在深入探讨这些冷却介质之前，需要了解为什么无铁芯超导电机需要特殊的冷却系统。超导材料，尽管在低温下具有零电阻的神奇特性，但其超导状态必须在极低的温度下才能维持。这种低温环境是通过使用特定的冷却介质来实现的，而这些介质能够有效地吸收和传递热能，保持电机内部的超导材料在其临界温度以下。具体介绍如下：
液氦 (LHe)：液氦是在超导电机中常用的一种冷却介质，它的沸点在4.221 K（约-269°C）左右。由于其极低的沸点，液氦非常适合用来冷却那些需要在极端低温环境下运行的超导设备。在航空超导电驱动力系统的研究中，液氦被用作冷却介质，以维持超导材料的低温环境[^1^]。然而，由于氦气是一种稀有资源，且提取成本较高，这使得液氦作为冷却介质的成本相对较高。
液氮 (LN2)：液氮的沸点为77.355 K（约-195.795°C），虽然比液氦的沸点高，但对于一些高温超导材料来说，液氮仍然是一个有效的冷却选择。高温超导材料的临界温度通常高于液氮的沸点，这使得液氮成为冷却这类材料的理想选择。例如，在高温超导电机的发展中，液氮因其较低的成本和较高的可用性而逐渐成为主流的冷却选项。
这两种冷却介质的选择不仅取决于它们的热力学性能，还需要考虑经济性和可持续性因素。虽然液氦提供了更低的冷却温度，适合大多数超导应用，但其成本和提取难度限制了其广泛应用。相反，液氮由于成本较低且易于获取，对于不需要极端低温的应用来说是一个更实用的选择。
此外，研究人员还在探索其他可能的冷却技术，如利用加热管的冷却装置等创新方法，这可以进一步提高超导电机的冷却效率和可靠性。随着科技的进步和对超导技术的深入研究，未来可能会有更多种类的冷却介质和技术被开发出来，以适应不同的工业需求和环境标准。
总的来说，液氦和液氮是无铁芯超导电机中两种主要的冷却介质，它们各有特点和适用场景。选择合适的冷却介质不仅关系到超导电机的效能和稳定性，也直接影响到运营成本和系统的整体可行性。