本发明属于超导电机，具体涉及一种不依托外部冷却装置，能长期保持超导体超低温的电机结构。
背景技术：
1、超导技术在电机领域的应用可以大幅提高电机的扭矩、功率和减少电机体积，避免常规电机的铜损铁损，提高能量转化效率。目前受超导材料临界温度的限制，现有的超导电机均需要外部冷却系统持续冷却，使超导励磁装置保持临界温度以下才能使超导材料进入超导状态。低温冷却系统的存在使超导电机的运用受到极大的限制，冷却系统需持续的循环冷却也增加额外的能源消耗，冷却系统的设备占用了额外的空间也削弱了超导电机体积小、功率密度高的特点。电机内的低温冷却介质如液氢、液氦、液氮使超导电机的运动件密封面临巨大问题，部分超导电机虽然设计了杜瓦结构以提高保温效果，但因为存在结构上的连接，不可避免的使低温传导至外部，系统逐步散失了低温效果。低温的传导也使部分结构存在冷凝结水、结冰的问题，影响系统正常运转。
技术实现思路
1、热量传导方式主要为热传导、热辐射和热对流，只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。目前超导电机的设计主要围绕如何解决提供超导体所需的超低温环境问题。本发明针对现有问题，提出了一种全新的超导电机结构，利用超导体的完全抗磁性特点，将超导励磁装置悬浮于真空环境，与外界无实体连接，并采用无接触式供电，最大限度的阻断热量传导，使超导电机的超导体长时间保持在超低温的工作环境中。本发明解决了目前超导电机需要外部冷却系统的弊端，可以充分发挥超导电机的优点，其结构简单，易维护，可推动超导电机进一步大规模使用。
2、具体的，本发明专利通过以下技术原理实现：
3、超导电机的核心为超导励磁装置，由超导材料制成的励磁体环形组件，为使超导体达到零界温度，将励磁体环形组件放置于由高透磁及耐低温材料制作的内腔壳体内，并加入冷却介质，如液氢、液氦、液氮等，保证超导励磁装置处于满足低于超导临界温度的低温环境中。
4、进一步地，利用超导体在临界温度以下表现出完全抗磁性状态的特点，在外加磁场情况下出现超导悬浮现象，增加超导悬浮结构将低温的超导励磁装置悬浮起来。超导悬浮结构采用径向均匀分布在励磁体环形组件外侧布置，所述的超导悬浮结构的超导体与内腔内联通，便于冷却液对超导悬浮结构的冷却。同时采用无接触式供电，将外部电源与超导励磁装置分离开，实现了超导励磁装置与外部结构的无接触，避免了热传导。
5、进一步的将悬浮的超导励磁装置及超导悬浮结构采用高透磁材制作的杜瓦结构包裹起来，形成外壳，内部保持真空状态，避免热对流产生。
6、进一步在内腔壳体、外壳体外侧设计有热辐射屏蔽层，屏蔽外界热辐射对电机的影响，在外壳体内侧设计有热辐射吸收层，将热辐射吸收，使之不能辐射到内腔体，进一步降低热辐射对低温核心的影响。
7、进一步，通过无接触供电将电能传输到超导励磁装置，超导励磁装置产生强磁场，驱动转子旋转，转子通过轴承安装在外壳体上，与室温接触，温度为常温，不会发生冷凝水、冷凝冰，且避免了需要超低温润滑及密封转子的情况出现。
8、进一步，可按需求将电机设计为永磁同步电机、电励磁同步电机、交流异步电机等形式。
9、进一步的，可按需求将超导励磁装置可以设计为取代永磁电机中的永磁材料做成超导永磁电机，即超导励磁装置磁场不改变，而转子采用电励磁的形式，因超导励磁装置可以通电流后产生强磁场，并具有完全的抗磁性，切断外部电源后，内部强磁不会衰减，达到减少无接触供电装置的目的，结构更为简单。
10、进一步的，内腔壳体上设置安全阀，外壳体上设置安全对接阀，两个安全阀处于常闭状态且不接触，当低温核心出现故障，冷却介质气化，内部压力过高可通过安全阀释放压力。同时，维护时也可以通用安全阀对内壳内的冷却介质补充更换。
11、本发明的有益效果是 ：本发明通过使超导体悬浮于真空环境，并屏蔽热辐射，阻断了热传导、热辐射和热对流，使超导体长久保持超低温的工作环境，减少外部冷却系统，避免了低温润滑，低温密封等低温不利因素影响，结构简单可靠。
1.一种可长期保持低温状态的超导电机结构，其特征在于：超导励磁装置、悬浮超导体、冷却介质等在内腔壳体的包围下形成低温核心，利用悬浮超导体的完全抗磁性特性，在外加磁场情况下出现超导悬浮现象，使低温核心悬浮于真空环境中，转子、外壳体等常温部件不与低温核心接触，内腔体、外壳体外侧均有热辐射屏蔽层，并采用无接触供电方式为超导励磁装置供电，其结构特点阻断了热传导、热辐射和热对流等热量传导过程，使超导体保持长期低温状态。
2.根据权利要求1所述的超导悬浮机构由与低温核心连接的超导体提供抗磁性，由安装在外壳体的外加磁体提供磁场，磁体可以使用永磁体或者电磁体，实现悬浮效果。悬浮装置可按电机性能选择不同的布局方式，为径向上的两个以上装置的均匀分布，如有两个悬浮超导体的“一”字型布局、三个悬浮超导体的“y”型布局，或四个悬浮超导体的“十”字型布局等。
3.根据权利要求1所述的保持长期低温状态的超导电机结构，可按需求设计成为永磁同步电机、电励磁同步电机、交流异步电机等形式。
4.根据权利要求1所述的保持长期低温状态的超导电机结构，可按需求将超导励磁体设计为取代永磁电机中的永磁材料做成超导永磁电机，即超导励磁装置磁场不改变，而转子采用电励磁的形式，可减少无接触供电装置，结构更为简单。
