电机线圈的保护的制作方法

本发明涉及包括尤其是可以用于飞行器的超导芯块(pastilles)的电机的领域。特别地，本发明适用于包括磁性或非磁性芯块的电机、具有超导磁体或具有超导隔磁桥(barriere de flux)的电机、完全超导电机(超导电枢和电感器)或部分超导电机(超导电枢或电感器)以及径向或轴向磁通超导电机。

背景技术：

1、关于未来运输方式的工程领域正在受到关注，以尝试使系统更加环保。在航空运输领域，已经存在多种项目和原型，诸如阳光动力号(solar impulse)或空中客车e-fan。环境问题以及燃料消耗和噪音的降低都是促进电机使用的判断标准。为了能够取代当前的技术，航空制造商正在努力提高这些电机的功率密度。因此，正在对hct超导材料能够为机载致动器提供的增益进行研究。

2、超导材料是当被冷却至低于其临界温度时具有零电阻率的材料，因此提供了直流(dc)电流无损耗流通的可能性。这导致了多种现象，诸如对磁场任意变化的抗磁感应，而这可以用于形成优异的磁屏蔽体。

3、以自身已知的方式，电机包括电感器和电枢。电感器包括通过hct线制成的hct线圈，该线圈产生由超导芯块进行调制的磁场，超导芯块作为磁屏蔽体。同时，电枢包括三相铜绕组系统，所述三相铜绕组系统包括位于铁磁性或非磁性支撑件上的线圈的布置架。屏蔽体的旋转引起磁场的变化，并且根据楞次定律在线圈中感应出电动势。这种机器的尺寸导致不具有旋转供给系统(滑环型/刷型)的轴向通量结构。因此避免了由旋转滑环式/刷式系统引起的维护和安全问题。

4、完全超导电机的所有有源部件都是使用超导材料设计的，与完全超导电机不同，由于这种电机只有电感器是由超导材料制成的，因此这种电机是部分超导的。

5、在全文的其余部分中，术语“电感器”将指代hct线圈和超导芯块，其中，超导芯块被配置为对由hct线圈产生的磁通量进行调制。注意的是，在具有隔磁桥的超导电机中，当在磁场外对超导芯块进行冷却时，得以利用超导芯块的抗磁性能。在这种情况下，当超导芯块被放置在磁场下时，超导芯块是非磁性的并且形成使磁力线偏转的屏蔽体(屏蔽件)。磁场随后被集中，并且磁场在非磁性超导芯块之间具有高振幅，而在这些芯块的下游具有低振幅。在一种变型中，超导芯块可以是磁性的并且形成超导磁体。这被称为超导磁体机。

6、通常，芯块由以下尤其是具有非常好的屏蔽特征的材料中的至少一种材料制成：由钇钡铜氧化物(yttrium barium copper oxide，ybco)、钆钡铜氧(gadolinium-barium-copper-oxygen，gdbco)、铌钛(niobium-titane，nbti)、二硼化镁(diborure de magnésium，mgb2)或任何re-ba-cu-o材料制成，其中的re可以是任意稀土。

7、芯块通常是通过从籽晶生长的方法获得。读者可以参考由m.morita、h.teshima和h.hirano于2006发表于日本钢技术报告的第93卷第18-23页的文章“氧化物超导体的发展”以获得有关此方法的更多详细信息。特别地，这种类型的方法包括通过在预先存在的籽晶表面上逐渐凝固材料来形成晶体。因此，由此获得的芯块通常为圆形或矩形。在一种变型中，还提供通过烧结来形成芯块。然而，与这种制造方法相关的颗粒间连接倾向于降低芯块的性能。另一种方法包括使用超导带材来制造超导芯块。这被称为带材堆叠。形成芯块的带材的基体对芯块的超导核心进行增强，因此这些芯块具有良好的机械强度。当芯块具有磁性(超导磁体机)时，这种良好的机械强度是特别有利的。

8、然而，申请人已经观察到电枢线圈上的磁通量浓度不是最佳的，这不仅降低了电机的功率密度，而且还有使铁磁性材料部件饱和并且导致电机故障的风险。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是简单并且有效地增加超导机器的功率密度。

2、本发明的另一个目的是降低引起超导机器故障的风险。

3、本发明适用于任何类型的超导机器，该超导机器特别包括部分超导或完全超导机器、具有隔磁桥或具有超导磁体、具有轴向或径向磁通的机器。

4、为此，根据本发明的第一方面，提供了一种超导电机，例如具有轴向磁通或径向磁通的超导电机，该超导电机包括电感器，所述电感器包括围绕所述电机的轴线周向地分布的超导芯块。所述电机还包括由超导材料构成的隔磁桥，所述隔磁桥以所述旋转轴线为中心并且在所述超导芯块的径向内侧延伸。

5、根据第一方面的电机的一些优选的但非限制性的特征如下，这些特征以单独或组合的方式被采用：

6、-所述隔磁桥包括在径向于所述轴线的平面内延伸的环形带状部，所述环形带状部与所述轴线同轴；

7、-所述隔磁桥包括围绕所述轴线周向地延伸的环形带状部；

8、-所述电机还包括从所述环形带状部径向地朝向所述轴线延伸的至少一个表面，优选地，所述电机还包括相对于彼此轴向地偏移的两个相对的表面；

9、-所述电机还包括驱动轴，所述驱动轴被配置为围绕所述轴线旋转地驱动所述超导芯块，所述隔磁桥的所述表面包括通孔，并且所述驱动轴穿过所述通孔，以使得所述隔磁桥围绕所述驱动轴安装；

10、-所述电机还包括用于冷却所述超导芯块的组件和/或通过所述通孔靠近所述驱动轴安装的铁磁流体密封件；使得所述隔磁桥围绕所述冷却组件和/或所述铁磁流体密封件安装；

11、-所述电机还包括电枢，所述电枢包括围绕所述轴线周向地分布的线圈，所述隔磁桥与所述电枢作为单个部件进行移动；

12、-所述隔磁桥与所述超导芯块作为单个部件进行移动；

13、-所述隔磁桥在其整个周边上是连续的；

14、-所述电机为轴向磁通类型，所述隔磁桥在所述超导芯块和所述电枢之间延伸，以至少部分地覆盖所述电枢的所有或部分所述线圈的径向内边缘；和/或

15、-每个线圈还具有从所述径向内边缘径向地延伸的横向边缘，所述隔磁桥至多覆盖所述横向边缘的10％。

16、根据第二方面，本发明提供了一种飞行器，所述飞行器包括根据第一方面的电机。

技术特征：

1.一种超导电机(1)，所述超导电机例如具有轴向磁通或具有径向磁通，所述超导电机包括电感器(3)，所述电感器包括被配置为产生磁场的超导线圈(6)和围绕所述电机(1)的轴线(x)周向地分布的超导芯块(7)，

2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述隔磁桥(12)包括在径向于所述轴线(x)的平面中延伸的环形带状部(13)，所述环形带状部(13)与所述轴线(x)同轴。

3.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述隔磁桥(12)包括围绕所述轴线(x)周向地延伸的环形带状部(13)。

4.根据权利要求3所述的电机(1)，所述电机还包括从所述环形带状部(13)径向地朝向所述轴线(x)延伸的至少一个表面(14)，优选地，所述电机还包括相对于彼此轴向地偏移的两个相对的表面(14)。

5.根据权利要求4所述的电机(1)，所述电机还包括驱动轴，所述驱动轴被配置为围绕所述轴线(x)旋转地驱动所述超导芯块(7)，所述隔磁桥(12)的所述表面(14)包括通孔(15)，并且所述驱动轴穿过所述通孔(15)，以使得所述隔磁桥(12)围绕所述驱动轴安装。

6.根据权利要求5所述的电机(1)，所述电机还包括用于冷却所述超导芯块(7)的组件和/或通过所述通孔(15)靠近所述驱动轴安装的铁磁流体密封件；使得所述隔磁桥(12)围绕所述冷却组件和/或所述铁磁流体密封件安装。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机(1)，所述电机还包括电枢(2)，所述电枢包括围绕所述轴线(x)周向地分布的线圈(5)，所述隔磁桥(12)与所述电枢(2)作为单个部件进行移动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机(1)，其中，所述隔磁桥(12)与所述超导芯块(7)作为单个部件进行移动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电机(1)，其中，所述隔磁桥(12)在其整个周边上是连续的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电机(1)，所述电机为轴向磁通类型，所述隔磁桥(12)在所述超导芯块(7)和所述电枢(2)之间延伸，以至少部分地覆盖所述电枢(2)的所有或部分所述线圈(5)的径向内边缘(10)。

11.根据权利要求10所述的电机(1)，其中，每个线圈(5)还具有从所述径向内边缘(10)径向地延伸的横向边缘(11)，所述隔磁桥(12)至多覆盖所述横向边缘(11)的10％。

12.一种飞行器(100)，所述飞行器包括根据权利要求1至10中任一项所述的电机(1)。

技术总结
本发明涉及一种超导电机(1)，例如具有轴向磁通或径向磁通的超导电机，超导电机包括电感器(3)和由超导材料构成的隔磁桥(12)，该电感器包括围绕电机(1)的轴线(X)周向地分布的超导芯块(7)，所述隔磁桥(12)以旋转轴线(X)为中心并且在超导芯块(7)的径向内侧延伸。

技术研发人员：萨布丽娜·西哈姆·阿亚特,雷米·路克·斯蒂芬·多吉特,本杰明·达居泽
受保护的技术使用者：赛峰集团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15