[发明专利]一种无铁芯型兆瓦级超导电机系统

权利要求书

1.一种无铁芯型兆瓦级超导电机系统，包括常规定子、无铁芯结构的超导转子和低温制冷装置，其特征在于：所述转子包括线圈骨架(1)，绕制在线圈骨架(1)上的超导励磁线圈(2)，及与线圈骨架(1)相连的扭矩管(3)；超导励磁线圈(2)在线圈骨架(1)的上表面和下表面均有绕制；超导励磁线圈(2)呈回旋U形结构，相邻两条有效励磁边(4)相互平行、分别构成一对磁极中的正极或负极；线圈骨架(1)上表面绕制的超导励磁线圈(2)的有效励磁边(4)与线圈骨架(1)下表面绕制的超导励磁线圈(2)的有效励磁边(4)关于线圈骨架(1)对称，且彼此对称的两条有效励磁边(4)的励磁电流方向相同。

2.根据权利要求1所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：线圈骨架(1)上表面绕制的超导励磁线圈(2)和线圈骨架(1)下表面绕制的超导励磁线圈(2)为以串联形式连接的超导带材或线材连续不断绕制而成的一个整体；或线圈骨架(1)上表面绕制的超导励磁线圈(2)与线圈骨架(1)下表面绕制的超导励磁线圈(2)彼此独立。

3.根据权利要求2所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：超导励磁线圈(2)由YBCO高温超导带材(22)、BSCCO高温超导带材(21)和MgB₂低温超导线材(20)三种超导材料并联绕制在线圈骨架(1)上形成，三种超导材料沿靠近线圈骨架1的方向依次排布为MgB₂低温超导线材(20)、BSCCO高温超导带材(21)和YBCO高温超导带材(22)。

4.根据权利要求2所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：扭矩管(3)为折叠式双层结构，沿超导励磁线圈(2)的有效励磁边(4)延伸；扭矩管(3)的顶部固定端(5)与线圈骨架(1)固定连接，扭矩管(3)的底部固定端(7)与转子支撑结构(8)固定连接。

5.根据权利要求4所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：扭矩管(3)在沿超导励磁线圈(2)有效励磁边(4)的方向上开有矩形孔(6)。

6.根据权利要求5所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：设有与扭矩管(3)结构相匹配的冷屏，所述冷屏有三层绝热板(9)，其中两层绝热板(9)分别置于扭矩管(3)的内外两层之间和扭矩管(3)下方。

7.根据权利要求6所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：所述冷屏由一级冷头(10)制冷，超导励磁线圈(2)由二级冷头(11)制冷。

8.根据权利要求1-7任一所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：超导励磁线圈(2)与线圈骨架(1)通过环氧树脂浸渍封装为一个整体。

9.根据权利要求1-7任一所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：所述转子轴向长度与径向长度之比大于1，转子直径为1.2-1.5m。

10.根据权利要求9所述的无铁芯型兆瓦级超导电机系统，其特征在于：所述低温制冷装置包括依次相连的有油涡旋压缩机(12)、其上缠有冷却水管的后冷器(13)、油分离器(14)、缓冲罐(15)和冷头；冷头固定在转子上，有油涡旋压缩机(12)、后冷器(13)、油分离器(14)和缓冲罐(15)固定在转轴(16)的固定板(19)上，随转子和转轴(16)同步旋转；为冷却水管引入引出循环冷却水的旋转接头(17)与转子转轴(16)相连，为压缩机(12)供电的滑环复合在旋转接头(17)上；冷头深入真空屏(18)对超导励磁线圈(2)和冷屏进行传导冷却。