氢冷低温全超导电子电动汽车

摘要

氢冷低温全超导电子电动汽车。该车是以电能通过短时快速充电方式为该车提供能源-飞轮、电池充电补充能量为能量源，以氢气冷却全超导电机为动力源，以飞轮为电池转换充电为辅助功率源与整车电子控制器通过车身辅助控制装置，由人工控制可高效率将电能转化为车身的动能，是实现清洁、环保、安全、节能、零排放、智能化的现代新型电动道路运输工具。

主权项

1.氢冷低温全超导电子电动汽车，由全超导电子发动机(1)、整车控制器(2)、电池(3)、飞轮(4)、制冷机(5)与驱动桥、差速器、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助控制装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结、电子联结、电力联结、热联结构成氢冷低温全超导电子电动汽车，其特征是：全超导电子发动机，由转子超导线圈(6)、转子绝热体(7)、转子轴(8)、滑环(9)、超导直流引线(10)分别连成一体组成超导体电机转子与定子超导绕组(11)、外壳(12)、定子绝热体(13)、绝热端盖(14)、轴承(15)、超导交流引线(20)分别连成一体组成的超导体电机定子，再与主动齿轮(16)、从动齿轮(17)、动力输出轴(18)组成的变速器；通过上述各部分分别经机械、电路、外壳、轴连成一体，其中将超导线材叠加成长圆筒形励磁绕组，固定于转子绝热体上，转子绝热体(7)是由绝热材料制成的空心圆柱体，转子轴(8)由绝热材料制成单层两端密封的长圆柱体，体内抽高真空状态，滑环(9)由多个铜制圆环形彼此用绝缘材料间隔与轴绝缘的圆柱体，超导直流引线(10)采用Bi-2223带材，安装于双层真空绝热套管中；定子超导绕组(11)由BiST-Ca-Co-o/2223线材制成在空间对称分布多相对称线圈，形成整距集中框形绕组，以产生梯形波的反电动势，外壳(12)由绝热材料制成的圆筒形内胆、圆筒形外胆两端面密封的圆筒体，内胆与外胆之间抽高真空状态，定子绝热体(13)由绝热材料制成的中空圆柱体，绝热端盖(14)由绝热材料制成的周边密封的中空圆盖，内部抽高真空状态，轴承(15)为通用滚柱轴承，主动齿轮(16)为通用直齿齿轮，从动齿轮(17)为通用直齿齿轮，动力输出轴(18)为通用动力轴，外电缆(19)为通用电缆，超导交流引线(20)为BiCaCo，(21)为氢气进口，(22)为氢气出口，其中，定子为少极多相整距集中绕组与转子在电机中成对等放置，成极性交替径向排列或分散式径向排列，电磁的磁通方向为径向，气隙中产生多极的径向磁场，采用可调变量交流方波供电，使电机中产生梯形波的磁场分布，梯形波的感应电动势，转子采用可调变量直流以产生弱磁调速效果，整机采用离散六状态转子磁极位置控制，无需坐标变换，转子超导线圈采用单叠绕组固定在转子绝热体上与转子轴连成一体，转子轴一端与滑环连成一体，另一端与主动齿轮连成一体，定子超导绕组固定在外壳内壁，定子绝热体安装于外壳内两端固定，中心孔与转子轴成滑动接触状态，通过绝热端盖、轴承分别将定子、转子、外壳连成一体；转子超导线圈通过超导直流引线、滑环与外电缆连成一体；定子超导绕组与超导交流引线一端连成一体；主动齿轮与从动齿轮通过直齿齿面啮合，从动齿轮与动力输出轴连成一体；通过上述各部分分别经机械、电路、管道、轴连成一体；飞轮由飞轮转子(23)、电机转子(24)、电机轴(25)、轴承(26)与电机定子(27)通过外壳(28)分别连成一体组成的飞轮本体与圆球形外壳(29)、流珠轴承(30)、电缆引线(31)、减振器(32)通过管道与泵(33)、散热器(34)分别连成一体组成的飞轮储能器辅助装置；通过上述各部分分别由机械、电路、管道连成一体，其中，由圆柱状飞轮(23)、通过电机轴(25)、轴承(26)与电机转子(24)连成一体组成飞轮转子，其圆柱状飞轮采用效率因数最大K＝1的等应力结构，既飞轮转子的每一部分都具有相等的应力，圆盘状飞轮转子的厚度随半径的增加而递减，飞轮转子采用碳纤维-树脂复合材料Kavlar或石墨-热缩合成材料绕制而且要绝对均匀，保证精密的动平衡，电机由电机转子(24)、电机定子(27)组成永磁同步电机，由电机本体、位置传感器、电子开关换向电路控制器组成，电机本体由一定磁极对数的永磁体转子和一个多相绕组的定子组成，转子是将瓦片状的永磁体贴在转子外表面上或将永磁体内嵌到转子铁心中，定子上开有齿槽，齿槽数是转子极数和相数的整数倍，定子由硅钢片叠压而成，绕组固定在定子铁心槽内，绕组采用分数槽绕组，其绕组的端头与相应的电子开关电路相连接，位置传感器是一种无机械接触的检测转子位置的装置，由传感器转子与传感器定子组成，分别安装在转子转轴或定子机壳内，能够提供信号，并按照一定的逻辑关系去处触发电子换向开关电路，位置传感器可以是电磁式或光电式、霍尔式位置传感器，电子换向开关电路，由适当数量的功率半导体元件组成，与相应的定子电枢绕组连接，各功率元件的导通与截止，取决于位置传感器的信号控制，绕组和电子开关电路的配合由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元组成，功率逻辑开关单元是控制电路将电源的功率以一定逻辑关系分配给电机定子各相绕组，以使电机产生连续不断的转矩，而各相绕组通电的顺序和时间取决于位置传感器的信号，位置传感器所产生的信号经过一定逻辑处理去控制逻辑开关单元，轴承(26)采用高性能磁流体轴承、脂润滑精密陶瓷轴承、机械钻石轴承；其中磁流体轴承由转动体与固定体组成，磁通集中在轴向间隙中铁流作用于这一轴向间隙时，在磁场作用下形成了一个环状铁流体，起到轴向润滑作用，外壳(28)为真空室外壳，为了减少因飞轮转子周围空气形成强烈涡流造成空气阻力损耗飞轮转子的能量，使飞轮转子在高度密封的环境中运转，真空室外壳内的真空度为10-3-10-4Pa，圆球形外壳(29)为万向自由度有光滑内壁的圆球形外壳，飞轮储能器装置在圆球形外壳中，通过多点滚珠轴承与圆球形外壳光滑内壁呈滑动接触状态，使飞轮储能器在车辆复杂多变的运行工况中与车身隔离，不发生直接关系，使飞轮储能器与车身之间的水平摆动度达到180°，方向回转摆动度达到360°，滚珠轴承(30)为圆球型通用滚珠轴承，装置在轴承架中，减振器(32)为电动车通用液压弹簧式减振器或空气弹簧式减振器，泵(33)为微型通用离心泵，散热器(34)为小型通用液-气式热交换器，电缆引线(31)为螺旋弹簧式多芯通用电缆或折叠弹簧式多芯电缆与弹簧相互配合，其中一端与电机电路，另一端经真空室外壳端子通过圆球形外壳顶部引出，为飞轮储能器双向传递能量电能或信号，其中，飞轮转子与电机转子同轴连成一体，两端与轴承、外壳连成一体与定子装置在外壳中，抽至真空度10-3-10-4Pa，电机电路由电缆通过外壳端子经圆球形外壳顶部引出，真空室外壳通过多点滚珠轴承与圆球形外壳光滑的内表面呈滑动接触，圆球形外壳底部与液压减振器相连接，通过管道将球形外壳下部一侧与泵进口、泵出口与换热器进口、换热器出口与球形外壳下部另一侧分别连成一体，通过机械将液压减振器另一端与车身底盘连成一体；制冷机(35)上部冷凝头与冷量交换器(36)连成一体，冷量交换器一端与氢气泵(37)通过管道连成一体，通过管道与氢气泵进口相连，通过管道与冷量交换器出口相连。