[實(shí)用新型]高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920105326.5
• 申請(qǐng)日: 2009-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201351581Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王延軍;米旺;涂凱;牛輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京美爾斯通科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D9/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D9/00;H02K55/04
• 代理公司: 北京國(guó)帆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 王 俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，尤其涉及一種應(yīng)用了高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的直驅(qū)式的高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，全球可再生能源不斷發(fā)展，風(fēng)電作為一種高效清潔的能源正受到越來(lái)越多國(guó)家的高度重視。目前，風(fēng)電正在以超出預(yù)期的、每年兩位數(shù)的速度飛速增長(zhǎng)。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟的今天，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量也正不斷向大型化發(fā)展。2002年前后，國(guó)際風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)上的主流機(jī)型已經(jīng)達(dá)到1.5MW以上。但從技術(shù)上看，MW級(jí)常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還存在以下矛盾：

1、葉輪超低轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速之間的矛盾

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪轉(zhuǎn)速通常在30rpm以下。這種極低的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速相距甚遠(yuǎn)，而直接連軸的驅(qū)動(dòng)方式，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的體積、重量和成本大幅增加。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的匹配，增加機(jī)械變速裝置(齒輪增速箱)是必需的，但同時(shí)也引入了一些不利因素，如齒輪增速箱的重量?jī)H次于塔架而大于葉輪，是重達(dá)50-100噸的部件，運(yùn)輸和安裝起重的難度都很大。多級(jí)齒輪增速箱的插入還會(huì)引起損耗的增加和機(jī)組整體效率的降低(約5％)，造成配套資源的浪費(fèi)。齒輪增速箱的成本約占風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總成本的13％，同時(shí)，齒輪增速箱的故障占大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體故障的20-30％以上。

2、效率問(wèn)題

螺槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論風(fēng)能利用系數(shù)為0.59，現(xiàn)有的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整機(jī)效率約為40％左右，有的甚至還在30％以下。在常規(guī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，多級(jí)行星齒輪增速箱的插入，不但使機(jī)組的效率和可靠性降低，而且增大了成本投入，同時(shí)機(jī)組變得異常的龐大笨重。并且，對(duì)常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于輕載或較低轉(zhuǎn)速時(shí)，其效率較低，實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在絕大部分時(shí)間都運(yùn)行在這種情況下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的體積、重量和簡(jiǎn)化機(jī)組的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，提供了一種高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以直接驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，從而簡(jiǎn)化了機(jī)組結(jié)構(gòu)、減小了機(jī)組的體積和重量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括：

風(fēng)輪，該風(fēng)輪的輪轂具有風(fēng)輪軸；

高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，具有動(dòng)力軸，該動(dòng)力軸與所述風(fēng)輪的輪轂的風(fēng)輪軸直接連接；和

常規(guī)的偏航系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，該高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)具有高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組的轉(zhuǎn)子，以及常規(guī)的定子和電樞繞組。

進(jìn)一步地，所述高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括：

十字形的轉(zhuǎn)子鐵芯；

隔熱套筒，被所述轉(zhuǎn)子鐵心所支撐；

繞組支架，包覆在所述隔熱套筒的外表面；

勵(lì)磁繞組，被所述繞組支架所支撐；和

絕熱屏蔽層，包覆在所述勵(lì)磁繞組的外圍。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯是由鐵磁性材料制成的轉(zhuǎn)子鐵芯。

進(jìn)一步地，所述繞組支架是由非鐵磁性材料制成的繞組支架。

進(jìn)一步地，所述勵(lì)磁繞組為Bi-2223高溫超導(dǎo)導(dǎo)線繞制而成的勵(lì)磁繞組。

進(jìn)一步地，所述繞組支架具有延圓周均勻分布的外齒，用以支撐所述勵(lì)磁繞組。

進(jìn)一步地，所述勵(lì)磁繞組的數(shù)量為所述繞組支架的外齒的數(shù)量的一半。

進(jìn)一步地，所述隔熱套筒與所述絕熱屏蔽層之間的空間抽成真空狀態(tài)，用以降低熱損耗。

進(jìn)一步地，所述繞組支架的內(nèi)部設(shè)置有陣列分布的貫通的冷卻介質(zhì)的通道，用于冷卻介質(zhì)以接觸傳導(dǎo)的方式冷卻所述繞組支架及勵(lì)磁繞組。

進(jìn)一步地，所述高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)附設(shè)有外置的制冷源，用于制造高溫超導(dǎo)材料正常工作所需的深冷環(huán)境。

因此，本發(fā)明提出的一種直驅(qū)式高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，能夠大幅降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重量，提高機(jī)組的發(fā)電效率，降低故障率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明直驅(qū)式的高溫超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的示意圖。

圖2為本發(fā)明高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。