[發(fā)明專利]用于磁化稀土永磁體的系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102568735A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: E·W·施陶特納;K·S·黑蘭;J·羅奇福德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;H01F13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

本發(fā)明涉及用于磁化稀土永磁體的系統(tǒng)和方法。一種用于冷卻用于磁化設置在圓柱形結(jié)構內(nèi)的磁體的超導材料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：第一管道系統(tǒng)(22)，其用于允許冷卻氣與高場強超導材料(15)相互作用，以對高場強超導材料(15)進行熱虹吸冷卻；第二管道系統(tǒng)(22)，其用于允許冷卻氣與低場強超導材料(14)相互作用，以對低場強超導材料(14)進行熱虹吸冷卻；以及構造成流過第一管道系統(tǒng)(22)和/或第二管道系統(tǒng)(22)的呈液化形式的冷卻氣(26)。第一管道系統(tǒng)(22)的出口和第二管道系統(tǒng)(22)的出口位于圓柱形結(jié)構的表面上的相同位置處。還公開了一種用于冷卻用于磁化設置在圓柱形結(jié)構內(nèi)的磁體的超導材料的方法。

技術領域

本發(fā)明的示例性實施例大體涉及永磁體的磁化，并且更具體而言，涉及使用一個或多個超導材料來磁化設置在轉(zhuǎn)子或其它圓柱形結(jié)構內(nèi)的磁體。

背景技術

典型地，使用風力渦輪機來將風中的動能轉(zhuǎn)換成機械動力。這個機械動力可用于特定的任務(例如磨谷物或泵水)，或者發(fā)電機可將這個機械動力轉(zhuǎn)換成電。大部分商業(yè)上可獲得的風力渦輪機利用齒輪傳動系來將渦輪葉片連接到風力發(fā)電機上。風使渦輪葉片轉(zhuǎn)動，渦輪葉片使軸旋轉(zhuǎn)，軸饋送到齒輪箱中，以及然后連接到風力發(fā)電機上，并且發(fā)電。風力渦輪機發(fā)電機典型地以低速至中速運行，并且是永磁體(PM)機器。PM機器具有高效且可靠的優(yōu)點，因為不需要外部激勵，而且從轉(zhuǎn)子中去除了導體損耗。由于不需要電磁繞組，PM機器比電磁機器更緊湊和簡單，并且需要更少的維護。現(xiàn)代稀土磁體提供比繞組可提供的強磁通量更密集的強磁通量，并且具有高通量且能夠經(jīng)受住合理的高溫。產(chǎn)生的緊湊機器在其中大小、重量和效率重要的結(jié)構中獲得了應用，例如位于高的塔架的頂部上的風力發(fā)電機的機艙內(nèi)的發(fā)電機，或者其中空間價值極高的馬達。

在PM機器中，永磁體以所謂的表面安裝構造安裝在轉(zhuǎn)子的表面上，其中它們的極沿徑向和沿軸向定向。永磁體的過熱是在PM機器斜坡加速、斜坡減速和冷卻的期間產(chǎn)生的問題。這樣的PM機器的業(yè)主、運營商和制造商將得益于能夠在PM機器的所有運行模式期間保持PM機器內(nèi)的磁體有一致溫度。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開了用于冷卻用于磁化設置在圓柱形結(jié)構內(nèi)的磁體的超導材料的系統(tǒng)和方法的示例性實施例。該系統(tǒng)包括用于允許冷卻氣與高場強超導材料相互作用的第一管道系統(tǒng)，以對高場強超導材料進行熱虹吸冷卻。該系統(tǒng)進一步包括：第二管道系統(tǒng)，其用于允許冷卻氣與低場強超導材料相互作用，以對低場強超導材料進行熱虹吸冷卻；以及構造成流過第一管道系統(tǒng)和/或第二管道系統(tǒng)的呈液化形式的冷卻氣。第一管道系統(tǒng)的出口和第二管道系統(tǒng)的出口位于圓柱形結(jié)構的表面上的相同位置處。

在另一個示例性實施例中，該系統(tǒng)包括構造成與構造成磁化永磁體的超導材料相互作用的毛細面板膜。該系統(tǒng)進一步包括構造成與毛細面板膜相互作用的冷卻液；以及冷卻液橫穿其中的、與毛細面板膜連通的低溫冷卻器。當提供了多個低溫冷卻器時，低溫冷卻器位于圓柱形結(jié)構的表面上的相同位置處。以重力的方式將冷卻液供給通過毛細面板膜，以提供低溫冷卻器對冷卻液的重新使用。

該方法包括：提供用于允許冷卻氣與高場強超導材料相互作用的第一管道系統(tǒng)，以對高場強超導材料進行熱虹吸冷卻；以及提供用于允許冷卻氣與低場強超導材料相互作用的第二管道系統(tǒng)，以對低場強超導材料進行熱虹吸冷卻。該方法進一步包括將第一管道系統(tǒng)和第二管道系統(tǒng)的出口定位在圓柱形結(jié)構的表面上的相同位置處。該方法還包括通過第一管道系統(tǒng)和/或第二管道系統(tǒng)來供給呈液化形式的冷卻氣，以至少冷卻高場強超導材料和/或低場強超導材料。該方法進一步包括使冷卻氣返回到位置，以再次通過第一管道系統(tǒng)和/或第二管道系統(tǒng)來供給。