[发明专利]超导电机的冷却结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导电机的冷却结构。更具体地说，本发明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。

背景技术

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-2002-58207

发明内容

本发明所要解决的问题

已经考虑到上述问题而做出了本发明，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，本发明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，本发明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。