超导电机制造技术

本发明专利技术涉及一种超导电机，其环形定子磁体内设有定子超导线圈，定子超导线圈的两端连接有一冷子管，在转子轴的一端连接有一冷子管，在定子超导线圈内设有转子，转子由转子超导线圈、超导体圆管、转子轴、转子基座组成，转子基座装在定子超导线圈内，转子轴穿过转子基座的中心，在转子基座上对称镶嵌有多个超导体圆管，每个超导体圆管均配置有一个矩形的超导线圈，每个矩形超导线圈均固定在转子基座上并依序相联形成一组转子超导线圈。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流电机，特别为一种超导电机。现有的直流电机，转子线圈中的磁场方向和磁通量不断变化，产生一个反电动势，当给电机通电时，线圈两端会产生电压，使得电机输入电流时会消耗电能。造成如蜗流、线圈电阻损耗等各种损耗。本专利技术的目的就是为了解决现有技术的上述不足而提供一种超导电机。本专利技术的目的是通过以下技术解决方案实现的一种超导电机，它包括有定子、转子、上、下两对电刷，定子为一环形体磁体，在环形定子磁体内设有定子超导线圈，定子超导线圈的两端连接有一冷子管，在转子轴的一端连接有一冷子管，在定子超导线圈内设有转子，转子由转子超导线圈、超导体圆管、转子轴、转子基座组成，转子基座装在定子超导线圈内，转子轴穿过转子基座的中心与转子基座相连接，在转子基座上对称镶嵌有多个超导体圆管，每个超导体圆管均配置有一个矩形的超导线圈，每个矩形超导线圈均固定在转子基座上并依序相联形成一组转子超导线圈。本专利技术的目的还可通过以下技术措施来实现前述的一种超导电机，其中所述的在每个矩形线圈的一侧穿过超导管的轴线位置并与超导管的外壁表面保持一定距离。前述的一种超导电机，其中所述的与定子超导线圈的两端连接的冷子管设在定子的外侧。前述的一种超导电机，其中所述的超导体圆管最少为2个。前述的一种超导电机，其中所述的转子轴为一空心轴，在转子轴的两端外表面分别设有一绝缘套，在两绝缘套上分别间隔安装有两个集电环，固定在转子轴一端的冷子管的线圈两端穿过空心的转子轴与转子轴另一端的集电环分别联接，冷子管上的可控制超导芯两端与其同端转子轴上的两个集电环分别联接，转子超导线圈的两个电源输入端分别与转子轴上的冷子管芯的两端连接，转子轴两端的集电环还通过安装在轴承定位支架上的上、下两对电刷分别与电源相连接。前述的一种超导电机，其中所述的转子基座为非磁性、非超导的材料。本专利技术的优点在于转子线圈中的磁场方向和磁通量不变，消除转子线圈的反电动势，消除了电机的电能消耗，起动时，给一电源，平衡时达到不消耗电能，通过冷子管配合取消电源，自身维持运转。下面结合附图对本专利技术的原理与结构做进一步的描述附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1的A-A剖面图。图3为本专利技术的原理示意图。图4为本专利技术的原理又一示意图。如图1、2所示，本专利技术包括有定子1、转子、上、下两对电刷2、3，定子1为一环形体磁体，在环形定子磁体1内设有定子超导线圈4，定子超导线圈4的两端连接有一冷子管5，在转子轴6的一端连接有一冷子管7，在定子超导线圈4内设有转子，转子由转子超导线圈8、超导体圆管9、转子轴6、转子基座10组成，转子基座10装在定子超导线圈4内，转子轴6穿过转子基座10的中心与转子基座10相连接，在转子基座10上对称镶嵌有多个超导体圆管9，超导体圆管9最少为2个。每个超导体圆管9均配置有一个矩形的转子超导线圈8，每个矩形转子超导线圈8均固定在转子基座10上并依序相联形成一组转子超导线圈。每个矩形转子线圈8的一侧穿过超导体圆管9的轴线位置并与超导体圆管9的外壁表面保持一定距离。与定子超导线圈4的两端连接的冷子管5设在定子1的外侧。转子轴6为一空心轴，在转子轴的两端外表面分别设有一绝缘套11、12，在两绝缘套11、12上分别间隔套有两个集电环13、14、15、16，集电环均为超导材料。固定在转子轴6一端的冷子管7的线圈两端穿过空心的转子轴6与转子轴6另一端的集电环15、16分别联接，冷子管7上的可控制超导芯两端与其同端转子轴6上的两个集电环13、14分别联接，转子导线圈8的两个电源输入端分别与转子轴6上的冷子管芯的两端连接，转子轴6两端的集电环均通过安装在上、下轴承定位支架17、18上的上、下两对电刷2、3分别与电源相连接。本专利技术的原理如图3、图4所示，把两个转子超导体线圈8对称地固定于同一个可在环形磁场中自由转动的物体上，在环形磁场上，同心圆上的磁感应强度B相同，线圈旋转中心与环形磁场同心，线圈平面始终与主磁场相垂直。把两个转子超导线圈8串连，通以如图3所示的直流电流，则线圈8的边ab、cd、a′b′、c′d′和端接部分bc、ad、b′c′、a′d′会同时在磁场中产生电磁力，至于端接部分的力因为它们是作用在同一直径上大小相等、方向相反的力，所以可互为抵消，可以不考虑它们的作用。由于ab边与cd边的电流大小相等，方向相反，所以产生的力的大小相等，方向相反，线圈静止不动，同样线圈a′b′c′d′也是这样静止不动。要使线圈8获得一个可转动的力，必须削弱一边导体产生的力。如以线圈8(abcd)为例，要使线圈8向ab导体的电磁力方向运动，必须削弱cd边产生的反方向电磁力，由于通电导体产生的力是导体本身产生的磁场与主磁场相互作用的结果，所以可将线圈8的cd边产生的部分磁场屏蔽起来，使屏蔽起来的磁场不得与主磁场发生相互作用，那么cd边产生的力小于ab边导体产生的力，那么线圈8就会向ab边的电磁力方向运动。为此，让导体cd边从一个超导体圆管9中穿过，如图4所示，超导体圆管9的外径大小应该大到刚好能使超导体管9内的导体产生的磁场基本限制在管径范围内时为止，超导体圆管9的端部与矩形线圈8的端部之间保留适当的距离。由于超导体圆管9的完全抗磁作用，使得主磁场不能与超导体圆管9内导体磁场发生作用，cd边导体产生的电磁力相应减小，线圈8(abcd)就会向ab边受力方向运动。同样线圈8(a′b′c′d′)采用相同的方法可获得一个与abcd线圈转向一致的力，转子就会平稳地转动。由于线圈8不在磁场中交变，线圈8内的面积不变，转子线圈8在主磁场中运动到任一处，磁场条件都相同，所以线圈8内的磁通量、磁场方向都不变化，则根据电磁感应定律可知，整个转子线圈中将不产生反电动势，所以转子线圈通上稳定的直流电运转时，线圈在超导情况下，线圈两端没有电压。因功率P=VI=0 I=0，所以这种电机也就不消耗电能，但却输出了机械能，并通过吸收热量来达到能量守恒，也就是其在输出机械能的同时，会产生制冷效应，主磁场的定子线圈也用超导线圈，也没有功率消耗，由于定、转子线圈都是无需电压的超导体线圈，所以可在冷子管的配合下，使它们的电流各自循环。在用磁性材料做定子磁路时，电机的定、转子磁场的相互作用要完全在气隙中进行，以保证磁极上每一点的磁通量，磁场方向始终不变，避免产生电能损耗等不利影响，所以要使超导体圆管9外与磁极之间有足够的距离，转子需在大气隙中运动。为了更好地利用磁路面积，以及使主磁通始终畅通、稳定，转子线圈中的电流产生的磁场方向要与主磁场的磁场方向一致。给定子超导线圈通上适当的电流，使定子磁性材料工作在完全饱和状态下，既可使定子磁路得到充分利用，又可消除某些不利影响。本专利技术工作时，首先对与定子超导线圈4并联的冷子管5的磁场线圈通电，使冷子管5处于电阻状态，这时再给定子超导线圈4通电，并保持冷子管5的电阻状态，到定子超导线圈4充电结束，当定子超导线圈4中的电流愈来愈大，达到所需的电流强度后，断掉冷子管5磁场线圈中的电流，使冷子管5回到超导状态，再断开定子超导线圈4两端的电源，这时，定子超导线圈4中的电流通过冷子管5构成自循环，产生一个定子磁场。此时，再通过电源给转子超导线圈8通电，电流通过转子轴6另一端的电刷经过集电环15、16与冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导电机，它包括有定子、转子、上、下两对电刷，其特征在于定子为一环形体磁体，在环形定子磁体内设有定子超导线圈，定子超导线圈的两端连接有一冷子管，在转子轴的一端连接有一冷子管，在定子超导线圈内设有转子，转子由转子超导线圈、超导体圆管、转子轴、转子基座组成，转子基座装在定子超导线圈内，转子轴穿过转子基座的中心与转子基座相连接，在转子基座上对称镶嵌有多个超导体圆管，每个超导体圆管均配置有一个矩形的超导线圈，每个矩形超导线圈均固定在转子基座上并依序相联形成一组转子超导线圈。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高加富，
申请(专利权)人：高加富，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]