k個(gè)瓦片形導(dǎo)磁軛(64)沿
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由扇形永磁 體(65)和瓦片形導(dǎo)磁軛(64)組成，扇形永磁體(65)的充磁方向?yàn)檩S向充磁，多個(gè)扇形永 磁體(65)沿圓周方向排列組成一個(gè)永磁體環(huán)，多個(gè)瓦片形導(dǎo)磁軛(64)沿圓周排列組成一個(gè)導(dǎo)磁軛筒，k個(gè)永磁體環(huán)與k個(gè)導(dǎo)磁軛筒沿軸相間排列，每軸向相鄰或者圓周向相鄰的兩 塊扇形永磁體(65)的充磁方向相反。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永 磁體(63)、瓦片形導(dǎo)磁軛(64)和扇形永磁體(65)組成，長(zhǎng)條形永磁體(63)和扇形永磁體 (65)分別為切向充磁與軸向充磁，長(zhǎng)條形永磁體(63)與瓦片形導(dǎo)磁軛(64)沿圓周方向相 間排列，k個(gè)扇形永磁體(65)與k個(gè)瓦片形導(dǎo)磁軛(64)沿軸向相間排列，每軸向或者圓 周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向相反，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊扇形 永磁體(65)的充磁方向相反，并且與同一塊瓦片形導(dǎo)磁軛(64)相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體 (63)和兩塊扇形永磁體(65)的充磁方向均為指向所述瓦片形導(dǎo)磁軛(64)或者均為背向所 述瓦片形導(dǎo)磁軛(64)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形永 磁體(63)和瓦片形永磁體(62)組成，長(zhǎng)條形永磁體(63)與瓦片形永磁體(62)分別為切 向充磁與徑向充磁，長(zhǎng)條形永磁體(63)與瓦片形永磁體(62)沿圓周方向相間排列，k個(gè)長(zhǎng) 條形永磁體(63)沿軸向相鄰排列，k個(gè)瓦片形永磁體(62)沿軸向相鄰排列，每軸向或者圓 周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向相反；每軸向或者圓周向相鄰的兩塊瓦片 形永磁體(62)的充磁方向相反；并且與外表面為N極的瓦片形永磁體(62)相鄰的兩塊長(zhǎng) 條形永磁體(63)的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體(62);與外表面為S極的瓦片形永 磁體(62)相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體(62)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由扇形永磁 體(65)和瓦片形永磁體(62)組成，扇形永磁體(65)與瓦片形永磁體(62)分別為軸向充 磁與徑向充磁，扇形永磁體(65)沿圓周方向相鄰排列，瓦片形永磁體(62)沿圓周方向相鄰 排列，k個(gè)扇形永磁體(65)和k個(gè)瓦片形永磁體(62)沿軸向相間排列，每軸向或者圓周向 相鄰的兩塊扇形永磁體(65)的充磁方向相反；每軸向或者圓周向相鄰的兩塊瓦片形永磁 體(62)的充磁方向相反；并且與外表面為N極的瓦片形永磁體(62)相鄰的兩塊扇形永磁 體(65)的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體(62);與外表面為S極的瓦片形永磁體(62) 相鄰的兩塊扇形永磁體(65)的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體(62)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)，其特征在于永磁體陣列由長(zhǎng)條形 永磁體(63)、扇形永磁體(65)和瓦片形永磁體(62)組成，長(zhǎng)條形永磁體(63)、扇形永磁 體(65)與瓦片形永磁體(62)分別為切向充磁、軸向充磁與徑向充磁，長(zhǎng)條形永磁體(63) 與瓦片形永磁體(62)沿圓周方向相間排列，k+l個(gè)扇形永磁體(65)與k個(gè)瓦片形永磁體 (62)沿軸向相間排列，每軸向或者圓周向相鄰的兩塊瓦片形永磁體(62)的充磁方向相反， 每軸向或者圓周向相鄰的兩塊長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向相反，每軸向或者圓周向相 鄰的兩塊扇形永磁體(65)的充磁方向相反，并且與外表面為N極的瓦片形永磁體(62)相 鄰的兩塊扇形永磁體(65)和兩塊長(zhǎng)條形永磁體(63)的充磁方向均指向所述瓦片形永磁體 (62);與外表面為S極的瓦片形永磁體(62)相鄰的兩塊扇形永磁體(65)和兩塊長(zhǎng)條形永 磁體(63)的充磁方向均為背向所述瓦片形永磁體(62)。
全文摘要
橫向磁通超導(dǎo)同步電機(jī)。它涉及電機(jī)領(lǐng)域，它解決了相與相之間存在磁耦合影響電流的控制精度的問(wèn)題；以及每一相繞組通電產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過(guò)的磁路較長(zhǎng)而使定子鐵耗較大的缺點(diǎn)。定子的相單元由若干個(gè)相電樞鐵心和相電樞繞組組成；每個(gè)相電樞鐵心由k個(gè)鐵心單元組成，每個(gè)相電樞鐵心是由k個(gè)鐵心單元組成帶有齒孔的相電樞鐵心，所述齒孔由齒槽疊加形成，每個(gè)鐵心單元所述的兩個(gè)齒沿軸向排列，所述的兩個(gè)齒之間連接有磁軛段；k個(gè)鐵心單元沿圓周方向依次等間隔排列在機(jī)殼內(nèi)；線圈通過(guò)齒孔繞成一相相電樞繞組；當(dāng)電機(jī)為m相電機(jī)時(shí)，則有im個(gè)相單元，相鄰兩個(gè)相電樞繞組軸線之間的夾角為[j-1+1/m]×180°電角度。它既可以作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用。
文檔編號(hào)H02K55/02GK101771331SQ20101010936
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者寇寶泉, 李偉力, 李立毅 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)