[发明专利]一种去饱和超导开关磁链电机

说明书

本发明公开了一种去饱和超导开关磁链电机，包括：沿径向由内向外依次分布的转子铁心、气隙、定子铁心；还包括：放置在定子铁心槽中的电枢绕组，放置在定子铁心齿中间的励磁绕组、分别放置在定子铁心齿顶部和底部的磁钢，以及用于包裹所述励磁绕组的低温恒温器；其中，所述转子铁心、所述定子铁心均采用铁磁材料。本发明将励磁绕组和电枢绕组同时放置在定子上，在满足无旋转绕组的同时电机只有一个物理气隙，降低安装难度；同时，定子铁心和转子铁心都采用铁磁材料，能有效提高电机的转矩密度并减小超导用量；采用模块化低温恒温器，能有效减小等效气隙磁密，进一步提高电机的转矩密度。

技术领域

本发明属于超导电磁装置领域，更具体地，涉及一种去饱和超导开关磁链电机。

背景技术

基于经典的电磁理论可以知道，电机的转矩密度主要取决于其所能选择的电负荷和磁负荷。而由于大型风力发电机损耗分布、材料性能及所能采取的冷却，条件等的限制，目前大型常规电机的电磁负荷大幅提升较为困难。因此，常规的大型风力发电机往往只能通过增大体积和材料用量的方式有效提高转矩和功率等级。超导电机励磁或励磁和电枢采用超导材料，其通流密度远高于常规导电材料，可以大幅提升磁负荷(仅励磁绕组采用超导材料，该类型电机又称半超导电机)或同时提升电磁负荷(励磁及电枢绕组均采用超导材料，该类型超导电机又称全超导电机)。因此，超导电机转矩密度理论上远高于常规电机，在对于转矩要求很高的场合，具有广阔的应用前景。

授权公告号为CN 104883015A的发明专利中公开了双定子超导励磁场调制电机，该电机将励磁线圈与电枢线圈分别放置于两个定子上，该电机体积小，重量轻，效率高，既发挥了高温超导绕组适合直流电流的特性，又避免了传统转子励磁型高温超导电机中所必需的冷却液旋转密封问题；结构简单，电机定子采用模块化结构，便于运输及现场安装，在海上风电等场合有很好的应用前景。

但是，上述超导电机由于存在两个物理气隙，增加了安装的困难性，同时增加了安装误差。另外，超导励磁线圈产生的磁场很大，会导致定子齿部严重饱和，阻碍了电机转矩密度的提升。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种去饱和超导开关磁链电机，其目的在于解决现有超导电机中存在两个物理气隙，导致安装困难，且超导励磁线圈产生的磁场很大，导致定子齿部严重饱和，从而阻碍电机转矩密度提升的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种去饱和超导开关磁链电机，包括：

沿径向由内向外依次分布的转子铁心、气隙、定子铁心；

还包括：放置在定子铁心槽中的电枢绕组，放置在定子铁心齿中间的励磁绕组、分别放置在定子铁心齿顶部和底部的磁钢，以及用于包裹所述励磁绕组的低温恒温器；

其中，所述转子铁心、所述定子铁心均采用铁磁材料。

进一步地，所述励磁绕组的个数与所述定子铁心的槽数相同。

进一步地，所述励磁绕组为超导励磁绕组，所述电枢绕组为超导电枢绕组；或者所述励磁绕组为超导励磁绕组，所述电枢绕组为铜电枢绕组；或者所述励磁绕组为铜励磁绕组，所述电枢绕组为超导电枢绕组；其中，所述励磁绕组采用直流励磁，所述电枢绕组流过的是交流电流。

进一步地，所述电枢绕组为集中绕组或分布绕组。

进一步地，所述励磁绕组为单层绕组或双层绕组。

进一步地，所述电枢绕组的极对数P_a、定子槽数N_s、转子凸极块个数N_r满足：

进一步地，所述磁钢产生的磁钢磁场与所述励磁绕组产生的励磁磁场在定子齿部相互抵消，且所述磁钢磁场沿着定子齿闭合，不穿过气隙。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：