專利名稱：超導(dǎo)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電機(jī)，并且尤其涉及一種設(shè)有用于冷卻由超導(dǎo)線材形成的線圈的制冷機(jī)的超導(dǎo)電機(jī)。
背景技術(shù)：
近來(lái)，很多注意力已被集中在依靠由車載二次電池供電的車載電機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力運(yùn)行從而不排放二氧化碳、亦即實(shí)現(xiàn)“零排放”的電動(dòng)車輛(下文將稱為“EV”)上。此外，使用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩者作為用于推進(jìn)車輛的驅(qū)動(dòng)力源而運(yùn)行的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(下文將稱為“HEV”)已日益普及。要求用于諸如上述的EV和HEV中的電機(jī)尺寸小且輸出高，因?yàn)樗鼈儽话惭b在有限的空間內(nèi)。為了維持電機(jī)的期望輸出性能，關(guān)鍵是抑制電機(jī)的升溫，并且更具體而言，冷卻電機(jī)的定子線圈。作為與上述要求相關(guān)的技術(shù)，日本專利申請(qǐng)公報(bào)No. 2000-125512 (JP-A-2000-125512) 記載了一種線圈端接觸冷卻型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，每個(gè)定子線圈至少在線圈端具有軸向突出部分，所述部分為徑向配置的長(zhǎng)形板狀導(dǎo)體且均在長(zhǎng)形板狀導(dǎo)體的厚度方向與定子芯的徑向一致的這種位置從定子芯的端面突出。另外，設(shè)置了具有高導(dǎo)熱率和平坦冷卻面的冷卻部件，使得冷卻部件的冷卻面經(jīng)由電絕緣與線圈端的相應(yīng)長(zhǎng)形板狀導(dǎo)體的平坦主面直接接觸——所述平坦主面位于線圈端的徑向最外側(cè)或徑向最內(nèi)側(cè)，從而改善了線圈端部的冷卻。同時(shí)，可使用超導(dǎo)電機(jī)作為要設(shè)置在諸如上述的EV和HEV中的電機(jī)。超導(dǎo)電機(jī)具有多個(gè)由超導(dǎo)線材形成的線圈，并且當(dāng)在線圈被冷卻使得它們的溫度維持在預(yù)定的超低溫度(例如70K)的狀態(tài)下電流、更具體而言直流電被供應(yīng)給線圈時(shí)，各線圈的電阻基本上為零。由于該原因，使用超導(dǎo)電機(jī)可有效減少電機(jī)的耗電量，從而減少EV、HEV等的耗電量。然而，在使用制冷機(jī)冷卻超導(dǎo)電機(jī)的定子線圈的情況下，如果由超導(dǎo)線材形成的線圈經(jīng)由諸如定子芯之類的具有大熱容量的其他部件被冷卻至目標(biāo)超低溫度，則要花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)將所有線圈冷卻至目標(biāo)超低溫度。另外，在制冷機(jī)的冷卻部為了冷卻而僅與定子芯的外周面的一部分接觸的結(jié)構(gòu)中，難以均勻地冷卻與定子芯的被冷卻部徑向相對(duì)的定子芯部分和設(shè)置在相同定子芯部分的線圈，并且從而視各部分的導(dǎo)熱率而定可能出現(xiàn)大的周向和軸向溫度梯度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種超導(dǎo)電機(jī)，其能夠?qū)⒕沙瑢?dǎo)線材形成的多個(gè)相線圈有效并迅速地冷卻至期望的超低溫度。本發(fā)明的一方面涉及一種超導(dǎo)電機(jī)，該超導(dǎo)電機(jī)具有被可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子； 設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子周圍并且設(shè)有多個(gè)線圈的定子，所述多個(gè)線圈分別由超導(dǎo)線材形成并且被卷繞在定子芯的內(nèi)周；以及具有用于冷卻所述多個(gè)線圈的冷卻部的制冷機(jī)。所述制冷機(jī)的所述冷卻部與所述多個(gè)線圈接觸。
在以上方面，所述多個(gè)線圈中每預(yù)定數(shù)目的線圈可被串聯(lián)連接，以形成多個(gè)相線圈。所述多個(gè)相線圈可在中性點(diǎn)與所述制冷機(jī)的所述冷卻部接觸，所述各個(gè)相線圈的一個(gè)端部在所述中性點(diǎn)彼此電連接。在以上方面，在所述中性點(diǎn)，所述各個(gè)相線圈的所述一個(gè)端部可經(jīng)由由導(dǎo)電部件制成的所述冷卻部彼此電連接而不是彼此直接連接。在以上方面，所述中性點(diǎn)可設(shè)置在所述多個(gè)線圈的線圈端部側(cè)，所述線圈端部是所述多個(gè)線圈的在所述超導(dǎo)電機(jī)的軸向上的軸向端部。所述制冷機(jī)可配置成使得所述各個(gè)相線圈的所述一個(gè)端部在所述多個(gè)線圈的所述線圈端部側(cè)連接到所述制冷機(jī)的所述冷卻部。在以上方面，形成所述各個(gè)線圈的所述超導(dǎo)線材的長(zhǎng)度可彼此相等。在以上方面，所述多個(gè)線圈可設(shè)有與所述多個(gè)線圈的線圈端部接觸的環(huán)狀的傳熱部件，每個(gè)所述線圈端部位于所述多個(gè)線圈中對(duì)應(yīng)一個(gè)線圈的超導(dǎo)電機(jī)軸向端。所述制冷機(jī)的所述冷卻部可配置成與所述多個(gè)線圈接觸，并經(jīng)由所述傳熱部件從所述線圈端部冷卻所述多個(gè)線圈。在以上方面，所述超導(dǎo)電機(jī)可為三相交流電機(jī)。在以上方面，所述制冷機(jī)可具有缸和活塞。所述制冷機(jī)可構(gòu)造成使得在所述冷卻部中限定出的膨脹室中的冷卻劑被在所述缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的所述活塞反復(fù)壓縮和膨脹，同時(shí)所述冷卻劑的熱量經(jīng)由吸熱部件被吸收和散發(fā)，導(dǎo)致溫度下降并由此在所述冷卻部獲得期望的冷卻溫度。在以上方面，所述制冷機(jī)可具有與所述冷卻部連結(jié)的冷卻劑壓縮機(jī)。所述冷卻劑壓縮機(jī)可通過(guò)絕緣體與所述冷卻部的前端電絕緣，所述冷卻部的前端與所述多個(gè)線圈接觸，所述絕緣體設(shè)置在所述冷卻部的中間部或所述冷卻部與所述冷卻劑壓縮機(jī)之間的邊界。根據(jù)以上方面，由于制冷機(jī)的冷卻部與相線圈接觸，并且因此均由超導(dǎo)線材形成的相線圈被直接而不是經(jīng)由定子芯等冷卻，所以可將相線圈有效并迅速地冷卻至期望的超低溫度。


根據(jù)以下參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的前述和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖中同樣的標(biāo)號(hào)用于表示同樣的元件，并且其中圖1是沿本發(fā)明的第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)的軸向截取的剖視圖，且還示出了該超導(dǎo)電機(jī)的側(cè)面的一部分；圖2是沿著圖1中的線I-I截取的剖視圖； 圖3是示意性地示出了 U相線圈、V相線圈和W相線圈在中性點(diǎn)彼此電連接的電連接狀態(tài)的視圖；圖4A是示出了構(gòu)成中性點(diǎn)的各個(gè)相線圈的一個(gè)端部的示例的視圖；圖4B是示出了圖4A所示的中性點(diǎn)與制冷機(jī)的冷卻部連接的狀態(tài)的視圖；圖5A是示出了各個(gè)相線圈的一個(gè)端部以不同于圖4B所示的方式在中性點(diǎn)與制冷機(jī)的冷卻部連接的結(jié)構(gòu)的視圖5B是示出了當(dāng)從圖5A中用箭頭B所示的方向看去時(shí)的圖5A中的結(jié)構(gòu)的視圖；圖6是示出了各個(gè)相線圈的一個(gè)端部以不同于圖4B、圖5A和圖5B所示的方式在中性點(diǎn)與制冷機(jī)的冷卻部連接的結(jié)構(gòu)的視圖；圖7是制冷機(jī)的冷卻部的放大側(cè)視圖；圖8A是示出了環(huán)狀絕緣體設(shè)置在制冷機(jī)的冷卻部的中間部的示例的剖視圖；圖8B是示出了具有較高絕緣電阻的環(huán)狀絕緣體設(shè)置在制冷機(jī)的冷卻部的中間部的示例的剖視圖；圖9是示出了環(huán)狀絕緣體設(shè)置在制冷機(jī)的冷卻部與冷卻劑壓縮機(jī)之間的邊界處的示例的剖視圖；圖10是沿包括多個(gè)制冷機(jī)的本發(fā)明的第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)的軸向截取的剖視圖，且還示出了該超導(dǎo)電機(jī)的側(cè)面的一部分；圖11是示意性地示出了 U相線圈、V相線圈和W相線圈在兩個(gè)中性點(diǎn)彼此電連接的狀態(tài)的視圖；圖12是沿本發(fā)明的第三實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)的軸向截取的剖視圖，且還示出了該超導(dǎo)電機(jī)的側(cè)面的某些部分；圖13是沿本發(fā)明的第四實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)的軸向截取的剖視圖，且還示出了該超導(dǎo)電機(jī)的側(cè)面的某些部分。
具體實(shí)施例方式下文將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。應(yīng)注意，在以下對(duì)各個(gè)示例性實(shí)施例的描述中指出的形狀、材料、值、方向等只不過(guò)是用于便于理解本發(fā)明的示例，從而它們可根據(jù)各種因素諸如產(chǎn)品的用途、使用該產(chǎn)品的目的和該產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)更改。圖1是示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10的剖視圖，該圖是沿著超導(dǎo)電機(jī) 10的軸向截取的，且還示出了超導(dǎo)電機(jī)10的側(cè)面的一部分。圖2是沿著圖1所示的線I-I 截取的超導(dǎo)電機(jī)10的剖視圖(應(yīng)注意，該圖中略去了定子芯的陰影線)。超導(dǎo)電機(jī)10具有以可旋轉(zhuǎn)的方式被支承的轉(zhuǎn)子12、大致呈圓筒狀且被配置成環(huán)繞轉(zhuǎn)子12的外周的定子14、 以及被固定在超導(dǎo)電機(jī)10的軸向端面上的制冷機(jī)16。應(yīng)注意，在以下對(duì)各個(gè)示例性實(shí)施例的描述中，沿著經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子12中心的轉(zhuǎn)子軸18的旋轉(zhuǎn)軸線X延伸的各方向?qū)⒈环Q為“軸向 (電機(jī)軸線方向)”，與旋轉(zhuǎn)軸線X成直角相交的各徑向?qū)⒈环Q為“徑向”，并且使用旋轉(zhuǎn)軸線 X作為其中心點(diǎn)的沿著形成在包括上述徑向的平面上的圓延伸的各方向?qū)⒈环Q為“周向”。轉(zhuǎn)子12具有轉(zhuǎn)子芯20以及轉(zhuǎn)子軸18，該轉(zhuǎn)子芯20呈圓筒狀且通過(guò)例如層疊磁性鋼板然后通過(guò)斂縫(caulking)、焊接等將它們接合在一起而形成，該轉(zhuǎn)子軸18為例如貫通轉(zhuǎn)子芯20的中心孔延伸且被固定于轉(zhuǎn)子芯20上的圓棒狀鋼質(zhì)部件。多個(gè)永磁體22 (在第一實(shí)施例中，永磁體22的數(shù)目為六，或永磁體22設(shè)置在六個(gè)位置)等角地設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯 20的外周面上使得它們暴露于該外周面。應(yīng)注意，永磁體22可設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯20處使得它們未暴露于該外周面，亦即，例如，它們可被嵌埋在轉(zhuǎn)子芯20的靠近其外周面的內(nèi)部中。轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子軸18在其兩端部19a和19b通過(guò)軸承28以可旋轉(zhuǎn)的方式被支承， 該軸承觀分別被固定在形成超導(dǎo)電機(jī)10的兩個(gè)軸向端面的圓盤狀端板M和沈上。通過(guò)這種配置，隨著定子14中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子芯20的永磁體22。從而，轉(zhuǎn)子12被驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。定子14具有為大致圓筒狀定子芯的定子芯30。多個(gè)徑向向內(nèi)突出的齒部32 (應(yīng)注意，第一實(shí)施例中設(shè)置了九個(gè)齒部3 被等角地設(shè)置在定子芯30的內(nèi)周。形成在各個(gè)齒部32之間并沿軸向延伸的空間用作槽33。定子芯30通過(guò)例如軸向?qū)盈B多塊大致環(huán)狀的磁性鋼板然后通過(guò)斂縫、粘合、焊接等將它們接合在一起而形成。應(yīng)注意，定子芯30可通過(guò)將均具有單個(gè)齒部的九個(gè)單獨(dú)的定子芯配置成環(huán)形式然后使用管狀緊固部件從外側(cè)緊固它們而形成。這些單獨(dú)的定子芯可為壓粉磁心。線圈34設(shè)置在定子芯30的相應(yīng)齒部32上。通過(guò)將超導(dǎo)線材卷繞在各個(gè)齒部32 周圍而形成線圈34。超導(dǎo)線材可為截面呈矩形的帶形超導(dǎo)線材。超導(dǎo)線材的超導(dǎo)材料為例如釔基超導(dǎo)材料或鉍基超導(dǎo)材料。然而，應(yīng)注意，超導(dǎo)線材的超導(dǎo)材料并不局限于它們中的任何材料，亦即，其也可為任何其他公知的超導(dǎo)材料或任何今后開(kāi)發(fā)的超導(dǎo)材料并且在較高的溫度呈現(xiàn)其超導(dǎo)特性。各線圈34具有均位于彼此相鄰的齒部32之間的槽33內(nèi)的內(nèi)側(cè)部分35，以及從定子芯30的相應(yīng)軸向端面向外突出的兩個(gè)線圈端部36。例如，可以使用三相同步AC(交流電)電機(jī)作為超導(dǎo)電機(jī)10。在這種情況下，各線圈34與橫跨兩個(gè)其他線圈34在周向上遠(yuǎn)離前一線圈34設(shè)置的另一線圈34串聯(lián)連接，藉此形成U相線圈34U、V相線圈34V和W相線圈34W。應(yīng)注意，本發(fā)明的超導(dǎo)電機(jī)并不限于三相AC電機(jī)，亦即，它們可為兩相AC電機(jī)、具有四個(gè)或更多個(gè)不同相線圈的AC電機(jī)、單相AC電機(jī)、DC(直流)電機(jī)等。參考圖3，U相線圈34U的一個(gè)端部、V相線圈34V的一個(gè)端部和W相線圈34W的一個(gè)端部在中性點(diǎn)70彼此電連接，而U相線圈34U的另一端部、V相線圈34V的另一端部和W相線圈34W的另一端部分別與U相電流輸入端子72U、V相電流輸入端子72V和W相電流輸入端子72W連接。后文將說(shuō)明在中性點(diǎn)70處的結(jié)構(gòu)和形成各線圈34的超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)。再次參考圖1和圖2，超導(dǎo)電機(jī)10具有圓筒狀的電機(jī)殼體40，并且轉(zhuǎn)子12和定子 14設(shè)置在電機(jī)殼體40內(nèi)。電機(jī)殼體40的兩個(gè)軸端分別與端板M和沈的外周部氣密地連結(jié)。電機(jī)殼體40以及端板對(duì)和沈均由例如非磁性材料如不銹鋼制成。應(yīng)注意，電機(jī)殼體 40可與端板M或端板沈一體地形成。在電機(jī)殼體40中，內(nèi)筒部件42和外筒部件44與轉(zhuǎn)子12同心地布置。內(nèi)筒部件 42的兩軸向端部分別被氣密地固定于端板M和沈的內(nèi)面上，且外筒部件44的兩軸向端部分別被氣密地固定于端板M和26的內(nèi)面上。內(nèi)筒部件42可由不妨礙磁場(chǎng)通過(guò)并且不導(dǎo)電的非金屬材料制成。另一方面，外筒部件44可由低導(dǎo)熱率材料(例如FRP)或具有低導(dǎo)熱率的非磁性材料制成。內(nèi)筒部件42的內(nèi)徑略大于轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子芯20的直徑，并且在轉(zhuǎn)子芯20的外周面與內(nèi)筒部件42的內(nèi)周面之間形成在周向上均勻的間隙。此外，在內(nèi)筒部件42與外筒部件44之間形成第一真空室46——其為圓筒狀空間。包括線圈34的定子14設(shè)置在第一真空室46內(nèi)。定子14的定子芯30的外周面被密閉地固定于外筒部件44的內(nèi)周面上。第一真空室46中的真空通過(guò)在組裝包括制冷機(jī)16的超導(dǎo)電機(jī)10之后經(jīng)形成在端板對(duì)和沈中的至少一個(gè)中的排氣孔(圖中未示出)排空第一真空室46而形成。從而，通過(guò)由均具有低導(dǎo)熱率的內(nèi)筒部件42和外筒部件44限定出第一真空室46，然后如上所述排空第一真空室46，為包括線圈34且設(shè)置在第一真空室46中的定子14提供了更好的絕熱。此外，在外筒部件44與電機(jī)殼體40之間形成第二真空室48——其為筒狀空間。 與第一真空室46 —樣，第二真空室48處于真空狀態(tài)。在該結(jié)構(gòu)中，第二真空室48將包括線圈34且設(shè)置在第一真空室46中的定子14與超導(dǎo)電機(jī)10的外側(cè)隔離。結(jié)果，進(jìn)一步增強(qiáng)了包括線圈34的定子14的絕熱。制冷機(jī)16設(shè)置在位于超導(dǎo)電機(jī)10沿軸向的一端側(cè)的端板M處。制冷機(jī)16經(jīng)由管狀托架50被附接，該管狀托架50被氣密地固定于端板M的貫通孔的周邊上。制冷機(jī)16設(shè)有冷卻劑壓縮機(jī)56，該壓縮機(jī)56具有缸52和活塞M且冷卻劑(例如，He氣體)隨著活塞M在缸52內(nèi)線性地往復(fù)運(yùn)動(dòng)而在其中被反復(fù)壓縮和膨脹。此外， 制冷機(jī)16具有冷卻部58，該冷卻部58經(jīng)由端板M的貫通孔從管狀托架50的內(nèi)側(cè)延伸至第一真空室46并具有分段圓柱狀外形。冷卻部58的平坦前端面經(jīng)由傳熱部件60與線圈端部36接觸。對(duì)于線圈34與制冷機(jī)16之間的電絕緣，可在線圈端部36與傳熱部件60之間和/或在傳熱部件60與冷卻部58之間設(shè)置諸如絕緣紙之類的絕緣體。制冷機(jī)16的冷卻性能足夠高以將線圈34冷卻至期望的超低溫度(例如大約 70K)——均由超導(dǎo)線材形成的線圈34在該溫度呈現(xiàn)它們的超導(dǎo)特性，并且能夠通過(guò)控制活塞M的行程來(lái)調(diào)節(jié)冷卻溫度。在超導(dǎo)電機(jī)10設(shè)置在諸如電動(dòng)汽車的電動(dòng)車輛中并被用作用于推進(jìn)車輛的驅(qū)動(dòng)力源的情況下，可使用小型且重量輕的制冷機(jī)作為制冷機(jī)16使得其可被布置在有限的安裝空間內(nèi)并且能夠減輕車輛的重量。例如，可使用為蓄冷型制冷機(jī)的斯特林制冷機(jī)作為制冷機(jī)16。以下將簡(jiǎn)要說(shuō)明第一實(shí)施例中采用的斯特林制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)。斯特林制冷機(jī)具有缸 52和由線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)以在缸52內(nèi)線性地往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞M。此外，在缸52內(nèi)設(shè)有另一活塞(圖中未示出)——其為未與活塞討機(jī)械連接的自由活塞。充裝有冷卻劑的壓縮室被限定在自由活塞與活塞M之間，而充裝有冷卻劑的膨脹室被限定在自由活塞與缸52的端面之間。用作傳熱裝置的吸熱部件設(shè)置在膨脹室與壓縮室之間。隨著活塞M被驅(qū)動(dòng)，自由活塞以預(yù)定的相位差往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而反復(fù)壓縮和膨脹壓縮室中的冷卻劑，同時(shí)吸熱部件吸收冷卻劑的熱量并將其散發(fā)至外部，藉此形成有膨脹室的冷卻部58 (也稱為“蓄冷部”)的前端被冷卻。在對(duì)安裝空間和重量的限制不嚴(yán)格的情況下，例如，當(dāng)超導(dǎo)電機(jī)10被用作用于諸如火車和船只之類的大型移動(dòng)物體的驅(qū)動(dòng)力源或用作用于位置固定的機(jī)器的驅(qū)動(dòng)力源時(shí)， 可以使用尺寸和重量大的制冷機(jī)，只要該制冷機(jī)具有如上所述的冷卻性能。與制冷機(jī)16的冷卻部58的軸向前端面接觸的傳熱部件60由例如具有高導(dǎo)熱率的金屬板形成，具有在周向上連續(xù)延伸的環(huán)狀形狀，并與位于一個(gè)軸向側(cè)的所有線圈端部 36接觸。另一方面，類似于前一傳熱部件60的另一傳熱部件60設(shè)置在位于另一軸向側(cè)的線圈端部36處。從而，環(huán)狀傳熱部件60分別設(shè)置在位于各個(gè)軸向側(cè)的線圈端部36處使得傳熱部件60與線圈端部36接觸，且因此周向配置的線圈34能夠被迅速且均勻地從線圈端部36冷卻。在各傳熱部件60的與線圈34相對(duì)的面上形成凹部或溝槽，線圈端部36被嵌合于其中。這增加了各線圈端部36與傳熱部件60之間的接觸面積，從而提高了冷卻線圈34的效率。此外，各傳熱部件60可由絕緣樹脂材料制成并與線圈端部36 —體形成。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)線圈34與制冷機(jī)16的冷卻部58之間的電絕緣。此外，在該情況下， 為了提高各傳熱部件60的導(dǎo)熱率，可以對(duì)絕緣樹脂材料分散地添加金屬顆?；蚪饘俜勰?。接下來(lái)將參考圖4A和圖4B說(shuō)明在中性點(diǎn)70的結(jié)構(gòu)和形成各線圈34的超導(dǎo)線材 74的結(jié)構(gòu)。圖4A示出了構(gòu)成中性點(diǎn)70的U相線圈34U的一個(gè)端部74U、V相線圈34V的一個(gè)端部74V和W相線圈34W的一個(gè)端部74W的示例，且圖4B示出了圖4A所示的中性點(diǎn)與制冷機(jī)16的冷卻部58連接的狀態(tài)。通過(guò)卷繞具有矩形截面的帶狀或條狀超導(dǎo)線材74而形成第一實(shí)施例中的各線圈 34。通過(guò)依次層疊基材76、中間層78、超導(dǎo)層80和涂覆層82而形成超導(dǎo)線材74。例如，超導(dǎo)線材74按如下方式制造。應(yīng)注意，例如可以使用Hastelloy帶基材作為基材76。在基材76以恒定速度沿其縱向傳送的同時(shí)，相繼層疊并粘合中間層78、超導(dǎo)層 80和涂覆層82。更具體而言，通過(guò)例如通過(guò)離子束輔助蒸鍍?cè)诨?6的表面上蒸鍍氧化物(例如GdJr2O7)而在基材76的表面上形成中間層78。然后，通過(guò)例如通過(guò)脈沖激光蒸鍍?cè)谥虚g層78的表面上蒸鍍超導(dǎo)材料(例如，氧化釔或氧化鉍)而在中間層78的表面上形成超導(dǎo)層80。最后，通過(guò)例如在超導(dǎo)層80的表面上噴鍍例如銀或銀合金而在超導(dǎo)層80 的表面上形成涂覆層82。涂覆層82既用作覆蓋超導(dǎo)層80的保護(hù)層，又用作在線圈端部36 接觸傳熱部件60的表面。應(yīng)注意，本發(fā)明中的超導(dǎo)線材的各個(gè)層的材料和形成方法并不局限于以上所述， 亦即，可以使用任何公知材料和多層成型方法或任何今后開(kāi)發(fā)的材料和多層成型方法。此外，超導(dǎo)線材的截面形狀并不局限于矩形形狀，亦即，例如，可以使用具有設(shè)置在線材的中央的超導(dǎo)材料芯部且被涂覆有形成在該芯部周圍的絕緣涂層(例如，樹脂涂層)的圓形截面線材，如典型的電線。參考圖4A，中性點(diǎn)70由分別從對(duì)應(yīng)的線圈34拉出至線圈端部36側(cè)的相線圈34U、 34V和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W——其為各個(gè)線圈34的一個(gè)軸向端部——構(gòu)成，使得所述一個(gè)端部74U、74V和74W的矩形端面并排對(duì)齊，亦即，使得所述一個(gè)端部74U和74V 彼此接觸且所述一個(gè)端部74V和74W彼此接觸。構(gòu)成中性點(diǎn)70的所述一個(gè)端部74U、74V 和74W穿過(guò)形成在傳熱部件60中的開(kāi)口 61 (參考圖5B)并如圖4B所示被壓配合在嵌合孔 59內(nèi)，該嵌合孔59形成于制冷機(jī)16的冷卻部58的端部且截面呈矩形。應(yīng)注意，可通過(guò)例如通過(guò)在將所述一個(gè)端部74U、74V、74W插入嵌合孔59之后對(duì)冷卻部58斂縫而加強(qiáng)其間的連接，來(lái)更可靠地防止超導(dǎo)線材74從冷卻部58被去除。如上所述，在第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10中，形成相線圈34U、34V和34W的各個(gè)超導(dǎo)線材74的一個(gè)端部74U、74V和74W在中性點(diǎn)70與制冷機(jī)16的冷卻部58直接連接，亦即，各個(gè)超導(dǎo)線材74的一個(gè)端部74U、74V和74W在中性點(diǎn)70與制冷機(jī)16的冷卻部58接觸。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，形成各個(gè)相線圈34U、34V和34W的線圈34的超導(dǎo)線材74的超導(dǎo)層80能夠經(jīng)由具有高導(dǎo)熱率的瀲覆層82被直接、有效并迅速地冷卻，同時(shí)抑制溫度(冷度)分散至均具有大熱容量的超導(dǎo)電機(jī)10的其他部件，如定子芯30、低溫箱(cryostat)、軸承和轉(zhuǎn)子。從而，起動(dòng)超導(dǎo)電機(jī)10所需的時(shí)間比較短，并且制冷機(jī)16的耗電量比較小。
此外，在第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10中，形成各個(gè)相線圈34U、34V和34W的超導(dǎo)線材74的長(zhǎng)度大致彼此相等。因此，能夠通過(guò)從中性點(diǎn)70冷卻相線圈34U、34V和34W而均勻地冷卻它們。從而，能通過(guò)使用傳感器僅檢測(cè)和監(jiān)控三個(gè)相線圈中的一個(gè)而容易地確定所有三個(gè)相線圈的超導(dǎo)狀態(tài)。此外，在第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10中，與制冷機(jī)16的冷卻部58接觸的環(huán)狀傳熱部件60設(shè)置成接觸等角地設(shè)置的各個(gè)線圈34的線圈端部36。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠從位于軸向兩側(cè)的線圈端部36均勻并迅速地冷卻線圈34。接下來(lái)將參考圖5A和圖5B說(shuō)明在中性點(diǎn)70的另一結(jié)構(gòu)。圖5A示出了相線圈 34U、34V和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W以不同于圖4B所示的方式在中性點(diǎn)70與制冷機(jī)16的冷卻部58連接的結(jié)構(gòu)。圖5B示出了當(dāng)在圖5A中由箭頭B所示的方向上看去時(shí)的圖5A中的結(jié)構(gòu)。參考圖5A，相線圈34U、34V和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W被拉出至冷卻端部 36側(cè)——其為各線圈34的一軸向端側(cè)，使得所述一個(gè)端部74U、74V和74W未彼此接觸。參考圖5B，所述一個(gè)端部74U、74V和74W穿過(guò)傳熱部件60的開(kāi)口 61并且被分別壓合到形成在制冷機(jī)16的冷卻部58的端部處的三個(gè)嵌合孔59U、59V和59W內(nèi)。嵌合孔59U、59V和 59W在大致分別與等邊三角形的三條邊對(duì)應(yīng)的位置形成在冷卻部58的端面中。為了更可靠地防止超導(dǎo)線材74從冷卻部58被去除，例如，在將所述一個(gè)端部74U、74V和74W分別插入嵌合孔59U、59V和59W內(nèi)之后對(duì)冷卻部58斂縫，從而加強(qiáng)其間的連接。應(yīng)注意，配置相線圈34U、34U和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W——其與冷卻部58連接使得它們沒(méi)有彼此接觸——的形式既不限于等邊三角形形式，也不限于如上所述的大致等邊三角形形式。亦即， 所述一個(gè)端部74U、74V和74W可采用各種其他形式配置，諸如圖6所示的形式，其中一個(gè)端部74U、74V和74W以一定間隔并排(或成縱列)布置。相線圈34U、34V和34W的所述一個(gè)端部74U、74V和74W并未彼此直接電連接，并且通過(guò)經(jīng)由冷卻部58彼此電連接而構(gòu)成中性點(diǎn)70，該冷卻部58是由例如銅形成的導(dǎo)電部件。在三相AC電機(jī)的中性點(diǎn)——三相線圈在該中性點(diǎn)彼此電連接——的電勢(shì)通常為零。從而，即使各個(gè)超導(dǎo)線材74的一個(gè)端部74U、74V和74W如上所述經(jīng)由導(dǎo)電的冷卻部58彼此電連接，也沒(méi)有電流流到冷卻部58和冷卻劑壓縮機(jī)56。然而，應(yīng)注意，在中性點(diǎn)的電勢(shì)可由于電機(jī)電流中的干擾而從零改變，該干擾可以是由例如逆變器的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)閉控制故障而造成的。因此，可設(shè)置絕緣體或絕緣結(jié)構(gòu)使得即使在這種異常狀態(tài)下也沒(méi)有電流從冷卻部58流到冷卻劑壓縮機(jī)56。后文將說(shuō)明出于該目的而設(shè)置的絕緣體。即使相線圈34U、34V和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W與制冷機(jī)16的冷卻部58 接觸使得它們未如前文所述彼此直接電連接，在相線圈;34U、34V和34W的冷卻方面也能夠?qū)崿F(xiàn)與如上所述相同的效果。此外，由于一個(gè)端部74U、74V和74W如上所述被單獨(dú)壓合在冷卻部58內(nèi)，所以各所述一個(gè)端部在其縱向端面和四個(gè)周側(cè)面與冷卻部58接觸，這使得能夠更均勻并有效地冷卻相線圈34U、34V和34W。上述超導(dǎo)電機(jī)10結(jié)合了以下兩種結(jié)構(gòu)相線圈34U、34V和34W的一個(gè)端部74U、 74V和74W在中性點(diǎn)70與制冷機(jī)16的冷卻部58連接，使得線圈34從中性點(diǎn)70側(cè)被冷卻的結(jié)構(gòu)；以及線圈34經(jīng)由與制冷機(jī)16的冷卻部58接觸的環(huán)狀傳熱部件60從線圈端36側(cè)被冷卻的結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明的超導(dǎo)電機(jī)并不局限于此。亦即，例如，超導(dǎo)電機(jī)10可適合于具有用于冷卻線圈34的這兩種結(jié)構(gòu)中的任一種。更具體而言，在超導(dǎo)電機(jī)10適合僅具有線圈34從中性點(diǎn)70側(cè)被冷卻的結(jié)構(gòu)的情況下，可省去傳熱部件60，而另一方面，在超導(dǎo)電機(jī)10適合僅具有經(jīng)由傳熱部件60冷卻線圈34的結(jié)構(gòu)的情況下，使相線圈34U、34V 和34W彼此電連接的中性點(diǎn)70可設(shè)置在遠(yuǎn)離制冷機(jī)16的冷卻部58的位置。此外，在上述超導(dǎo)電機(jī)10中，相線圈34U、34V和34W在使相線圈34U、34V和34W 彼此電連接的中性點(diǎn)70與制冷機(jī)16的冷卻部58接觸。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明并不局限于此。亦即，例如，線圈34可在線圈端部36的除中性點(diǎn)70以外的部分與制冷機(jī)16的冷卻部 58連接，使得相線圈34U、34V和34W彼此絕緣。此外，在上述超導(dǎo)電機(jī)10中，相線圈34U、34V和34W的一個(gè)端部74U、74V和74W 被布置成通過(guò)嵌合在制冷機(jī)16的冷卻部58中而與之接觸。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明并不局限于此。亦即，例如，所述一個(gè)端部74U、74V和74W各者可僅在其一個(gè)端面(例如縱向端面) 與制冷機(jī)16的冷卻部58直接連接，盡管在這種情況下有助于傳熱的接觸面積比較小。接下來(lái)將參考圖7至圖9說(shuō)明制冷機(jī)16的絕緣結(jié)構(gòu)。圖7示出了制冷機(jī)16的冷卻部58的放大側(cè)視圖。圖8A是示出了環(huán)狀絕緣體84設(shè)置于冷卻部58的中間部的示例的剖視圖。圖8B是示出了具有比較高的絕緣電阻的環(huán)狀絕緣體8 設(shè)置于冷卻部58的中間部分的示例的剖視圖。圖9是示出了環(huán)狀絕緣體84b設(shè)置于冷卻劑壓縮機(jī)56與冷卻部58 之間的邊界處的示例的剖視圖。參考圖7，制冷機(jī)16由冷卻劑壓縮機(jī)56和冷卻部58構(gòu)成，并且冷卻部58的前端部(即，圖7中在右側(cè)的端部)與相線圈34U、34V和34W的中性點(diǎn)70接觸。冷卻部58的形狀為前端閉合的分段圓筒狀，且呈環(huán)狀或圈形的絕緣體84設(shè)置在冷卻部58的在其軸向 (即圖7中的左右方向)上的中間部分。參考圖8A，制冷機(jī)16的冷卻部58由以下部分構(gòu)成前端部86，其由例如具有高導(dǎo)熱率和高導(dǎo)電率的銅制成；圓筒狀中間部件88，其由例如不銹鋼制成；絕緣體84，其具有短圓筒形狀并由絕緣材料(例如陶瓷)制成；以及圓筒狀基端部90，其經(jīng)由凸緣部92與冷卻劑壓縮機(jī)56氣密地連結(jié)并由例如不銹鋼制成。前端部86、中間部件88、絕緣體84和基端部90利用釬焊金屬如釬焊金、釬焊銀和釬焊鎳而氣密地結(jié)合。此外，希望絕緣體84由具有低導(dǎo)熱率的材料制成，且由于該原因，在各種陶瓷材料當(dāng)中尤其優(yōu)選氧化鋁(礬土)。在如上所述構(gòu)成的冷卻部58中，絕緣體84用作與線圈34接觸的前端部86和與冷卻劑壓縮機(jī)56連接的基端部90之間的絕緣結(jié)構(gòu)。因此，即使當(dāng)在中性點(diǎn)70的電勢(shì)已由于可能是由于某些原因造成的電機(jī)電流的干擾而從零改變時(shí)，也可防止大電流從冷卻部58 流到冷卻劑壓縮機(jī)56，并從而保護(hù)結(jié)合有線性電機(jī)的制冷機(jī)16等。此外，在圖8B所示的示例中，絕緣體84a的內(nèi)徑等于中間部件88和基端部90的直徑，并且絕緣體8 的周壁徑向向外突出，使得絕緣體84a的總壁長(zhǎng)相對(duì)較大。從而，絕緣體84a的使用提供了更高的絕緣電阻并提高了絕緣性能。此外，在圖9所示的示例中，具有短圓筒形狀的絕緣體84b被布置在冷卻劑壓縮機(jī) 56的附接部57——冷卻部58的基端部90與該附接部連接——與冷卻部58的基端部90 之間，而不是布置在冷卻部58的中間部分，亦即，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)置在冷卻部58與冷卻劑壓縮機(jī)56之間的邊界處。這種結(jié)構(gòu)減小了要使用釬焊金屬結(jié)合的部分的數(shù)量，從而簡(jiǎn)化了冷卻部58的制造。
接下來(lái)將參考圖10和圖11描述本發(fā)明的第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10a。下面將主要描述與上述第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10不同的超導(dǎo)電機(jī)IOa的結(jié)構(gòu)和歸功于該不同結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的效果。在以下描述中，超導(dǎo)電機(jī)IOa的與超導(dǎo)電機(jī)10中完全相同或類似的結(jié)構(gòu)元件將由相同或類似的參考標(biāo)號(hào)表示，并且將省略對(duì)它們的描述以避免重復(fù)。圖10示出了第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa的沿其軸向截取的剖視圖，并且還示出了超導(dǎo)電機(jī)IOa的某些部分的側(cè)面。圖11是示意性地示出了圖10所示的超導(dǎo)電機(jī)IOa中的電連接的視圖，其中相線圈34U、34V和34W在兩個(gè)中性點(diǎn)70a和70b彼此連接。第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa除制冷機(jī)16外還具有制冷機(jī)17。在以下描述中，制冷機(jī)16和17將分別被稱為“第一制冷機(jī)16”和“第二制冷機(jī)17”。第二制冷機(jī)17經(jīng)由與制冷機(jī)16相同的結(jié)構(gòu)被附接在位于另一軸向側(cè)的端板沈上。第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17彼此對(duì)向配置，使得第一制冷機(jī)16中的活塞討和第二制冷機(jī)17中的活塞M在同一直線上移動(dòng)。亦即，第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17在軸向上彼此相對(duì)。在制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17中，各個(gè)冷卻劑壓縮機(jī)56被驅(qū)動(dòng)使得各個(gè)活塞M沿相反的方向移動(dòng)。更具體而言，第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17被驅(qū)動(dòng)以使得第一制冷機(jī)16中的活塞M以及第二制冷機(jī)17中的活塞M的壓縮和膨脹沖程彼此同步。通過(guò)這種配置和驅(qū)動(dòng)方式，能使當(dāng)活塞M移動(dòng)時(shí)分別由第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17施加在超導(dǎo)電機(jī)IOa上的轉(zhuǎn)矩抵消，從而能減少振動(dòng)和噪音。此夕卜，參考圖11，超導(dǎo)電機(jī)1 Oa具有兩個(gè)中性點(diǎn)，亦即，第一中性點(diǎn)70a和第二中性點(diǎn)70b。更具體而言，兩組相線圈34U、34V和34W彼此并聯(lián)連接，并且該兩組之一中的相線圈34U、34V和34W在第一中性點(diǎn)70a彼此電連接，而另一組中的相線圈34U、34V和34W在第二中性點(diǎn)70b彼此電連接。第一中性點(diǎn)70a與上述第一實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10的中性點(diǎn) 70對(duì)應(yīng)，且第二中性點(diǎn)70b設(shè)置在位于另一軸向側(cè)的線圈端部36并由第二制冷機(jī)17的冷卻部58冷卻。超導(dǎo)電機(jī)IOa的其他結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)電機(jī)10相同。如上所述，在第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa中，通過(guò)兩個(gè)制冷機(jī)16和17，亦即，不經(jīng)由諸如定子芯30之類的具有大熱容量的部件和部分，能夠從設(shè)置在軸向兩側(cè)的中性點(diǎn)70a 和70b有效并迅速地將相線圈34U、34V和34W的線圈34冷卻至期望的超低溫度。從而，起動(dòng)超導(dǎo)電機(jī)IOa所需的時(shí)間比較短，并且各制冷機(jī)16和17的耗電量比較小。此外，在超導(dǎo)電機(jī)IOa中，第一制冷機(jī)16的活塞M和第二制冷機(jī)17的活塞M被配置成在同一直線上移動(dòng)，并且各個(gè)冷卻劑壓縮機(jī)56被驅(qū)動(dòng)以使得各個(gè)活塞M沿相反的方向移動(dòng)。因此，能使當(dāng)活塞討移動(dòng)時(shí)分別由第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17施加在超導(dǎo)電機(jī)IOa上的轉(zhuǎn)矩抵消，從而能減少振動(dòng)和噪音。接下來(lái)將參考圖12描述本發(fā)明的第三實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOb。第三實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOb與第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa的不同之處僅在于制冷機(jī)16和17的配置，并且因此，以下將只說(shuō)明它們之間的差別，并且超導(dǎo)電機(jī)IOb的其他結(jié)構(gòu)元件、亦即超導(dǎo)電機(jī)IOb 的與超導(dǎo)電機(jī)IOa中相同的結(jié)構(gòu)元件將由相同的參考標(biāo)號(hào)表示，并且將略去對(duì)它們的描述以避免重復(fù)。在超導(dǎo)電機(jī)IOb中，第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17的冷卻劑壓縮機(jī)56被附接在電機(jī)殼體40的外周壁上，并且從各個(gè)冷卻劑壓縮機(jī)56延伸的冷卻劑管62與各個(gè)冷卻部58 連接。在該情況下，第一制冷機(jī)16中的活塞M和第二制冷機(jī)17中的活塞M也被驅(qū)動(dòng)成沿相反的方向移動(dòng)。超導(dǎo)電機(jī)IOb的其他結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)電機(jī)IOa相同。通過(guò)第三實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10b，能夠?qū)崿F(xiàn)與第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa相同的效果，并且此外，超導(dǎo)電機(jī)IOb的軸向長(zhǎng)度比超導(dǎo)電機(jī)IOa的軸向長(zhǎng)度短，這增加了將超導(dǎo)電機(jī)安裝在車輛內(nèi)的自由度。接下來(lái)將參考圖13描述本發(fā)明的第四實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOc。第四實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOc與第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa的不同之處僅在于制冷機(jī)16和17的配置，并且因此，以下將只描述它們之間的差別，并且超導(dǎo)電機(jī)IOc的其他結(jié)構(gòu)元件、亦即超導(dǎo)電機(jī)IOc 的與超導(dǎo)電機(jī)IOa中相同的結(jié)構(gòu)元件將由相同的參考標(biāo)號(hào)表示，并且將略去對(duì)它們的描述以避免重復(fù)。在超導(dǎo)電機(jī)IOc中，第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17分別被配置在沿定子14的徑向彼此相對(duì)的位置，并且冷卻劑壓縮機(jī)56被驅(qū)動(dòng)以使得活塞54沿相同的方向移動(dòng)。在該情況下，第一制冷機(jī)16中的活塞M和第二制冷機(jī)17中的活塞M同樣軸向地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，盡管與上述超導(dǎo)電機(jī)IOa中不一樣，不是在同一直線上。超導(dǎo)電機(jī)IOc的其他結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)電機(jī)IOa相同。更具體而言，在超導(dǎo)電機(jī)IOc中，第一制冷機(jī)16配置在沿周向與第二制冷機(jī)17隔開(kāi)180度的位置并與第二制冷機(jī)17相對(duì)。在該情況下，當(dāng)?shù)谝恢评錂C(jī)16中的活塞M在其壓縮沖程上朝圖13的右側(cè)移動(dòng)時(shí)，第二制冷機(jī)17中的活塞M在其膨脹沖程上朝圖13的右側(cè)移動(dòng)，而另一方面，當(dāng)?shù)谝恢评錂C(jī)16中的活塞M在其膨脹沖程上朝圖13的左側(cè)移動(dòng)時(shí)，第二制冷機(jī)17中的活塞M在其壓縮沖程上朝圖13的左側(cè)移動(dòng)。亦即，活塞M沿相同的方向移動(dòng)。由于第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17的冷卻劑壓縮機(jī)56如上所述被驅(qū)動(dòng)，所以能使當(dāng)活塞討移動(dòng)時(shí)分別由第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17施加在超導(dǎo)電機(jī)IOc上的轉(zhuǎn)矩抵消或減小，從而能減少振動(dòng)和噪音。此外，在超導(dǎo)電機(jī)IOc中，第一制冷機(jī)16和第二制冷機(jī)17如上所述分別配置在彼此相對(duì)的位置。因此，冷卻部58在彼此徑向相對(duì)的位置(即，彼此沿周向隔開(kāi)180度的位置)接觸各個(gè)傳熱部件60，并冷卻分別設(shè)置在這些位置的中性點(diǎn)70a和70b。因此，與第二實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)IOa相比，能夠進(jìn)一步減少將周向配置的線圈34的整個(gè)部分均勻地冷卻至期望的超低溫度所需的時(shí)間。雖然在上述示例性實(shí)施例的超導(dǎo)電機(jī)10a、10b和IOc中使用兩個(gè)制冷機(jī)16和17 從軸向兩側(cè)冷卻由各個(gè)超導(dǎo)線材形成的線圈34，但本發(fā)明并不局限于此。亦即，例如，可使用三個(gè)或更多個(gè)制冷機(jī)從軸向兩側(cè)冷卻線圈；34。雖然已參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種變型和等同配置。此外，雖然在各種示例性組合和構(gòu)造中示出所披露的發(fā)明的各種元件，但包括或多或少或僅單個(gè)元件的其他組合和構(gòu)造也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)電機(jī)(10 ； 10a；IOb ；10c)，具有被可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子(12)；設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(12)周圍并且設(shè)有多個(gè)線圈(34)的定子(14)，所述多個(gè)線圈(34)分別由超導(dǎo)線材 (74)形成并且被卷繞在定子芯(30)的內(nèi)周；以及具有用于冷卻所述多個(gè)線圈(34)的冷卻部(58)的制冷機(jī)(16，17)；所述超導(dǎo)電機(jī)(10;10a;10b;10c)的特征在于，所述制冷機(jī)(16，17)的所述冷卻部 (58)與所述多個(gè)線圈(34)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電機(jī)(10;10a;10b;10c)，其中所述多個(gè)線圈(34)中每預(yù)定數(shù)目的線圈被串聯(lián)連接，以形成多個(gè)相線圈(34U，34V， 34W)；并且所述多個(gè)相線圈(34U，34V，34W)在中性點(diǎn)(70 ；70a, 70b)與所述制冷機(jī)(16，17)的所述冷卻部(58)接觸，所述各個(gè)相線圈(34U，34V，34W)的一個(gè)端部(74U，74V，74W)在所述中性點(diǎn)(70 ；70a, 70b)彼此電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)電機(jī)(10；IOa ；IOb ；IOc)，其中，在所述中性點(diǎn)(70 ；70a, 70b)，所述各個(gè)相線圈(34U，34V，34W)的所述一個(gè)端部(74U，74V，74W)經(jīng)由由導(dǎo)電部件制成的所述冷卻部(58)彼此電連接而不是彼此直接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超導(dǎo)電機(jī)(10;10a; 10b; 10c)，其中所述中性點(diǎn)(70 ；70a, 70b)設(shè)置在所述多個(gè)線圈(34)的線圈端部(36)側(cè)，所述線圈端部是所述多個(gè)線圈(34)的在所述超導(dǎo)電機(jī)(10 ；IOa ；IOb ；IOc)的軸向上的軸向端部；并且所述制冷機(jī)(16，17)配置成使得所述各個(gè)相線圈(34U，34V，34W)的所述一個(gè)端部 (74U，74V，74W)在所述多個(gè)線圈(34)的所述線圈端部(36)側(cè)連接到所述制冷機(jī)(16，17) 的所述冷卻部(58)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電機(jī)(10； IOa ； IOb ； IOc)，其中，形成所述各個(gè)線圈(34)的所述超導(dǎo)線材(74)的長(zhǎng)度彼此相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電機(jī)(10;10a; 10b; 10c)，其中所述多個(gè)線圈(34)設(shè)有與所述多個(gè)線圈(34)的線圈端部(36)接觸的環(huán)狀的傳熱部件(60)，每個(gè)所述線圈端部(36)位于所述多個(gè)線圈(34)中對(duì)應(yīng)一個(gè)線圈的超導(dǎo)電機(jī)軸向端；并且所述制冷機(jī)(16，17)的所述冷卻部(58)配置成與所述多個(gè)線圈接觸，并經(jīng)由所述傳熱部件(60)從所述線圈端部(36)冷卻所述多個(gè)線圈(34)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電機(jī)(10； IOa ； IOb ；IOc)，其中，所述超導(dǎo)電機(jī)(10 ；IOa ；IOb ；IOc)為三相交流電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電機(jī)(10;10a;10b;10c)，其中所述制冷機(jī)(16，17)具有缸(52)和活塞(54)；并且所述制冷機(jī)(16，17)構(gòu)造成使得在所述冷卻部(58)中限定出的膨脹室中的冷卻劑被在所述缸(5 內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的所述活塞(54)反復(fù)壓縮和膨脹，同時(shí)所述冷卻劑的熱量經(jīng)由吸熱部件被吸收和散發(fā)，導(dǎo)致溫度下降并由此在所述冷卻部(58)獲得期望的冷卻溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)電機(jī)(10;10a;10b ;10c)，其中所述制冷機(jī)(16，17)具有與所述冷卻部(58)連結(jié)的冷卻劑壓縮機(jī)(56)；并且所述冷卻劑壓縮機(jī)(56)通過(guò)絕緣體與所述冷卻部(58)的前端電絕緣，所述冷卻部的前端與所述多個(gè)線圈(34)接觸，所述絕緣體設(shè)置在所述冷卻部(58)的中間部或所述冷卻部(58)與所述冷卻劑壓縮機(jī)(56)之間的邊界處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電機(jī)(10)，該超導(dǎo)電機(jī)設(shè)有被可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子(12)；設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(12)周圍且設(shè)有多個(gè)線圈(34)的定子(14)，所述多個(gè)線圈(34)分別由超導(dǎo)線材(74)形成并被卷繞在定子芯(30)的內(nèi)周；以及具有用于冷卻所述多個(gè)線圈(34)的冷卻部(58)的制冷機(jī)(16)。所述制冷機(jī)(16)的冷卻部(58)與各個(gè)相線圈(34U，34V，34W)的一個(gè)端部(74U，74V，74W)接觸。
文檔編號(hào)H02K55/00GK102244457SQ20111012278
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者大橋義正, 奧村暢朗, 水谷良治, 石田賢司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 愛(ài)信精機(jī)株式會(huì)社