用于支承電動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子中的超導(dǎo)繞組的裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種用于支承電動(dòng)機(jī)器的超導(dǎo)繞組（61）的裝置（結(jié)構(gòu)）。長形圈（74）為該繞組提供徑向支承。基部組件（84）可包括基部模塊（89），該基部模塊（89）設(shè)置成通過管狀聯(lián)接器（86）在該長形圈的近端（76）處錨定該圈。管狀聯(lián)接器可進(jìn)一步提供相對(duì)于軸向上相鄰的基部模塊的機(jī)械連接。支架組件（100）可限定內(nèi)凹口以接納繞組的一部分并諸如通過支承件（80）在長形圈的遠(yuǎn)端（78）處支承該長形圈。側(cè)向延伸圈（106）可具有連接至支架組件（100）的第一端部和連接至基部模塊（89）的第二端部以將可能由繞組經(jīng)受的側(cè)向負(fù)載傳遞至轉(zhuǎn)子芯體。
【專利說明】用于支承電動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子中的超導(dǎo)繞組的裝置
[0001]本申請(qǐng)要求于2011年3月15日提交的美國專利申請(qǐng)61/452，726的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過參引合并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體上涉及諸如發(fā)電機(jī)、馬達(dá)之類的電動(dòng)機(jī)器，并且更具體地涉及設(shè)置為支承及熱隔離機(jī)器的轉(zhuǎn)子中的超導(dǎo)轉(zhuǎn)子繞組的裝置(例如，機(jī)械結(jié)構(gòu))。
【背景技術(shù)】
[0003]為了增大輸出和效率并減小機(jī)器尺寸和重量，已開發(fā)出了實(shí)際上無電阻的超導(dǎo)轉(zhuǎn)子繞組。這些繞組通常稱為高溫超導(dǎo)(HTS)繞組(有別于在低溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)的低溫超導(dǎo)材料)。由于高溫超導(dǎo)材料對(duì)冷卻方面的要求不太嚴(yán)格，因而優(yōu)選地使用高溫超導(dǎo)材料。
[0004]盡管HTS轉(zhuǎn)子繞組(線圈)對(duì)于電流流動(dòng)展示出相對(duì)低的阻值，其對(duì)于能夠引起過早劣化和繞組失效(例如，電氣開路)的機(jī)械彎曲和拉伸應(yīng)力是敏感的。例如，在圍繞芯體的HTS轉(zhuǎn)子繞組中形成彎曲處是必要的。應(yīng)力在這些彎曲處被引發(fā)。正常轉(zhuǎn)子扭矩、瞬時(shí)故障狀態(tài)扭矩和瞬時(shí)磁場在轉(zhuǎn)子繞組中引起附加應(yīng)力。同時(shí)，HTS轉(zhuǎn)子繞組在環(huán)境溫度下在轉(zhuǎn)子平衡過程期間會(huì)受到超速力，以及在發(fā)電運(yùn)行期間在超導(dǎo)溫度下會(huì)遭受偶然的超速狀態(tài)。這些超速和故障狀態(tài)使轉(zhuǎn)子繞組上的離心力負(fù)載大增超過在正常運(yùn)行狀態(tài)期間所經(jīng)受的負(fù)載。這些運(yùn)行狀態(tài)必須被考慮到HTS轉(zhuǎn)子繞組和相關(guān)聯(lián)的支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。
[0005]為了將超導(dǎo)導(dǎo)體保持在其臨界溫度或低于其臨界溫度，鄰近或靠近繞組設(shè)置有運(yùn)送從低溫冷卻器供給的冷卻劑的冷卻劑流動(dòng)通道。通常的冷卻劑可包括液態(tài)氦、液態(tài)氮或液態(tài)氖。保持超導(dǎo)轉(zhuǎn)子繞組與相關(guān)聯(lián)的支承結(jié)構(gòu)在應(yīng)對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載方面的結(jié)構(gòu)的一體性對(duì)于開發(fā)高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)器而言提出了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
[0006]鑒于前述考慮，理想的是HTS轉(zhuǎn)子繞組受到設(shè)計(jì)為耐受上述的正常及故障狀態(tài)運(yùn)行的力、壓迫、應(yīng)變以及循環(huán)負(fù)載的繞組支承系統(tǒng)的足夠的支承。此外，支承系統(tǒng)應(yīng)確保繞組不會(huì)過早地破裂、疲勞或斷開。更理想的是，繞組支承結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)貙ⅰ盁岬摹鞭D(zhuǎn)子(通常在室溫下運(yùn)行)與低溫冷卻的HTS超導(dǎo)繞組相隔離，以使繞組保持處于其臨界溫度或低于其臨界溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在以下考慮附圖的描述中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，附圖中示出:
[0008]圖1為如可在體現(xiàn)本發(fā)明多方面的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)器中使用的示例性轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0009]圖2至圖4為沿圖1的平面3-3截取的各個(gè)截面圖。
[0010]圖5為示例性基部模塊的局部等距視圖，其與另外的基部模塊相組合可被設(shè)置為形成軸向延伸的錨定梁，該軸向延伸的錨定梁在一個(gè)示例性實(shí)施方式中可通過分段的管狀聯(lián)接結(jié)構(gòu)而相互連接。
[0011]圖6為如可通過管狀聯(lián)接件彼此軸向地相互連接的兩個(gè)基部模塊的局部分解圖。[0012]圖7為示出兩個(gè)相互連接的基部模塊的示例性軸向組件的局部剖視圖，所述兩個(gè)相互連接的基部模塊包括各自的設(shè)置為提供徑向支承的圈。
[0013]圖8為連續(xù)式桿的等距視圖，所述連續(xù)式桿如可用于代替前述的分段的聯(lián)接結(jié)構(gòu)將每個(gè)圈在其各自的近端處錨定。
[0014]圖9和圖10示出基部組件的示例性實(shí)施方式的相應(yīng)的等距視圖，其中，圈錨定結(jié)構(gòu)與機(jī)器的轉(zhuǎn)子芯體成一體。
[0015]圖11為可有助于顯現(xiàn)離心力的線圖，所述離心力可產(chǎn)生切向負(fù)載分量(例如，側(cè)向分量)和徑向負(fù)載分量，例如在轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間，該切向負(fù)載分量和該徑向負(fù)載分量可被機(jī)器的超導(dǎo)塊(例如，繞組)感受到。
[0016]圖12為限定了各個(gè)內(nèi)凹口的支架組件的等距視圖，所述各個(gè)內(nèi)凹口構(gòu)造成接納至少一部分的側(cè)向相鄰的超導(dǎo)繞組。
[0017]圖13為圖12的支架組件的等距視圖，其示出超導(dǎo)繞組和相應(yīng)的拱狀支承件。支架組件可設(shè)置為支承側(cè)向延伸圈的一端，該側(cè)向延伸圈設(shè)置為傳遞可由超導(dǎo)繞組經(jīng)受的側(cè)向負(fù)載。
[0018]圖14為示出兩個(gè)示例性基部模塊的軸向組件的局部剖視圖，所述兩個(gè)示例性基部模塊包括各自的支架組件，其組合構(gòu)成相對(duì)于軸向延伸的繞組部段的模塊支架組件。
[0019]圖15為局部等距視圖，其可有助于顯現(xiàn)側(cè)向延伸圈的定向可交替以實(shí)現(xiàn)側(cè)向負(fù)載的對(duì)稱傳遞。
[0020]圖16為示出在前述附圖的一些中示出的各種部件的至少一些的組件的等距視圖，這些部件組合形成體現(xiàn)本發(fā)明的多方面的繞組支承裝置，其比如對(duì)在機(jī)械地承受會(huì)于機(jī)器的正常和/或故障狀態(tài)期間產(chǎn)生的力、壓迫、應(yīng)變和循環(huán)負(fù)載的同時(shí)大大減小從“熱的”轉(zhuǎn)子芯體至超導(dǎo)繞組的熱傳遞可以是有效的。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1中示出了體現(xiàn)本發(fā)明的方面的超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50。超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50限定縱向延伸的軸線52 (例如軸向方向)并包括總體上圓柱狀的芯體54和同軸地對(duì)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子端部部分55和57，所述轉(zhuǎn)子端部部分55和57各自附接至芯體54的一端部表面。芯體54的材料展示出高的磁導(dǎo)率，例如，為諸如鐵之類的鐵磁性材料。
[0022]超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50可還包括總體上縱向延伸的、跑道狀的超導(dǎo)線圈或超導(dǎo)繞組60，該超導(dǎo)線圈或超導(dǎo)繞組60總體上包括軸向直線地延伸的繞組部段60A，該軸向直線延伸的繞組部段60A通過可延伸穿過布置在轉(zhuǎn)子50的各個(gè)端部部分55和57處的相應(yīng)的間隔段55A和57A的徑向延伸繞組部段60B (例如，徑向方向)連接。
[0023]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50可被設(shè)置為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，并且超導(dǎo)繞組60可被設(shè)置為發(fā)電機(jī)場(轉(zhuǎn)子)繞組。端部部分55或57中的一者可包括輪機(jī)聯(lián)接器，該渦輪聯(lián)接器用于將轉(zhuǎn)子50連接至原動(dòng)機(jī)以將旋轉(zhuǎn)能供給至超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50以便在定子中產(chǎn)生電。在另一實(shí)施方式中，超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50可被設(shè)置為馬達(dá)的轉(zhuǎn)子，以便響應(yīng)于圍繞的定子繞組中產(chǎn)生的電場而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能。
[0024]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，端部部分57可包括低溫傳輸聯(lián)接器68。當(dāng)超導(dǎo)轉(zhuǎn)子50在電動(dòng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，低溫傳輸聯(lián)接器68——其可包括固定部分和旋轉(zhuǎn)部分(圖1中未示出各個(gè)部分)一將來自低溫冷卻器(未示出)的冷卻流體(例如，低溫流體)供給至超導(dǎo)繞組60中的閉合的冷卻劑流動(dòng)通路或通道以保持超導(dǎo)繞組60處于其臨界溫度或低于其臨界溫度。冷卻劑流動(dòng)通過冷卻劑通道；循環(huán)回到低溫冷卻器，在該低溫冷卻器處，冷卻劑被降溫；并返回至冷卻劑通道。
[0025]低溫冷卻器的所需冷卻容量與在超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行期間從“熱的”轉(zhuǎn)子芯體54傳遞至超導(dǎo)繞組60的熱量直接地相關(guān)。本發(fā)明的發(fā)明人提出一種繞組支承結(jié)構(gòu)，該繞組支承結(jié)構(gòu)設(shè)置為大大減小了這種在正常和瞬態(tài)運(yùn)行狀態(tài)期間的熱傳遞，使得例如能夠減小所需的冷卻器容量和由冷卻器消耗的用于冷卻低溫流體的能。
[0026]圖2至圖4為沿圖1的平面3-3截取的各個(gè)截面圖。因涉及的多個(gè)部件，這些附圖將被用于逐步地介紹體現(xiàn)本發(fā)明的方面的繞組支承裝置的示例性實(shí)施方式的部件。理念為逐步地介紹形成繞組支承裝置的部件以避免過多地呈給讀者。
[0027]圖2示出了如可在轉(zhuǎn)子芯體54中構(gòu)成的腔體70。腔體70可構(gòu)造為接納低溫保持器72，該低溫保持器72如可被用于提供真空以限制從轉(zhuǎn)子芯體54至超導(dǎo)塊(例如，繞組)6IA和6IB的輻射熱傳遞，所述超導(dǎo)塊6IA和6IB在該示例性實(shí)施方式中構(gòu)成超導(dǎo)繞組60。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，低溫保持器72可由諸如無磁性鋼之類的非磁性金屬或非磁性金屬合金制成。
[0028]腔體70可被構(gòu)造為限定諸如肩部73的適當(dāng)?shù)爻尚蔚募s束結(jié)構(gòu)(例如，突出部)，該約束結(jié)構(gòu)構(gòu)造為接合低溫保持器72的對(duì)應(yīng)的表面以在于轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間產(chǎn)生的離心力的作用下將低溫保持器72保持在腔體70中。盡管圖中示出了兩個(gè)超導(dǎo)塊，可以理解的是，由于其它示例性實(shí)施方式可具有多于或少于兩個(gè)的超導(dǎo)塊，因而本發(fā)明的方面不限于任何特定數(shù)目的超導(dǎo)塊。
[0029]超導(dǎo)繞組61A和61B中的每個(gè)由多個(gè)由已知的超導(dǎo)HTS材料形成的超導(dǎo)帶制成。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，可使用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┖图夹g(shù)將帶進(jìn)行組裝及保持成理想的構(gòu)型。以下的描述繼續(xù)介紹用于機(jī)械地支承超導(dǎo)繞組61A和61B同時(shí)大大減少從“熱的”轉(zhuǎn)子芯體54至超導(dǎo)繞組61A和61B的熱傳遞的示例性部件。
[0030]圖3示出一對(duì)長形的圈74，所述一對(duì)長形的圈74如可由諸如纖維增強(qiáng)塑料(FRP)之類的在低溫時(shí)具有相對(duì)高的抗張強(qiáng)度并具有高的熱阻系數(shù)(即，低的導(dǎo)熱系數(shù))的材料形成。作為示例而非限制，某些示例性FRP材料在77° K下，可展示出大約IOOOMpa或更高的抗張強(qiáng)度和大約0.37ff/mK (瓦每米長度-開氏溫度)或更小的導(dǎo)熱系數(shù)(與不銹鋼相比較，不銹鋼可展示出大約0.65ff/mK或更高的導(dǎo)熱系數(shù))。因此，F(xiàn)RP材料為對(duì)于熱流動(dòng)有很大抗性的材料的一個(gè)示例。
[0031]每個(gè)圈74從近端76延伸至遠(yuǎn)端78以便為超導(dǎo)繞組61A和61B提供徑向支承。在該示例中，遠(yuǎn)端78構(gòu)成相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸54 (圖1)的徑向遠(yuǎn)端。圈74的FRP材料相當(dāng)大地抵制了從熱的轉(zhuǎn)子芯體54至超導(dǎo)繞組61A和61B的熱流動(dòng)。可在每個(gè)圈74與超導(dǎo)繞組61A和61B的對(duì)應(yīng)的側(cè)向表面之間設(shè)置間隙75 (例如，徑向延伸的間隙)，以減少在圈74與超導(dǎo)繞組61A和61B之間的傳導(dǎo)性熱耦合?？稍谌?4與超導(dǎo)繞組61A和61B之間在超導(dǎo)繞組6IA和6IB的遠(yuǎn)端邊緣79 (例如，上部側(cè)向邊緣)處提供接觸。
[0032]如從以下描述中應(yīng)當(dāng)理解的，每個(gè)圈74可被設(shè)置為將施加在超導(dǎo)繞組61A和61B上的離心負(fù)載有效地傳遞至轉(zhuǎn)子芯體54。圖3進(jìn)一步示出了一對(duì)支承件80 (例如，拱形的支承件)的示例性實(shí)施方式，所述一對(duì)支承件80各自分別地布置在圈74的相應(yīng)遠(yuǎn)端78與超導(dǎo)繞組61A和61B的對(duì)應(yīng)的表面(例如頂部表面)之間。拱形的支承件80可由鋁合金、銅、或其它適當(dāng)?shù)南鄬?duì)輕質(zhì)的非磁性材料制成。以下描述繼續(xù)介紹用于機(jī)械地支承超導(dǎo)繞組61A和61B同時(shí)大大減少從“熱的”轉(zhuǎn)子芯體54至超導(dǎo)繞組61A和61B的熱傳遞的另外的部件。
[0033]圖4示出基部組件84,該基部組件84包括多個(gè)構(gòu)造成在每個(gè)圈74的各自的近端76處將每個(gè)圈74相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯體錨定的基部模塊89 (例如，圖6至8)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，基部模塊89可設(shè)置成形成軸向延伸的錨定梁，并且這種模塊可在理念上相似于類似樂高的互鎖構(gòu)造塊?？衫斫獾氖?，基部組件84的模塊化方面有助于便利超導(dǎo)繞組61A和6IB的軸向延伸的繞組部段60A (圖1)的布線。
[0034]基部組件84可由鋼制成，并且可被構(gòu)造為通過低溫保持器72封圍，其中，基部組件84在轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間產(chǎn)生的離心力下通過肩部73 (圖2)與低溫保持器72 —起被保持在腔體70中。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，低溫保持器72可部分地構(gòu)造成封圍基部組件84并可進(jìn)一步構(gòu)造成延伸到腔體70外部以在繞組支承裝置和超導(dǎo)繞組周圍形成真空。
[0035]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，基部組件84可包括管狀聯(lián)接器86，該管狀聯(lián)接器86構(gòu)造成接納每個(gè)圈74的各自的近端76并提供與相鄰的基部模塊的機(jī)械連接(例如，軸向連接)。圖4還示出電磁屏蔽體82，該電磁屏蔽體82可連接至轉(zhuǎn)子54以屏蔽超導(dǎo)繞組6IA和61B免受瞬時(shí)電磁場的影響。屏蔽體82可由諸如鋁或銅之類的導(dǎo)電性且非磁性的材料制成。
[0036]圖5為示例性基部模塊89的局部等距視圖，該基部模塊89與另外的基部模塊相組合可形成基部組件84 (圖4)，在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，每個(gè)基部模塊89可包括外螺紋聯(lián)接件88，該外螺紋聯(lián)接件88構(gòu)造成接納內(nèi)螺紋聯(lián)接件90的至少一部分，該內(nèi)螺紋聯(lián)接件90在其外徑的一部分上接收對(duì)應(yīng)的圈74的近端。內(nèi)螺紋聯(lián)接件90的軸向尺寸相對(duì)于外螺紋聯(lián)接件88的軸向尺寸可足夠長，使得該內(nèi)螺紋聯(lián)接件也能夠通過軸向上相鄰的基部模塊的外螺紋聯(lián)接件來接納。
[0037]圖6為兩個(gè)基部模塊81和892的局部分解圖，每個(gè)基部模塊8%和892具有各自的如可通過相應(yīng)的內(nèi)螺紋聯(lián)接件90軸向地相互連接至彼此的外螺紋聯(lián)接件SS1和882。出于圖示的簡化，僅一個(gè)內(nèi)螺紋聯(lián)接件90在圖6中示出。另外的內(nèi)螺紋聯(lián)接件90可被用于使基部模塊8%和892的其余外螺紋聯(lián)接件相互連接。
[0038]圖7為示出兩個(gè)示例性基部模塊8%和892的軸向組件的局部剖視圖，所述兩個(gè)示例性基部模塊8%和892包括各自的長形的圈74。將理解的是，在圖3至圖7的上下文中描述的管狀聯(lián)接器為分段的管狀聯(lián)接結(jié)構(gòu)的示例。將理解的是，本發(fā)明的方面并不限于分段的管狀聯(lián)接結(jié)構(gòu)。例如，可以使用連續(xù)式管狀聯(lián)接結(jié)構(gòu)。例如，如圖8中所示，可使用一個(gè)或更多個(gè)連續(xù)式桿92以代替前述的分段的聯(lián)接結(jié)構(gòu)將每個(gè)圈74在其各自的近端76處錨定。
[0039]將理解的是本發(fā)明的方面不限于在轉(zhuǎn)子腔體中的低溫保持器中布置的基部組件結(jié)構(gòu)84。例如，可想到的是，代替容置在轉(zhuǎn)子腔體中的基部組件84 (以及相關(guān)聯(lián)的管狀聯(lián)接結(jié)構(gòu))，可構(gòu)造用于圈74的錨定結(jié)構(gòu)93，其中，如圖9和圖10中所示，這種錨定結(jié)構(gòu)與機(jī)器的轉(zhuǎn)子芯體成一體。在該不例性實(shí)施方式中，低溫保持器可相對(duì)于轉(zhuǎn)子芯體布置在外部，其為圓柱狀結(jié)構(gòu)，并且可附接至轉(zhuǎn)子芯體54并設(shè)置成圍繞轉(zhuǎn)子芯體54以在繞組支承裝置和超導(dǎo)繞組的周圍形成真空。
[0040]圖11為用于視覺上理解超導(dǎo)繞組61A和61B的定位可不與徑向方向一致。因此，在轉(zhuǎn)子運(yùn)行期間，尚心力可產(chǎn)生切向負(fù)載分量94 (例如側(cè)向分量)和徑向負(fù)載分量96 二者，此二者會(huì)由超導(dǎo)繞組61A、61B經(jīng)受?？紤]到這種切向負(fù)載分量和徑向負(fù)載分量的存在，以下描述繼續(xù)對(duì)用于機(jī)械地支承超導(dǎo)繞組61A、61B的部件進(jìn)行介紹。
[0041]圖12為限定出各個(gè)內(nèi)凹口 101和各個(gè)拱形的支承件80的支架組件100的等距視圖，所述各個(gè)內(nèi)凹口 101構(gòu)造成接納超導(dǎo)繞組61A和61B (例如，側(cè)向相鄰的繞組)的至少一部分，所述各個(gè)拱形的支承件80如圖13所示。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，支架組件100可由諸如支架子組件IOO1UOO2和IOO3的3個(gè)子組件構(gòu)成。
[0042]在該示例性實(shí)施方式中，子組件IOO1可成形為倒置的數(shù)字“3”的結(jié)構(gòu)，并且子組件IOO2和IOO3可成形為相互面對(duì)的“L”狀結(jié)構(gòu)。子組件101Uoo2Uoo3的周緣的各個(gè)部分可通過諸如由鈦或其它具有高抗張強(qiáng)度的金屬制成的帶103束縛住。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，帶103可有效地設(shè)置為將子組件IOO1UOO2和IOO3保持為緊密地互連至彼此并且防止在切向負(fù)載下這些子組件的分離(例如，子組件IOO2和IOO3的打開分離)。
[0043]支架組件IOO2或IOO3可包括用于接納第一銷釘104 (圖13)的相應(yīng)的開口 102，該第一銷釘104設(shè)置成對(duì)側(cè)向延伸圈106的一個(gè)端部進(jìn)行支承，該側(cè)向延伸圈106(類似徑向支承圈74)也可由對(duì)熱流動(dòng)有相當(dāng)大的抗性的材料(例如，F(xiàn)RP材料等)制成。側(cè)向延伸圈106的另一端部可通過第二銷釘108支承，該第二銷釘108如可連接至相應(yīng)的基部模塊的中央部分109。即，與基部組件的部分109相聯(lián)合的銷釘108包括錨定點(diǎn)以將由超導(dǎo)繞組61A、61B經(jīng)受的側(cè)向負(fù)載通過側(cè)向延伸圈106傳遞至轉(zhuǎn)子芯體54。
[0044]圖14為示出兩個(gè)示例性的基部模塊8%和892的軸向組件的局部剖視圖，所述兩個(gè)示例性的基部模塊8%和892包括各自的支架組件100，所述支架組件100聯(lián)合構(gòu)成相對(duì)于軸向延伸的繞組部段60A (圖1)的模塊化支架組件。如應(yīng)從圖15中理解的，為了提供對(duì)于側(cè)向負(fù)載的對(duì)稱地轉(zhuǎn)移，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，側(cè)向延伸圈106的定向可以是交替的。例如，在圖13中，能夠被理解為銷釘104相對(duì)于錨定銷釘108的右側(cè)定位，而在圖15中，能夠被理解為在下一個(gè)軸向上相鄰的支架組件中的銷釘104相對(duì)于錨定銷釘108的左側(cè)定位。
[0045]因此，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，側(cè)向延伸圈106可形成軸向系列的側(cè)向延伸圈，所述軸向系列的側(cè)向延伸圈設(shè)置為方向上交替使得該系列中的第一側(cè)向延伸圈(例如，圖13中的側(cè)向圈106)的第一端部由相應(yīng)的支架組件在該組件的第一側(cè)向端部處(例如，如圖13中所示，圈106可由銷釘104支承，銷釘104在該示例性例子中相對(duì)于錨定銷釘108的右側(cè)定位)機(jī)械地支承。該系列中的第二軸向上相鄰的側(cè)向延伸圈(例如，圖15中的側(cè)向圈106)的第一端部可由對(duì)應(yīng)的支架組件在該組件的第二側(cè)向端部處(例如，如圖15中所示，圈106可由銷釘104支承，該銷釘104在該例子中相對(duì)于錨定銷釘108的左側(cè)定位)機(jī)械地支承。在該示例性實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)的組件的第一端部和第二端部可對(duì)應(yīng)于彼此相反的側(cè)向端部，并且因此，方向上交替的該一系列的側(cè)向延伸圈可有效地沿軸向方向設(shè)置成將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至轉(zhuǎn)子芯體。
[0046]將會(huì)理解的是，本發(fā)明的方面不限于方向上交替的系列側(cè)向延伸圈以便將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至轉(zhuǎn)子芯體。例如，可設(shè)置側(cè)向相鄰的(并排的)成對(duì)的側(cè)向延伸圈使得這種圈的各自的第一端部可分別連接至給定支架組件的彼此相對(duì)的側(cè)向端部，并且這種圈的各自的第二端部可錨定(例如，共同地錨定)至相應(yīng)的基部模塊的中央部分109。
[0047]可理解的是，在圖14中，支架組件100(例如，由基部模塊8%和892共用的中間支架組件100)可被插置在各個(gè)成對(duì)的軸向上相鄰的長形圈74的對(duì)應(yīng)的部分之間。
[0048]圖16為示出在前文中描述的各種部件中的至少一些部件的組件的等距視圖，這些部件組合形成體現(xiàn)本發(fā)明的多方面的繞組支承裝置，其比如對(duì)在機(jī)械地承受會(huì)于機(jī)器的正常和/或故障狀態(tài)期間產(chǎn)生的力、壓迫、應(yīng)變和循環(huán)負(fù)載的同時(shí)大大減小從“熱的”轉(zhuǎn)子芯體至超導(dǎo)繞組的熱傳遞可以是有效的。
[0049]盡管已示出了本發(fā)明的多種實(shí)施方式，并且在本文中對(duì)其進(jìn)行了描述，顯然，這些實(shí)施方式僅作為示例提供?？稍诓幻撾x本文中的發(fā)明的情況下做出許多的變形、變化和替代。因此意在本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的精神和范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將至少一個(gè)超導(dǎo)繞組支承成與電動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子芯體成間隔開的關(guān)系的裝置，所述裝置包括: 至少一個(gè)長形圈，所述至少一個(gè)長形圈設(shè)置成為所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組提供徑向支承，所述長形圈由對(duì)熱流動(dòng)有大的抗性的材料構(gòu)成； 軸向延伸的基部組件，所述基部組件設(shè)置為在所述至少一個(gè)長形圈的近端處將所述長形圈相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體錨定；以及 支架組件，所述支架組件構(gòu)造成限定內(nèi)凹口以接納所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的至少一部分并在所述長形圈的遠(yuǎn)端處支承所述長形圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述軸向延伸的基部組件包括模塊化組件，所述模塊化組件包括至少一個(gè)布置在所述轉(zhuǎn)子芯體的腔體中的基部模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子芯體的腔體構(gòu)造成限定彼此相對(duì)的肩部，所述彼此相對(duì)的肩部設(shè)置成將所述基部組件保持在所述腔體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，還包括低溫保持器，所述低溫保持器通過所述彼此相對(duì)的肩部保持在所述轉(zhuǎn)子芯體的腔體中，并且，所述低溫保持器至少部分地構(gòu)造成封圍所述基部組件并且進(jìn)一步構(gòu)造成延伸至所述腔體的外部以在所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的周圍形成真空。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)基部模塊設(shè)置成通過管狀聯(lián)接器將所述至少一個(gè)長形圈的所述近端相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體錨定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述管狀聯(lián)接器進(jìn)一步設(shè)置為提供相對(duì)于軸向上相鄰的基部模塊的軸向機(jī)械連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述管狀聯(lián)接器包括能夠通過相應(yīng)的聯(lián)接件相互連接的分段的管狀聯(lián)接器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述管狀聯(lián)接器設(shè)置為連續(xù)式管狀聯(lián)接器，所述連續(xù)式管狀聯(lián)接器包括至少一個(gè)軸向延伸的連續(xù)式桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括側(cè)向延伸圈，所述側(cè)向延伸圈設(shè)置成為所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組提供側(cè)向支承，所述側(cè)向延伸圈由對(duì)熱流動(dòng)有大的抗性的材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述側(cè)向的側(cè)向延伸圈具有通過所述支架組件機(jī)械地支承的第一端部和通過所述基部組件機(jī)械地支承的第二端部，以提供相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體的錨定支承。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，包括設(shè)置成用以將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至所述轉(zhuǎn)子芯體的一軸向系列的并排的成對(duì)的側(cè)向延伸圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，包括一軸向系列的側(cè)向延伸圈，其中，所述系列的側(cè)向延伸圈設(shè)置成在方向上交替使得所述系列中的第一側(cè)向延伸圈的第一端部通過對(duì)應(yīng)的支架組件在所述組件的第一側(cè)向端部處機(jī)械地支承，并且所述系列中的第二軸向上相鄰的側(cè)向延伸圈的第一端部通過對(duì)應(yīng)的支架組件在所述組件的第二側(cè)向端部處機(jī)械地支承，其中，所述對(duì)應(yīng)的組件的所述第一端部和所述第二端部包括彼此相反的側(cè)向端部，由此所述方向上交替的系列的側(cè)向延伸圈設(shè)置成將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至所述轉(zhuǎn)子芯體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述支架組件插置在各個(gè)成對(duì)的軸向上相鄰的長形圈的對(duì)應(yīng)的部分之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述支架組件包括三個(gè)子組件，其中，所述三個(gè)子組件中的兩個(gè)構(gòu)造成接納相應(yīng)的一對(duì)側(cè)向相鄰的超導(dǎo)繞組的相應(yīng)的部分，并且所述第三子組件設(shè)置成通過一對(duì)拱形結(jié)構(gòu)支承用于所述相應(yīng)的一對(duì)側(cè)向相鄰的超導(dǎo)繞組的所述長形圈的相應(yīng)的遠(yuǎn)端。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，還包括帶，所述帶設(shè)置成圍繞所述三個(gè)子組件的外周緣的各個(gè)部分以將所述子組件保持為彼此緊密地相互連接并防止所述子組件在切向負(fù)載下的分離。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)長形圈設(shè)置成相對(duì)于所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的側(cè)向表面的至少一部分提供徑向延伸間隙并在所述長形圈的遠(yuǎn)端邊緣處接合所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組，由此減小通過所述長形圈至所述超導(dǎo)繞組的傳導(dǎo)性熱傳遞。
17.一種裝置，包括: 至少一個(gè)超導(dǎo)繞組； 將所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組支承成與電動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子芯體成間隔開的關(guān)系的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括: 至少一個(gè)長形圈，所述至少一個(gè)長形圈設(shè)置成為所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組提供徑向支承，所述長形圈由對(duì)熱流動(dòng)有大的抗性的材料構(gòu)成； 軸向延伸的基部 組件，所述基部組件設(shè)置為在所述至少一個(gè)長形圈的近端處將所述長形圈相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體錨定；以及 支架組件，所述支架組件構(gòu)造成限定內(nèi)凹口以接納所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的至少一部分并在所述長形圈的遠(yuǎn)端處支承所述長形圈，其中，所述軸向延伸的基部組件包括模塊化組件，所述模塊化組件包括至少一個(gè)布置在所述轉(zhuǎn)子芯體的腔體中的基部模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子芯體的腔體構(gòu)造成限定彼此相對(duì)的肩部，所述彼此相對(duì)的肩部設(shè)置成將所述基部組件保持在所述腔體中。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)基部模塊設(shè)置成通過管狀聯(lián)接器將所述至少一個(gè)長形圈的所述近端相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體錨定，其中，所述管狀聯(lián)接器進(jìn)一步設(shè)置為提供相對(duì)于軸向上相鄰的基部模塊的軸向機(jī)械連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述管狀聯(lián)接器包括能夠通過相應(yīng)的聯(lián)接件相互連接的分段的管狀聯(lián)接器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述管狀聯(lián)接器設(shè)置為連續(xù)式管狀聯(lián)接器，所述連續(xù)式管狀聯(lián)接器包括至少一個(gè)軸向延伸的連續(xù)式桿。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，還包括側(cè)向延伸圈，所述側(cè)向延伸圈設(shè)置成為所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組提供側(cè)向支承，所述側(cè)向延伸圈由對(duì)熱流動(dòng)有大的抗性的材料構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述側(cè)向的側(cè)向延伸圈具有通過所述支架組件機(jī)械地支承的第一端部和通過所述基部組件機(jī)械地支承的第二端部，以提供相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子芯體的錨定支承。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，包括設(shè)置成用以將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至所述轉(zhuǎn)子芯體的一軸向系列的并排的成對(duì)的側(cè)向延伸圈。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，包括一軸向系列的側(cè)向延伸圈，其中，所述系列的側(cè)向延伸圈設(shè)置成在方向上交替使得所述系列中的第一側(cè)向延伸圈的第一端部通過對(duì)應(yīng)的支架組件在所述組件的第一側(cè)向端部處機(jī)械地支承，并且所述系列中的第二軸向上相鄰的側(cè)向延伸圈的第一端部通過對(duì)應(yīng)的支架組件在所述組件的第二側(cè)向端部處機(jī)械地支承，其中，所述對(duì)應(yīng)的組件的所述第一端部和所述第二端部包括彼此相反的側(cè)向端部，由此所述方向上交替的系列的側(cè)向延伸圈設(shè)置成將切向負(fù)載對(duì)稱地傳遞至所述轉(zhuǎn)子芯體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述支架組件包括三個(gè)子組件，其中，所述三個(gè)子組件中的兩個(gè)構(gòu)造成接納相應(yīng)的一對(duì)側(cè)向相鄰的超導(dǎo)繞組的相應(yīng)的部分，并且所述第三子組件設(shè)置成通過一對(duì)拱形結(jié)構(gòu)支承用于所述相應(yīng)的一對(duì)側(cè)向相鄰的超導(dǎo)繞組的所述長形圈的相應(yīng)的遠(yuǎn)端。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，還包括帶，所述帶設(shè)置成圍繞所述三個(gè)子組件的外周緣的各個(gè)部分以將所述子組件保持為彼此緊密地相互連接并防止所述子組件在切向負(fù)載下的分離。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)長形圈設(shè)置成相對(duì)于所述至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的側(cè)向表面的至少一部分提供徑向延伸間隙并靠近所述長形圈的遠(yuǎn)端邊緣接合所述至少一個(gè)超 導(dǎo)繞組，由此減小通過所述長形圈至所述超導(dǎo)繞組的傳導(dǎo)性熱傳遞。
【文檔編號(hào)】H02K55/04GK104025435SQ201280013610
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日
【發(fā)明者】勞爾·R·里科, 羅伯特·L·墨菲 申請(qǐng)人:西門子能源有限公司