[實用新型]一種雙氣隙超導開關磁阻發電機

有效

• 申請號: 201320390793.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN203352398U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 肖珊彩
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K55/00;H02K1/14;H02K1/16
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 劉晶婷

技術領域

本實用新型涉及風力發電機領域，特別是涉及一種雙氣隙超導開關磁阻發電機。

背景技術

開關磁阻發電機為雙凸極電機，定子、轉子均為凸極齒槽結構，定子上設有集中繞組，轉子上既無繞組也無永磁體。由此帶來變頻器及控制、驅動的簡潔性。開關磁阻電機本身具有可控參數多、非線性、缺少明確的數學模型的特點,電機氣隙磁場和相磁鏈隨轉子位置和繞組相電流而持續、周期性變化，沒有傳統電機的穩定磁路工作點，而是一個動態三維磁空間。

隨著電機功率的增大，電機的體積將會越來越大。特別對于低速電機，例如開關磁阻風力發電機，當功率大于兆瓦或數兆瓦以上時，其體積將會變得相當龐大，以至于會對運輸帶來極大困難。

傳統的銅導線繞組常用于開關磁阻電機的定子中，定子中的定子鐵芯由硅鋼片疊成或鐵材料加工而成，而銅導線繞組的電阻產生的銅損耗，降低了電機的效率及功率因數。

定子超導線圈是由脆性超導材料制成的，而且必須冷卻到臨界溫度或以下以實現和維持超導性。由硅鋼片疊成或鐵加工成的定子鐵芯在低溫下的脆性不能用于定子磁路中。

定子鐵芯的氣隙磁場大約為2特斯拉時飽和，若超導定子采用空氣芯設計，在定子中，沒有導磁的定子鐵芯，可以達到3特斯拉或更高的氣隙磁場。高氣隙磁場提高了電機的能量密度，使電機的重量和尺寸顯著地大大減小。空氣芯超導體定子需要大量的超導線材，從而增加了所需的線圈匝數、線圈支撐的復雜程度、以及超導線圈和定子的生產成本。

由此可見，上述現有的一種開關磁阻發電機在結構與使用上，仍存在有不便與缺陷，亟待加以進一步改進。如何能創設一種既能避免空氣芯耗材量大、線圈支撐復雜，又能使超導定子鐵芯能正常工作的新的超導開關磁阻發電機,實屬當前重要研發課題之一。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種雙氣隙超導開關磁阻發電機，使其定子鐵芯臨界溫度下能夠正常工作且線圈支撐能保護超導定子線圈，從而克服現有的超導定子鐵芯臨界溫度下易開裂疲勞的不足。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種雙氣隙超導開關磁阻發電機，包括內外定子及雙凸極轉子；所述的外定子包括外定子鐵芯、外定子線圈支撐、外定子超導定子線圈和外定子低溫容器，其中，外定子超導定子線圈固定在外定子線圈支撐上，外定子超導定子線圈和外定子線圈支撐安裝在外定子低溫容器的封閉空間內，外定子低溫容器和外定子線圈支撐通過外定子絕熱螺釘與外定子鐵芯固定連接；所述的內定子包括內定子鐵芯、內定子線圈支撐、內定子超導定子線圈和內定子低溫容器，其中，內定子超導定子線圈固定在內定子線圈支撐上，內定子超導定子線圈和內定子線圈支撐安裝在內定子低溫容器的封閉空間內，內定子低溫容器和內定子線圈支撐通過內定子絕熱螺釘與內定子鐵芯固定連接。

作為本實用新型的一種改進，所述的內定子低溫容器在連接內定子絕熱螺釘的通孔處裝有內定子密封墊，并在所述的內定子絕熱螺釘上套有內定子絕熱套管；所述的外定子低溫容器在連接外定子絕熱螺釘的通孔處裝有外定子密封墊，并在所述的外定子絕熱螺釘上套有外定子絕熱套管。

所述的內定子絕熱套管和外定子絕熱套管分別設有與內定子密封墊和外定子絕熱套管對應的下端止口。

所述的內定子低溫容器分別由低溫容器Ⅰ及低溫容器Ⅱ兩部分通過焊接或螺栓連接組成，分別安裝在內定子線圈支撐的外側和內側；所述的外定子低溫容器分別由低溫容器Ⅲ及低溫容器Ⅳ兩部分通過焊接或螺栓連接組成，分別安裝在外定子線圈支撐的外側和內側。。

所述的內外定子鐵芯均包括定子槽和定子齒，所述的內外定子超導定子線圈為跑道形狀，所述的內外定子線圈支撐為中空的跑道形并在外圈設有與內外定子超導定子線圈對應的凹槽，安裝有內定子超導定子線圈的內定子線圈支撐以及內定子低溫容器套在內定子鐵芯的定子齒處，安裝有外定子超導定子線圈的外定子線圈支撐以及外定子低溫容器套在外定子鐵芯的定子齒處。

所述的定子齒端處設有槽口，并通過該槽口在定子槽開口處裝有定子槽楔，分別將內外定子超導定子線圈、內外定子線圈支撐以及內外定子低溫容器固定在定子槽內。

所述的內定子鐵芯的軛部以及內定子低溫容器和內定子線圈支撐的下端面，在靠近定子齒兩側的對應位置分別開設有通孔、螺紋孔，所述的內定子絕熱螺釘穿過內定子鐵芯和內定子低溫容器的通孔，與內定子線圈支撐的螺紋孔螺接緊固；所述的外定子鐵芯的軛部以及外定子低溫容器和外定子線圈支撐的上端面，在靠近定子齒兩側的對應位置分別開設有通孔、螺紋孔，所述的外定子絕熱螺釘穿過外定子鐵芯和外定子低溫容器的通孔，與外定子線圈支撐的螺紋孔螺接緊固。