本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及徑向超導(dǎo)電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、航空業(yè)因其依賴高能量密度燃料從而難以減少二氧化碳的排放，近年來(lái)，航空業(yè)已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)中增長(zhǎng)最快的碳排放源之一。飛機(jī)電氣化為航空業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展提供重要途徑。目前的電推進(jìn)電機(jī)的電磁性能難以滿足飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需求。超導(dǎo)電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)大功率航空電推進(jìn)提供了可能性。然而，在結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子鐵心的周向空間尺寸有限，超導(dǎo)磁體的體積會(huì)限制電機(jī)功率密度的提升，造成超導(dǎo)電機(jī)的性能下降，在高溫區(qū)工作的超導(dǎo)電機(jī)受到的影響更加顯著。

2、目前，超導(dǎo)電機(jī)采用空氣芯結(jié)構(gòu)與金塔式的超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)以改善超導(dǎo)電機(jī)的功率密度。空氣芯超導(dǎo)電機(jī)將鐵心替換為非導(dǎo)磁材料與空氣，這將顯著降低超導(dǎo)電機(jī)的重量，提升電機(jī)的功率密度，但是，這將導(dǎo)致超導(dǎo)帶材用量的劇增，基于超導(dǎo)帶材的成本較高，對(duì)于超導(dǎo)電機(jī)是不利的；此外，無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)下，超導(dǎo)帶材的交流損耗將進(jìn)一步增大，由于無(wú)鐵心的存在，超導(dǎo)帶材的工作電流受背景磁場(chǎng)的影響更大，臨界電流將變小。金塔式的超導(dǎo)電機(jī)是將超導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)變?yōu)楫愋谓Y(jié)構(gòu)，以更少的超導(dǎo)帶材換取更高的電磁負(fù)荷，進(jìn)而提高電機(jī)的功率密度，但是，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于超導(dǎo)磁體的加工、制造更加困難；電機(jī)的極對(duì)數(shù)更少，繞組的端部用量增多；高電磁負(fù)荷減小鐵軛的厚度以減輕重量的效果也會(huì)受到極對(duì)數(shù)減小導(dǎo)致鐵軛更加飽和的抑制。

3、目前超導(dǎo)電機(jī)的超導(dǎo)磁體占電機(jī)周向空間較大，造成超導(dǎo)電機(jī)的鐵齒飽和，電機(jī)的極對(duì)數(shù)提升困難，從而難以提升電機(jī)的功率密度的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，旨在解決超導(dǎo)電機(jī)的超導(dǎo)磁體占電機(jī)周向空間較大，造成超導(dǎo)電機(jī)的鐵齒飽和，電機(jī)的極對(duì)數(shù)提升困難，從而難以提升電機(jī)的功率密度的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)子芯和超導(dǎo)磁體；

3、所述轉(zhuǎn)子芯包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與和轉(zhuǎn)子軛；所述轉(zhuǎn)子齒在轉(zhuǎn)子芯的周向等間隔排布，所有轉(zhuǎn)子齒結(jié)構(gòu)相同；

4、所述超導(dǎo)磁體跨繞在所述轉(zhuǎn)子芯的轉(zhuǎn)子軛上，且在周向等間隔排布。

5、可選的，相鄰的兩個(gè)超導(dǎo)磁體中通入的電流相反，在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相反。

6、可選的，所述超導(dǎo)磁體為跑道形磁體結(jié)構(gòu)。

7、可選的，每個(gè)所述超導(dǎo)磁體包括多個(gè)超導(dǎo)線圈與多層導(dǎo)熱板，所述超導(dǎo)線圈和導(dǎo)熱板間隔層疊設(shè)置；

8、每個(gè)所述超導(dǎo)線圈均為跑道形結(jié)構(gòu)。

9、可選的，所述超導(dǎo)線圈采用高溫超導(dǎo)帶材。

10、可選的，所述超導(dǎo)磁體的兩側(cè)面與相鄰的轉(zhuǎn)子齒之間間距相等。

11、可選的，所述超導(dǎo)磁體的內(nèi)側(cè)面與轉(zhuǎn)子軛相距預(yù)設(shè)距離。

12、可選的，所述超導(dǎo)磁體的外側(cè)面低于轉(zhuǎn)子齒的齒部端面。

13、第二方面，本發(fā)明還提供了一種徑向超導(dǎo)電機(jī)，包含如第一方面任一項(xiàng)所述的徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

14、通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：

15、1、本發(fā)明提供了一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過(guò)將超導(dǎo)磁體跨繞在轉(zhuǎn)子芯的軛部，從而提高轉(zhuǎn)子空間的利用率來(lái)增大電機(jī)的極對(duì)數(shù)，進(jìn)而降低鐵齒的飽和，提升電機(jī)的功率密度。解決超導(dǎo)電機(jī)的超導(dǎo)磁體占電機(jī)周向空間較大，造成超導(dǎo)電機(jī)的鐵齒飽和，電機(jī)的極對(duì)數(shù)受限，從而難以提升電機(jī)的功率密度的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了提高徑向超導(dǎo)電機(jī)的功率密度，降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和簡(jiǎn)化加工流程的有益效果。

16、2、本發(fā)明提供了一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)磁體采用多個(gè)超導(dǎo)線圈與多層導(dǎo)熱板間隔層疊設(shè)置，并且超導(dǎo)線圈采用高溫超導(dǎo)帶材，不僅實(shí)現(xiàn)了改善超導(dǎo)電機(jī)的功率密度，同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)緊湊、高溫區(qū)工作的超導(dǎo)電機(jī)效果更加顯著。

技術(shù)特征：

1.一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：轉(zhuǎn)子芯(1)和超導(dǎo)磁體(2)；

2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰的兩個(gè)超導(dǎo)磁體(2)中通入的電流相反，在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒(3)產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相反。

3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超導(dǎo)磁體(2)為跑道形磁體結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述超導(dǎo)磁體(2)包括多個(gè)超導(dǎo)線圈(9)與多層導(dǎo)熱板(10)，所述超導(dǎo)線圈(9)和導(dǎo)熱板(10)間隔層疊設(shè)置；

5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超導(dǎo)線圈(9)采用高溫超導(dǎo)帶材。

6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超導(dǎo)磁體(2)的兩側(cè)面與相鄰的轉(zhuǎn)子齒(3)之間間距相等。

7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超導(dǎo)磁體(2)的內(nèi)側(cè)面與轉(zhuǎn)子軛(4)相距預(yù)設(shè)距離。

8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超導(dǎo)磁體(2)的外側(cè)面低于轉(zhuǎn)子齒(3)的齒部端面。

9.一種徑向超導(dǎo)電機(jī)，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及徑向超導(dǎo)電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。一種徑向超導(dǎo)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)子芯和超導(dǎo)磁體；轉(zhuǎn)子芯包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與和轉(zhuǎn)子軛；轉(zhuǎn)子齒在轉(zhuǎn)子芯的周向等間隔排布，所有轉(zhuǎn)子齒結(jié)構(gòu)相同；超導(dǎo)磁體跨繞在所述轉(zhuǎn)子芯的轉(zhuǎn)子軛上，且在周向等間隔排布。通過(guò)將超導(dǎo)磁體跨繞在轉(zhuǎn)子芯的軛部，提高轉(zhuǎn)子空間的利用率來(lái)增大電機(jī)的極對(duì)數(shù)，進(jìn)而降低鐵齒的飽和，提升電機(jī)的功率密度。解決超導(dǎo)電機(jī)的超導(dǎo)磁體占電機(jī)周向空間較大，造成超導(dǎo)電機(jī)的鐵齒飽和，電機(jī)的極對(duì)數(shù)受限，難以提升電機(jī)的功率密度的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了提高徑向超導(dǎo)電機(jī)的功率密度，降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和簡(jiǎn)化加工流程的有益效果。

技術(shù)研發(fā)人員：張萬(wàn)宇,張遠(yuǎn)志,曲榮海,方海洋,李大偉,程頤,郝圣橋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19