[发明专利]分数槽的高温超导发电机定子

说明书

本发明涉及一种分数槽的高温超导发电机定子，具有一个超导电机定子铁心装置，超导电机定子铁心装置由超导线盘、定子铁芯、挡板组成，定子铁芯上设有开口槽和平行齿，开口槽内装有超导线盘，超导线盘与定子铁芯之间通过挡板固定连接；超导线盘采用高温超导线圈作为电枢绕组，可以提高定子侧电枢绕组的载流密度，提高整机功密度，减小整体重量。线盘整体设计可以有效固定与支撑高温超导线圈，线盘上下盖板采用尼龙+玻璃纤维材质的螺丝、螺母，达到减小整体线圈的涡流损耗的目的；多边形槽口的设计有利于整个线盘的安装和拆卸，尖角处的直线化或圆角化处理可以减弱铁芯的聚磁效应，降低超导线圈表面磁场，改善超导线圈工作环境，提高超导线圈的临界电流。

技术领域

本发明涉及一种高温超导电机，具体涉及一种采用超导线圈的电枢绕组的定子。

背景技术

高温超导电机采用高温超导体和高温超导电枢绕组，其中：

(1)高温超导体与常规导体相比，超导体具有两大基本特性，即：零电阻特性和迈斯纳效应。通常状态下超导材料是有电阻的，属于正常态；当超导材料冷却到一定温度以下时，电阻为零，表现出超导电性，超导体处于超导态。高温超导材料诞生于1986年，随着高温铜氧化合物超导体的发现，揭开了可在液氮温区之上工作的高温超导体研究的序幕。相较于低温超导体(临界温度在10K以下)，高温超导体的临界温度大大提高，对制冷要求大大降低；同时超导带材制备工艺经过30多年的发展已经日趋成熟，其电磁特性和机械性能有了显著提升，价格也在逐年下降，超导带材的工业化量产使得超导线圈、超导永磁体、超导电缆用在一系列电力设备上变得切实可行。与传统常规导体电力设备相比，超导电力设备具有载流大、损耗低、效率高、体积小、成本低的优势。

(2)高温超导电枢绕组中的高温超导线材具有载流高、截面小的优点，所以由高温超导线材绕制成的线圈用于电机电枢绕组，能极大提高载流密度，增加电枢线负荷，提高电机的功率密度，达到减小电机的质量体积，提高效率的密度。超导线圈的形状、性能设计是超导电机整体中最重要的一部分。

(3)超导线圈交流损耗，高温超导材料在直流下几乎是没有损耗的，但是在交流电或者交流磁场的影响下，超导线圈就会产生交流损耗，这种损耗是材料的本征属性，无法避免。因此，超导线圈在交流的环境下其应用就得到了很大的限制；在77K甚至更低温下，带走1J的热量需要十倍甚至百倍的冷量输入。

由于超导线材与普通铜线不一样，其结构易脆，不能随意弯折，不能直接像铜导线一样紧密的缠绕在定子铁心的铁齿上，超导线圈需要绕制在定制的骨架上，通过骨架与定子铁心固定。不合适的骨架设计会降低铁心的槽满率，导致电机铁心漏磁严重，从而增加超导电枢绕组的交流损耗，加重电机整体冷却负担。整个超导线圈包括骨架和定子铁芯的固定、合理设计超导线盘是本发明中需要解决的问题，保证整个装置都能安全工作在液氮环境中。

在满足定子铁心槽满率的要求下，如何减小超导线圈的表面磁场，改善线圈的整体运行环境。超导线材表面的外磁场会影响其临界电流。临界电流的减小意味着在通流相同的条件下交流损耗会增加。通过整体装置外在结构改变减少线圈表面磁场，从而提高线圈的临界电流。

发明内容

本发明是要提供一种分数槽的高温超导发电机定子，该定子的超导线圈结构简单，能够方便且牢固固定超导线圈与定子铁心。

本发明的技术方案是：一种分数槽的高温超导发电机定子，具有一个超导电机定子铁心装置，所述超导电机定子铁心装置由超导线盘、定子铁芯、挡板组成，所述定子铁芯上设有均布的开口槽和平行齿，所述开口槽内装有超导线盘，所述超导线盘与定子铁芯之间通过挡板固定连接；所述超导线盘采用高温超导线圈作为电枢绕组，可以提高定子侧电枢绕组的载流密度，提高整机的功密度，减小整体的重量。