[發(fā)明專利]雙定子結(jié)構(gòu)的高溫超導永磁風力發(fā)電機

無效

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• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103780036A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 黃曉艷;張凱賀;方攸同;張健;馬吉恩
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/27;H02K3/28;H02K9/19
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種雙定子結(jié)構(gòu)的高溫超導永磁電機，尤其涉及一種雙定子結(jié)構(gòu)的高溫超導永磁風力發(fā)電機。

背景技術(shù)

風力發(fā)電機組的單機容量已經(jīng)進入兆瓦級，發(fā)電機的體積、重量等也隨之增大，這會使得電機的安裝、維護成本提高，而超導技術(shù)的發(fā)展有望解決這些問題。超導電機具有功率密度大、損耗小、效率高等優(yōu)點，可以有效地減小電機的體積與重量。雖然超導線材通入直流電后沒有損耗，但是在通入交流電時是會產(chǎn)生損耗的，所以傳統(tǒng)的超導電機的直流勵磁繞組是超導體，而交流電樞則選用常導體。不過直流勵磁繞組位于轉(zhuǎn)子上，是旋轉(zhuǎn)部件，會造成其冷卻液在旋轉(zhuǎn)情況下密封困難，是一種不可靠因素。這將成為兆瓦級直驅(qū)超導風力發(fā)電機組的薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供了一種雙定子結(jié)構(gòu)的高溫超導永磁風力發(fā)電機，采用永磁體勵磁，定子電樞使用超導材料，不存在旋轉(zhuǎn)密封問題而且交流損耗很小，適用于直驅(qū)式低速風力發(fā)電機組。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括機殼、內(nèi)定子、外定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)軸通過軸承貫穿安裝在機殼上，其特征是：機殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子為空心杯形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子底部與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)子內(nèi)、外壁上沿圓周間隔均布貼有永磁體；轉(zhuǎn)子內(nèi)沿圓周設有內(nèi)定子，轉(zhuǎn)子外沿圓周設有外定子，內(nèi)定子、外定子分別與轉(zhuǎn)子內(nèi)、外壁上的永磁體之間存在氣隙；外定子內(nèi)側(cè)沿圓周方向間隔均布有沿轉(zhuǎn)軸軸向的外定子槽，相鄰的兩個外定子槽上繞有第一超導電樞繞組，第一超導電樞繞組外通過第一冷卻裝置密封；內(nèi)定子外側(cè)沿圓周方向間隔均布有沿轉(zhuǎn)軸軸向且與外定子內(nèi)側(cè)各個外定子槽對應的內(nèi)定子槽，相鄰的兩個內(nèi)定子槽上繞有第二超導電樞繞組，第二超導電樞繞組外通過第二冷卻裝置密封。

所述的第一冷卻裝置和第二冷卻裝置內(nèi)充有冷卻液。

所述的冷卻液為液氮。

所述的永磁體為瓦片形的貼片式徑向充磁永磁體。

所述的永磁體的材料為NdFeB。

所述的外定子的外定子槽和內(nèi)定子的內(nèi)定子槽的數(shù)量均為12個。

所述的轉(zhuǎn)子內(nèi)、外壁上的永磁體的數(shù)量各為10個。

所述的第一超導電樞繞組和第二超導電樞繞組采用高溫超導線材。

所述的第一超導電樞繞組和第二超導電樞繞組均為跑道形，采用分數(shù)槽集中繞組結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.不存在冷卻液的旋轉(zhuǎn)密封問題，可靠性高。

2.雙定子結(jié)構(gòu)，超導體中電流的幅值小，而且電機極對數(shù)少，超導體中電流的頻率低，電流幅值與頻率的減小使得電機的交流損耗減小。

3.空心杯形轉(zhuǎn)子，質(zhì)量小，轉(zhuǎn)動慣量低，風能利用率高。

4.雙氣隙結(jié)構(gòu)，進一步降低電機的體積與重量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軸向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的繞組局部放大圖。

圖3是本發(fā)明的A-A方向的剖視圖。

圖4是本發(fā)明的B-B方向的剖視圖。

圖5是第一超導電樞繞組和第一冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是永磁體的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、外定子，2、內(nèi)定子，3、轉(zhuǎn)子，4、永磁體，5-1、第一超導電樞繞組，5-2、第二超導電樞繞組，6-1、第一冷卻裝置，6-2、第二冷卻裝置，7-1、第一氣隙，7-2、第二氣隙，8、機殼，9、轉(zhuǎn)軸，10、軸承。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、圖3、圖4、圖5、圖6所示，包括機殼8、內(nèi)定子2、外定子1和轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)軸9通過軸承10貫穿安裝在機殼8上；機殼8內(nèi)，轉(zhuǎn)子3為空心杯形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子3底部與轉(zhuǎn)軸9固定連接，轉(zhuǎn)子3內(nèi)、外壁上沿圓周間隔均布貼有永磁體4；轉(zhuǎn)子3內(nèi)沿圓周設有內(nèi)定子2，轉(zhuǎn)子3外沿圓周設有外定子1，內(nèi)定子2、外定子1分別與轉(zhuǎn)子3內(nèi)、外壁上的永磁體4之間存在氣隙；外定子1內(nèi)側(cè)沿圓周方向間隔均布有沿轉(zhuǎn)軸9軸向的外定子槽，如圖2所示，相鄰的兩個外定子槽上繞有跑道形的第一超導電樞繞組5-1，第一超導電樞繞組5-1外通過第一冷卻裝置6-1密封；內(nèi)定子2外側(cè)沿圓周方向間隔均布有沿轉(zhuǎn)軸9軸向且與外定子1內(nèi)側(cè)各個外定子槽對應的內(nèi)定子槽，相鄰的兩個內(nèi)定子槽上繞有跑道形的第二超導電樞繞組5-2，第二超導電樞繞組5-2外通過第二冷卻裝置6-2密封。第一超導電樞繞組和第二超導電樞繞組的結(jié)構(gòu)均相同，第一冷卻裝置和第二冷卻裝置結(jié)構(gòu)均相同。

第一冷卻裝置6-1和第二冷卻裝置6-2內(nèi)充有冷卻液，冷卻液為液氮。

永磁體4為瓦片形的貼片式徑向充磁永磁體。