一種兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電樞繞組的定子、帶有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子和低溫制冷裝置，所述低溫制冷裝置固定在轉(zhuǎn)子輪轂上、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。所述低溫制冷裝置包括依次相連的冷頭、緩沖罐、后冷器和為冷頭供電并提供制冷工質(zhì)的壓縮機(jī)，以及纏繞在后冷器周圍的冷卻水管。為冷卻水管引入引出循環(huán)冷卻水的旋轉(zhuǎn)接頭與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸相連，為壓縮機(jī)供電的滑環(huán)復(fù)合在旋轉(zhuǎn)接頭上。超導(dǎo)勵(lì)磁線圈置于低溫杜瓦內(nèi)，冷頭深入低溫杜瓦對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明避開了現(xiàn)有低溫旋轉(zhuǎn)接頭氣封性能、熱輻射和對(duì)流熱交換對(duì)制冷系統(tǒng)的負(fù)面影響，大大提高了制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和有效性。
【專利說(shuō)明】一種兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫制冷裝置全內(nèi)置的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)的冷卻方案普遍基于熱虹吸原理和氣體強(qiáng)迫對(duì)流原理，制冷系統(tǒng)獨(dú)立安裝在電機(jī)外部，因此需要一個(gè)低溫旋轉(zhuǎn)接頭實(shí)現(xiàn)制冷工質(zhì)從靜止的制冷系統(tǒng)到旋轉(zhuǎn)的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的過渡問題。但是目前，低溫旋轉(zhuǎn)接頭的使用仍然存在以下問題:第一，氣封性。雖然低溫旋轉(zhuǎn)接頭的密封工藝不斷改善，但由于氣封性能導(dǎo)致的熱泄露和制冷工質(zhì)的泄露(導(dǎo)致低溫旋轉(zhuǎn)接頭冰凍無(wú)法旋轉(zhuǎn))，一直是低溫旋轉(zhuǎn)接頭無(wú)法克服的瓶頸。第二，熱輻射。熱輻射主要包括兩個(gè)方面:a.制冷工質(zhì)由電機(jī)外部引入低溫真空杜瓦內(nèi)，由于傳輸路徑長(zhǎng)，且旋轉(zhuǎn)接頭和部分傳輸管道處于常溫環(huán)境中，難免出現(xiàn)熱輻射；b.低溫旋轉(zhuǎn)接頭長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)部位摩擦產(chǎn)熱，產(chǎn)生熱輻射。第三，對(duì)流熱交換。制冷工質(zhì)流入和回流過程中都要經(jīng)過低溫旋轉(zhuǎn)接頭，由于回流后的制冷工質(zhì)與流入的制冷工質(zhì)之間存在溫差，兩者會(huì)發(fā)生對(duì)流熱交換，增加熱負(fù)荷。上述低溫旋轉(zhuǎn)接頭使用存在的三個(gè)問題，使得制冷系統(tǒng)工作的可靠性、安全性和有效性大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫制冷裝置內(nèi)置于轉(zhuǎn)子輪轂、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，避開了低溫旋轉(zhuǎn)接頭氣封性能、熱輻射和對(duì)流熱交換對(duì)制冷系統(tǒng)的負(fù)面影響，大大提高了制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和有效性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明提出的一種兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括電樞繞組的定子、帶有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子和低溫制冷裝置；所述低溫制冷裝置固定在轉(zhuǎn)子輪轂上、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)；所述低溫制冷裝置包括依次相連的冷頭、緩沖罐、后冷器和為冷頭供電并提供制冷工質(zhì)的壓縮機(jī)(每臺(tái)壓縮機(jī)匹配一個(gè)冷頭)，以及纏繞在后冷器周圍的冷卻水管；為冷卻水管引入引出循環(huán)冷卻水的旋轉(zhuǎn)接頭與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸相連，為壓縮機(jī)供電的滑環(huán)復(fù)合在旋轉(zhuǎn)接頭上；超導(dǎo)勵(lì)磁線圈置于低溫杜瓦內(nèi)，冷頭深入低溫杜瓦對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻。
[0006]上述低溫制冷裝置的內(nèi)置(即固定在轉(zhuǎn)子輪轂上、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn))解決了常規(guī)制冷系統(tǒng)外置時(shí)的低溫旋轉(zhuǎn)接頭問題。后冷器采用水冷卻循環(huán)散熱，在每個(gè)后冷器周圍纏繞冷卻水管，對(duì)于冷卻水的流入和流出問題，采用冷卻水旋轉(zhuǎn)接頭予以解決。所述旋轉(zhuǎn)接頭包括靜止部件和置于靜止部件中央的旋轉(zhuǎn)部件，旋轉(zhuǎn)部件通過磁流體密封技術(shù)與靜止部件實(shí)現(xiàn)密封旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)部件的一端通過靜止部件上的冷卻水流入口與外部靜止水管相連、將循環(huán)冷卻水引入旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)部件的另一端設(shè)有冷卻水流出口、并與冷卻水管相接；旋轉(zhuǎn)部件為雙層結(jié)構(gòu)，層與層之間構(gòu)成冷卻水回流通道，冷卻水回流通道一端設(shè)有回流冷卻水入口、并與冷卻水管相接，冷卻水回流通道另一端設(shè)有回流冷卻水出口、使循環(huán)冷卻水重新回到冷卻水庫(kù)。對(duì)于冷卻水流出口、回流冷卻水入口，需要根據(jù)壓縮機(jī)的實(shí)際數(shù)目設(shè)計(jì)相應(yīng)的開口數(shù)，以保證冷卻水的順利循環(huán)。為了保證均勻冷卻，每一根轉(zhuǎn)子輪轂上安裝兩臺(tái)壓縮機(jī)，在轉(zhuǎn)子輪轂的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置。
[0007]所述滑環(huán)包括滑環(huán)固定端、電刷和滑環(huán)滑動(dòng)端；滑環(huán)固定端和電刷通過導(dǎo)體板連接、并固定在所述靜止部件上，滑環(huán)固定端上裝有電源引線、與外部電源相連；滑環(huán)滑動(dòng)端固定在所述旋轉(zhuǎn)部件上，通過與電刷的電接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)供電。將滑環(huán)的固定部件固定在旋轉(zhuǎn)接頭的靜止部件上，同時(shí)將滑環(huán)的滑動(dòng)端固定在旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)部件上，采用壓縮機(jī)供電滑環(huán)與冷卻水旋轉(zhuǎn)接頭復(fù)合的結(jié)構(gòu)，同時(shí)有效地解決了旋轉(zhuǎn)供電問題和冷卻水循環(huán)散熱系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)問題。
[0008]在現(xiàn)有的超導(dǎo)電機(jī)傳導(dǎo)冷卻方案中，普遍采用冷頭與線圈直接接觸的方案，但該方案存在結(jié)構(gòu)不夠緊湊、導(dǎo)熱不均勻、傳熱率偏低、機(jī)械性能差、冷卻時(shí)間偏長(zhǎng)等問題。針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)所述冷頭通過導(dǎo)熱裝置對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻；所述導(dǎo)熱裝置包括設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈上表面和下表面的兩塊徑向堆疊導(dǎo)熱板，設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈側(cè)壁的軸向堆疊導(dǎo)熱板，設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈圓弧段處軸向堆疊導(dǎo)熱板外側(cè)的軸向?qū)崞?，垂直于軸向?qū)崞O(shè)置的徑向?qū)崞?，及設(shè)于徑向?qū)崞?、用于包裹冷頭的冷頭槽；徑向堆疊導(dǎo)熱板、軸向堆疊導(dǎo)熱板和軸向?qū)崞ㄟ^固定板和導(dǎo)熱螺母(導(dǎo)熱螺母采用導(dǎo)熱性能良好的材料制成，如紫銅等)固定連為一體。冷頭槽用于對(duì)冷頭的充分導(dǎo)熱和固定，保證冷頭熱量的傳導(dǎo)和機(jī)械穩(wěn)定性；徑向?qū)崞洼S向?qū)崞ＷC來(lái)自冷頭的熱量均勻傳遞到徑向堆疊導(dǎo)熱板和軸向堆疊導(dǎo)熱板；徑向堆疊導(dǎo)熱板和軸向堆疊導(dǎo)熱板分別用于熱量的徑向和軸向傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的充分均勻冷卻；導(dǎo)熱性能良好的螺母除了固定作用，還具有軸向?qū)岬淖饔?，有效提高了熱量的傳?dǎo)。
[0009]所述徑向堆疊導(dǎo)熱板和軸向堆疊導(dǎo)熱板為紫銅片堆疊結(jié)構(gòu)，相鄰紫銅片之間涂有絕緣、高導(dǎo)熱性能粉末；所述絕緣、高導(dǎo)熱性能粉末可以是Al2O3，或AlN粉，或硅微粉，或MgO粉，等等。徑向堆疊導(dǎo)熱板和軸向堆疊導(dǎo)熱板的邊緣為齒槽狀，槽深為2-3mm。紫銅片堆疊結(jié)構(gòu)能很好抑制軸向渦流損耗，齒槽狀邊緣結(jié)構(gòu)能很好抑制徑向渦流損耗，以減少所述低溫制冷裝置的熱負(fù)荷。
[0010]所述壓縮機(jī)優(yōu)選為內(nèi)置馬達(dá)電源的有油渦旋壓縮機(jī)，可以解決壓縮機(jī)散熱和潤(rùn)滑問題；緩沖罐與后冷器之間設(shè)有多級(jí)油分離器，多級(jí)油分離器與壓縮機(jī)之間設(shè)有分離油回流管道，緩沖罐為復(fù)合油吸附的緩沖罐。有油渦旋壓縮機(jī)的有油可大大降低壓縮機(jī)兩個(gè)渦旋面的接觸摩擦，延長(zhǎng)工作壽命，同時(shí)可降低排氣口出氣體的溫度，此外，壓縮機(jī)還可以依靠油冷卻。置于壓縮機(jī)后的后冷器作為壓縮機(jī)的一級(jí)冷卻進(jìn)行預(yù)冷，對(duì)壓縮后的氣體進(jìn)行降溫，以降低冷頭的工作負(fù)荷。由于壓縮機(jī)為有油式，排氣口排出的氣體將會(huì)摻雜油性物質(zhì)(含油滴和油蒸汽的氦氣)，需添加油氣分離器將制冷氣體中的油性物質(zhì)分離；由于冷卻后的氦氣油分離要容易得多，因此將多級(jí)油分離器安裝在后冷器的后面。所述分離油回流管道用于將分離后的油返回壓縮機(jī)，以循環(huán)使用。由于壓縮機(jī)適合連續(xù)運(yùn)行，而冷頭的進(jìn)排氣是周期性變化的，此外壓縮機(jī)的排氣端壓力過大，如果直接進(jìn)入冷頭，會(huì)對(duì)冷頭造成一定沖擊，因此，需在冷頭前裝配緩沖罐，將連續(xù)性工作的壓縮氣體轉(zhuǎn)變成周期性工作的氣體，同時(shí)避免壓縮氣體對(duì)冷頭的沖擊。經(jīng)油氣分離后的低溫氦氣仍含有微量的油氣，需要依靠活性炭吸附器吸附，因此將油吸附器復(fù)合在緩沖罐上，即緩沖罐為復(fù)合油吸附的緩沖罐。
[0011]所述轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度小于2m，直徑為4.5-5m,以保證轉(zhuǎn)子輪轂有足夠空間安裝低溫制冷裝置；所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為10-12rpm，降低了旋轉(zhuǎn)過程對(duì)低溫制冷裝置機(jī)械性能和工作特性的影響。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:低溫制冷裝置隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，可避開低溫旋轉(zhuǎn)接頭氣封性能對(duì)制冷系統(tǒng)可靠性的負(fù)面影響；壓縮機(jī)和冷頭就近固定在轉(zhuǎn)子輪轂上，縮短了制冷劑的輸送距離，提高了制冷效率；壓縮機(jī)供電滑環(huán)與水冷旋轉(zhuǎn)接頭的復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時(shí)解決了水冷卻散熱系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)和壓縮機(jī)的供電問題；導(dǎo)熱板采用紫銅片堆疊結(jié)構(gòu)和邊緣齒槽狀，能很好抑制軸向和徑向渦流損耗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是水冷旋轉(zhuǎn)接頭和壓縮機(jī)供電滑環(huán)復(fù)合的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是水冷旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是導(dǎo)熱裝置的軸向?qū)崞?、徑向?qū)崞?、冷頭槽和固定板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是導(dǎo)熱裝置的徑向堆疊導(dǎo)熱板和軸向堆疊導(dǎo)熱板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是徑向堆疊導(dǎo)熱板的齒槽狀邊緣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7是導(dǎo)熱裝置的組裝立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖8是實(shí)施例1中兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖9是實(shí)施例1中低溫制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中標(biāo)號(hào)如下:
[0023]1壓縮機(jī)2冷頭
[0024]3導(dǎo)熱裝置4低溫杜瓦
[0025]5超導(dǎo)勵(lì)磁線圈 6旋轉(zhuǎn)接頭
[0026]7轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)子輪轂
[0027]9定子10冷卻水管
[0028]11電樞繞組 12轉(zhuǎn)子支撐
[0029]13后冷器14緩沖罐
[0030]15多級(jí)油分離器16分離油回流管道
[0031]31徑向堆疊導(dǎo)熱板32軸向堆疊導(dǎo)熱板
[0032]33軸向?qū)崞?34徑向?qū)崞?br> [0033]35冷頭槽36固定板
[0034]37導(dǎo)熱螺母61旋轉(zhuǎn)部件
[0035]62靜止部件63冷卻水流入口
[0036]64冷卻水流出口 65冷卻水回流通道
[0037]66回流冷卻水入口 67回流冷卻水出口
[0038]68滑環(huán)固定端69電刷
[0039]60滑環(huán)滑動(dòng)端
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。[0041]實(shí)施例1
[0042]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示。搭建一同步直驅(qū)半超導(dǎo)型兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu):定子9為雙層結(jié)構(gòu)的銅電樞繞組11，分布在144個(gè)槽中。轉(zhuǎn)子部分帶有YBCO帶材繞制的6個(gè)跑道型超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子輪轂8的位置排列在轉(zhuǎn)子支撐12上，且置于低溫杜瓦4內(nèi)；轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度為1.5m,直徑為4.5m,正常工作時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為lOrpm。轉(zhuǎn)子輪轂8數(shù)為6根，每一根轉(zhuǎn)子輪轂8上安裝兩臺(tái)壓縮機(jī)1，在轉(zhuǎn)子輪轂8的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置，共同對(duì)一個(gè)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5進(jìn)行制冷。壓縮機(jī)I為內(nèi)置馬達(dá)電源的有油渦旋壓縮機(jī)，壓縮機(jī)I后依次設(shè)有后冷器13、多級(jí)油分離器15、復(fù)合油吸附的緩沖罐14和冷頭2，多級(jí)油分離器15和壓縮機(jī)I之間設(shè)有分離油回流管道16，每臺(tái)壓縮機(jī)I匹配一個(gè)冷頭2，冷頭2就近固定在轉(zhuǎn)子輪轂8上，保證壓縮機(jī)I對(duì)其近距離供電和提供制冷工質(zhì)；冷頭2深入到低溫杜瓦4內(nèi)通過導(dǎo)熱裝置3對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻。每臺(tái)壓縮機(jī)I后的后冷器13周圍均纏繞冷卻水管10，用于散熱，冷卻水管10中循環(huán)冷卻水的引入引出通過固定在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸7末端的旋轉(zhuǎn)接頭6來(lái)實(shí)現(xiàn)；壓縮機(jī)I工作時(shí)由復(fù)合在旋轉(zhuǎn)接頭6上的滑環(huán)供電。上述壓縮機(jī)1、后冷器13、多級(jí)油分離器15、復(fù)合油吸附的緩沖罐14、分離油回流管道16、冷頭2、導(dǎo)熱裝置3和冷卻水管10共同構(gòu)成低溫制冷裝置，固定在轉(zhuǎn)子輪轂8上、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。
[0043]旋轉(zhuǎn)接頭6包括靜止部件62和置于靜止部件62中央的旋轉(zhuǎn)部件61，旋轉(zhuǎn)部件61通過磁流體密封技術(shù)與靜止部件62實(shí)現(xiàn)密封旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)部件61的一端通過靜止部件62上的冷卻水流入口 63與外部靜止水管相連，將循環(huán)冷卻水引入旋轉(zhuǎn)部件61內(nèi)部；旋轉(zhuǎn)部件61的另一端設(shè)有12個(gè)冷卻水流出口 64，并分別與冷卻水管10相接。旋轉(zhuǎn)部件61為雙層結(jié)構(gòu)，層與層之間構(gòu)成冷卻水回流通道65 ;冷卻水回流通道65 —端設(shè)有12個(gè)回流冷卻水入口 66，并分別與冷卻水管10相接；冷卻水回流通道65另一端設(shè)有回流冷卻水出口 67，使循環(huán)冷卻水重新回到冷卻水庫(kù)。
[0044]所述滑環(huán)包括滑環(huán)固定端68、電刷69和滑環(huán)滑動(dòng)端60?；h(huán)固定端68和電刷69通過導(dǎo)體板連接，滑環(huán)固定端68和電刷69固定在靜止部件62上；滑環(huán)固定端68上裝有電源引線，與外部電源相連?；h(huán)滑動(dòng)端60固定在旋轉(zhuǎn)部件61上，通過與電刷69的電接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)12臺(tái)壓縮機(jī)I的供電。
[0045]導(dǎo)熱裝置3包裹超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5，且置于低溫杜瓦4內(nèi)。導(dǎo)熱裝置3包括設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5上表面和下表面的兩塊徑向堆疊導(dǎo)熱板31，設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5側(cè)壁的軸向堆疊導(dǎo)熱板32，設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5圓弧段處軸向堆疊導(dǎo)熱板32外側(cè)的軸向?qū)崞?3，垂直于軸向?qū)崞?3設(shè)置的徑向?qū)崞?4，及設(shè)于徑向?qū)崞?4上、用于包裹冷頭2的冷頭槽35 ;徑向堆疊導(dǎo)熱板31、軸向堆疊導(dǎo)熱板32和軸向?qū)崞?3通過固定板36和導(dǎo)熱螺母37固定連為一體。徑向堆疊導(dǎo)熱板31和軸向堆疊導(dǎo)熱板32均由導(dǎo)熱性能優(yōu)良的紫銅片堆疊而成，相鄰紫銅片之間涂有硅微粉。徑向堆疊導(dǎo)熱板31和軸向堆疊導(dǎo)熱板32的邊緣為齒槽狀，槽深為2mm。
[0046]實(shí)施例2
[0047]與實(shí)施例1相同的地方不再重復(fù)敘述，不同之處在于:超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5由MgB2帶材繞制而成。轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度為1.8m,直徑為5m,正常工作時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為12rpm。相鄰紫銅片之間涂有Al2O315徑向堆疊導(dǎo)熱板31和軸向堆疊導(dǎo)熱板32的邊緣為齒槽狀，槽深為3mm。[0048]實(shí)施例3
[0049]與實(shí)施例1相同的地方不再重復(fù)敘述，不同之處在于:超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5由YBCO帶材和MgB2帶材共同繞制而成；根據(jù)兩種超導(dǎo)帶材高場(chǎng)載流能力的不同，超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5的內(nèi)層(高場(chǎng)部分)由YBCO帶材繞制，超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5的外層(低場(chǎng)部分)由MgB2帶材繞制。相鄰紫銅片之間涂有AlN粉。
[0050]實(shí)施例4
[0051]與實(shí)施例1相同的地方不再重復(fù)敘述，不同之處在于:超導(dǎo)勵(lì)磁線圈5由低溫超導(dǎo)材料NbTi繞制而成。相鄰紫銅片之間涂有MgO粉。
【權(quán)利要求】
1.一種兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括電樞繞組(11)的定子(9)、帶有超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5)的轉(zhuǎn)子和低溫制冷裝置，其特征在于:所述低溫制冷裝置固定在轉(zhuǎn)子輪轂(8)上、隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)；所述低溫制冷裝置包括依次相連的冷頭(2)、緩沖罐(14)、后冷器(13)和為冷頭(2)供電并提供制冷工質(zhì)的壓縮機(jī)(1)，以及纏繞在后冷器(13)周圍的冷卻水管(10);為冷卻水管(10)引入引出循環(huán)冷卻水的旋轉(zhuǎn)接頭(6)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(7)相連，為壓縮機(jī)(I)供電的滑環(huán)復(fù)合在旋轉(zhuǎn)接頭(6)上；超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5)置于低溫杜瓦(4)內(nèi)，冷頭(2)深入低溫杜瓦(4)對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5)進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:旋轉(zhuǎn)接頭(6)包括靜止部件(62)和置于靜止部件(62)中央的旋轉(zhuǎn)部件(61)，旋轉(zhuǎn)部件(61)通過磁流體密封技術(shù)與靜止部件(62)實(shí)現(xiàn)密封旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)部件(61)的一端通過靜止部件(62)上的冷卻水流入口(63)與外部靜止水管相連、將循環(huán)冷卻水引入旋轉(zhuǎn)部件(61)內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)部件(61)的另一端設(shè)有冷卻水流出口(64)、并與冷卻水管(10)相接；旋轉(zhuǎn)部件(61)為雙層結(jié)構(gòu)，層與層之間構(gòu)成冷卻水回流通道(65)，冷卻水回流通道(65) 一端設(shè)有回流冷卻水入口(66)、并與冷卻水管(10 )相接，冷卻水回流通道(65 )另一端設(shè)有回流冷卻水出口( 67 )、使循環(huán)冷卻水重新回到冷卻水庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述滑環(huán)包括滑環(huán)固定端(68 )、電刷(69 )和滑環(huán)滑動(dòng)端(60 );滑環(huán)固定端(68 )和電刷(69 )通過導(dǎo)體板連接、并固定在靜止部件(62)上，滑環(huán)固定端(68)上裝有電源引線、與外部電源相連；滑環(huán)滑動(dòng)端(60 )固定在旋轉(zhuǎn)部件(61)上，通過與電刷(69 )的電接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)(I)供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:冷頭(2)通過導(dǎo)熱裝置(3 )對(duì)超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5 )進(jìn)行傳導(dǎo)冷卻；導(dǎo)熱裝置(3 )包括設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5 )上表面和下表面的兩塊徑向堆疊導(dǎo)熱板(31)，設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5)側(cè)壁的軸向堆疊導(dǎo)熱板(32),設(shè)于超導(dǎo)勵(lì)磁線圈(5)圓弧段處軸向堆疊導(dǎo)熱板(32)外側(cè)的軸向?qū)崞?33),垂直于軸向?qū)崞?33)設(shè)置的徑向?qū)崞?34)，及設(shè)于徑向?qū)崞?34)上、用于包裹冷頭(2)的冷頭槽(35);徑向堆疊導(dǎo)熱板(31)、軸向堆疊導(dǎo)熱板(32)和軸向?qū)崞?33)通過固定板(36)和導(dǎo)熱螺母(37)固定連為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:徑向堆疊導(dǎo)熱板(31)和軸向堆疊導(dǎo)熱板(32)為紫銅片堆疊結(jié)構(gòu)，相鄰紫銅片之間涂有絕緣、高導(dǎo)熱性能粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:徑向堆疊導(dǎo)熱板(31)和軸向堆疊導(dǎo)熱板(32)的邊緣為齒槽狀,槽深為2-3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述絕緣、高導(dǎo)熱性能粉末為Al2O3,或AlN粉，或硅微粉，或MgO粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:壓縮機(jī)(I)為內(nèi)置馬達(dá)電源的有油渦旋壓縮機(jī)，緩沖罐(14)與后冷器(13)之間設(shè)有多級(jí)油分離器(15)，多級(jí)油分離器(15)與壓縮機(jī)(I)之間設(shè)有分離油回流管道(16)，緩沖罐(14)為復(fù)合油吸附的緩沖罐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度小于2m,直徑為4.5_5m,轉(zhuǎn)速為10_12rpm。
【文檔編號(hào)】H02K9/00GK103730985SQ201410026438
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】金建勛, 姜在強(qiáng), 畢延芳, 信贏, 向田法 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)