本专利针对传统电机杂散磁通导致效率低的问题，提出采用高温超导体板与屏蔽套筒结构的创新方案。通过在电枢与定子间设置空心屏蔽套筒，内部布置钇钡铜氧或铋锶钙铜氧超导体板，利用超导体的磁通重定向特性，有效集中空气间隙磁通线，消除杂散磁通，显著降低磁滞和涡流损耗，提升电机效率达14.9%以上。

　　[0004] 19世纪开发的电动机构造使用磁场的固定布置来产生电动势化MF)。电流的增加 引起更大或更强的磁场，W越来越少的消耗率引起更大的电动势。因此，被供应有增加的电 流的电动机被反电动势限制到特定的RPM峰值。

　　[0006] 电动器失去的电磁能的大部分是由于磁滞和满电流。磁滞损失指的是当交替的磁 场的施加改变含铁金属的磁化时被含铁金属吸收的电磁能的量。满电流是在导电电动机部 件中由电动机中的场非故意引起的电流。运些电流产生与操作电动机的那些磁场相反的磁 场，并且因此作为电动机上的磁阻力的形式。因此，需要一种电动机，该电动机减小由于运 些问题的能量损失并且提供增加的效率。

　　[0013] 在更详细地描述本发明之前，应当理解，本发明不限于描述的特别实施例，并且因 此当然可W改变。也将理解，运里使用的术语仅为了描述特别实施例的目的，并且不意图是 限制性的，运是由于本发明的范围将仅由所附权利要求限制。

　　[0014] 许多材料被认为适合于本发明的各个方面。运些材料将被视作示例性的并且不意 图限制权利要求的范围。虽然类似或等同于运里描述的那些的任何方法和材料也可W用于 本发明的实践或测试，但在运里描述有限数量的示例性方法和材料。

　　[0016] 运里描述的本发明的实施例通过增加超导电动机或发电机的空气间隙磁通密度 并且减小由于磁滞和满电流的损失而用于提高超导电动机或发电机的效率。此外，本发明 使用大量标准电动机部件，并且因此根据本发明的电动机或发电机可W通过微小的修改与 标准机械系统接口，并且可W使用标准且合算的过程被制造。将理解，如运里使用的，术语 电动机也可W指的是颠倒物发电机并且反之亦然。

　　[0017] 在旋转力被施加到本发明的轴的情况下，它将充当发电机，供应功率到连接到终 端的任何载荷。将增加作为电动机的其效率的本发明的相同性质也将增加作为发电机的其 效率。不管用作电动机还是发电机，与其主要应用无关，本发明将导致增加的效率。机械能 到电能的反向转换由发电机完成。电动机和发电机具有许多相似性，并且许多已有电动机 可W被驱动用来产生电。

　　[0019] 如图1中所示，根据本发明的实施例的电动机或发电机1包括旋转电枢10、永久磁 体定子20和屏蔽套筒30。旋转电枢10被示出在电动机1的中屯、并且与轴承和电刷组件(未示 出)关联。

　　[0020] 屏蔽套筒30是配合在电枢10和定子20之间的空屯、圆柱体。屏蔽套筒30被构造用来 将位于套筒30内的多个高溫超导体40冷却到超导体40的临界溫度W下的溫度。具有大约 100K的临界溫度的高溫超导体40可W通过相当简单的低溫冷却器，或者替代地通过液氮 (LN2)被冷却，该液氮具有77.4K的沸点。存在两种主要的高溫超导材料：锭领铜氧化物 (YBa2化3〇7或YBC0)，和祕锁巧铜氧化物(BSCC0)。在本发明的一个示例性实施例中，电动机1 使用YBC0来引起抗磁斥力场。YBC0展示最高的电流密度。其临界溫度是大约90K，允许其使 用在液氮溫度下。在77K，运种材料可W俘获大约1.3特斯拉(T)的磁通量并且在50KW下超 过6T。

　　[0021] 参考图2,套筒30的内部忍由聚氨醋泡沫形成，诸如3化/ft3的聚氨醋泡沫的大约 Γ厚绝缘空屯、圆柱体100。该圆柱体100被包封在玻璃纤维壳中，该玻璃纤维壳由能够耐受 极冷溫度的树脂形成。玻璃纤维罩壳是缠绕到大约3/16的厚度的屯、轴。类似成分的绝缘端 部盖110被附接到中屯、圆柱体100的端部。运些端部盖110具有大约护的内直径和大约10的 外直径。L化可W被引入在圆柱体100中W为超导体提供冷却。运些端部盖110的一个具有氮 引入端口，该氮引入端口被装配用来接收庞大液氮箱的相分离器。另一端部盖110具有气体 端口，该气体端口允许蒸发的氮从套筒30逃出。

　　[0022] 参考图3和4,多个YBC0 123超导块状板40在端部盖110之间安装到空屯、圆柱体100 的外表面。超导块状板40各具有大约3Xli/VX 1/2的尺寸。块状板40被布置成四组，该四 组的每一组具有大约3 X 6 X 1 /2的总尺寸。块状板40的每一组覆盖近似45°的弧。如图4 中所示，所有四组块状板40绕圆柱体100均匀地分布使得在它们之间也存在大约45°的弧， 良P，该间隙也是大约45°。虽然运种布置提供最佳结果，但其它弧和间隙尺寸也在本发明的 范围内。另外的块状玻璃纤维(未示出）可W被插在每一个块状板40下面W便提供平的接触 表面并且防止该块状板的破裂。块状板40由粘附到内部圆柱体100的玻璃纤维罩壳120保持 在适当位置，该玻璃纤维罩壳被穿孔W允许套筒30中的液氮和块状板40之间的更大热接 触。

　　[0023] 参考图2和4,在套筒30的内部圆柱体100周围，存在由玻璃纤维制成的空屯、圆柱体 130。该圆柱体130具有大约10的外直径和大约3/16的厚度。它滑过端部盖110并且密封在 端部盖上，形成套筒30的外壁140。空隙被包围在内部圆柱体100和外壁140之间，并且在端 部上由端部盖110密封。运个空隙包含块状板40,并且也用作氮槽W将块状板40冷却到它们 的临界溫度。LN2可W被引入到运个空隙空间中W提供必要的冷却。

　　[0024] 图1中示出的永久磁体定子20被设计用来容纳套筒30。在运个实施例中，它被设计 为由侣棒料制成的八边形，该侣棒料具有大约5X1/2X 14长的尺寸。定子外壳60的每一 个端部由1/2厚八边形侣端部板包围。具有大约Γ X 3 X 6的尺寸的稀±磁体50 W90°间 隔附接到外壳60。该磁体50被固定成向内面向的交替的极，使得相似的极跨越电动机1的主 轴线面向彼此。根据本发明也可W使用其它类型的磁体(通常为稀±的、电磁的，甚至是超 导绕组）。所用的磁体的类型的变化将引起磁场的形状和几何结构的变化。最佳屏蔽的弧将 随着磁体类型、成分和几何结构而变化。