本發明屬于超導電機設計相關，特別涉及一種解耦型定子勵磁超導電機。

背景技術：

1、船舶推進、航空航天等領域對電機的功率密度要求越來越高，盡管高性能磁材料的發展提升了傳統永磁電機的功率密度，但其功率密度仍難以滿足一些特殊場合的需求。近年來，高溫超導技術的迅速發展使得高溫超導材料在電機、飛輪儲能、磁懸浮等領域得到了深入的研究，超導電機技術也得到了廣泛的關注。相比于傳統永磁電機，超導電機由于不存在銅損耗，能提高能源的利用效率；因為超導材料的電阻為零，這使得其在單位體積或質量下可承載更大的功率，具有較大的功率密度等優點。

2、傳統超導電機結構與轉子電勵磁電機相似，超導勵磁繞組位于轉子內，需要電刷接入電源，此外，還需動密封技術和旋轉杜瓦以確保用于冷卻超導材料的液氮能正確注入并保持低溫且不會泄漏，這種超導電機結構較為復雜，且由于超導系統位于旋轉體內，其工作可靠性會受到一定影響。為解決上述問題，專利201910731064.1公開了一種雙定子場調制超導電機，將超導勵磁繞組及其冷卻裝置放置在內定子上，實現冷卻液的靜態密封和電流傳輸的無刷化。

3、但是，無論傳統超導電機還是定子勵磁超導電機，在其工作時勵磁磁場和電樞磁場耦合，導致勵磁繞組兩端產生感應脈動電壓，易導致勵磁繞組電流穩定控制復雜、轉矩波動等問題。

4、為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種解耦型定子勵磁超導電機，在實現超導電機高功率密度的同時解決冷卻液和感應脈動電壓等缺點。

2、為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種解耦型定子勵磁超導電機，包括后端蓋、前端蓋和機殼；

3、所述機殼內沿軸向設置有至少一個超導勵磁繞組；每個超導勵磁繞組的軸向兩側分設置有兩個定子結構，且任意相鄰的兩個超導勵磁繞組之間僅有一個定子結構；每個定子結構內側設置有轉子結構，所述轉子結構與伸出前端蓋的轉軸連接；

4、所述定子結構包括定子鐵心和定子繞組，所述定子鐵心內側的定子齒頂部開有均勻分布的調磁槽i；

5、所述轉子結構包括轉子鐵心和設置在兩個轉子結構之間的導磁塊，所述轉子鐵心的外側開有均勻分布的調磁槽ii。

6、優選的，其中一個轉子結構的調磁槽ii對應另一個轉子結構的調磁槽ii之間的調磁齒。

7、優選的，所述轉子鐵心的軸向長度與所述定子鐵心的軸向長度相同，所述調磁槽i與所述調磁槽ii的數量不同。

8、優選的，所述導磁塊的直徑小于所述轉子鐵心的直徑。

9、優選的，所述超導勵磁繞組為環形繞組，所述超導勵磁繞組沿徑向的內外兩側均設置有保溫杜瓦。

10、優選的，所述保溫杜瓦為雙層環形結構，內部中空作為冷卻液的流通通道。

11、優選的，機殼上設置有冷卻/電接口，所述冷卻/電接口與所述保溫杜瓦的流通通道以及所述超導勵磁繞組連接。

12、本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，

13、（1）勵磁磁場和電樞磁場解耦，超導勵磁線圈端部感應脈動電壓小，易控制，降低轉矩波動；

14、（2）與其他超導電機一個磁極需要一套超導線圈相比，本發明只需一套超導線圈，所需超導勵磁線圈遠遠小于其他超導電機，且采用環形結構，結構簡單，易安裝；

15、（3）保溫杜瓦固定在機殼內，不需要手動密封，冷卻結構簡單、可靠性高、壽命長。

技術特征：

1.一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：包括后端蓋、前端蓋和機殼；

2.根據權利要求1所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：其中一個轉子結構的調磁槽ii對應另一個轉子結構的調磁槽ii之間的調磁齒。

3.根據權利要求2所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：所述轉子鐵心的軸向長度與所述定子鐵心的軸向長度相同，所述調磁槽i與所述調磁槽ii的數量不同。

4.根據權利要求3所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：所述導磁塊的直徑小于所述轉子鐵心的直徑。

5.根據權利要求1所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：所述超導勵磁繞組為環形繞組，所述超導勵磁繞組沿徑向的內外兩側均設置有保溫杜瓦。

6.根據權利要求3所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：所述保溫杜瓦為雙層環形結構，內部中空作為冷卻液的流通通道。

7.根據權利要求3所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：機殼上設置有冷卻/電接口，所述冷卻/電接口與所述保溫杜瓦的流通通道以及所述超導勵磁繞組連接。

8.根據權利要求3所述的一種解耦型定子勵磁超導電機，其特征在于：所述機殼材料為導磁材料，所述端蓋為非導磁材料。

技術總結
本發明提供一種解耦型定子勵磁超導電機，包括后端蓋、前端蓋和機殼；所述機殼內沿軸向設置有至少一個超導勵磁繞組；每個超導勵磁繞組的軸向兩側分設置有兩個定子結構，且任意相鄰的兩個超導勵磁繞組之間僅有一個定子結構；每個定子結構內側設置有轉子結構，所述轉子結構與伸出前端蓋的轉軸連接；所述定子結構包括定子鐵心和定子繞組，所述定子鐵心內側的定子齒頂部開有均勻分布的調磁槽I；所述轉子結構包括轉子鐵心和設置在兩個轉子結構之間的導磁塊，所述轉子鐵心的外側開有均勻分布的調磁槽II。

技術研發人員：王培欣,司紀凱,聶瑞,徐帥,魏彥企,彭金柱,梁靜,朱曉東,陳延,李應生,李世展
受保護的技術使用者：鄭州大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24