0和套筒30之間的所有空隙空間填充有31b/ft3聚氨醋泡沫。該泡沫使 套筒30的外壁140與外殼60絕緣，并且因此減小氮槽上的熱載荷。當定子凸緣螺栓被上緊時 通過將泡沫鎖定在適當位置，泡沫也提供在套筒30上的摩擦配合。
[0027] 在操作電動機1之前，套筒30在定子20內(nèi)旋轉(zhuǎn)使得每一組塊狀板40在定子極之間 對準。液氮然后被引入到套筒30中W將塊狀板40冷卻到它們的臨界溫度。一旦塊狀板40達 到它們的臨界溫度，由定子磁體50產(chǎn)生的磁通量就被俘獲在塊狀板40內(nèi)。套筒30然后旋轉(zhuǎn) 90°使得被俘獲的磁通在極性上與最靠近它的磁體相反。運時，電動機1是可操作的。
[0028] 運些塊狀板40被低壓液氮淹沒并且低溫單元將它們保持在四個欽磁體50前方的 最佳位置。產(chǎn)生的運些場在電樞上方，該電樞產(chǎn)生用于EMF的場。如可能希望的，在本發(fā)明的 范圍內(nèi)可W使用其它磁體。
[0029] 描述的實施例使用液氮來冷卻和絕緣超導體。其它實施例可W使用傳導冷卻或本 領域技術(shù)人員已知的其它類型的冷卻機理。如果熱傳導用于冷卻超導體，則套筒將由熱傳 導性材料形成。
[0030] 運種設計通過減小雜散磁通而提高電動機或發(fā)電機的效率。激活的塊狀板40增加 空氣間隙磁通密度并且集中它們之間的磁通線。運個磁通處于最佳區(qū)域W與電樞場相互作 用并且產(chǎn)生正扭矩。被俘獲在塊狀板40中的磁通的反向極性抵消該板的邊緣附近的來自定 子場的磁通，僅留下該板之間的集中的場與電樞相互作用。在相反方向，電樞場同樣地由塊 狀板40集中并且聚焦于定子磁體50上。結(jié)果，由于磁滯電流和滿電流導致的損失被減小。
[0031] 例子
[0032] 1馬力電動機被安裝在測試臺上使得它將驅(qū)動帶和滑輪系統(tǒng)，驅(qū)動該原型作為根 據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機。功率計連接到驅(qū)動電動機的電源W測量輸入功率。該裝置的導線連接 到電路路徑內(nèi)的45瓦特燈泡。由原型電動機產(chǎn)生的電流使用ExTech MA220安培計被測量； 產(chǎn)生的電壓使用運行12.2軟件的Snap-化M.O.D.I.S.被俘獲。通過改變用于連接兩個機器 的滑輪的組合，該電動機可四個速度的一個被驅(qū)動:3510、2995、2630和1910巧111。
[0033] 該測試W稱為常規(guī)電動機測試的測試開始。運個測試由W下組成:使電動機W最 大速度運行而不激活超導塊狀板;和記錄由驅(qū)動電動機和燈泡消耗的功率。運個測試W所 有四個速度運行十次。在運行運個測試之后，該套筒被設置在兩個位置(巧或-5)的一個中 并且被激活。在運些位置中，塊狀板在定子場磁體之間徑向?qū)?。該兩個位置分開90度，因 此它們之間的僅有差別是哪個超導體被對準在每一對定子磁體之間。十個測試然后W每一 個速度運行。在運些測試運行之后，套筒旋轉(zhuǎn)90度到相對的位置(巧或-5)并且再十個測試 將W每一個速度運行。運導致在套筒在巧被激活且在巧和-5被操作，W及套筒在-5被激活 且在-5和巧運行的情況下運行測試?？偣?6系列的十個測試被運行;在每一個速度下對于 每一個可能組合激活和操作點有一個。數(shù)據(jù)在下面被示出。
[0034] %相對于常規(guī)電動機的效率增加
[0035]
[0036] 運些測試的結(jié)果是清楚的。16個測試系列中的15個示出超過非激活電動機的效率 的統(tǒng)計地顯著增加，具有超過W相同速度操作的非激活電動機的14.9%效率的平均增加。 如上所述，運個測試意圖證明本發(fā)明的構(gòu)思。它不提供本發(fā)明將多大程度地增加 W其預期 用途操作的DC電動機的效率的精確估計。當套筒被激活時，該裝置的效率確實增加，證明它 確實產(chǎn)生雜散載荷(磁滯和滿電流）的顯著減小。本發(fā)明對電動機將具有相同的效果，但雜 散載荷的減小幅值將受電動機的幾何結(jié)構(gòu)和其磁場影響。
[0037] 為上述實施例的各個方面提供數(shù)值值和范圍。運些值和范圍將僅僅被當作例子并 且不意圖限制權(quán)利要求的范圍。
[0038] 雖然已經(jīng)結(jié)合特別的示例性實施例描述了本發(fā)明，但對于本領域技術(shù)人員來說顯 然的是，根據(jù)前述描述，許多替代物、改進型和變型將是顯然的。因此，本發(fā)明意圖包括落在 所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的所有運種替代物、改進型和變型。
【主權(quán)項】
1. 一種充當電動機或發(fā)電機的裝置，所述裝置包括： 旋轉(zhuǎn)電樞； 永久磁體定子，所述電樞在所述永久磁體定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)； 位于所述電樞和所述定子之間的空心屏蔽套筒，所述屏蔽套筒具有內(nèi)壁和外壁，使得 冷卻流體能夠在所述屏蔽套筒內(nèi)流動;和 多個超導體板，所述多個超導體板位于所述屏蔽套筒的內(nèi)壁和外壁之間并且圍繞所述 電樞取向。2. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述冷卻流體是液氮。3. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述超導體板由釔-鋇-銅氧化物或鉍-鍶-鈣-銅氧化 物形成。4. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述屏蔽套筒包括由聚氨酯泡沫形成的內(nèi)部芯。5. 權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述內(nèi)部芯被包封在玻璃纖維殼中。6. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述內(nèi)部芯包括絕緣的端部蓋。7. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述超導體板附接到所述屏蔽套筒的內(nèi)壁。8. 權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述超導體板以大約45°的間隔圍繞所述屏蔽套筒布 置。9. 權(quán)利要求7所述的裝置，其中，塊狀玻璃纖維提供所述超導體板和所述屏蔽套筒之間 的平的接觸表面。10. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述定子包括稀土磁體，所述稀土磁體附接到外殼， 所述外殼位于所述定子的每個端部處。11. 權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述磁體是釹磁體。12. -種充當電動機或發(fā)電機的裝置，所述裝置包括： 旋轉(zhuǎn)電樞； 定子，所述電樞在所述定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)； 位于所述電樞和所述定子之間的空心屏蔽套筒，所述屏蔽套筒由熱傳導性材料形成； 和 多個超導體板，所述多個超導體板位于所述屏蔽套筒內(nèi)并且圍繞所述電樞取向。13. 權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述屏蔽套筒包括內(nèi)壁和外壁，使得冷卻流體在所 述屏蔽套筒內(nèi)流動并且所述超導體板位于所述內(nèi)壁和所述外壁之間。14. 權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述超導體板附接到所述屏蔽套筒的內(nèi)壁。15. 權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述超導體板以大約45°的間隔圍繞所述屏蔽套筒 布置。16. 權(quán)利要求14所述的裝置，其中，塊狀玻璃纖維提供所述超導體板和所述屏蔽套筒之 間的平的接觸表面。17. 權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述超導體板由釔-鋇-銅氧化物或鉍-鍶-鈣-銅氧 化物形成。18. 權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述屏蔽套筒包括由聚氨酯泡沫形成的內(nèi)部芯。19. 權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述內(nèi)部芯被包封在玻璃纖維殼中。20. -種充當電動機或發(fā)電機的裝置，所述裝置包括： 旋轉(zhuǎn)電樞； 永久磁體定子，所述電樞在所述永久磁體定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述定子包括稀土磁體，所述稀 土磁體附接到外殼，所述外殼位于所述定子的每個端部處； 位于所述電樞和所述定子之間的空心屏蔽套筒，所述屏蔽套筒具有內(nèi)壁和外壁并且具 有所述內(nèi)壁和所述外壁之間的內(nèi)部芯，所述內(nèi)部芯由聚氨酯泡沫形成且被包封在玻璃纖維 殼中，使得液氮冷卻流體能夠在所述屏蔽套筒內(nèi)流動;和 多個超導體板，所述多個超導體板附接到所述屏蔽套筒的內(nèi)壁并且圍繞所述屏蔽套筒 以大約45°的間隔圍繞所述電樞取向。
【專利摘要】超導電動機或發(fā)電機的非傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)通過減小雜散磁通并且集中空氣間隙內(nèi)的磁通線增加空氣間隙磁通密度。使用本發(fā)明的電動機或發(fā)電機將包括三個部件：旋轉(zhuǎn)電樞，永久磁體定子和屏蔽套筒。該電動機的屏蔽套筒是空心圓柱體，該空心圓柱體配合在電樞和定子之間，并且被構(gòu)造用來將其內(nèi)的多個高溫超導體冷卻到它們的臨界溫度以下的溫度。這些超導體被放置在優(yōu)化的位置以重定向磁通并且促進更高的效率。
【IPC分類】H02K9/00, H02K5/00
【公開號】CN105659477
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】E·E·弗萊克, A·懷特黑德
【申請人】領土替代能源有限責任公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年9月25日