专利名称：超导对极往复发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机，特别是涉及一种超导对极往复发动机。
背景技术：
随着技术的发展，超导在各领域得到了应用。所谓超导是超导体，超导体 的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻， 电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流， 从而产生超强磁场。如果能够很好的利用这一原理制造超导发动机，将能够利 用很低的电压产生很大的电流。
使用超导材料制作的线圈需要同时满足一下三个条件
1、 超导绕组所处的温度低于其超导临界转变温度；
2、 超导绕组通过的电流密度小于其所处温度下的临界电流密度；
3、 超导绕组所处的磁场强度小于其在该温度下的临界磁场强度。
满足以上条件的超导绕组，处于超导状态，即绕组的电阻为0。这时的绕组 通过很小的直流电压，就可以产生很大的电流，并在绕组两端产生极强的极性 不变的磁场。通常磁场强度可达7T 30T左右，这样的磁场强度大约是旋转电 动机内磁场强度的30倍以上。
在众多的发动机中有类似的"超导活塞式发动机"，它的构思相对其它种类 发动机相当新颖和先进；但它的超导磁体的二个磁极只用了一面，运动的驱动 绕组的两个磁极也只用了一面，相对利用率只是四分之一。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出一种超导对极往复发动机， 在同等条件下能够充分利用超导绕组产生的两个磁极及动子绕组的两个磁极，有效的提高了功率。在同等体积情况下，和本发明的扭矩减小很多。
为了达到上述目的，本发明提出了一种超导往复发动机，其特征在于，包 括包括超导绕组和动子绕组；所述超导绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面
都面向动子绕组的两个磁极面；所述动子绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面
都面向超导绕组的两个磁极面；并对超导磁系统进行可靠的失超保护；
电气控制系统，所述电气控制系统电连接所述动子绕组，以向所述动子绕
组输入强弱、相位可变的交变电流；
曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构连接所述动子的芯，所述曲柄连杆机构 用于将往复运动变为转动以输出动力。
作为上述技术方案的优选，所述超导绕组相对于动子绕组是固定的，由外 部的钛合金制成的杜瓦、内部的超导线材绕制的绕组及冷却剂组成。
作为上述技术方案的优选，所述动子绕组的芯由导磁金属制成，所述绕组 由空心铜管或空心铝管制成，所述绕组绕制于所述芯上，所述空心铜管或空心 铝管内设有散热剂。
作为上述技术方案的优选，动子绕组的芯由导磁金属制成，所述绕组由扁 铝线制成，所述人绕组绕制于所述芯上，所述绕组的每层之间通过绝缘材料架 空并固定，以使动子在运动时排热的空气可由每层空间流过来进行强制散热。
作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两端面分别设有两个突起以形 成Y字形；所述动子绕组的两端面分别设有两个突起以形成Y字形，所述超导 绕组与所述动子绕组的突起相对设置。
作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两端面位于同一平面；所述动 子绕组的两端面位于同-平面。
作为上述技术方案的优选，所述超导绕组的两个端面和动子绕组的两个端 面以一预定的仰角向各自的磁场延伸，以利于驱动绕组的行程较长。
本发明提出了一种超导对极往复发动机，主要根据超导线材制作的线圈在 同时满足了3个条件1.超导绕组所处的温度低于其超导临界转变温度；2.超 导绕组通过的电流密度小于其所处温度下的临界电流密度；3.超导绕组所处的
4磁场强度小于其在该温度下的临界磁场强度；满足以上条件的超导绕组，处于
超导态。即绕组的电阻为零，这时的绕组通以极小的直流电压，即可产生极大
的电流，并在绕组两端产生极强的极性不变的磁场。通常磁场强度可达7T 30T 左右，这样的磁场强度人约是旋转电动机内磁场强度的30倍以上。定子绕组固 定不动，外形呈半园环型状，线圈的两个端面几乎平行，两个端面产生出的中 心磁场极性不同，磁力线几乎平行。运动的动子绕组同样外形呈半园环型状， 动子绕组的两个端面也几乎平行。给动子绕组通以电流，根据安培定律超导
绕组与动子绕组的作用力F = B*I *L;其中作用力F的单位是牛；磁场强 度的单位是特；电流的单位是安；动子绕组的线长是米。给动子绕组通入强弱、 相位可变的交变电流，那么产生的作用力是双方向的。使得动子在轨道中作直 线往复运动，通过曲柄连杆机构转变成旋转运动输出。本发明特别适合为舰艇、 航空等领域提供大推重比高效动力。
图1为本发明优选实施例结构示意图； 图2为木发明的电气控制原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明优选实施例如图1和图2所示，包括一个超导绕组1， 一个动子绕组
2;所述超导绕组1相对于所述动子绕组2的一端，外表面成弧形；所述动子绕 组2相对于所述超导绕组1的一端，外表面成弧形；所述动子绕组2的运动方 向垂直于所述超导绕组1;所述动子绕组2包括绕组及设置于所述绕组内的芯；
电气控制系统，所述电气控制系统电连接所述动子绕组，以向所述动子绕
组输入强弱、相位可变的交变电流；同时电气控制系统还能实现系统的功率因 数补偿；
曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构连接所述动子的，所述曲柄连杆机构用 于将往复运动变为转动以输出动力。
其中，所述超导绕组1相对于动子绕组2是固定的，由外部的钛合金制成的杜瓦、内部的超导线材绕制的绕组及冷却剂组成。
动子绕组2的芯由导磁金属制成，所述绕组绕制于所述芯上。为了更好的 散热，动子绕组可以为空心铜管或空心铝管制成，管内预置有排热的排热剂。 动子绕组也可以由扁铝线绕制，每层由高强度的绝缘材料架空并固定，以使动 子绕组在运动时排热的空气可由每层空间流过。
超导绕组1和动子绕组2的断面可以为多种形状，例如超导绕组1的两端 面位于同一平面；所述动子绕组2的两端面位于同一平面。也可以是超导绕组l 的两端面分别设有两个突起以形成Y字形；所述动子绕组2的两端面分别设有 两个突起以形成Y字形。所述超导绕组1的两个端面和动子绕组2的两个端面 以一预定的仰角向各自的磁场延伸，以利于驱动绕组的行程较长。
所述超导绕组1在冷却系统的降温下，保证超导绕组工作在低于超导临界 转变温度下，使超导绕组处于超导状态。给超导绕组通电(一般为5V左右，绕 组的电流〉100A)超导绕组的两个端面产生极强的不同极性的磁场，两个端面 的磁力线几乎平行。给动子绕组通以强弱可控、相位可控的交流电，动子绕组 即产生强弱可控的交变磁场与超导绕组产生的强大磁场相互作用。极性相同时 相斥，极性不同时相吸；使动子绕组在发动机的轨道内作直线往复运动。同时 通过曲柄连杆机构将往复运动转变为旋转运动而输出动力。
超导绕组为定子，其两个端面可制成特殊的喇叭状，以加强机械强度，并 使绕组中心的磁场强度不超过临界磁场强度。动子绕组的两个端面也可制成喇 叭状，以利散热，减轻重量和加强机械强度。
当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下， 所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些 相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种超导对极往复发动机，其特征在于，包括超导绕组和动子绕组；所述超导绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面都面向动子绕组的两个磁极面；所述动子绕组表面呈弧形弯曲，其两个磁极面都面向超导绕组的两个磁极面；电气控制系统，所述电气控制系统电连接所述动子绕组和导超绕组，以向所述动子绕组输入强弱、相位可变的交变电流；曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构连接所述动子的芯，所述曲柄连杆机构用于将往复运动变为转动以输出动力。
2、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述超导绕 组相对于动子绕组是固定的，由外部的钛合金制成的杜瓦、内部的超导线材绕 制的绕组及冷却剂组成。
3、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述动子绕 组的芯由导磁金属制成，所述绕组由空心铜管或空心铝管制成，所述绕组绕制 于所述芯上，所述空心铜管或空心铝管内设有散热剂。
4、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，动子绕组的 芯由导磁金属制成，所述绕组由扁铝线制成，所述人绕组绕制于所述芯上，所 述绕组的每层之间通过绝缘材料架空并固定，以使动子在运动时排热的空气可 由每层空间流过来进行强制散热。
5、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述超导绕 组的两端面分别设有两个突起以形成Y字形；所述动子绕组的两端面分别设有 两个突起以形成V字形，所述超导绕组与所述动子绕组的突起相对设置。
6、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述超导绕 组的两端面位于同一平面；所述动子绕组的两端面位于同一平面。 '
7、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述超导绕 组的两个端面和动子绕组的两个端面以一预定的仰角向各自的磁场延伸。
8、 根据权利要求1所述的超导对极往复发动机，其特征在于，所述动子绕 组为一个或一个以上。
全文摘要
本发明提出了一种超导往复发动机，包括超导绕组，动子绕组；所述超导绕组相对于所述动子绕组的一端，外表面成弧形；所述动子绕组相对于所述超导绕组的一端，外表面成弧形；所述动子绕组的运动方向垂直于所述超导绕组；所述动子绕组包括绕组及设置于所述绕组内的芯；电气控制系统，所述电气控制系统电连接所述动子绕组和超导绕组，以向所述动子绕组输入强弱、相位可变的交变电流；曲柄连杆机构，所述机构连接所述动子，所述曲柄连杆机构用于将往复运动变为转动以输出动力。本发明通入较小电压可产生强大的电流，并产生极强的磁场是普通磁场的35倍，定子绕组往复运动产生的动能，功率是同体积普通发动机的30倍。
文档编号H02K55/00GK101447726SQ20081008030
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者侯立新, 张大平, 张树军, 张汉信, 巍 陈 申请人:陈 巍;侯立新