一種高溫超導感應電機定子的制作方法
【專利摘要】一種高溫超導感應電機定子，涉及高溫超導感應電機定子。該定子結構的第一至第六固定部分分別放置于第一至第六開口矩形槽內。第一至第六銅線圈分別嵌在第一至第六開口矩形槽槽口處，第一至第六銅線圈伸出定子鐵心(1)端部部分沿定子鐵心(1)內徑周向彎曲，以防端部線圈交叉，但不能與第一至第六超導線圈相碰。該定子克服了超導線圈在定子槽內排列結構及固定困難和超導繞組系數過低，產生較大脈動轉矩的問題，避免了超導線圈固定架產生渦流損耗，降低了超導冷卻成本，大幅削減超導電機的體積和重量，提高了電機的功率因數和效率。
【專利說明】
一種高溫超導感應電機定子
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及高溫超導感應電機定子。
【背景技術】
[0002]本超導電機將超導繞組排列于定子槽內，普通超導電機將超導繞組排列于轉子槽內，帶來冷卻系統(tǒng)動密封問題。由于在制作跑道型超導線圈時受到超導帶材曲率半徑的限制，一般都采用每極每相槽數較少的非疊繞組結構，因而超導線圈在定子槽內排列結構受到限制，導致超導感應電機繞組系數過低，可能會產生較大的脈動轉矩，使超導線圈在定子槽內的固定也變得較為棘手，超導電機的性能大幅降低。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是解決超導線圈在定子槽內排列結構及固定困難和超導繞組系數過低，產生較大脈動轉矩的問題，提供一種高溫超導感應電機定子結構。
[0004]本發(fā)明的技術方案:
[0005]—種高溫超導感應電機定子，該高溫超導感應電機定子包括:定子鐵心及其兩側的壓圈、跑道型超導定子線圈、機座，跑道型超導定子線圈固定于定子鐵心槽內。
[0006]所述的定子鐵心開有第一、第二、第三、第四、第五、第六開口矩形槽，且槽底均開有倒角;所述的跑道型超導定子線圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈。
[0007]將第一跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B12面與第一超導線圈固定架的Cll面貼合，將第六跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B63面與第一超導線圈固定架的C13面貼合，作為第一固定部分。
[0008]將第二跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B22面與第二超導線圈固定架的C21面貼合，將第一跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B13面與第二超導線圈固定架的C23面貼合，作為第二固定部分。
[0009]將第三跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B32面與第三超導線圈固定架的C31面貼合，將第二跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B23面與第三超導線圈固定架的C33面貼合，作為第三固定部分。
[0010]將第四跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B42面與第四超導線圈固定架的C41面貼合，將第三跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B33面與第四超導線圈固定架的C43面貼合，作為第四固定部分。
[0011]將第五跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B52面與第五超導線圈固定架的C51面貼合，將第四跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B43面與第五超導線圈固定架的C53面貼合，作為第五固定部分。
[0012]將第六跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B62面與第六超導線圈固定架的C61面貼合，將第五跑道型超導定子線圈直線部分一邊的B53面與第六超導線圈固定架的C63面貼合，作為第六固定部分。
[0013]將第一至第六固定部分分別放置于第一至第六開口矩形槽內。
[0014]使第一跑道型超導定子線圈的Bll面與第一開口矩形槽槽底部倒角面Al貼合，使第一超導線圈固定架的C12面與第一開口矩形槽槽底部倒角面A2貼合。
[0015]使第二跑道型超導定子線圈的B21面與第二開口矩形槽槽底部倒角面A3貼合，使第二超導線圈固定架的C22面與第二開口矩形槽槽底部倒角面A4貼合。
[0016]使第三跑道型超導定子線圈的B31面與第三開口矩形槽槽底部倒角面A5貼合，使第三超導線圈固定架的C32面與第三開口矩形槽槽底部倒角面A6貼合。
[0017]使第四跑道型超導定子線圈的B41面與第四開口矩形槽槽底部倒角面A7貼合，使第四超導線圈固定架的C42面與第三開口矩形槽槽底部倒角面AS貼合。
[0018]使第五跑道型超導定子線圈的B51面與第五開口矩形槽槽底部倒角面A9貼合，使第五超導線圈固定架的C52面與第四開口矩形槽槽底部倒角面AlO貼合。
[0019]使第六跑道型超導定子線圈的B61面與第六開口矩形槽槽底部倒角面AU貼合，使第六超導線圈固定架的C62面與第五開口矩形槽槽底部倒角面A12貼合。
[0020]第一銅線圈兩直線部分的一邊嵌在第一開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽槽口；第二銅線圈兩直線部分的一邊與第一銅線圈對稱嵌在第一開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽槽口 ；第一、第二銅線圈分別在第一、第四開口矩形槽內的兩直線部分并排列在槽口。
[0021]第三銅線圈兩直線部分的一邊嵌在第二開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽槽口；第四銅線圈兩直線部分的一邊與第三銅線圈對稱嵌在第二開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽槽口 ；第三、第四銅線圈分別在第二、第五開口矩形槽內的兩直線部分并排列在槽口。
[0022]第五銅線圈兩直線部分的一邊嵌在第三開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽槽口 ；第六銅線圈兩直線部分的一邊與第五銅線圈對稱嵌在第三開口矩形槽槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽槽口 ；第五、第六銅線圈分別在第三、第六開口矩形槽內的兩直線部分并排列在槽口。
[0023]第一至第六銅線圈兩端伸出定子鐵心端部部分，沿定子鐵心內徑周向彎曲，端部線圈交叉，擰為一體，但不能與第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈相碰。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]I本發(fā)明提出的新型高溫超導感應電機定子結構是將超導繞組布置在定子槽內，解決了普通超導電機將超導繞組排列于轉子槽內所帶來的冷卻系統(tǒng)動密封問題，優(yōu)化了常規(guī)超導感應電機的超導線圈固定結構的困難，所采用的高強度玻璃纖維材料提高了超導線圈固定支架的強度，避免了超導線圈固定支架的渦流損耗問題，保證了電機的運行狀態(tài)和工作效率。
[0026]2本發(fā)明在槽口處按照整距結構均勻排列了第一至第六銅線圈，其繞組系數為I，能夠穩(wěn)定超導繞組系數過低，解決了脈動轉矩過大導致的電機運行不平穩(wěn)性，使得超導感應電機電動勢波形，氣隙磁密波形及齒槽轉矩波形更加光滑，并且提高了輸出轉矩。
【附圖說明】
[0027]圖1高溫超導感應電機定子的組裝圖
[0028]圖2高溫超導感應電機定子的分裂圖
[0029]圖3高溫超導感應電機定子剖面圖
[0030]圖4高溫超導感應電機定子鐵心三維圖
[0031]圖5?圖10第一至第六跑道型超導定子線圈三維圖
[0032]圖11?圖16第一至第六超導線圈固定架三維圖
[0033]圖17銅線圈
【具體實施方式】
[0034]結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0035]—種高溫超導感應電機定子，參照圖1、圖2，該高溫超導感應電機定子包括:定子鐵心I及其兩側的壓圈、跑道型超導定子線圈、機座，跑道型超導定子線圈固定于定子鐵心槽內。
[0036]所述的定子鐵心丨開有第一、第二、第三、第四、第五、第六開口矩形槽KJU-3、1-4、1-5、1-6，且槽底均開有倒角。所述的跑道型超導定子線圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6。
[0037]將第一跑道型超導定子線圈2-1直線部分一邊的B12面與第一超導線圈固定架4-1的CU面貼合，將第六跑道型超導定子線圈2-6直線部分一邊的B63面與第一超導線圈固定架4-1的C13面貼合，作為第一固定部分。
[0038]將第二跑道型超導定子線圈2-2直線部分一邊的B22面與第二超導線圈固定架4-2的C21面貼合，將第一跑道型超導定子線圈2-1直線部分一邊的B13面與第二超導線圈固定架4-2的C23面貼合，作為第二固定部分。
[0039]將第三跑道型超導定子線圈2-3直線部分一邊的B32面與第三超導線圈固定架4-3的C31面貼合，將第二跑道型超導定子線圈2-2直線部分一邊的B23面與第三超導線圈固定架4-3的C33面貼合，作為第三固定部分。
[0040]將第四跑道型超導定子線圈2-4直線部分一邊的B42面與第四超導線圈固定架4-4的C41面貼合，將第三跑道型超導定子線圈2-3直線部分一邊的B33面與第四超導線圈固定架4-4的C43面貼合，作為第四固定部分。
[0041]將第五跑道型超導定子線圈2-5直線部分一邊的B52面與第五超導線圈固定架4-5的C51面貼合，將第四跑道型超導定子線圈2-4直線部分一邊的B43面與第五超導線圈固定架4-5的C53面貼合，作為第五固定部分。
[0042]將第六跑道型超導定子線圈2-6直線部分一邊的B62面與第六超導線圈固定架4_6的C61面貼合，將第五跑道型超導定子線圈2-5直線部分一邊的B53面與第六超導線圈固定架4-6的C63面貼合，作為第六固定部分。
[0043]將第一至第六固定部分分別放置于第一至第六開口矩形槽1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6內:
[0044]使第一跑道型超導定子線圈2-1的Bll面與第一開口矩形槽1-1槽底部倒角面Al貝占合，使第一超導線圈固定架4-1的C12面與第一開口矩形槽1-1槽底部倒角面A2貼合。
[0045]使第二跑道型超導定子線圈2-2的B21面與第二開口矩形槽1-2槽底部倒角面A3貝占合，使第二超導線圈固定架4-2的C22面與第二開口矩形槽1-2槽底部倒角面A4貼合。
[0046]使第三跑道型超導定子線圈2-3的B31面與第三開口矩形槽1-3槽底部倒角面A5貝占合，使第三超導線圈固定架4-3的C32面與第三開口矩形槽1-3槽底部倒角面A6貼合。
[0047]使第四跑道型超導定子線圈2-4的B41面與第四開口矩形槽1-4槽底部倒角面A7貝占合，使第四超導線圈固定架4-4的C42面與第三開口矩形槽1-4槽底部倒角面AS貼合。
[0048]使第五跑道型超導定子線圈2-5的B51面與第五開口矩形槽1-5槽底部倒角面A9貝占合，使第五超導線圈固定架4-5的C52面與第四開口矩形槽1-5槽底部倒角面AlO貼合。
[0049]使第六跑道型超導定子線圈2-6的B61面與第六開口矩形槽1-6槽底部倒角面AU貼合，使第六超導線圈固定架4-6的C62面與第五開口矩形槽1-6槽底部倒角面A12貼合。
[0050]第一至第六跑道型超導定子線圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6伸出定子鐵心I的長度均相等。
[0051]第一銅線圈3-1兩直線部分的一邊嵌在第一開口矩形槽1-1槽口，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽1-4槽口。第二銅線圈3-2兩直線部分的一邊與第一銅線圈3-1對稱嵌在第一開口矩形槽1-1槽口，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽1-4槽口。第一、第二銅線圈3-1、3-2分別在第一、第四開口矩形槽1-1、1-4內的兩直線部分并排列在槽口。
[0052]第三銅線圈3-3兩直線部分的一邊嵌在第二開口矩形槽1-2槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽1-5槽口。第四銅線圈3-4兩直線部分的一邊與第三銅線圈3-3對稱嵌在第二開口矩形槽1-2槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽1-5槽口。第三、第四銅線圈3-3、3-4分別在第二、第五開口矩形槽1-2、1-5內的兩直線部分并排列在槽口。
[0053]第五銅線圈3-5兩直線部分的一邊嵌在第三開口矩形槽1-3槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽1_6槽口。第六銅線圈3-6兩直線部分的一邊與第五銅線圈3-5對稱嵌在第三開口矩形槽1-3槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽1-6槽口。第五、第六銅線圈3-5、3-6分別在第三、第六開口矩形槽1-3、1-6內的兩直線部分并排列在槽口。
[0054]第一至第六銅線圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6兩端伸出定子鐵心I端部部分，沿定子鐵心I內徑周向彎曲，端部線圈交叉，擰為一體，但不能與第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6相碰。
[0055]所述第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈2-l、2-2、2-3、2-4、2-
5、2-6和第一、第二、第三、第四、第五、第六銅線圈3-l、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6各自采用一套變頻電源進行供電，根據電機設計參數調節(jié)變頻電源的電壓與頻率，保證第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6和第一、第二、第三、第四、第五、第六銅線圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3_6產生的每級磁通相等。
[0056]所述第一、第二、第三、第四、第五、第六超導線圈固定架Α-υυυυυ-δ 由輕質高強型玻璃纖維材料制作而成的玻璃鋼組成 ，做成中空形狀， 而且強度大于500MPa，如果強度小于500MPa，在電機運行過程中，電機所產生的電磁力及電磁振動將會使第一、第二、第三、第四、第五、第六超導線圈固定架4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6變形。
[0057]所述定子鐵心I兩端分別與第一、第二壓圈6-1、6_2連接固定，并且定子鐵心I外徑六個槽與第一、第二壓圈6-1、6-2六個槽分別對齊，將第一至第六定子鍵5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6嵌入定子鐵心I與第一、第二壓圈6-1、6-2六個槽內，第一至第六定子鍵5_1、5-2、5-
3、5-4、5-5、5-6與第一、第二壓圈6-1、6-2焊接固定。所述第一至第六定子鍵5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6和第一、第二壓圈6-1、6_2連接成所述機座。
[0058]第一至第六跑道型超導定子線圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6完全相同。
[0059]第一、第二、第三、第四、第五、第六銅線圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6完全相同。第一至第六定子鍵5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5_6完全相同。
[0060]第一至第六超導線圈固定架4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6完全相同。
【主權項】
1.一種高溫超導感應電機定子，該高溫超導感應電機定子包括:定子鐵心(I)及其兩側的壓圈、跑道型超導定子線圈、機座，跑道型超導定子線圈固定于定子鐵心槽內；其特征在于: 所述的定子鐵心(I)開有第一、第二、第三、第四、第五、第六開口矩形槽(1-1、1-2、1-3、.1-4、1-5、1-6)，且槽底均開有倒角；所述的跑道型超導定子線圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6); 將第一跑道型超導定子線圈(2-1)直線部分一邊的B12面與第一超導線圈固定架(4-1)的CU面貼合，將第六跑道型超導定子線圈(2-6)直線部分一邊的B63面與第一超導線圈固定架(4-1)的C13面貼合，作為第一固定部分； 將第二跑道型超導定子線圈(2-2)直線部分一邊的B22面與第二超導線圈固定架(4-2)的C21面貼合，將第一跑道型超導定子線圈(2-1)直線部分一邊的B13面與第二超導線圈固定架(4-2)的C23面貼合，作為第二固定部分； 將第三跑道型超導定子線圈(2-3)直線部分一邊的B32面與第三超導線圈固定架(4-3)的C31面貼合，將第二跑道型超導定子線圈(2-2)直線部分一邊的B23面與第三超導線圈固定架(4-3)的C33面貼合，作為第三固定部分； 將第四跑道型超導定子線圈(2-4)直線部分一邊的B42面與第四超導線圈固定架(4-4)的C41面貼合，將第三跑道型超導定子線圈(2-3)直線部分一邊的B33面與第四超導線圈固定架(4-4)的C43面貼合，作為第四固定部分； 將第五跑道型超導定子線圈(2-5)直線部分一邊的B52面與第五超導線圈固定架(4-5)的C51面貼合，將第四跑道型超導定子線圈(2-4)直線部分一邊的B43面與第五超導線圈固定架(4-5)的C53面貼合，作為第五固定部分； 將第六跑道型超導定子線圈(2-6)直線部分一邊的B62面與第六超導線圈固定架(4-6)的C61面貼合，將第五跑道型超導定子線圈(2-5)直線部分一邊的B53面與第六超導線圈固定架(4-6)的C63面貼合，作為第六固定部分； 將第一至第六固定部分分別放置于第一至第六開口矩形槽(1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-.6)內: 使第一跑道型超導定子線圈(2-1)的Bll面與第一開口矩形槽(1-1)槽底部倒角面Al貼合，使第一超導線圈固定架(4-1)的C12面與第一開口矩形槽(1-1)槽底部倒角面A2貼合；使第二跑道型超導定子線圈(2-2)的B21面與第二開口矩形槽(1-2)槽底部倒角面A3貼合，使第二超導線圈固定架(4-2)的C22面與第二開口矩形槽(1-2)槽底部倒角面A4貼合；使第三跑道型超導定子線圈(2-3)的B31面與第三開口矩形槽(1-3)槽底部倒角面A5貼合，使第三超導線圈固定架(4-3)的C32面與第三開口矩形槽(1-3)槽底部倒角面A6貼合；使第四跑道型超導定子線圈(2-4)的B41面與第四開口矩形槽(1-4)槽底部倒角面A7貼合，使第四超導線圈固定架(4-4)的C42面與第三開口矩形槽(1-4)槽底部倒角面AS貼合；使第五跑道型超導定子線圈(2-5)的B51面與第五開口矩形槽(1-5)槽底部倒角面A9貼合，使第五超導線圈固定架(4-5)的C52面與第四開口矩形槽(1-5)槽底部倒角面AlO貼合；使第六跑道型超導定子線圈(2-6)的B61面與第六開口矩形槽(1-6)槽底部倒角面AU貼合，使第六超導線圈固定架(4-6)的C62面與第五開口矩形槽(1-6)槽底部倒角面A12貝占合； 第一銅線圈(3-1)兩直線部分的一邊嵌在第一開口矩形槽(1-1)槽口，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽(1-4)槽口；第二銅線圈(3-2)兩直線部分的一邊與第一銅線圈Ο-?)對稱嵌在第一開口 矩形槽( 1-1)槽口 ，直線部分的另一邊嵌在第四開口矩形槽(1-4)槽口 ；第一、第二銅線圈(3-1、3-2)分別在第一、第四開口矩形槽(1-1、1-4)內的兩直線部分并排列在槽口； 第三銅線圈(3-3)兩直線部分的一邊嵌在第二開口矩形槽(1-2)槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽(1-5)槽口；第四銅線圈(3-4)兩直線部分的一邊與第三銅線圈(3-3)對稱嵌在第二開口矩形槽(1-2)槽口，直線部分的另一邊嵌在第五開口矩形槽(1-5)槽口；第三、第四銅線圈(3-3、3-4)分別在第二、第五開口矩形槽(1-2、1-5)內的兩直線部分并排列在槽口； 第五銅線圈(3-5)兩直線部分的一邊嵌在第三開口矩形槽(1-3)槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽(1-6)槽口；第六銅線圈(3-6)兩直線部分的一邊與第五銅線圈(3-5)對稱嵌在第三開口矩形槽(1-3)槽口，直線部分的另一邊嵌在第六開口矩形槽(1-6)槽口 ；第五、第六銅線圈(3-5、3-6)分別在第三、第六開口矩形槽(1-3、1-6)內的兩直線部分并排列在槽口； 第一至第六銅線圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)兩端伸出定子鐵心(I)端部部分，沿定子鐵心(I)內徑周向彎曲，端部線圈交叉，擰為一體，但不能與第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)相碰。2.根據權利要求1所述的一種高溫超導感應電機定子，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)和第一、第二、第三、第四、第五、第六銅線圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)各自采用一套變頻電源進行供電，根據電機設計參數調節(jié)變頻電源的電壓與頻率，保證第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超導定子線圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)和第一、第二、第三、第四、第五、第六銅線圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)廣生的每級磁通相等。3.根據權利要求1所述一種高溫超導感應電機定子，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五、第六超導線圈固定架(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6)由輕質高強型玻璃纖維材料制作而成的玻璃鋼組成，做成中空形狀，而且強度大于500MPa。4.根據權利要求1所述一種高溫超導感應電機定子，其特征在于:所述定子鐵心(I)兩端分別與第一、第二壓圈(6-1、6-2)連接固定，并且定子鐵心(I)外徑六個槽與第一、第二壓圈(6-1、6-2)六個槽分別對齊，將第一至第六定子鍵(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6)嵌入定子鐵心(I)與第一、第二壓圈(6-1、6-2)六個槽內，第一至第六定子鍵(5-1、5-2、5-3、.5-4、.5-5、.5-6)與第一、第二壓圈(6-1、6-2)焊接固定;所述第一至第六定子鍵(5-1、5-2、5-3、5-4、5-.5、5-6)和第一、第二壓圈(6-1、6-2)連接成所述機座。
【文檔編號】H02K3/12GK106059126SQ201610403809
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】方進, 劉斌
【申請人】北京交通大學