一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构

本发明涉及一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，涉及涉及超导电机。

背景技术：

1、超导电机的电枢绕组由超导材料绕制，凭借超导材料的高载流密度、低损耗特性，超导电机可以达到相较于常规电机更高的功率密度和效率。超导绕组必须在超导体临界温度以下才能正常工作，因此超导电机中必须设计有冷却系统对超导绕组进行冷却，并带走由于交流损耗和系统漏热带来的热负荷，避免失超。目前，采用高温超导材料的超导绕组一般采用常压液氮冷却的方式，这种冷却方式可使超导绕组温度保持在77k左右，交流损耗、系统漏热等产生的热负荷被流动的液氮带走。

2、定子超导冷却的常用做法是将超导绕组浸泡在杜瓦的液氮中。当采用卧式杜瓦时，液氮由一侧靠下位置进口流入，另一侧靠上位置出口流出。这一方法的问题在于杜瓦顶部往往不能被液氮浸泡，并且上部的液氮在经过换热之后温度相对较高，容易使线圈发生失超现象。同时，线圈的局部失超可能导致迅速升温，发生正反馈使得线圈电阻激增，超导电机无法正常工作。

3、当线圈正常工作时，杜瓦内会因为交流损耗少量发热以及杜瓦漏热，有少量液氮气化；当线圈发生失超时，由于局部电阻明显上升，线圈大量发热，液氮大量气化。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构用来克服现有技术中超导电机杜瓦结构的线圈易发生失超的缺陷。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明公开了一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，包括杜瓦本体，所述杜瓦本体设有杜瓦外壁及杜瓦内壁，所述杜瓦本体分别通过其两端的左端盖和右端盖密封，所述左端盖的下部设有液氮进口，所述右端盖的上部设有液氮出口，所述杜瓦内壁沿其圆周方向均布有若干超导线圈，所述杜瓦外壁内侧设有探头安装孔以及干度监测器光纤。

4、进一步的，所述杜瓦外壁包括相互配合的外层杜瓦外壁和内层杜瓦外壁；所述杜瓦内壁包括相互配合的内层杜瓦内壁和外层杜瓦内壁。

5、进一步的，所述探头安装孔设置于内层杜瓦外壁上，外层杜瓦外壁和内层杜瓦外壁之间设有集线管，干度监测器光纤安装于其内。

6、进一步的，所述左端盖包括相互配合的左外端盖和左内端盖；所述右端盖包括相互配合的右内端盖和右外端盖。

7、进一步的，所述探头安装孔为回转体，干度监测器探头与探头安装孔的台阶相配合，每个干度监测器探头轴线均与杜瓦轴线在同一平面内，进行固定和密封，探头安装孔的轴线与壁面成一夹角α，其角度范围在15.0°～25.8°之间，周向均匀布置四个干度监测器探头为一组，沿轴向布置若干组。

8、进一步的，所述干度监测器光纤与干度监测器探头相连，各组干度监测器探头在周向同一位置的干度监测器探头所连光纤由集线管集成一束，由右侧外端盖上的沉孔穿出，集线管采用台阶结构与沉孔相配合进行固定和密封。

9、进一步的，各组所述干度监测器探头安装孔轴向位置l的经验关系式如下：

10、

11、其中，l为干度监测器某一组探头安装孔与超导线圈前端的轴向距离，当l不是有理数时保留小数点后一位，n为从左至右的探头组编号，s为超导线圈的轴向长度。

12、本发明所达到的有益效果是：超导电机杜瓦结构与干度监测器结合，根据各个测点测得的干度对杜瓦失超情况进行实时监测，具有实时性强、敏感度高、结构简单可靠的优点。

技术特征：

1.一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，包括杜瓦本体，所述杜瓦本体设有杜瓦外壁及杜瓦内壁，所述杜瓦本体分别通过其两端的左端盖和右端盖密封，所述左端盖的下部设有液氮进口，所述右端盖的上部设有液氮出口，所述杜瓦内壁沿其圆周方向均布有若干超导线圈，所述杜瓦外壁内侧设有探头安装孔以及干度监测器光纤。

2.根据权利要求1所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，所述杜瓦外壁包括相互配合的外层杜瓦外壁和内层杜瓦外壁；所述杜瓦内壁包括相互配合的内层杜瓦内壁和外层杜瓦内壁。

3.根据权利要求2所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，所述探头安装孔设置于内层杜瓦外壁上，外层杜瓦外壁和内层杜瓦外壁之间设有集线管，干度监测器光纤安装于其内。

4.根据权利要求1所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，所述左端盖包括相互配合的左外端盖和左内端盖；所述右端盖包括相互配合的右内端盖和右外端盖。

5.根据权利要求1所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，所述探头安装孔为回转体，干度监测器探头与探头安装孔的台阶相配合，每个干度监测器探头轴线均与杜瓦轴线在同一平面内，进行固定和密封，探头安装孔的轴线与壁面成一夹角α，其角度范围在15.0°～25.8°之间，周向均匀布置四个干度监测器探头为一组，沿轴向布置若干组。

6.根据权利要求3所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，所述干度监测器光纤与干度监测器探头相连，各组干度监测器探头在周向同一位置的干度监测器探头所连光纤由集线管集成一束，由右侧外端盖上的沉孔穿出，集线管采用台阶结构与沉孔相配合进行固定和密封。

7.根据权利要求1所述的基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，其特征在于，各组所述干度监测器探头安装孔轴向位置l的经验关系式如下：

技术总结
本发明公开了一种基于干度监测实现失超预警的超导电机杜瓦结构，包括杜瓦本体，所述杜瓦本体设有杜瓦外壁及杜瓦内壁，所述杜瓦本体分别通过其两端的左端盖和右端盖密封，所述左端盖的下部设有液氮进口，所述右端盖的上部设有液氮出口，所述杜瓦内壁沿其圆周方向均布有若干超导线圈，所述杜瓦外壁内侧设有探头安装孔以及干度监测器光纤；超导电机杜瓦结构与干度监测器结合，根据各个测点测得的干度对杜瓦失超情况进行实时监测，具有实时性强、敏感度高、结构简单可靠的优点。

技术研发人员：李育隆,郑儒道,容诚钧,马恩泽,高远,于恒,王作侠
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5