《Cryogenics》：Internal pump method for convective cooling of the rotor of a superconducting motor
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低温制冷用于大型运输应用的紧凑型高速超导转子。将热量从低温转子周围的热源传递至静止热交换器以实现环境温度热排出的方法。低温环境下共轭传热的CFD建模与实验验证。
低温制冷用于大型运输应用的紧凑型高速超导转子。将热量从低温转子周围的热源传递至静止热交换器以实现环境温度热排出的方法。低温环境下共轭传热的CFD建模与实验验证。
全球航空业在2019年产生了约占世界总量3%的CO
2排放，电气化是航空减排的关键路线，但大型飞机所需功率密度远超现有电池技术，液氢被视为潜在能量载体。高温超导（HTS）电机因轻量紧凑而成为大型运输飞机推进系统的候选方案。然而，超导体需在低温（约50 K）下运行，因此必须配备轻质、可靠且高效的冷却系统。该系统的核心难题是将旋转转子的热量传递到静止的制冷机，并在环境温度下排出。传统方法采用泵送氦气或热虹吸低温工质，需使用铁磁流体旋转密封，但此类密封体积庞大、高转速下发热显著，且仅能密封约1 bar压差。若需密封高压低温氦气，则必须采用多级密封，导致电机过于庞大。旋转低温冷却器方案则面临转动质量增加、电力传输和废热排出等难题。为此，研究人员提出一种新概念：利用静止低温冷却器的冷换热器作为泵的一部分，依靠转子自身的旋转驱动内部氦气进行对流循环，从而消除对大型旋转密封的需求。
该研究发表于《Cryogenics》。研究人员构建了一个与100 kW电机同直径的缩短转子测试台，通过CFD建模和实验验证了内部泵概念。研究表明，自泵送氦气循环环路能够有效地将转子热量传递至静止冷换热器；在4500 rpm设计转速下，预测传导系数达9.2 W/K，对于20 W
