專利名稱：一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備，特別是涉及一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
在風(fēng)電、船舶等行業(yè)中，整個(gè)機(jī)組的容量或者功率越來(lái)越大，發(fā)電機(jī)的功率也隨之增加，發(fā)電機(jī)體積、重量也越來(lái)越大，但是這些行業(yè)對(duì)發(fā)電機(jī)重量和體積比較敏感。特別是風(fēng)電，整個(gè)行業(yè)都在向大葉片、海上機(jī)組發(fā)展，然而發(fā)電機(jī)的重量和體積的增大，使得機(jī)艙重量大幅增加，機(jī)組載荷、塔筒重量、塔筒壁厚度、基礎(chǔ)的重量和體積也隨之增加，因此如果能夠有效地減少發(fā)電機(jī)的重量和體積，就能夠降低整個(gè)機(jī)組的設(shè)計(jì)難度和機(jī)組的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，使其具有更高的功率體積比和功率重量比，從而有效減少發(fā)電機(jī)的重量和體積，降低整個(gè)機(jī)組的設(shè)計(jì)難度和成本。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，主要包括內(nèi)定子、外定子以及位于內(nèi)、外定子之間的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子的線圈繞組采用高溫超導(dǎo)材料，并連接有冷卻裝置。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的冷卻裝置通過(guò)穿設(shè)于轉(zhuǎn)子法蘭、主軸通孔中的冷卻導(dǎo)管與轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部連接，冷卻導(dǎo)管中充有冷卻液。所述的轉(zhuǎn)子與主軸通過(guò)漲緊套連接。所述的轉(zhuǎn)子采用杯狀結(jié)構(gòu)，鐵芯為圓筒型，法蘭與鐵芯的一邊焊接，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子鐵芯開(kāi)口所對(duì)的法蘭固定在一起。所述的轉(zhuǎn)子的線圈繞組采用Bi2223或TOCO材質(zhì)。所述的內(nèi)、外定子各包括定子鐵芯以及安裝于定子鐵芯內(nèi)的多相繞組。所述的內(nèi)、外定子繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，對(duì)應(yīng)兩同相繞組反相串連。
所述的內(nèi)、外定子槽數(shù)一樣，極對(duì)數(shù)一樣。所述的冷卻裝置為杜瓦瓶。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明提供了一種高效率、高可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其有效地提高了轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈內(nèi)的電流值，大幅提高了轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的利用率和發(fā)電機(jī)的功率密度，在轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，以及在空間要求嚴(yán)格的船舶中， 可以有效地提高電機(jī)的功率體積比和功率重量比，同時(shí)能有效地解決陸上大型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)輸問(wèn)題。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，主要包括內(nèi)定子9、外定子7 以及位于內(nèi)、外定子之間的轉(zhuǎn)子8，此外還包括主軸1，兩個(gè)前軸承套2、兩個(gè)前軸承端蓋3、 一前軸承4、一前法蘭5、一定子外殼6、一后法蘭10、一轉(zhuǎn)子漲緊套11、一后軸承12、兩個(gè)后軸承端蓋13、兩個(gè)后軸承套、一冷卻裝置15、一冷卻導(dǎo)管16。其中，轉(zhuǎn)子5采用杯狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)漲緊套11與主軸1連接并同步轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子8 的線圈繞組采用Bi2223、YBCO等高溫超導(dǎo)線材制成，轉(zhuǎn)子鐵芯為圓筒型，鐵芯的一邊焊接有法蘭，形狀類似杯形。冷卻裝置15可選用杜瓦瓶，通過(guò)穿設(shè)于轉(zhuǎn)子法蘭、主軸通孔中的冷卻導(dǎo)管16與轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部連接，并在冷卻導(dǎo)管16中充有冷卻液。冷卻液通過(guò)冷卻導(dǎo)管16進(jìn)入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8，保證轉(zhuǎn)子8內(nèi)高溫超導(dǎo)線材一直處于高溫超導(dǎo)線材臨界溫度以下，保證線材的高溫超導(dǎo)特性。內(nèi)定子9、外定子7均主要由定子鐵芯和安裝于定子鐵芯內(nèi)的多相繞組組成。外定子7與定子外殼6固定在一起，定子外殼6通過(guò)前軸承4、后軸承12支撐固定在主軸1上。 內(nèi)定子9與杯形轉(zhuǎn)子鐵芯開(kāi)口所對(duì)的法蘭固定在一起。內(nèi)定子9與外定子7均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，且二者槽數(shù)一樣，極對(duì)數(shù)一樣，對(duì)應(yīng)兩同相繞組反相串連。外定子7與轉(zhuǎn)子8形成第一工作氣隙，轉(zhuǎn)子8與內(nèi)定子9形成第二工作氣隙，由于轉(zhuǎn)子繞組采用了高溫超導(dǎo)線材，轉(zhuǎn)子線圈的電流密度大大高于常規(guī)線圈所能承載的電流密度，所形成的氣隙磁密也遠(yuǎn)高于常規(guī)線圈，因此相同功率的電機(jī)可以采用更小的氣隙直徑， 直接有效減少了發(fā)電機(jī)的體積。主軸1通過(guò)前軸承4、后軸承12貫穿前法蘭5、后法蘭10與發(fā)電機(jī)的定子形成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系；通過(guò)轉(zhuǎn)子漲緊套11，與轉(zhuǎn)子8固定在一起，使轉(zhuǎn)子8與發(fā)電機(jī)定子形成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)采用雙定子結(jié)構(gòu)，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩側(cè)均布置一套常規(guī)的或者采用非導(dǎo)磁材料沖片的同步發(fā)電機(jī)定子繞組，作為發(fā)電機(jī)的電樞繞組；轉(zhuǎn)子繞組作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組，其線圈采用高溫超導(dǎo)材料，同時(shí)備有冷卻裝置，保證轉(zhuǎn)子線圈溫度處于高溫超導(dǎo)材料的臨界溫度以下。本發(fā)明有效降低了發(fā)電機(jī)的體積和重量，以直驅(qū)風(fēng)機(jī)中用的發(fā)電機(jī)為例，該發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多、定、轉(zhuǎn)子尺寸大的特點(diǎn)。采用本發(fā)明可以充分提高轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的電流密度，大幅提高氣隙磁密，因此相同功率和長(zhǎng)度的發(fā)電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)的直徑可以大幅減小，直徑減小幅度可達(dá)40%以上，重量減小50%以上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，例如在結(jié)構(gòu)上、連接上、內(nèi)外定子繞組結(jié)構(gòu)形式上有其它變化，均是基于本發(fā)明技術(shù)方案上的變化和改進(jìn)，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于主要包括主軸、內(nèi)定子、外定子以及位于內(nèi)、外定子之間的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子的線圈繞組采用高溫超導(dǎo)材料，并連接有冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的冷卻裝置通過(guò)穿設(shè)于轉(zhuǎn)子法蘭、主軸通孔中的冷卻導(dǎo)管與轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部連接，冷卻導(dǎo)管中充有冷卻液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子與主軸通過(guò)漲緊套連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子采用杯狀結(jié)構(gòu)，鐵芯為圓筒型，法蘭與鐵芯的一邊焊接，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子鐵芯開(kāi)口所對(duì)的法蘭固定在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子的線圈繞組采用Bi2223或TOCO材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)、外定子各包括定子鐵芯以及安裝于定子鐵芯內(nèi)的多相繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)、外定子繞組均采用分?jǐn)?shù)槽單節(jié)距繞組形式，對(duì)應(yīng)兩同相繞組反相串連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)、外定子槽數(shù)一樣，極對(duì)數(shù)一樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的冷卻裝置為杜瓦瓶。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種新型雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，主要包括內(nèi)定子、外定子以及位于內(nèi)、外定子之間的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子的線圈繞組采用高溫超導(dǎo)材料，并連接有冷卻裝置。本發(fā)明提供了一種高效率、高可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙定子高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，其有效地提高了轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈內(nèi)的電流值，大幅提高了轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的利用率和發(fā)電機(jī)的功率密度，在轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，以及在空間要求嚴(yán)格的船舶中，可以有效地提高電機(jī)的功率體積比和功率重量比，同時(shí)能有效地解決陸上大型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)輸問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02K3/02GK102290938SQ20111025167
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者于世濤, 劉松, 施文江, 肖珊彩 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司