超导电机的冷却结构制造技术

在一种超导电机的冷却结构中，其中超导线圈（２２）连接到转子，凹槽（２４，２５以及２６）被凹陷地配置在旋转轴（２３）的外表面上，该旋转轴（２３）穿透并且被固定到转子（１７）上。冷冻剂在冷冻剂循环管道（３３）中循环，该冷冻剂循环管道配置在凹槽（２４，２５以及２６）内，由此通过冷冻剂冷却超导线圈（２２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种超导电机的冷却结构。更具体地说，本专利技术涉及 一种用于有效地冷却连接到安装在船舶上的驱动电机转子的超导线 圈，所述船舶例如是政府船只以及客船。
技术介绍
近年来，通过电气地驱动电机来对船舶进行驱动的开发已经在抑 制燃料资源耗尽以及在抑制由于废气而导致环境恶化的方面取得了进 展，其中所述的燃料资源例如是汽油。具体地说，可以使用在JP-A6-006907 (专利文献1)中公开的超导电机，由此消除了超导线圈中的铜耗以及实现了高效率。此外，可以实现电机本身的小型化以 及大功率输出。同时，当驱动超导电机时，需要将超导线圈冷却到超低温(例如， 77开尔文)。由此，冷却装置尤其重要，且需要简单且高效的冷却结 构。具体地，当对连接到在电机中心处配置的转子的超导线圈进行冷 却时，从电机的外面对其进行冷却是不足够的。因此，在这种情况下， 很难充分地冷却超导线圈。JP-A-2002-58207 (专利文献2)提供了一种结构，其中通过电机 的旋转轴形成了中空部分，以及通过该中空部分传送冷冻剂从而冷却 连接到转子的线圈。即使在连接到转子的线圈是超导线圈的情况下， 该结构也能高效地将连接到转子的线圈冷却到必要的温度。然而，在专利文献2公开的结构中，需要对旋转轴的中心进行钻 孔从而形成中空部分。具体地，在较大电机的情形'中，例如用于驱动 船舶的串联同步型电机，很难通过较长的旋转轴而形成较长的中空部 分。专利文献1: JP-A-6-6907 专利文献2: JP-A-2002-5820
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题已经考虑到上述问题而做出了本专利技术，且其目的在于提供一种超 导电机的简单的冷却结构，其可以有效地冷却连接到转子的超导线圈。解决所述问题的装置为了解决上述问题，本专利技术提供了一种超导电机的冷却结构，该 超导电机具有连接到转子的超导线圈，其中在穿透且被固定到转子的旋转轴的外表面上凹陷地配置凹 槽，以及冷却装置的冷冻剂循环管被配置在该凹槽内。根据上述结构，该凹槽被配置在该旋转轴的外表面上，以代替通 过旋转轴的中心而提供的中空部分，以及冷冻剂循环管被配置在凹槽 内。因此，与通过旋转轴提供中空部分的情况相比，可以很容易地提 供该冷却结构。随着电机变大，旋转轴也相应地变长，且变得更加难于形成通过 旋转轴中心的较长中空部分。因此，本专利技术的冷却结构可以特别适用 在较大的超导电机中。此外，由于冷冻剂循环管被配置在凹槽内，且暴露于旋转轴的外 侧，因此冷冻剂循环管可以与转子直接接触，以及可以被安置得接近于连接到转子的超导线圈。因此，与冷冻剂循环管配置在旋转轴的中 心线上的情况相比，可以提高冷却效果。超导线圈的材料可以是基于铋或者基于钇的高温超导材料。该冷却装置可以包括-第一管道，其具有流出路径部分以及返回路径部分，它们联接到 用于冷却超导线圈的冷冻剂的供给源；第二管道，其具有与第一管道的流出路径部分相通的流出路径部 分，以及具有与第一管道的返回路径部分相通的返回路径部分，其中 第二管道被固定到旋转轴的轴向端，以及被可旋转地联接到第一管道; 以及冷冻剂循环管道，其包括冷冻剂循环管道，该冷冻剂循环管道被 配置在凹槽内，其中第二管道的流出路径部分以及返回路径部分与冷 冻剂循环管道的相应端相通。根据上述结构，用于冷却超导线圈的冷冻剂以如下顺序循环，从 供应源到第一管道的流出路径部分，第二管道的流出路径部分，冷冻 剂循环管道，第二管道的返回路径部分以及第一管道的返回路径部分， 由此可以通过经由冷冻剂循环管道循环的冷冻剂来冷却连接到转子的 超导线圈，其中该冷冻剂循环管道被配置在旋转轴的凹槽内。可以沿着转子轴向长度在对称位置处凹陷地配置旋转轴外表面 上的凹槽，在所述的旋转轴内配置有冷冻剂循环管道，以及可以通过 在凹槽内配置转向部分而联接流出路径部分以及返回路径部分，其中 沿着旋转轴的圆周表面在转子前端位置处形成该凹槽。仅仅通过在旋转轴外表面上形成凹槽以及将冷冻剂循环管道设 置在该凹槽内，就可以容易地实现上述结构。因此，可以提高超导电 机的制造效率，可以减少成本。在需要进一步提高冷却效果的情况下，除了沿着旋转轴的轴向之 外，可以沿着沿圆周方向螺旋形地形成其内配置有冷冻剂循环管道的 凹槽，以及例如，可以配置柔性的折叠式的冷冻剂循环管道，以使其 围绕该旋转轴巻绕，由此冷冻剂循环管道的长度变长。因此，可以在 其圆周方向上宽范围地有效地冷却超导线圈。为了避免冷冻剂的温度上升，在除了其中配置有转子的区域之外 的区域中，可以利用隔热装置围绕第一管道以及第二管道的圆周表面。可以通过利用外管包围第一管道以及第二管道以及提供外管内 的真空绝热层，从而由此实现该绝热装置。可选地，可以通过绝热材 料覆盖第一管道以及第二管道。第一管道被联接到冷冻剂的供应源，由此固定第一管道，同时第 二管道连接到旋转轴，由此使得第二管道旋转。因此，第一管道和第 二管道需要被可旋转地联接。根据本专利技术，可以配置从第一管道和第二管道的相应的联接端突 出的凸缘，其中该凸缘可旋转地彼此接触，以及可以配置用于在相应 的接触方向上偏压该凸缘的弹簧装置。根据上述结构，即使当第一管道和第二管道稍微未对准时，其中 一个管道的未对准联接端中的开口也会被与另一个管道相对应的凸缘 所覆盖。由此，可以防止冷冻剂渗漏。此外，彼此相对接触的凸缘在 它们的接触方向上被弹簧装置所推压。因此，可以去除彼此接触的凸 缘之间的间隙，由此防止了冷冻剂的渗漏。作为用于冷却超导线圈的冷冻剂，可以使用液氮、氖或者氦。当液氮被用作冷冻剂时，超导线圈可以被冷却到超低温，在该超 低温处，超导线圈处于超导态。通过利用另 一冷却单元进行冷却，其温度已经由于冷却超导线圈 而升高的液氮可以被再次用作冷冻剂。在液氮被汽化的情况下，气化 液态氮可以被排放到外部。超导电机可以是轴向型，其中定子被配置为在转子的轴向上彼此 相对，由此超导线圈的磁通方向指向轴向；或者超导电机可以是径向 型，其中转子被配置在具有环形剖面的定子的中空部分内，由此超导 线圈的磁通方向指向径向方向。在超导电机是轴向式的情况下，配置在旋转轴外表面上的凹槽内 的冷冻剂循环管道可以从转子附近的凹槽被引出，从而沿着转子的侧 面朝着连接到转子的超导线圈的附近延伸。因此，冷冻剂循环管道可 以被配置在超导线圈附近，由此可以提高该超导线圈的冷却效果。本专利技术的优点如上所述，根据本专利技术，代替在旋转轴的中心处形成中空部分， 通过在旋转轴外表面上形成凹槽以及在该凹槽内配置冷冻剂循环管， 从而配置了用于对连接到转子的超导线圈进行冷却的冷却结构。因此， 与在旋转轴中配置中空部分的情况相比，可以很容易地形成该冷却结 构。此外，冷冻剂循环管暴露于旋转轴外表面。因此，与在旋转轴的 中心线上提供冷冻剂循环的情况相比，可以在更接近于连接到转子的 超导线圈的位置处循环冷冻剂。因此，可以提高冷却效果。附图说明图1示出了根据本专利技术第一实施例的超导电机的示意性剖面图。图2示出了超导电机的剖视图。图3示出了从转子延伸的旋转轴的剖面图。图4示出了第一管道以及第二管道的联接端的相关部分的放大剖 面图。图5示出了第一实施例的变型例的剖面图。图6示出了根据第二实施例的超导电机的剖面图。图7示出了根据第二实施例的超导电机的转子视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导电机的冷却结构，该超导电机具有连接到转子的超导线圈，其中在穿透且固定到转子的旋转轴的外表面上凹陷地配置了凹槽，以及冷却装置的冷冻剂循环管被配置在该凹槽内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-12-24 374707/20041.一种超导电机的冷却结构，该超导电机具有连接到转子的超导线圈，其中在穿透且固定到转子的旋转轴的外表面上凹陷地配置了凹槽，以及冷却装置的冷冻剂循环管被配置在该凹槽内。2. 根据权利要求1的超导电机的冷却装置，其中该冷却装置包括第一管道，其具有流出路径部分以及返回路径部分，它们联接到 用于冷却超导线圈的冷冻剂的供给源；第二管道，其具有与第一管道的流出路径部分相通的流出路径部 分，以及具有与第一管道的返回路径部分相通的返回路径部分，其中 第二管道被固定到旋转轴的轴向端，以及被可旋转地联接到第一管道； 以及冷冻剂循环管，其包括冷冻剂循环管道，该冷冻剂循环管道被配 置在该凹槽内，其中第二管道的流出路径部分以及返回路径部分与冷 冻剂循环管道的相应端相通。3. 根据权利要求2的超导电机的冷却结构，其中冷冻剂循...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎彻，大桥绅悟，杉本英彦，竹田敏雄，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]