[0001] 本发明涉及超导电机技术领域，具体涉及一种超导磁体支撑结构。

[0002] 超导电机是一种使用超导材料制作定子或转子磁体的电机。它应用超导材料零电阻的特性，使超导材料制作的超导磁体可以通过远大于常规铜绕组的电流，从而显著的提高电机的功率密度和转矩密度，并显著减小电机的重量和尺寸。基于以上优点，超导电机常用于风力发电、船舶推进、航空发动机等领域。

[0003] 以超导磁体作为转子磁体的超导电机为例，每个超导磁体在电机中工作时会产生强大的电磁力，同时也承受其他超导磁体作用于其上的强大电磁力，因此需要支撑结构将超导磁体支撑住。现有的超导磁体支撑结构是在超导磁体的两端设置两个力矩管，通过力矩管连接超导磁体与转轴，也就是说力矩管的一端连接超导磁体，另一端连接转轴。但是这种支撑结构中力矩管主要起连接作用，并不能对超导磁体进行有效、稳固的支撑，支撑效果较差。

[0036] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0038] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0039] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0040] 如图1至图3所示，为本发明超导磁体支撑结构，这种超导磁体支撑结构适合用于超导电机中去支撑超导磁体，而且这种超导磁体支撑结构具有良好的力矩传递路径，能实现超导磁体的稳固支撑。

[0041] 上述超导磁体支撑结构包括：支撑组件和围挡组件。支撑组件包括转子轭11和两个支撑件12，两个支撑件12对称设置于转子轭11的两端，并且两个支撑件12结构相同。具体的，其中一个支撑件12的一端与转子轭11的一端连接，另一端与第一转轴连接；另一个支撑件12的一端与转子轭11的另一端连接，另一端与第二转轴连接。超导磁体设置于支撑组件上，超导磁体的两端位于两个支撑件12上，其余部位位于转子轭11上。围挡组件包括两个侧板21和两个端板22，两个侧板21分别设置于超导磁体的两侧，两个端板22设置于超导磁体的两端。其中一个端板22的上部与侧板21的一端连接，下部与一个支撑件12连接；另一个端板22的上部与侧板21的另一端连接，下部与另一个支撑件12连接。首先这种支撑结构实现了对超导磁体全方位的限位，其次这种支撑结构具有两条应力传递路径，第一条应力传递路径为超导磁体至转子轭11，然后由转子轭11传递至两个支撑件12，再通过两个支撑件12传递至第一转轴和第二转轴；第二条应力传递路径为超导磁体至两侧的侧板21，然后通过侧板21传递至两个端板22，再由两个端板22传递到两个支撑件12，最后由支撑件12传递至第一转轴和第二转轴。这两条应力传递路径能产生不同应力分布，力矩传递能力较好，能将超导磁体产生和受到的电磁力分解抵消，实现对超导磁体的稳固支撑，支撑效果较好。

[0042] 进一步的，如图5所示，支撑件12优选为力矩管，支撑件12包括：支撑部121以及沿支撑部121两侧向下延伸的第一连接部122和第二连接部123。第一连接部122和第二连接部123的形状为扇形，也就是说是第一连接部122和第二连接部123的顶面都是曲面，相应的支撑部121的形状为弧形。并且第一连接部122的长度要小于第二连接部123的长度。

[0043] 其中一个支撑件12的第一连接部122的上端与一个端板22连接，下端与第一转轴连接，第二连接部123与转子轭11的一端连接。另一个支撑件12的第一连接部122的上端与另一个端板22连接，下端与第二转轴连接，第二连接部123与转子轭11的另一端连接。第二连接部123与转子轭11的形状相对应，第二连接部123的截面与转子轭11端面形状大小均相同。

[0044] 更进一步的，第一连接部122通过连接件4与第一转轴、第二转轴连接。第一转轴、第二转轴对应超导电机转子的两个轴，其中之一为驱动轴，驱动轴可连接齿轮箱等被驱动的设备，另一个为从动轴，为转子提供径向和轴向支撑。具体的，第一连接部122与端板22以及第一连接部122与连接件4都是通过螺栓连接的，第二连接部123与转子轭11也是通过螺栓连接的。

[0045] 支撑组件还包括：设置于转子轭11上的支撑连接件13，支撑连接件13具有螺纹孔，紧固件14穿过超导磁体并与螺纹孔螺纹连接。具体的，支撑连接件13呈圆柱状，固定设置在转子轭11上。本实施例中，支撑连接件13的数量为两个，沿转子轭11的长度方向间隔设置。超导磁体上开设有沉孔，紧固件14优选为沉头螺栓。安装超导磁体时，将超导磁体上的沉孔与支撑连接件13的螺纹孔对准，然后通过沉头螺栓将超导磁体和支撑连接件13连接在一起。并且在本实施例中，支撑连接件13采用的是机械强度大、导热系数小的环氧树脂玻璃纤维制成，既具有较高的强度，能很好的传递力矩，还能减小漏热。

[0046] 在其他实施例中，支撑连接件13的数量也可以为三个、四个等。

[0047] 进一步的，超导磁体支撑结构还包括填充组件，填充组件包括设置于超导磁体和支撑组件之间的隔热填充层31，隔热填充层31覆盖了转子轭11以及两个支撑件12的区域，并且隔热填充层31上开孔以容纳支撑连接件13。隔热填充层31主要起隔热功能，以减小外界漏热，采用环氧树脂玻璃纤维制成。虽然隔热填充层31设置于超导磁体的下方，但并不起到支撑作用，而是由支撑连接件13进行力矩传递。

[0048] 填充组件还包括设置于隔热填充层31底面和支撑件12顶面之间的杜瓦32，杜瓦32为双层结构，包括杜瓦32外层和杜瓦32内层，且杜瓦32外层和杜瓦32内层之间为真空。杜瓦32外层靠近支撑件12一侧，杜瓦32内层靠近隔热填充层31一侧，杜瓦32,同样起到隔热作用。

[0049] 如图4所示，围挡组件中的端板22包括：外壳以及设置于外壳内的填充物。本实施例中，外壳为钢质的，内部的填充物为环氧树脂玻璃纤维材质，构成具有隔热功能杜瓦结构。此外，端板22的两侧开设有插槽，便于和侧板21进行连接。

[0050] 侧板21包括：呈夹角设置的侧板部212和盖板部213，夹角大于或等于90°。具体的，侧板部212设置于隔热填充层31上，盖板部213的一端与侧板部212的顶端连接，另一端向对侧的侧板21方向延伸。并且本实施例中，侧板部212和盖板部213的夹角为钝角，即盖板部213自与其连接的侧板部212一侧向远离侧板部212的一侧向上倾斜。而侧板部212自其顶端至底端尺寸逐渐变小。此外，侧板部212的长度大于盖板部213的长度，即盖板部213没有延伸至侧板部212的两端位置，这样侧板部212的两端可插入端板22的插槽与端板22相连接。

[0051] 进一步的，插槽朝向侧板21的侧壁设置有凸起221，而侧板21朝向凸起221的侧壁设置有卡槽211。在侧板部212插入端板22的插槽时，凸起221与卡槽211实现卡接。

[0052] 超导磁体支撑结构主要用于安装超导磁体，而超导磁体需在30K(K为温度单位开尔文)至70K低温环境下工作，否则会出现失超现像而失去超导能力。这种超导磁体支撑结构不仅具有较好的支撑效果，能稳定支撑超导磁体，还具有较小的漏热量，能保证超导磁体的低温工作环境。具体的，超导磁体支撑结构的两条应力传递路径(第一条应力传递路径为超导磁体至转子轭11，然后由转子轭11传递至两个支撑件12，再通过两个支撑件12传递至第一转轴和第二转轴；第二条应力传递路径为超导磁体至两侧的侧板21，然后通过侧板21传递至两个端板22，再由两个端板22传递到两个支撑件12，最后由支撑件12传递至第一转轴和第二转轴)，这两条路径既是应力传递路径也是漏热传递路径，电机工作时，外界会通过支撑结构的各部件进行热传导而漏热。首先支撑结构整体结构为长条形，延长了热传递路径，降低了漏热效率。其次，近似n形的支撑件12、近似L形的侧板21等构件的截面积也比较小，降低受热面积，减小漏热量。最后，在漏热传递路径上，通过设置导热系数小的隔热材料(环氧树脂玻璃纤维)制成的隔热填充层31、端板22等，也极大的阻碍外界向支撑装置漏热。因此这种超导磁体支撑结构不仅具有较好的支撑性能，还具有较小的漏热量，能保证超导磁体处于低温环境下正常工作。

[0053] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。