一种高温超导感应电机定子的制作方法
【专利摘要】一种高温超导感应电机定子，涉及高温超导感应电机定子。该定子结构的第一至第六固定部分分别放置于第一至第六开口矩形槽内。第一至第六铜线圈分别嵌在第一至第六开口矩形槽槽口处，第一至第六铜线圈伸出定子铁心(1)端部部分沿定子铁心(1)内径周向弯曲，以防端部线圈交叉，但不能与第一至第六超导线圈相碰。该定子克服了超导线圈在定子槽内排列结构及固定困难和超导绕组系数过低，产生较大脉动转矩的问题，避免了超导线圈固定架产生涡流损耗，降低了超导冷却成本，大幅削减超导电机的体积和重量，提高了电机的功率因数和效率。
【专利说明】
一种高温超导感应电机定子
技术领域
[0001 ]本发明涉及高温超导感应电机定子。
【背景技术】
[0002]本超导电机将超导绕组排列于定子槽内，普通超导电机将超导绕组排列于转子槽内，带来冷却系统动密封问题。由于在制作跑道型超导线圈时受到超导带材曲率半径的限制，一般都采用每极每相槽数较少的非叠绕组结构，因而超导线圈在定子槽内排列结构受到限制，导致超导感应电机绕组系数过低，可能会产生较大的脉动转矩，使超导线圈在定子槽内的固定也变得较为棘手，超导电机的性能大幅降低。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是解决超导线圈在定子槽内排列结构及固定困难和超导绕组系数过低，产生较大脉动转矩的问题，提供一种高温超导感应电机定子结构。
[0004]本发明的技术方案:
[0005]—种高温超导感应电机定子，该高温超导感应电机定子包括:定子铁心及其两侧的压圈、跑道型超导定子线圈、机座，跑道型超导定子线圈固定于定子铁心槽内。
[0006]所述的定子铁心开有第一、第二、第三、第四、第五、第六开口矩形槽，且槽底均开有倒角;所述的跑道型超导定子线圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈。
[0007]将第一跑道型超导定子线圈直线部分一边的B12面与第一超导线圈固定架的Cll面贴合，将第六跑道型超导定子线圈直线部分一边的B63面与第一超导线圈固定架的C13面贴合，作为第一固定部分。
[0008]将第二跑道型超导定子线圈直线部分一边的B22面与第二超导线圈固定架的C21面贴合，将第一跑道型超导定子线圈直线部分一边的B13面与第二超导线圈固定架的C23面贴合，作为第二固定部分。
[0009]将第三跑道型超导定子线圈直线部分一边的B32面与第三超导线圈固定架的C31面贴合，将第二跑道型超导定子线圈直线部分一边的B23面与第三超导线圈固定架的C33面贴合，作为第三固定部分。
[0010]将第四跑道型超导定子线圈直线部分一边的B42面与第四超导线圈固定架的C41面贴合，将第三跑道型超导定子线圈直线部分一边的B33面与第四超导线圈固定架的C43面贴合，作为第四固定部分。
[0011]将第五跑道型超导定子线圈直线部分一边的B52面与第五超导线圈固定架的C51面贴合，将第四跑道型超导定子线圈直线部分一边的B43面与第五超导线圈固定架的C53面贴合，作为第五固定部分。
[0012]将第六跑道型超导定子线圈直线部分一边的B62面与第六超导线圈固定架的C61面贴合，将第五跑道型超导定子线圈直线部分一边的B53面与第六超导线圈固定架的C63面贴合，作为第六固定部分。
[0013]将第一至第六固定部分分别放置于第一至第六开口矩形槽内。
[0014]使第一跑道型超导定子线圈的Bll面与第一开口矩形槽槽底部倒角面Al贴合，使第一超导线圈固定架的C12面与第一开口矩形槽槽底部倒角面A2贴合。
[0015]使第二跑道型超导定子线圈的B21面与第二开口矩形槽槽底部倒角面A3贴合，使第二超导线圈固定架的C22面与第二开口矩形槽槽底部倒角面A4贴合。
[0016]使第三跑道型超导定子线圈的B31面与第三开口矩形槽槽底部倒角面A5贴合，使第三超导线圈固定架的C32面与第三开口矩形槽槽底部倒角面A6贴合。
[0017]使第四跑道型超导定子线圈的B41面与第四开口矩形槽槽底部倒角面A7贴合，使第四超导线圈固定架的C42面与第三开口矩形槽槽底部倒角面AS贴合。
[0018]使第五跑道型超导定子线圈的B51面与第五开口矩形槽槽底部倒角面A9贴合，使第五超导线圈固定架的C52面与第四开口矩形槽槽底部倒角面AlO贴合。
[0019]使第六跑道型超导定子线圈的B61面与第六开口矩形槽槽底部倒角面AU贴合，使第六超导线圈固定架的C62面与第五开口矩形槽槽底部倒角面A12贴合。
[0020]第一铜线圈两直线部分的一边嵌在第一开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽槽口；第二铜线圈两直线部分的一边与第一铜线圈对称嵌在第一开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽槽口 ；第一、第二铜线圈分别在第一、第四开口矩形槽内的两直线部分并排列在槽口。
[0021]第三铜线圈两直线部分的一边嵌在第二开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽槽口；第四铜线圈两直线部分的一边与第三铜线圈对称嵌在第二开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽槽口 ；第三、第四铜线圈分别在第二、第五开口矩形槽内的两直线部分并排列在槽口。
[0022]第五铜线圈两直线部分的一边嵌在第三开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽槽口 ；第六铜线圈两直线部分的一边与第五铜线圈对称嵌在第三开口矩形槽槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽槽口 ；第五、第六铜线圈分别在第三、第六开口矩形槽内的两直线部分并排列在槽口。
[0023]第一至第六铜线圈两端伸出定子铁心端部部分，沿定子铁心内径周向弯曲，端部线圈交叉，拧为一体，但不能与第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈相碰。
[0024]本发明的有益效果是:
[0025]I本发明提出的新型高温超导感应电机定子结构是将超导绕组布置在定子槽内，解决了普通超导电机将超导绕组排列于转子槽内所带来的冷却系统动密封问题，优化了常规超导感应电机的超导线圈固定结构的困难，所采用的高强度玻璃纤维材料提高了超导线圈固定支架的强度，避免了超导线圈固定支架的涡流损耗问题，保证了电机的运行状态和工作效率。
[0026]2本发明在槽口处按照整距结构均匀排列了第一至第六铜线圈，其绕组系数为I，能够稳定超导绕组系数过低，解决了脉动转矩过大导致的电机运行不平稳性，使得超导感应电机电动势波形，气隙磁密波形及齿槽转矩波形更加光滑，并且提高了输出转矩。
【附图说明】
[0027]图1高温超导感应电机定子的组装图
[0028]图2高温超导感应电机定子的分裂图
[0029]图3高温超导感应电机定子剖面图
[0030]图4高温超导感应电机定子铁心三维图
[0031]图5?图10第一至第六跑道型超导定子线圈三维图
[0032]图11?图16第一至第六超导线圈固定架三维图
[0033]图17铜线圈
【具体实施方式】
[0034]结合附图对本发明进行详细说明。
[0035]—种高温超导感应电机定子，参照图1、图2，该高温超导感应电机定子包括:定子铁心I及其两侧的压圈、跑道型超导定子线圈、机座，跑道型超导定子线圈固定于定子铁心槽内。
[0036]所述的定子铁心丨开有第一、第二、第三、第四、第五、第六开口矩形槽KJU-3、1-4、1-5、1-6，且槽底均开有倒角。所述的跑道型超导定子线圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6。
[0037]将第一跑道型超导定子线圈2-1直线部分一边的B12面与第一超导线圈固定架4-1的CU面贴合，将第六跑道型超导定子线圈2-6直线部分一边的B63面与第一超导线圈固定架4-1的C13面贴合，作为第一固定部分。
[0038]将第二跑道型超导定子线圈2-2直线部分一边的B22面与第二超导线圈固定架4-2的C21面贴合，将第一跑道型超导定子线圈2-1直线部分一边的B13面与第二超导线圈固定架4-2的C23面贴合，作为第二固定部分。
[0039]将第三跑道型超导定子线圈2-3直线部分一边的B32面与第三超导线圈固定架4-3的C31面贴合，将第二跑道型超导定子线圈2-2直线部分一边的B23面与第三超导线圈固定架4-3的C33面贴合，作为第三固定部分。
[0040]将第四跑道型超导定子线圈2-4直线部分一边的B42面与第四超导线圈固定架4-4的C41面贴合，将第三跑道型超导定子线圈2-3直线部分一边的B33面与第四超导线圈固定架4-4的C43面贴合，作为第四固定部分。
[0041]将第五跑道型超导定子线圈2-5直线部分一边的B52面与第五超导线圈固定架4-5的C51面贴合，将第四跑道型超导定子线圈2-4直线部分一边的B43面与第五超导线圈固定架4-5的C53面贴合，作为第五固定部分。
[0042]将第六跑道型超导定子线圈2-6直线部分一边的B62面与第六超导线圈固定架4_6的C61面贴合，将第五跑道型超导定子线圈2-5直线部分一边的B53面与第六超导线圈固定架4-6的C63面贴合，作为第六固定部分。
[0043]将第一至第六固定部分分别放置于第一至第六开口矩形槽1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6内:
[0044]使第一跑道型超导定子线圈2-1的Bll面与第一开口矩形槽1-1槽底部倒角面Al贝占合，使第一超导线圈固定架4-1的C12面与第一开口矩形槽1-1槽底部倒角面A2贴合。
[0045]使第二跑道型超导定子线圈2-2的B21面与第二开口矩形槽1-2槽底部倒角面A3贝占合，使第二超导线圈固定架4-2的C22面与第二开口矩形槽1-2槽底部倒角面A4贴合。
[0046]使第三跑道型超导定子线圈2-3的B31面与第三开口矩形槽1-3槽底部倒角面A5贝占合，使第三超导线圈固定架4-3的C32面与第三开口矩形槽1-3槽底部倒角面A6贴合。
[0047]使第四跑道型超导定子线圈2-4的B41面与第四开口矩形槽1-4槽底部倒角面A7贝占合，使第四超导线圈固定架4-4的C42面与第三开口矩形槽1-4槽底部倒角面AS贴合。
[0048]使第五跑道型超导定子线圈2-5的B51面与第五开口矩形槽1-5槽底部倒角面A9贝占合，使第五超导线圈固定架4-5的C52面与第四开口矩形槽1-5槽底部倒角面AlO贴合。
[0049]使第六跑道型超导定子线圈2-6的B61面与第六开口矩形槽1-6槽底部倒角面AU贴合，使第六超导线圈固定架4-6的C62面与第五开口矩形槽1-6槽底部倒角面A12贴合。
[0050]第一至第六跑道型超导定子线圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6伸出定子铁心I的长度均相等。
[0051]第一铜线圈3-1两直线部分的一边嵌在第一开口矩形槽1-1槽口，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽1-4槽口。第二铜线圈3-2两直线部分的一边与第一铜线圈3-1对称嵌在第一开口矩形槽1-1槽口，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽1-4槽口。第一、第二铜线圈3-1、3-2分别在第一、第四开口矩形槽1-1、1-4内的两直线部分并排列在槽口。
[0052]第三铜线圈3-3两直线部分的一边嵌在第二开口矩形槽1-2槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽1-5槽口。第四铜线圈3-4两直线部分的一边与第三铜线圈3-3对称嵌在第二开口矩形槽1-2槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽1-5槽口。第三、第四铜线圈3-3、3-4分别在第二、第五开口矩形槽1-2、1-5内的两直线部分并排列在槽口。
[0053]第五铜线圈3-5两直线部分的一边嵌在第三开口矩形槽1-3槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽1_6槽口。第六铜线圈3-6两直线部分的一边与第五铜线圈3-5对称嵌在第三开口矩形槽1-3槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽1-6槽口。第五、第六铜线圈3-5、3-6分别在第三、第六开口矩形槽1-3、1-6内的两直线部分并排列在槽口。
[0054]第一至第六铜线圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6两端伸出定子铁心I端部部分，沿定子铁心I内径周向弯曲，端部线圈交叉，拧为一体，但不能与第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈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、第六跑道型超导定子线圈2-l、2-2、2-3、2-4、2-
5、2-6和第一、第二、第三、第四、第五、第六铜线圈3-l、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6各自采用一套变频电源进行供电，根据电机设计参数调节变频电源的电压与频率，保证第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6和第一、第二、第三、第四、第五、第六铜线圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3_6产生的每级磁通相等。
[0056]所述第一、第二、第三、第四、第五、第六超导线圈固定架Α-υυυυυ-δ 由轻质高强型玻璃纤维材料制作而成的玻璃钢组成 ，做成中空形状， 而且强度大于500MPa，如果强度小于500MPa，在电机运行过程中，电机所产生的电磁力及电磁振动将会使第一、第二、第三、第四、第五、第六超导线圈固定架4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6变形。
[0057]所述定子铁心I两端分别与第一、第二压圈6-1、6_2连接固定，并且定子铁心I外径六个槽与第一、第二压圈6-1、6-2六个槽分别对齐，将第一至第六定子键5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6嵌入定子铁心I与第一、第二压圈6-1、6-2六个槽内，第一至第六定子键5_1、5-2、5-
3、5-4、5-5、5-6与第一、第二压圈6-1、6-2焊接固定。所述第一至第六定子键5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6和第一、第二压圈6-1、6_2连接成所述机座。
[0058]第一至第六跑道型超导定子线圈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、第六铜线圈3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6完全相同。第一至第六定子键5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5_6完全相同。
[0060]第一至第六超导线圈固定架4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6完全相同。
【主权项】
1.一种高温超导感应电机定子，该高温超导感应电机定子包括:定子铁心(I)及其两侧的压圈、跑道型超导定子线圈、机座，跑道型超导定子线圈固定于定子铁心槽内；其特征在于: 所述的定子铁心(I)开有第一、第二、第三、第四、第五、第六开口矩形槽(1-1、1-2、1-3、.1-4、1-5、1-6)，且槽底均开有倒角；所述的跑道型超导定子线圈包括第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6); 将第一跑道型超导定子线圈(2-1)直线部分一边的B12面与第一超导线圈固定架(4-1)的CU面贴合，将第六跑道型超导定子线圈(2-6)直线部分一边的B63面与第一超导线圈固定架(4-1)的C13面贴合，作为第一固定部分； 将第二跑道型超导定子线圈(2-2)直线部分一边的B22面与第二超导线圈固定架(4-2)的C21面贴合，将第一跑道型超导定子线圈(2-1)直线部分一边的B13面与第二超导线圈固定架(4-2)的C23面贴合，作为第二固定部分； 将第三跑道型超导定子线圈(2-3)直线部分一边的B32面与第三超导线圈固定架(4-3)的C31面贴合，将第二跑道型超导定子线圈(2-2)直线部分一边的B23面与第三超导线圈固定架(4-3)的C33面贴合，作为第三固定部分； 将第四跑道型超导定子线圈(2-4)直线部分一边的B42面与第四超导线圈固定架(4-4)的C41面贴合，将第三跑道型超导定子线圈(2-3)直线部分一边的B33面与第四超导线圈固定架(4-4)的C43面贴合，作为第四固定部分； 将第五跑道型超导定子线圈(2-5)直线部分一边的B52面与第五超导线圈固定架(4-5)的C51面贴合，将第四跑道型超导定子线圈(2-4)直线部分一边的B43面与第五超导线圈固定架(4-5)的C53面贴合，作为第五固定部分； 将第六跑道型超导定子线圈(2-6)直线部分一边的B62面与第六超导线圈固定架(4-6)的C61面贴合，将第五跑道型超导定子线圈(2-5)直线部分一边的B53面与第六超导线圈固定架(4-6)的C63面贴合，作为第六固定部分； 将第一至第六固定部分分别放置于第一至第六开口矩形槽(1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-.6)内: 使第一跑道型超导定子线圈(2-1)的Bll面与第一开口矩形槽(1-1)槽底部倒角面Al贴合，使第一超导线圈固定架(4-1)的C12面与第一开口矩形槽(1-1)槽底部倒角面A2贴合；使第二跑道型超导定子线圈(2-2)的B21面与第二开口矩形槽(1-2)槽底部倒角面A3贴合，使第二超导线圈固定架(4-2)的C22面与第二开口矩形槽(1-2)槽底部倒角面A4贴合；使第三跑道型超导定子线圈(2-3)的B31面与第三开口矩形槽(1-3)槽底部倒角面A5贴合，使第三超导线圈固定架(4-3)的C32面与第三开口矩形槽(1-3)槽底部倒角面A6贴合；使第四跑道型超导定子线圈(2-4)的B41面与第四开口矩形槽(1-4)槽底部倒角面A7贴合，使第四超导线圈固定架(4-4)的C42面与第三开口矩形槽(1-4)槽底部倒角面AS贴合；使第五跑道型超导定子线圈(2-5)的B51面与第五开口矩形槽(1-5)槽底部倒角面A9贴合，使第五超导线圈固定架(4-5)的C52面与第四开口矩形槽(1-5)槽底部倒角面AlO贴合；使第六跑道型超导定子线圈(2-6)的B61面与第六开口矩形槽(1-6)槽底部倒角面AU贴合，使第六超导线圈固定架(4-6)的C62面与第五开口矩形槽(1-6)槽底部倒角面A12贝占合； 第一铜线圈(3-1)两直线部分的一边嵌在第一开口矩形槽(1-1)槽口，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽(1-4)槽口；第二铜线圈(3-2)两直线部分的一边与第一铜线圈Ο-?)对称嵌在第一开口 矩形槽( 1-1)槽口 ，直线部分的另一边嵌在第四开口矩形槽(1-4)槽口 ；第一、第二铜线圈(3-1、3-2)分别在第一、第四开口矩形槽(1-1、1-4)内的两直线部分并排列在槽口； 第三铜线圈(3-3)两直线部分的一边嵌在第二开口矩形槽(1-2)槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽(1-5)槽口；第四铜线圈(3-4)两直线部分的一边与第三铜线圈(3-3)对称嵌在第二开口矩形槽(1-2)槽口，直线部分的另一边嵌在第五开口矩形槽(1-5)槽口；第三、第四铜线圈(3-3、3-4)分别在第二、第五开口矩形槽(1-2、1-5)内的两直线部分并排列在槽口； 第五铜线圈(3-5)两直线部分的一边嵌在第三开口矩形槽(1-3)槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽(1-6)槽口；第六铜线圈(3-6)两直线部分的一边与第五铜线圈(3-5)对称嵌在第三开口矩形槽(1-3)槽口，直线部分的另一边嵌在第六开口矩形槽(1-6)槽口 ；第五、第六铜线圈(3-5、3-6)分别在第三、第六开口矩形槽(1-3、1-6)内的两直线部分并排列在槽口； 第一至第六铜线圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)两端伸出定子铁心(I)端部部分，沿定子铁心(I)内径周向弯曲，端部线圈交叉，拧为一体，但不能与第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)相碰。2.根据权利要求1所述的一种高温超导感应电机定子，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)和第一、第二、第三、第四、第五、第六铜线圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)各自采用一套变频电源进行供电，根据电机设计参数调节变频电源的电压与频率，保证第一、第二、第三、第四、第五、第六跑道型超导定子线圈(2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6)和第一、第二、第三、第四、第五、第六铜线圈(3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6)广生的每级磁通相等。3.根据权利要求1所述一种高温超导感应电机定子，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五、第六超导线圈固定架(4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6)由轻质高强型玻璃纤维材料制作而成的玻璃钢组成，做成中空形状，而且强度大于500MPa。4.根据权利要求1所述一种高温超导感应电机定子，其特征在于:所述定子铁心(I)两端分别与第一、第二压圈(6-1、6-2)连接固定，并且定子铁心(I)外径六个槽与第一、第二压圈(6-1、6-2)六个槽分别对齐，将第一至第六定子键(5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6)嵌入定子铁心(I)与第一、第二压圈(6-1、6-2)六个槽内，第一至第六定子键(5-1、5-2、5-3、.5-4、.5-5、.5-6)与第一、第二压圈(6-1、6-2)焊接固定;所述第一至第六定子键(5-1、5-2、5-3、5-4、5-.5、5-6)和第一、第二压圈(6-1、6-2)连接成所述机座。
【文档编号】H02K3/12GK106059126SQ201610403809
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】方进, 刘斌
【申请人】北京交通大学