CN102290938A

CN102290938A - 一种新型双定子高温超导同步发电机

Info

Publication number: CN102290938A
Application number: CN2011102516730A
Authority: CN
Inventors: 刘松; 于世涛; 肖珊彩; 施文江
Original assignee: Guodian United Power Technology Co Ltd
Current assignee: Guodian United Power Technology Co Ltd
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明是有关于一种新型双定子高温超导同步发电机，主要包括内定子、外定子以及位于内、外定子之间的转子，其中：转子的线圈绕组采用高温超导材料，并连接有冷却装置。本发明提供了一种高效率、高可靠性、结构简单的双定子高温超导同步发电机，其有效地提高了转子励磁线圈内的电流值，大幅提高了转子励磁绕组的利用率和发电机的功率密度，在转速较低的风力发电系统，以及在空间要求严格的船舶中，可以有效地提高电机的功率体积比和功率重量比，同时能有效地解决陆上大型直驱风力发电机的运输问题。

Description

一种新型双定子高温超导同步发电机

技术领域

本发明涉及一种同步发电机设备，特别是涉及一种新型双定子高温超导同步发电机。

背景技术

在风电、船舶等行业中，整个机组的容量或者功率越来越大，发电机的功率也随之增加，发电机体积、重量也越来越大，但是这些行业对发电机重量和体积比较敏感。特别是风电，整个行业都在向大叶片、海上机组发展，然而发电机的重量和体积的增大，使得机舱重量大幅增加，机组载荷、塔筒重量、塔筒壁厚度、基础的重量和体积也随之增加，因此如果能够有效地减少发电机的重量和体积，就能够降低整个机组的设计难度和机组的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型双定子高温超导同步发电机，使其具有更高的功率体积比和功率重量比，从而有效减少发电机的重量和体积，降低整个机组的设计难度和成本。

为解决上述技术问题，本发明一种新型双定子高温超导同步发电机，主要包括内定子、外定子以及位于内、外定子之间的转子，其中：转子的线圈绕组采用高温超导材料，并连接有冷却装置。

作为本发明的一种改进，所述的冷却装置通过穿设于转子法兰、主轴通孔中的冷却导管与转子铁芯内部连接，冷却导管中充有冷却液。

所述的转子与主轴通过涨紧套连接。

所述的转子采用杯状结构，铁芯为圆筒型，法兰与铁芯的一边焊接，内定子与转子铁芯开口所对的法兰固定在一起。

所述的转子的线圈绕组采用Bi2223或YBCO材质。

所述的内、外定子各包括定子铁芯以及安装于定子铁芯内的多相绕组。

所述的内、外定子绕组均采用分数槽单节距绕组形式，对应两同相绕组反相串连。

所述的内、外定子槽数一样，极对数一样。

所述的冷却装置为杜瓦瓶。

采用这样的设计后，本发明提供了一种高效率、高可靠性、结构简单的双定子高温超导同步发电机，其有效地提高了转子励磁线圈内的电流值，大幅提高了转子励磁绕组的利用率和发电机的功率密度，在转速较低的风力发电系统，以及在空间要求严格的船舶中，可以有效地提高电机的功率体积比和功率重量比，同时能有效地解决陆上大型直驱风力发电机的运输问题。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种新型双定子高温超导同步发电机的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明双定子高温超导同步发电机，主要包括内定子9、外定子7以及位于内、外定子之间的转子8，此外还包括主轴1，两个前轴承套2、两个前轴承端盖3、一前轴承4、一前法兰5、一定子外壳6、一后法兰10、一转子涨紧套11、一后轴承12、两个后轴承端盖13、两个后轴承套、一冷却装置15、一冷却导管16。

其中，转子5采用杯状结构，并通过涨紧套11与主轴1连接并同步转动。转子8的线圈绕组采用Bi2223、YBCO等高温超导线材制成，转子铁芯为圆筒型，铁芯的一边焊接有法兰，形状类似杯形。

冷却装置15可选用杜瓦瓶，通过穿设于转子法兰、主轴通孔中的冷却导管16与转子铁芯内部连接，并在冷却导管16中充有冷却液。冷却液通过冷却导管16进入发电机转子8，保证转子8内高温超导线材一直处于高温超导线材临界温度以下，保证线材的高温超导特性。

内定子9、外定子7均主要由定子铁芯和安装于定子铁芯内的多相绕组组成。外定子7与定子外壳6固定在一起，定子外壳6通过前轴承4、后轴承12支撑固定在主轴1上。内定子9与杯形转子铁芯开口所对的法兰固定在一起。内定子9与外定子7均采用分数槽单节距绕组形式，且二者槽数一样，极对数一样，对应两同相绕组反相串连。

外定子7与转子8形成第一工作气隙，转子8与内定子9形成第二工作气隙，由于转子绕组采用了高温超导线材，转子线圈的电流密度大大高于常规线圈所能承载的电流密度，所形成的气隙磁密也远高于常规线圈，因此相同功率的电机可以采用更小的气隙直径，直接有效减少了发电机的体积。

主轴1通过前轴承4、后轴承12贯穿前法兰5、后法兰10与发电机的定子形成相对转动的关系；通过转子涨紧套11，与转子8固定在一起，使转子8与发电机定子形成相对转动的关系。

本发明的发电机采用双定子结构，在发电机转子内外两侧均布置一套常规的或者采用非导磁材料冲片的同步发电机定子绕组，作为发电机的电枢绕组；转子绕组作为发电机的励磁绕组，其线圈采用高温超导材料，同时备有冷却装置，保证转子线圈温度处于高温超导材料的临界温度以下。本发明有效降低了发电机的体积和重量，以直驱风机中用的发电机为例，该发电机具有转速低、极数多、定、转子尺寸大的特点。采用本发明可以充分提高转子励磁绕组的电流密度，大幅提高气隙磁密，因此相同功率和长度的发电机，气隙磁场的直径可以大幅减小，直径减小幅度可达40％以上，重量减小50％以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，例如在结构上、连接上、内外定子绕组结构形式上有其它变化，均是基于本发明技术方案上的变化和改进，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于主要包括主轴、内定子、外定子以及位于内、外定子之间的转子，其中：

转子的线圈绕组采用高温超导材料，并连接有冷却装置。

2.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的冷却装置通过穿设于转子法兰、主轴通孔中的冷却导管与转子铁芯内部连接，冷却导管中充有冷却液。

3.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的转子与主轴通过涨紧套连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的转子采用杯状结构，铁芯为圆筒型，法兰与铁芯的一边焊接，内定子与转子铁芯开口所对的法兰固定在一起。

5.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的转子的线圈绕组采用Bi2223或YBCO材质。

6.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的内、外定子各包括定子铁芯以及安装于定子铁芯内的多相绕组。

7.根据权利要求1所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的内、外定子绕组均采用分数槽单节距绕组形式，对应两同相绕组反相串连。

8.根据权利要求7所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的内、外定子槽数一样，极对数一样。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种新型双定子高温超导同步发电机，其特征在于所述的冷却装置为杜瓦瓶。