[發明專利]一種利用液氫的高溫超導電機轉子低溫冷卻系統

有效

• 申請號: 202011090043.5
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112259318B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張哲;李斌;閔婕;陳偉政
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;H02K9/20;H02K9/24;H02K55/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

1.一種利用液氫的高溫超導電機轉子低溫冷卻系統，其特征在于，所述系統包括高溫超導電機轉子 、液氫儲罐、液氫輸送管和氫氣輸送管路；

所述高溫超導電機轉子的外壁容腔內包括液氫氣化腔，所述高溫超導電機轉子的超導磁體設置在所述液氫氣化腔的外表面；

所述液氫儲罐內儲存有液氫，所述液氫儲罐的內部包括底部的液體段和頂部的氣體段，所述液氫輸送管的進液端連通所述液氫儲罐的液體段、出液端延伸至所述高溫超導電機轉子的液氫氣化腔內，所述氫氣輸送管路的進氣端延伸至所述高溫超導電機轉子的液氫氣化腔內、出氣端連通所述液氫儲罐的氣體段；

所述液氫儲罐內的液氫在重力作用下經過所述液氫輸送管進入所述液氫氣化腔內進行換熱并氣化形成氫氣使所述液氫氣化腔內壓力增大至高于所述液氫儲罐內的壓力，所述液氫氣化腔內的氫氣經過所述氫氣輸送管路進入所述液氫儲罐頂部的氣體段維持所述液氫儲罐內的壓力；

所述系統還包括低溫制冷機，所述低溫制冷機安裝在所述液氫儲罐的氣體段處且所述低溫制冷機的冷頭密封延伸進所述液氫儲罐內部，所述低溫制冷機產生冷量維持所述液氫儲罐內的壓力。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括燃料電池儲發電裝置，所述氫氣輸送管路的出氣端還連通至所述燃料電池儲發電裝置，所述液氫氣化腔內的氫氣經過所述氫氣輸送管路進入所述燃料電池儲發電裝置作為燃料進行發電。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述低溫制冷機的冷頭的下部設置有冷頭換熱器，所述冷頭換熱器采用翅片式換熱器。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括控制器以及分別設置在所述液氫輸送管和氫氣輸送管路上的電磁閥，所述控制器連接并控制各個電磁閥的開度以控制所在管路的流量。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述液氫輸送管的出液端設置有噴嘴，所述噴嘴對液氫進行霧化后噴入所述液氫氣化腔內進行換熱。

6.根據權利要求1-5任一所述的系統，其特征在于，所述液氫輸送管和氫氣輸送管路外部包裹有絕熱材料層，所述高溫超導電機轉子的超導磁體和液氫氣化腔的外表面之間設置有導熱層。

7.根據權利要求1-5任一所述的系統，其特征在于，所述液氫儲罐具有真空隔層，所述液氫儲罐內的壓力維持在0.1~0.3MPa。

8.根據權利要求1-5任一所述的系統，其特征在于，所述液氫輸送管和氫氣輸送管路形成同心套管結構，所述同心套管結構的一端延伸至所述高溫超導電機轉子的液氫氣化腔內，所述同心套管結構的另一端的內外管分別連通所述液氫儲罐的液體段和氣體段。

9.根據權利要求1-5任一所述的系統，其特征在于，所述液氫氣化腔與所述高溫超導電機轉子的外壁之間設置有隔熱部件，所述液氫氣化腔與所述高溫超導電機轉子的外壁之間的容腔為真空，所述高溫超導電機轉子的外壁容腔與所述液氫輸送管和氫氣輸送管路的連接處密封套設有固定安裝在所述高溫超導電機轉子連接端上的磁流體密封裝置，所述磁流體密封裝置外部包裹絕熱材料層。