专利名称：高温超导转子线圈支撑和线圈支撑方法
背景技术：
本发明通常涉及一种同步旋转机器中的超导线圈。更具体地说，本发明涉及一种用于同步电机转子内的超导励磁线圈绕组的支撑结构。
具有励磁线圈绕组的同步电机包括但不局限于转动的发电机、回转马达和线性电动机。这些机器通常包括电磁耦合的定子和转子。转子可以包括多极转子芯和一个或多个安装在该转子芯上的线圈绕组。该转子芯可以包括诸如铁芯转子的永磁固体材料。
通常在同步电机转子中使用普通的铜绕组。然而铜绕组的电阻(虽然用普通方法很低)足以加热转子并降低设备的能量利用率。近些年来，研究出用于转子的超导(SC)线圈绕组。超导线圈绕组有效地使电阻近似为零，是更高效的转子线圈绕组。
在大约2特斯拉的气隙磁场位置，铁芯转子磁饱和。众所周知的超导转子利用气芯设计，即转子内没有铁，以实现3特斯拉或更大的气隙磁场。这些高气隙磁场使电机的能量密度增加，有效地减少了设备的重量和大小。气芯超导转子要求大量的超导导线。大量的SC线圈增加了所要求的线圈数量、线圈支撑的复杂性和SC线圈绕组以及转子的成本。
高温SC励磁线圈绕组由易碎的超导材料制成，必须对其进行冷却，使其温度在或低于临界温度，也就是27°K，以实现和保持超导性。所述SC线圈可以由诸如BSCCO(BiXSrXCaXCuXOX)基导体的高温超导材料制成。
超导线圈被液态氦冷却。通过转子的绕组之后，热的使用后的氦作为室温气态氦返回。使用用于低温冷却的液态氦要求对返回的室温气态氦进行连续的重新液化，这种重新液化引起重要的可靠性问题并要求可观备用的能量。
现有SC线圈冷却技术包括通过低温冷却机的固体传导路径对浸渍了环氧树脂的SC线圈进行冷却。另一种方案是，转子内的冷却管可以将液体和/或气态冷却剂传输到多孔的SC线圈绕组，该SC线圈绕组被浸泡在液体和/或气态冷却剂流中。然而浸泡冷却要求整个励磁绕组和转子结构都处于低温，因而由于铁在低温下易碎，所以不能在转子磁电路中使用铁。
现在需要这样一种电机的超导励磁绕组装配，所述电机没有例如众所周知的超导转子气芯和液体冷却超导励磁绕组装置的缺点。
此外，高温超导线圈(HTS)对高挠度和拉伸应变所引起的老化很敏感。这些线圈必须经受给线圈带来应力和应变的离心力。正常情况下在几年内，电机的正常操作涉及成千上万次开机和停机，导致转子的低周期的疲劳负载，并施加导致转子线圈产生应变的挠矩。此外，在环境温度下，在转子平衡过程期间，HTS转子绕组应该能够抵御25％的超速，在发电期间，在低温条件下不能够抵御瞬时产生的超速。在正常操作情况下，这些超速情况通常增加了线圈的离心力负载。
在冷却和正常操作期间，被用作电机的HTS转子励磁绕组的SC线圈经受应力和应变。它们经受离心负载、挠矩、扭矩传输和瞬时的故障状态。为了抵御力、应力、应变和周期性负载，应该利用线圈支撑系统合适地支撑转子内地SC线圈。这些支撑系统保持HTS转子内的SC线圈，固定线圈，以对抗转子转动所引起的巨大的离心负载和其它加速力。此外，线圈支撑系统保护SC线圈，确保线圈不过早地出现裂纹、疲劳或其它损坏。
发展高温超导(HTS)电机所遇到的一个挑战是保持超导励磁绕组的结构完整性。由于易碎的线圈，BSCCO基线圈的临界电流对线圈内的机械应变等级很敏感。因此应该使SC线圈内的应变最小化，以保持临界电流的最佳水平。
需要一种坚固的线圈支撑，消除同步电机内转子SC线圈内的应变。通过消除线圈应变，线圈支撑确保线圈保持它的临界电流能力。除了消除线圈应变之外，线圈支撑应该不将热量从转子传给低温线圈。
研制用于HTS线圈的支撑系统一直是使SC线圈适用于HTS转子过程中一项困难任务。美国专利US5,548,168；US5,532,663；US5,672,921；US5,777,420；US6,169,353和US6,066,906介绍了用于HTS转子的线圈支撑系统。然而这些线圈支撑系统具有严重的问题，例如成本高、复杂并要求过多的元件。长期需求一种具有用于SC线圈的线圈支撑系统的HTS转子。也需求一种成本低并容易制造的线圈支撑系统。
所述对开夹自由浮动地附着在线圈上并没有被紧固在转子上。因此，对开夹可以和线圈一起保持在低温下。自由浮动夹和热的结构例如转子芯和端轴轴环热绝缘。所述自由浮动夹并不要求阻止将来自转子的热量通过所述夹传输到线圈的绝缘结构。
同步电机的HTS转子可以被初始设计的包括SC线圈。另一种方案是，HTS转子可以替换现有电机中的铜线圈转子。这里所介绍的转子和它的SC线圈适用于发电机，但是HTS线圈转子也适用于其它同步电机。
包括对开夹的线圈支撑系统对于使线圈支撑系统和线圈以及转子一体化非常有用。此外，线圈支撑系统便利于线圈支撑系统、线圈和转子芯在转子最终装配之前预组装。预组装减少了线圈和转子的装配时间，改善了线圈支撑质量并降低了线圈装配中的质量差异。
在第一实施例中，本发明的用于同步电机的转子包括一转子芯；一围绕所述转子芯延伸的跑道形超导线圈绕组；具有邻接所述转子芯端部的线圈端部部分的线圈绕组；和支持所述线圈端部并和所述转子芯热绝缘的线圈支撑。
在第二实施例中，本发明涉及一种用于支撑同步电机转子芯上的超导线圈绕组的方法，包括如下步骤利用一种端部线圈支撑支持线圈绕组的端部；组装线圈绕组、端部线圈支撑和转子芯；将转子端轴和所述转子芯相连；使所述线圈支撑与转子芯和轴热绝缘。
在第三实施例中，本发明涉及一种同步电机的转子包括具有至少一个垂直于转子纵向轴线的转子端轴的转子芯；至少一个连接到所述转子芯端部的端轴； 围绕所述转子芯延伸的跑道形超导线圈绕组，其具有一个邻接所述转子端部的线圈端部；被附着在所述线圈端部并与所述转子芯和转子端轴热绝缘的一种线圈支撑撑脚。
附图介绍下文结合附图介绍本发明的优选实施例。
图1是具有超导转子和定子的同步电机的示意性侧视图；图2是跑道形超导线圈绕组的透视图3是高温超导(HTS)转子元件的透视图；图4～6是透视图，显示了图3所示的HTS转子的装配过程。
优选实施例介绍图1示意性显示了一种具有定子12和转子14的同步发电机10。转子包括被安装在定子的圆柱形转子真空空穴16内的励磁绕组线圈。转子被装配在定子的转子真空空穴内。随着转子在定子内转动，转子和转子线圈所产生的磁场18(图中用虚线表示)通过定子而运动/转动，并在定子线圈绕组19内产生电流。这种电流作为电能被发电机输出。
转子14具有通常纵向延伸的轴线20和通常是实心转子芯22。实芯22具有高的磁导率，通常由诸如铁的铁磁材料制成。在低能密度的超导机器中，转子的铁芯被用于降低磁通势(MMF)，使线圈绕组所需的超导(SC)线匝的数量最小。例如在大约2特斯拉的气隙磁场位置，铁实心转子芯可以被磁饱和。
转子14至少支撑一个纵向延伸的、跑道形的高温超导(HTS)线圈绕组34(看图2)。所述HTS线圈可以是鞍形或其它适合于具体HTS转子设计的形状。这里所介绍的线圈支撑系统适用于单跑道SC线圈绕组。除了被安装在实心转子芯上的单跑道SC线圈绕组之外，线圈支撑系统可以被改造的适合于的其它的线圈结构。
转子包括被轴承25所支撑的一集电极端轴24和一驱动端轴30。集电极端轴24包括利用线圈接点79向SC线圈提供外部电解除的集电极环78。集电极端轴24也具有一致冷剂输送联轴器26，该联轴器和用于冷却转子内的SC线圈绕组的冷却液体源相连。制冷剂输送联轴器26包括一和冷却流体源相连的固定部分和一向HTS线圈提供冷却流体的转动部分。转子的驱动端轴30可以通过一动力联轴器32被动力涡轮机驱动。
图2示意性显示了HTS跑道形励磁绕组线圈34。转子的SC励磁绕组线圈34包括一高温超导(SC)线圈36。每个SC线圈包括一高温超导导体，例如层叠在浸渍有固体环氧树脂的绕组上的BSCCO(BiXSrXCaXCuXOX)缆芯线。例如，一些BSCCO2223导线可以层叠粘接在一起并缠绕成浸渍有固体环氧树脂的线圈。
SC导线是易碎的，并容易被损坏。SC线圈通常被层缠绕在浸渍有环氧树脂的SC带上。该SC带以精确的线圈形式被缠绕，获得精密的尺寸公差。该带被围绕螺旋线缠绕，形成跑道形SC线圈36。
跑道形线圈的尺寸依赖于转子芯的尺寸。通常每个跑道形SC线圈环绕转子芯的磁极，并平行于转子轴线。线圈绕组连续地围绕着所述跑道。SC线圈形成围绕转子芯并位于转子芯的磁极之间的无电阻电流通道。线圈具有将线圈电连接到集电极环78的电触点79。
用于低温冷却液体的流体通道38被包含在线圈绕组34内。这些通道可以围绕SC线圈36的外边缘延伸。所述通道将冷却液体提供到线圈并将热量从线圈中转移走。在需要创立超导条件即线圈内没有电阻的SC线圈绕组中，冷却液体保持低温也就是27°K。冷却通道在转子芯一端具有输入流体口39和输出口41。这些流体(气体)口39、41将SC线圈上的冷却通道38连接到通向制冷剂输送联轴器26的通道上。
每个HTS跑道形线圈绕组34具有一对通常是平行于转子轴线20的直侧部分40和一对垂直于转子轴线的端部54。线圈的侧部经受更大的离心力。因此，侧部被抵消作用在线圈上的离心力的线圈支撑系统所支撑。
随着转子在设备操作期间被加速和减速，线圈绕组的端部54承受明显的绕矩。线圈端部54径向横跨转子的端部56而延伸。由于所述端部径向延伸，线圈端部的加速沿它的长度而改变。因此在转子的加速和减速期间，绕矩施加在线圈端部上。施加在所述端部上的绕矩比施加在线圈侧部40上的任何绕矩大。
SC线圈内的弯曲导致易碎的SC线圈具有机械应变。SC线圈内过度的应变可能降低线圈在超导条件下处理临界电流的能力。因此，在线圈端部54需要一种线圈支撑，用于阻止线圈内的过度应变。对开夹58(图3)被作用在线圈端部。所述对开夹给予线圈端部刚度，因此，阻止线圈端部54内出现过度的应变。
图3是转子芯22和用于高温超导线圈的线圈支撑系统的剖视图。该支撑系统由一对板60形成的对开夹58，所述对开夹58将线圈端部54夹在一对板60之间。此外，线圈支撑系统包括用于线圈长边40的支撑。这些长边支撑包括和通道外壳44相连的拉杆42。所述外壳保持和支撑转子内的线圈绕组34的侧部40。图3显示了一个拉杆和通道外壳，线圈支撑系统通常包括一系列拉杆，所述线圈外壳和每个拉杆的端部相连。拉杆和线圈外壳阻止在转子操作期间对线圈的伤害，支持线圈对抗离心力和其它力，提供一种线圈绕组的防护屏。
在转子转动期间，铁芯转子内的HTS线圈绕组34的主要负载来自离心加速度和开机和关机期间的加速和减速。因此需要有效的线圈结构支撑以对抗离心力。
线圈绕组34的端部54邻近转子芯的两个相对端。对开夹58支持每个线圈端部，较好地确保线圈端部抵御绕矩。在每个线圈端部54，对开夹包括一对相对的板60，在所述板之间夹着线圈绕组34的端部54。每个夹板表面包括通道116、118(图6)，用于容纳线圈绕组34和线圈的冷却流体和电接头39、41、79。
对开夹58增强了线圈端部的刚度，因而降低了端部的弯曲。通过降低线圈端部的弯曲，对开夹降低了线圈内的应变。所述对开夹可以由诸如铝、铬镍铁合金或不锈钢制成。所述材料具有类似于超导层叠BSCCO 2223超导导线的热膨胀悉数。因此所述对开夹的热膨胀和收缩特性和线圈的相同。通过将线圈端部夹持在夹板60之间，所述夹的夹板60可以和线圈端部结合在一起。另一种方案是，可以利用螺栓将夹板组装在一起，因此，在夹板之间保持用于线圈的间隙。
由于在低于居里转变温度时，铁磁材料变脆不能被用作承担负载结构件，包括对开夹的线圈支撑系统最好是非磁性的，以便在低温时保持延性。
对开夹58被电动机端轴24、30的轴环62包围但是并不和所述轴环62接触。每个端轴的轴环62和转子芯22的端部56相连，虽然图3中仅显示了一个轴环，通常在两个端轴都有轴环，所述端轴和转子芯的两个端部相连。所述轴环62是由诸如诸如不锈钢和与形成转子轴相同或类似材料的非磁性材料制成的厚盘。实际上所述轴环是端轴的一部分。轴环具有和转子轴线垂直的窄槽64，所述窄槽的宽度使它能够接收对开夹58，并能将对开夹58从其中取出。通过真空，对开夹和所述轴环的侧壁66分离。窄槽的热侧壁66和冷的对开夹分开，所以它们不彼此接触。
轴环62可以包括凹盘区域68(该区域被窄槽64对分)，以接收转子芯的突起盘部分70(参考转子芯相反端，该相反端的突起盘被插入相对的轴环内)。转子芯端部56上的突起盘区域插入凹入盘68，对轴环内的转子芯提供了支撑，并帮助转子芯和轴环对正。此外轴环上具有多个圆形分布的螺栓孔72，所述螺栓孔纵向延伸穿过轴环并围绕着轴环的边缘。这些螺栓孔对应于部分延伸进入转子芯的相匹配的螺纹孔74。螺栓(未示)延伸穿过这些纵向的螺栓孔72、74，将轴环固定在转子芯上。
沿经受最大离心加速度的线圈侧部40需要侧线圈支撑。为了支撑线圈侧部40，拉杆42在线圈侧部之间横跨并和夹持线圈断面相对侧边的线圈外壳44相连。所述拉杆延伸穿过管道46，也就是转子芯上的开口，因而拉杆可以在同一个线圈的侧断面之间跨越或在相邻线圈之间横跨。
管道46通常是转子芯内的圆柱形通道并具有直线型轴线。除了靠近转子凹入表面的端部之外，所述管道的直径是恒定的，在所述管道端部，管道的直径可以增大，以容纳不导电的圆柱形绝缘管52，所述绝缘管52在转子芯和拉杆之间提供一滑动的承载表面和热绝缘。利用锁紧螺母84将所述管保持在转子芯的管道内。
管道46的轴线通常位于跑道形线圈所确定的平面内。此外，管道的轴线垂直于和延伸穿过所述管道的拉杆相连的线圈侧部。此外在所示实施例中，管道垂直于转子轴线并和转子轴线相交。管道的数量和位置取决于HTS线圈的位置和需要支撑线圈侧部的线圈外壳的数量。
由于拉杆基本上径向地在线圈绕组的侧边之间延伸，所述拉杆支持线圈对抗离心力。每个拉杆是一沿杆纵向方向连续延伸的轴并位于跑道形线圈所在的平面内。拉杆的纵向连续性使线圈具有横向刚性，给转子提供了动态优点。此外，横向刚性允许使线圈支撑和线圈成为一体，从而在最终装配转子之前，先将线圈和线圈支撑装配在一起。预先装配线圈和线圈支撑降低了生产周期，改善了线圈支撑质量，降低了线圈装配质量的变动。跑道形线圈被一排横跨线圈长边的拉杆支撑。拉杆线圈支撑元件被预先装配在线圈上。
HTS线圈绕组和结构支撑元件处于低温状态。相反，转子芯处于周围环境温度即“高温”。线圈支撑是潜在的热传导源，允许将热量从转子芯传递到HTS线圈。在操作期间转子变热。由于线圈被保持在超冷条件下，禁止将热量传导到线圈。拉杆延伸穿过转子内的开口，也就是管道，但是不接触转子。缺乏接触避免了将热量从转子传导到拉杆和线圈。
为了降低从线圈泄漏热量，使线圈支撑最小化，降低从热源例如转子芯通过所述支撑的热传导。通常用于超导绕组的支撑有两种(1)“热”支撑和(2)“冷”支撑。在热支撑中，支撑结构和冷却的SC绕组热绝缘。利用热支撑，超导(SC)线圈的大多数机械负载被横跨冷、热元件的结构元件所支撑。
在冷支撑系统中，支撑系统处于或接近SC线圈的低温。在冷支撑中，超导(SC)线圈的大多数机械负载被处于低温或接近低温的结构元件所支撑。这里所介绍的支撑系统是一种冷支撑，拉杆和将拉杆连接到SC线圈的线圈外壳被保持在低温和接近低温。由于支撑元件是冷的，也就是通过不接触穿过转子芯的管道，这些元件和转子的其它热元件热绝缘。
定位销80将线圈外壳44和拉杆端部相连。每个线圈外壳44是U形托架，该托架具有和拉杆相连的腿和接收线圈绕组34的通道。该U形通道外壳能够准确地和方便地组装线圈的支撑系统。多个线圈外壳可以沿线圈绕组的侧部端对端地安置。所述多个线圈外壳共同地将作用在线圈上的力也就是离心力基本分布在每个线圈的整个侧边40。
线圈外壳44阻止线圈侧边由于离心力的影响而过度挠曲和弯曲。线圈支撑并不限制燃气轮机正常启动/关闭操作期间出现的线圈在纵向热膨胀和收缩。具体地说，主要沿侧部的长度方向热膨胀。因而线圈侧部相对于线圈外壳和拉杆稍微纵向滑移。
通过围绕线圈外表面和侧直部分装配并利用定位销80而和拉杆的大直径端部相连的通道外壳，将离心负载从线圈结构转移到支撑杆。所述U形通道外壳由轻的高强度的、在低温下可延展的材料制成。通常用于制造通道外壳的材料是非磁性的铝、铬镍铁合金或钛合金。为了低重量和高强度，可以对U形线圈外壳的形状进行优化。
定位销80延伸穿过线圈外壳和拉杆上的开口。为了降低重量，定位销可以是中空的。锁紧螺母(未示)可以被拧在或连接到定位销80的端部，以固定所述外壳并阻止线圈外壳侧部在负载作用下向外展开。所述定位销可以由高强度的铬镍铁合金或钛合金制成。拉杆被制造的具有更大直径的端部，在所述端部机加工出两个平面86，以适合U形外壳和线圈宽度。当将拉杆、线圈和外壳组装在一起时，拉杆的平面端86邻近HTS线圈的内表面。这种组装减少了应力在接收定位销的拉杆上的孔内的集中。
当线圈支撑系统和HTS线圈34被安装在转子芯22上时，由拉杆42、线圈外壳44和对开夹58组成的线圈支撑系统可以和HTS线圈34装配在一起。拉杆、通道外壳和对开夹提供了一定刚度的结构，用于相对于转子芯支撑线圈绕组并夹持线圈绕组。
每个拉杆42延伸穿过转子芯，可以正交地穿过转子轴线20。通过转子芯的管道46提供了拉杆延伸所需的通道。管道的直径很大，足以避免管道的热壁和冷的拉杆接触。所述避免接触改善了拉杆和转子芯之间的热绝缘。
转子芯22通常由磁性材料例如铁制成，同时转子端轴通常由非磁材料例如不锈钢制成。转子芯和转子端轴通常是离散的元件，利用螺栓连接和焊接将它们组装和紧固地连接在一起。
转子芯22通常具有适合于在定子12的转子空穴16内转动的圆柱形形状。为了接收线圈绕组，转子芯具有凹入表面48，例如平面或三角形区域或窄槽。这些表面48被形成在圆柱形芯的曲面上并纵向延伸穿过转子芯。线圈绕组34邻近所述凹入表面48而被安装在转子上。线圈通常沿凹入区域的外表面纵向延伸并围绕转子芯端部。转子芯的凹入表面48接收线圈绕组。凹入区域的形状和线圈绕组的形状相符。例如，如果线圈绕组具有鞍形或其它形状，转子芯的凹入区域将被构造成接收线圈的形状。
凹入区域48接收线圈绕组，因此线圈绕组的外表面延伸到转子转动所确定的一包络面。当转动时，转子芯的外曲表面50确定了圆柱形包络面。转子的这种转动包络面具有和定子内转子空穴(看图1)相同的直径。
由于转子不需要通风冷却，转子包络面和定子空穴16之间的间隙是极小的间隙，仅用于对定子强迫冷却通风。希望使转子和定子之间的间隙尽可能地小，从而增加转子线圈绕组和定子线圈之间的电磁耦合。此外最好这样安置转子线圈绕组，即它延伸到转子所形成的包络面，因而它和定子之间的间隙等于转子和定子之间的间隙。
转子芯可以被封闭在金属圆柱形壳(未示)内，所述壳使超导线圈绕组避免涡电流和其它围绕转子的电流的冲击，它提供所需要的用于保持围绕转子低温元件的高度真空的真空外壳。该圆柱形壳可以由诸如铜合金或铝的高导电性材料形成。
SC线圈绕组34被保持在真空内。该真空可以由所述壳形成，所述壳包括形成围绕线圈和转子芯的真空容器的不锈钢圆柱层。
图4～6示意性显示了转子内的线圈绕组和线圈支撑结构的组装过程。如图4所示，在转子芯和轴环以及转子的其它元件装配之前，将拉杆42插入延伸穿过转子芯的管道46。每个拉杆端部的绝缘管52被设置在管道46每端的扩大的端部位置。利用护圈锁紧螺母84固定所述管52。当拉杆被装配在转子芯52内时，将线圈绕组插入所述转子芯的准备工作被准备就绪。
如图5所示，将SC线圈36插入转子芯，因此拉杆42的平面端86邻近SC线圈侧部40的内表面。一旦绕组已经被插入在拉杆端部的上方，通道外壳44被插入在SC线圈上。利用分别穿过拉杆和通道外壳上的孔104、108的定位销80，通道外壳被紧固在拉杆端部。
在通道外壳44的上表面内侧上包括一窄槽，该窄槽容纳冷却管38并使该冷却管38抵靠着线圈36。
多个通道外壳有效地将线圈保持在适当的位置，而不受离心力的影响。虽然图中所示，多个通道外壳彼此紧密相邻，所述外壳仅需要达到阻止离心负载、扭矩传输和瞬时故障期间的高弯曲和拉伸应变所导致的线圈退化所需的紧密程度即可。
在转子芯和线圈以及轴环和转子的其他元件被组装之前，通道外壳和拉杆可以和线圈绕组被组装在一起。因此，在组装转子和同步电机的其它元件之前，转子芯、线圈绕组和线圈支撑系统可以作为一单元被组装。
图6显示了由夹板60组成的对开夹58。在夹板60之间夹着线圈绕组的端部。对开夹给线圈绕组34的端部提供了支撑。在所述夹板60的内表面上具有用于容纳线圈绕组的槽116。同样夹板60的内表面上具有用于容纳输入/输出管39、41的槽，所述输入/输出管39、41分别用于气体和用于线圈的输入和输出电流接头79。一旦线圈支撑、线圈、轴环和转子芯被组装后，该单元将被装配到转子和同步电机中。
以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。
权利要求
1一种用于同步电机的转子包括一转子芯；一围绕所述转子芯延伸的跑道形超导线圈绕组；延伸穿过所述转子芯的线圈支撑，所述线圈支撑被连接到所述线圈绕组的两个相对的长边上。
2一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑是对开夹。
3一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑包括一对其间夹持线圈端部的板。
4一种根据权利要求1所述转子，其特征在于还包括向所述线圈绕组提供冷却流体的低温联轴器，所述线圈支撑通过线圈绕组转移热量而被冷却。
5一种根据权利要求1所述转子，其特征在于还包括具有用于容纳所述线圈端部和线圈支撑的窄槽的转子端轴，所述端轴和所述线圈热绝缘。
6一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑在所述线圈端部的整个长度上支持所述线圈端部。
7一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑和所述转子芯轴线位于同一平面内。
8一种根据权利要求1所述转子，其特征在于还包括邻近所述转子芯第二端的第二线圈端部和支持所述第二线圈端部的第二线圈支撑。
9一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑还包括连接到所述线圈长侧部的侧支撑。
10一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述线圈支撑还包括至少一个横向延伸穿过所述转子芯的拉杆和与所述拉杆两端相连的线圈外壳，每个所述线圈外壳被连接到所述线圈的两个相对的长边部分上。
11一种根据权利要求1所述转子，其特征在于所述拉杆延伸穿过转子芯内的导管。
12一种用于支撑同步电机转子芯上的超导线圈绕组的方法，包括如下步骤利用一种端部线圈支撑支持线圈绕组的端部；组装线圈绕组、端部线圈支撑和转子芯；将转子端轴和所述转子芯相连；使所述线圈支撑与转子芯和轴热绝缘。
13一种根据权利要求12所述方法，其特征在于利用对开夹支持所述线圈端部。
14一种根据权利要求12所述方法，其特征在于所述组装步骤包括将线圈端部和线圈支撑插入所述转子端轴的窄槽内。
15一种根据权利要求12所述方法，其特征在于所述支持步骤包括将板作用在所述端部的两个相对表面上。
16一种根据权利要求12所述方法，其特征在于还包括通过在线圈和线圈支撑之间转移热量，低温冷却线圈和冷却所述线圈支撑。
17一种同步电机的转子包括具有至少一个垂直于转子纵向轴线的转子端轴的转子芯；至少一个连接到所述转子芯端部的端轴；围绕所述转子芯延伸的跑道形超导线圈绕组，其具有一个邻接所述转子端部的线圈端部；被附着在所述线圈端部并与所述转子芯和转子端轴热绝缘的一种线圈支撑撑脚。
18一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑撑脚是对开夹。
19一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑撑脚包括一对在其间夹持线圈端部的板。
20一种根据权利要求17所述转子，其特征在于还包括向所述线圈绕组提供冷却流体的低温联轴器，所述线圈支撑通过线圈绕组转移热量而被冷却。
21一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述转子端轴具有用于容纳所述线圈端部和线圈支撑的窄槽，所述端轴和所述线圈热绝缘。
22一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑撑脚在所述线圈端部的整个长度上覆盖所述线圈端部。
23一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑撑脚和所述转子芯轴线位于同一平面内。
24一种根据权利要求17所述转子，其特征在于还包括邻近所述转子芯第二端的第二线圈端部和被连接在所述第二线圈端部的第二线圈支撑撑脚。
25一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑还包括被连接到所述线圈长侧部的侧支撑。
26一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述线圈支撑还包括至少一个横向延伸穿过所述转子芯的拉杆和与所述拉杆两端相连的线圈外壳，每个所述线圈外壳被连接到所述线圈的两个相对的长边部分上。
27一种根据权利要求17所述转子，其特征在于所述拉杆延伸转子芯内的导管线。
全文摘要
介绍一种同步电机的转子,它包括一转子芯;一至少围绕所述转子芯一部分而延伸的跑道形超导线圈绕组;所述线圈具有邻接所述转子芯端部的线圈端部部分;和支持所述线圈端部并和所述转子芯热绝缘的线圈支撑。
文档编号H02K9/19GK1385952SQ02123338
公开日2002年12月18日 申请日期2002年5月15日 优先权日2001年5月15日
发明者Y·王, E·T·拉斯卡里斯, P·K·努卡拉 申请人:通用电气公司