[实用新型]一种双气隙超导开关磁阻发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机领域，特别是涉及一种双气隙超导开关磁阻发电机。

背景技术

开关磁阻发电机为双凸极电机，定子、转子均为凸极齿槽结构，定子上设有集中绕组，转子上既无绕组也无永磁体。由此带来变频器及控制、驱动的简洁性。开关磁阻电机本身具有可控参数多、非线性、缺少明确的数学模型的特点,电机气隙磁场和相磁链随转子位置和绕组相电流而持续、周期性变化，没有传统电机的稳定磁路工作点，而是一个动态三维磁空间。

随着电机功率的增大，电机的体积将会越来越大。特别对于低速电机，例如开关磁阻风力发电机，当功率大于兆瓦或数兆瓦以上时，其体积将会变得相当庞大，以至于会对运输带来极大困难。

传统的铜导线绕组常用于开关磁阻电机的定子中，定子中的定子铁芯由硅钢片叠成或铁材料加工而成，而铜导线绕组的电阻产生的铜损耗，降低了电机的效率及功率因数。

定子超导线圈是由脆性超导材料制成的，而且必须冷却到临界温度或以下以实现和维持超导性。由硅钢片叠成或铁加工成的定子铁芯在低温下的脆性不能用于定子磁路中。

定子铁芯的气隙磁场大约为2特斯拉时饱和，若超导定子采用空气芯设计，在定子中，没有导磁的定子铁芯，可以达到3特斯拉或更高的气隙磁场。高气隙磁场提高了电机的能量密度，使电机的重量和尺寸显著地大大减小。空气芯超导体定子需要大量的超导线材，从而增加了所需的线圈匝数、线圈支撑的复杂程度、以及超导线圈和定子的生产成本。

由此可见，上述现有的一种开关磁阻发电机在结构与使用上，仍存在有不便与缺陷，亟待加以进一步改进。如何能创设一种既能避免空气芯耗材量大、线圈支撑复杂，又能使超导定子铁芯能正常工作的新的超导开关磁阻发电机,实属当前重要研发课题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双气隙超导开关磁阻发电机，使其定子铁芯临界温度下能够正常工作且线圈支撑能保护超导定子线圈，从而克服现有的超导定子铁芯临界温度下易开裂疲劳的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双气隙超导开关磁阻发电机，包括内外定子及双凸极转子；所述的外定子包括外定子铁芯、外定子线圈支撑、外定子超导定子线圈和外定子低温容器，其中，外定子超导定子线圈固定在外定子线圈支撑上，外定子超导定子线圈和外定子线圈支撑安装在外定子低温容器的封闭空间内，外定子低温容器和外定子线圈支撑通过外定子绝热螺钉与外定子铁芯固定连接；所述的内定子包括内定子铁芯、内定子线圈支撑、内定子超导定子线圈和内定子低温容器，其中，内定子超导定子线圈固定在内定子线圈支撑上，内定子超导定子线圈和内定子线圈支撑安装在内定子低温容器的封闭空间内，内定子低温容器和内定子线圈支撑通过内定子绝热螺钉与内定子铁芯固定连接。

作为本实用新型的一种改进，所述的内定子低温容器在连接内定子绝热螺钉的通孔处装有内定子密封垫，并在所述的内定子绝热螺钉上套有内定子绝热套管；所述的外定子低温容器在连接外定子绝热螺钉的通孔处装有外定子密封垫，并在所述的外定子绝热螺钉上套有外定子绝热套管。

所述的内定子绝热套管和外定子绝热套管分别设有与内定子密封垫和外定子绝热套管对应的下端止口。

所述的内定子低温容器分别由低温容器Ⅰ及低温容器Ⅱ两部分通过焊接或螺栓连接组成，分别安装在内定子线圈支撑的外侧和内侧；所述的外定子低温容器分别由低温容器Ⅲ及低温容器Ⅳ两部分通过焊接或螺栓连接组成，分别安装在外定子线圈支撑的外侧和内侧。。

所述的内外定子铁芯均包括定子槽和定子齿，所述的内外定子超导定子线圈为跑道形状，所述的内外定子线圈支撑为中空的跑道形并在外圈设有与内外定子超导定子线圈对应的凹槽，安装有内定子超导定子线圈的内定子线圈支撑以及内定子低温容器套在内定子铁芯的定子齿处，安装有外定子超导定子线圈的外定子线圈支撑以及外定子低温容器套在外定子铁芯的定子齿处。

所述的定子齿端处设有槽口，并通过该槽口在定子槽开口处装有定子槽楔，分别将内外定子超导定子线圈、内外定子线圈支撑以及内外定子低温容器固定在定子槽内。

所述的内定子铁芯的轭部以及内定子低温容器和内定子线圈支撑的下端面，在靠近定子齿两侧的对应位置分别开设有通孔、螺纹孔，所述的内定子绝热螺钉穿过内定子铁芯和内定子低温容器的通孔，与内定子线圈支撑的螺纹孔螺接紧固；所述的外定子铁芯的轭部以及外定子低温容器和外定子线圈支撑的上端面，在靠近定子齿两侧的对应位置分别开设有通孔、螺纹孔，所述的外定子绝热螺钉穿过外定子铁芯和外定子低温容器的通孔，与外定子线圈支撑的螺纹孔螺接紧固。