一种超导电机的外壳结构及超导电机的制作方法

1.本发明属于超导领域，具体涉及一种超导电机的外壳结构及超导电机。


背景技术：

2.超导电机是指励磁绕组用超导性材料制造的、能在强磁场下承载高密度电流的导线绕制成的一种电机，利用超导性材料在低温环境下电阻变为零的特点，在不很粗的导线上能通过很强的电流，以产生很强磁场，即形成超导磁体。
3.超导电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，电机在工作过程中，超导绕组维持超导零电阻状态需要工作于低于临界温度的低温环境。同时，由于电机转子旋转运动运行中，由于电磁耦合产生的涡流及低温容器的漏热都会使电机温度升高，因此通过在电机内通过低温介质带走热量维持温度，达到使得超导电机内部超导绕组工作于超导态目的。
4.现有的超导电机当内电机在工作的过程中，存在一部分的能量转换成热量，此时可以通过液氮行降温进而达到零电阻的要求，但是定子绕组产生的热量难以溢散，存在消耗，容易造成电机内部温度升高。现有大部分超导电机均是对定子进行改进，使得定子绕组产生的热量溢散出去，但是电机内部结构受限，定子上开设有定子绕组开孔，如再开设液冷孔或者增加液冷结构，必然会对定子结构产生一定的影响，而且定子设计在外壳内部，散热效果也并不好，因此，有必要对外壳结构进行优化设计，以将定子绕组产生的热量溢散出去。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供一种超导电机的外壳结构及超导电机，通过在壳体内周壁设置散热凸部，在壳体外壁内设计有吸热介质的储存腔，散热凸部与定子相贴合，将定子产生的热量由储存腔内的吸热介质吸收而溢散出去，降低超导电机的温度，降低热损。
6.本发明的技术方案是：本发明的其中一个目的在于提供一种超导电机的外壳结构，包括：壳体，其的外壁内设有用于填充吸热介质的储存腔且其的内周壁沿周向设有若干径向向内凸出延伸的散热凸部，所述散热凸部内为中空部且该中空部形成为所述储存腔的一部分，所述散热凸部与超导电机的定子相贴合。
7.本发明的还有一个目的在于提供一种超导电机，包括所述的外壳结构及设于所述外壳结构内的定子和转子。
8.与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的超导电机的外壳结构，通过在壳体内周壁设置散热凸部，在壳体外壁内设计有吸热介质的储存腔，散热凸部与定子相贴合，将定子产生的热量由储存腔内的吸热介质吸收而溢散出去，降低超导电机的温度，降低热损。
附图说明
9.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为本发明实施例的外壳结构（省略了前密封盖、后密封盖和防护罩）的结构示意图；图2为图1的外壳结构的a处放大结构示意图；图3为图1的外壳结构的剖视结构示意图；图4为本发明实施例的超导电机的爆炸结构示意图。
10.其中：1、壳体；11、壳本体；110、散热凸部；111、储存腔；112、注液孔；113、出液孔；12、前密封盖；13、后密封盖；14、防护罩；2、转子；21、内转子；22、外转子；3、定子；31、定子绕组；4、轴承。
具体实施方式
11.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
12.实施例：参见图1至图4，本发明实施例的一种外壳结构，包括壳体1，壳体1的外壁内设有用于填充吸热介质的储存腔111，壳体1的内周壁沿周向设有若干径向向内凸出延伸的散热凸部110，散热凸部110内为中空部，中空部形成为储存腔111的一部分，也就是说散热凸部110的中空部与外壁内的中空腔共同形成储存腔111。散热凸部110与超导电机内的定子3相贴合，从而使得当定子3绕组产生热量时，将热量传递至外壳结构，外壳结构利用其上设置的储存腔111内的吸热介质吸收该部分热量，由于外壳结构与外界相连通，故而可以将热量溢散至空气中，降低消耗。通过在散热凸部110的内侧设置储存腔111，使储存腔111内部的吸热介质更加贴合在散热凸部110的内壁上，使散热凸部110的温度相对降低，当散热凸部110和发热物体也即定子3接触后，可以使散热凸部110发挥出更加好的吸热性能，提高发热物体的散热性，避免发热物体快速升温。
13.根据本发明的一些优选实施例，散热凸部110嵌合在定子3的外周壁上。定子3的外周壁上沿周向间隔设有若干径向向内凹陷的嵌合部或卡合部，散热凸部110嵌设在嵌合部或卡合在卡合部内实现定子3与外壳之间的接触，以便进行热传导。具体的，如图2所示，散热凸部110为内端呈三角形状的散热片，嵌合部为形状与散热凸部110相匹配的凹槽。作为可替换的实施例，散热凸部110还可以为t型结构状等其他形状，卡合部为相匹配的t型卡槽。优选地，本实施例中，散热凸部110等角度也即均匀分布在壳体1的内周壁上，对应地，嵌合部或卡合部也均匀分布在定子3的外周壁上。通过设置多个散热凸部110和嵌合部或卡合部，可以提高定子3与外界的接触面积，利用散热凸部110和嵌合部或卡合部配合控制定子3温度上升速度，降低热损。
14.根据本发明的一些优选实施例，如图1和图3所示，壳体1的外壁上开设有连通储存腔111的注液孔112和出液孔113，注液孔112和出液孔113内连接有密封塞比如螺纹连接密封塞，便于安装和拆卸。作为可替换的实施例，密封塞也可以采用直接按压式连接在注液孔
112和出液孔113内。优选地，注液孔112设于壳体1的顶部，出液孔113设于壳体1的底部。通过注液孔112对外壳内部开设的储存腔111注入吸热介质，注入完成后，可以通过密封塞对储存腔111进行密封，当储存腔111内部储存的介质温度升高后，可以通过打开出液孔113将储存腔111内部的介质排放出去，同时，注液孔112以及出液孔113的位置设置，使超导电机在运转的时候也能进行介质的填充和排放。
15.根据本发明的一些优选实施例，散热凸部110与外壳为一体结构。便于加工成型，同时确保储存腔111的密封性能，避免液体状的吸热介质挥发。
16.根据本发明的一些优选实施例，散热凸部110的长度与定子3的长度一致。确保散热性能的同时不增加散热凸部110的结构尺寸，可以降低生产成本。
17.根据本发明的一些优选实施例，为了进一步提高外壳结构与外界的接触面积，在壳体1的外周壁上还设有若干散热翅片结构。
18.本发明实施例还提供了一种超导电机，如图1至图4所示，包括上述实施例的外壳结构及设于外壳结构内的定子3和转子2。转子2安装在外壳结构内，定子3位于转子2和外壳结构之间，定子3内部设有定子3绕组。
19.如图1、图3和图4所示，壳体1包括内部中空且轴向两端开口的壳本体11以及设置在壳本体11的轴向两端的前密封盖12和后密封盖13，转子2包括中间大直径的内转子21和两端小直径的外转子22，外转子22分别贯穿前密封盖12和后密封盖13且通过轴承4配合。需要说明的是，前密封盖12和后密封盖13通过螺栓与壳本体11连接。在后密封盖13的外侧还设有防护罩14，防护罩14与外壳之间也通过螺栓固定。
20.根据本发明的一些优选实施例，内转子21内部中空形成内储液腔，外转子22与内转子21一体结构，其中位于超导电机后端的外转子22内部中空形成有与内储液腔相连通的输液通道，在输液通道的末端也即外转子22的右端设有阀门，阀门位于防护罩14内。通过内储液腔存储液氮，使内转子21表面的高温超导体达到合适的温度，使内转子21具备超导性能。本实施例中内储液腔的长度和定子的长度一致，内储液腔的长度尽量接近内转子的长度，使得内储液腔能够储存较多量的液氮，减少更换液氮的次数，另外，通过输液通道和阀门的设计，当外转子旋转时，阀门跟随旋转，但是阀门的出口端的位置并不会改变，可以方便在使用过程中进行液氮的更换。
21.本具体实施例中的指定方向仅仅是为了便于表述各部件之间位置关系以及相互配合的关系。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。