超导电动机和发电机制造技术

超导电动机或发电机的非传统拓扑结构通过减小杂散磁通并且集中空气间隙内的磁通线增加空气间隙磁通密度。使用本发明专利技术的电动机或发电机将包括三个部件：旋转电枢，永久磁体定子和屏蔽套筒。该电动机的屏蔽套筒是空心圆柱体，该空心圆柱体配合在电枢和定子之间，并且被构造用来将其内的多个高温超导体冷却到它们的临界温度以下的温度。这些超导体被放置在优化的位置以重定向磁通并且促进更高的效率。

Superconducting motor and generator

The unconventional topology of superconducting motors or generators increases the air gap flux density by reducing stray flux and concentrating the flux lines in the air gap. The motor or generator using the present invention comprises three parts: a rotating armature, a permanent magnet stator and a shielding sleeve. The motor shield sleeve is a hollow cylinder and the hollow cylinder fitting between the armature and stator, and is configured to a plurality of temperature inside the superconductor is cooled to below the critical temperature of the temperature. These superconductors are placed in an optimized position to redirect the flux and promote higher efficiency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年9月26日提交的美国临时申请No.61/882790的权益，该美国临时申请的内容通过引用并入这里。
本专利技术总体上涉及可以适用于各种系统或设备的电动机和发电机。更具体地，本专利技术涉及通过使用超导体提供提高的效率的电动机和发电机。
技术介绍
19世纪开发的电动机构造使用磁场的固定布置来产生电动势(EMF)。电流的增加引起更大或更强的磁场，以越来越少的消耗率引起更大的电动势。因此，被供应有增加的电流的电动机被反电动势限制到特定的RPM峰值。高温超导体由于它们的高电流密度和低DC损失而已经用于设计电动机。这种电动机需要低温冷却系统来阻止超导体的温度升得太高。电动器失去的电磁能的大部分是由于磁滞和涡电流。磁滞损失指的是当交替的磁场的施加改变含铁金属的磁化时被含铁金属吸收的电磁能的量。涡电流是在导电电动机部件中由电动机中的场非故意引起的电流。这些电流产生与操作电动机的那些磁场相反的磁场，并且因此作为电动机上的磁阻力的形式。因此，需要一种电动机，该电动机减小由于这些问题的能量损失并且提供增加的效率。
技术实现思路
本专利技术涉及各种示例性实施例，该示例性实施例包括用于提供增加的效率的电动机和发电机的系统和设备。本专利技术的这些和其它特征和优点在下面参考附图被描述。附图说明图1是根据本专利技术的电动机或发电机的剖视图或拓扑结构。图2是如图1中示出的屏蔽套筒的剖视图。图3是如图2中示出的屏蔽套筒的内部结构的透视图。图4是如图1中示出的屏蔽套筒的透视图。具体实施方式下面的描述在性质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。应当理解，贯穿该附图，对应的附图标记指示相似或对应的部分和特征。在更详细地描述本专利技术之前，应当理解，本专利技术不限于描述的特别实施例，并且因此当然可以改变。也将理解，这里使用的术语仅为了描述特别实施例的目的，并且不意图是限制性的，这是由于本专利技术的范围将仅由所附权利要求限制。许多材料被认为适合于本专利技术的各个方面。这些材料将被视作示例性的并且不意图限制权利要求的范围。虽然类似或等同于这里描述的那些的任何方法和材料也可以用于本专利技术的实践或测试，但在这里描述有限数量的示例性方法和材料。必须注意，如在这里和在所附权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示对象，除非上下文另外清楚规定。这里描述的本专利技术的实施例通过增加超导电动机或发电机的空气间隙磁通密度并且减小由于磁滞和涡电流的损失而用于提高超导电动机或发电机的效率。此外，本专利技术使用大量标准电动机部件，并且因此根据本专利技术的电动机或发电机可以通过微小的修改与标准机械系统接口，并且可以使用标准且合算的过程被制造。将理解，如这里使用的，术语“电动机”也可以指的是颠倒物“发电机”并且反之亦然。在旋转力被施加到本专利技术的轴的情况下，它将充当发电机，供应功率到连接到终端的任何载荷。将增加作为电动机的其效率的本专利技术的相同性质也将增加作为发电机的其效率。不管用作电动机还是发电机，与其主要应用无关，本专利技术将导致增加的效率。机械能到电能的反向转换由发电机完成。电动机和发电机具有许多相似性，并且许多已有电动机可以被驱动用来产生电。本专利技术的示例性实施例可以显著增加车辆中的电池组的可用驱动范围并且使得非混合的电动车对于日常往返者可行。结果，它可能促进从汽油推进车辆到非混合电动车的可行转变。如图1中所示，根据本专利技术的实施例的电动机或发电机1包括旋转电枢10、永久磁体定子20和屏蔽套筒30。旋转电枢10被示出在电动机1的中心并且与轴承和电刷组件(未示出)关联。屏蔽套筒30是配合在电枢10和定子20之间的空心圆柱体。屏蔽套筒30被构造用来将位于套筒30内的多个高温超导体40冷却到超导体40的临界温度以下的温度。具有大约100K的临界温度的高温超导体40可以通过相当简单的低温冷却器，或者替代地通过液氮(LN2)被冷却，该液氮具有77.4K的沸点。存在两种主要的高温超导材料：钇钡铜氧化物(YBa2Cu3O7或YBCO)，和铋锶钙铜氧化物(BSCCO)。在本专利技术的一个示例性实施例中，电动机1使用YBCO来引起抗磁斥力场。YBCO展示最高的电流密度。其临界温度是大约90K，允许其使用在液氮温度下。在77K，这种材料可以俘获大约1.3特斯拉(T)的磁通量并且在50K以下超过6T。参考图2，套筒30的内部芯由聚氨酯泡沫形成，诸如3lb/ft3的聚氨酯泡沫的大约1\厚绝缘空心圆柱体100。该圆柱体100被包封在玻璃纤维壳中，该玻璃纤维壳由能够耐受极冷温度的树脂形成。玻璃纤维罩壳是缠绕到大约3/16\的厚度的心轴。类似成分的绝缘端部盖110被附接到中心圆柱体100的端部。这些端部盖110具有大约6”的内直径和大约10”的外直径。LN2可以被引入在圆柱体100中以为超导体提供冷却。这些端部盖110的一个具有氮引入端口，该氮引入端口被装配用来接收庞大液氮箱的相分离器。另一端部盖110具有气体端口，该气体端口允许蒸发的氮从套筒30逃出。参考图3和4，多个YBCO123超导块状板40在端部盖110之间安装到空心圆柱体100的外表面。超导块状板40各具有大约3\×11/2\×1/2\的尺寸。块状板40被布置成四组，该四组的每一组具有大约3\×6\×1/2\的总尺寸。块状板40的每一组覆盖近似45°的弧。如图4中所示，所有四组块状板40绕圆柱体100均匀地分布使得在它们之间也存在大约45°的弧，即，该间隙也是大约45°。虽然这种布置提供最佳结果，但其它弧和间隙尺寸也在本专利技术的范围内。另外的块状玻璃纤维(未示出)可以被插在每一个块状板40下面以便提供平的接触表面并且防止该块状板的破裂。块状板40由粘附到内部圆柱体100的玻璃纤维罩壳120保持在适当位置，该玻璃纤维罩壳被穿孔以允许套筒30中的液氮和块状板40之间的更大热接触。参考图2和4，在套筒30的内部圆柱体100周围，存在由玻璃纤维制成的空心圆柱体130。该圆柱体130具有大约10”的外直径和大约3/16\的厚度。它滑过端部盖110并且密封在端部盖上，形成套筒30的外壁140。空隙被包围在内部圆柱体100和外壁140之间，并且在端部上由端部盖110密封。这个空隙包含块状板40，并且也用作氮槽以将块状板40冷却到它们的临界温度。LN2可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充当电动机或发电机的装置，所述装置包括：旋转电枢；永久磁体定子，所述电枢在所述永久磁体定子内旋转；位于所述电枢和所述定子之间的空心屏蔽套筒，所述屏蔽套筒具有内壁和外壁，使得冷却流体能够在所述屏蔽套筒内流动；和多个超导体板，所述多个超导体板位于所述屏蔽套筒的内壁和外壁之间并且围绕所述电枢取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.26 US 61/882,7901.一种充当电动机或发电机的装置，所述装置包括：
旋转电枢；
永久磁体定子，所述电枢在所述永久磁体定子内旋转；
位于所述电枢和所述定子之间的空心屏蔽套筒，所述屏蔽套筒具有
内壁和外壁，使得冷却流体能够在所述屏蔽套筒内流动；和
多个超导体板，所述多个超导体板位于所述屏蔽套筒的内壁和外壁
之间并且围绕所述电枢取向。
2.权利要求1所述的装置，其中，所述冷却流体是液氮。
3.权利要求1所述的装置，其中，所述超导体板由钇-钡-铜氧化物
或铋-锶-钙-铜氧化物形成。
4.权利要求1所述的装置，其中，所述屏蔽套筒包括由聚氨酯泡沫
形成的内部芯。
5.权利要求4所述的装置，其中，所述内部芯被包封在玻璃纤维壳
中。
6.权利要求1所述的装置，其中，所述内部芯包括绝缘的端部盖。
7.权利要求1所述的装置，其中，所述超导体板附接到所述屏蔽套
筒的内壁。
8.权利要求7所述的装置，其中，所述超导体板以大约45°的间隔
围绕所述屏蔽套筒布置。
9.权利要求7所述的装置，其中，块状玻璃纤维提供所述超导体板
和所述屏蔽套筒之间的平的接触表面。
10.权利要求1所述的装置，其中，所述定子包括稀土磁体，所述稀
土磁体附接到外壳，所述外壳位于所述定子的每个端部处。
11.权利要求10所述的装置，其中，所述磁体是钕磁体。
12.一种充当电动机或发电机的装置，所述装置包括：
旋转电枢；
定子，所述电枢在所述定子内旋转；
位于所述电枢和所述定子之间的空心屏蔽套...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·E·弗莱克，A·怀特黑德，
申请(专利权)人：领土替代能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US