專利名稱：鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導發(fā)電機，具體涉及的是一種利用高溫超導材料制備 的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機。
背景技術(shù)：
具有高溫超導勵磁繞組的同步發(fā)電機是目前制備技術(shù)比較成熟的一類超 導發(fā)電機。該種發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)發(fā)電才M目似，主要由固定的定子和 可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成，不同之處在于使用高溫超導導線(一般為
Bi-2223高溫超導材料)取代常規(guī)銅導線來制作轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組，并且在發(fā) 電機中還設(shè)置了專門的低溫冷卻系統(tǒng)以便使超導體進入超導態(tài)。由于高溫超 導導線如Bi-2223高溫超導材料，具有較高的電流密度和載流能力(其載流 能力比同等截面積的銅導線高100倍以上)，使得該種高溫超導發(fā)電機與相
同體積的常規(guī)發(fā)電糸l4目比，能夠承載更大的電流，產(chǎn)生更強的磁場；在輸出 功率相同的情況下，高溫超導發(fā)電機的體積和重量能夠減小到常規(guī)發(fā)電機的
1/5-1/10。
盡管這種高溫超導發(fā)電機與常規(guī)發(fā)電^4目比具有顯著的優(yōu)越性，但是仍 存在一些明顯的缺點。比如Bi-2223高溫超導導線在直流條件下運行，其電 阻基本為零，幾乎沒有損耗；但當其處于交變磁場中時，就會產(chǎn)生嚴重的交 流損耗。這一缺點來源于第一代高溫超導材料本身的性質(zhì)。當外磁場平行或 垂直于發(fā)電機的超導勵磁繞組上的Bi-2223高溫超導帶材的a-b面時，所用超 導材料的臨界電流將會顯著降低，導致磁滯損耗明顯增大。因此，為了避免交流損耗，Bi-2223高溫超導導線只被用于同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的勵^磁繞組，這 樣保證了超導材料在直流條件下的高載流能力，同時也使該種具有高溫超導 勵磁繞組的發(fā)電機只能用作同步發(fā)電機，這大大限制了高溫超導發(fā)電機的應(yīng) 用領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的高溫超導發(fā)電機的應(yīng)用問 題，而提供一種鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，以實現(xiàn)超導發(fā)電機在交流異步 發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，包
括
固定的定子和在所述定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的鼠籠式轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括兩個轉(zhuǎn)子 端環(huán)和位于該轉(zhuǎn)子端環(huán)之間的沉積有YBCO高溫超導涂層的轉(zhuǎn)子銅棒。
進一步地，所述轉(zhuǎn)子銅棒是通過將多層所述YBCO高溫超導涂層以化學 氣相沉積方式均勻覆蓋在絕緣銅襯底棒上構(gòu)成的。
進一步地，所述多層YBCO高溫超導涂層為3層。
進一步地，在所述轉(zhuǎn)子銅棒兩端處的所述多層YBCO高溫超導涂層被制 成階梯狀。
進一步地，所述絕緣銅襯底棒為空心結(jié)構(gòu)，用于冷々某流動。 進一步地，所述YBCO高溫超導涂層和絕緣銅襯底棒的外表面包覆Ag 合金包套。
進一步地，所述定子采用銅導線作為電樞繞組。 進一步地，所述冷々某采用液氮。
因此，本發(fā)明該種結(jié)構(gòu)使得超導發(fā)電機能夠用于一部分需要交流異步發(fā) 電機的場合，擴大了超導發(fā)電機的使用范圍。由于高溫超導發(fā)電機具有的普遍特點，比一般的發(fā)電機具有更小的體積和重量，而且具有更高的效率。

圖1為本發(fā)明鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機的轉(zhuǎn)子示意圖2為本發(fā)明多層YBCO高溫超導涂層覆蓋的轉(zhuǎn)子銅棒的示意圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。 如圖1顯示了具有鼠籠式結(jié)構(gòu)的異步高溫超導發(fā)電機的轉(zhuǎn)子部分的示意 圖。該轉(zhuǎn)子的鼠籠式結(jié)構(gòu)主要由位于轉(zhuǎn)子兩端的轉(zhuǎn)子端環(huán)1和若干位于兩轉(zhuǎn) 子端環(huán)1之間的轉(zhuǎn)子銅棒2組成。轉(zhuǎn)子端環(huán)1由導電性能良好的銅材料制成， 每一根轉(zhuǎn)子銅棒2的兩端分別焊接在兩個轉(zhuǎn)子端環(huán)1的對應(yīng)位置，整個轉(zhuǎn)子 形成鼠籠式結(jié)構(gòu)(圖1中沒有顯示鐵芯部分)。
本發(fā)明提出的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機與常規(guī)的鼠籠式異步發(fā)電機的 結(jié)構(gòu)近似，主要由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的鼠籠狀轉(zhuǎn)子構(gòu)成。但是，該轉(zhuǎn)子銅 棒2上沉積有YBCO高溫超導涂層。從而，在鼠籠狀轉(zhuǎn)子上使用了 YBCO高 溫超導涂層作為交流勵磁電流的回路，而在定子上使用常規(guī)的銅導線作為電 樞繞組。由于YBCO高溫超導材料屬于第二代高溫超導體，不同于Bi-2223 高溫超導材料所屬的第一代高溫超導體，其涂層的臨界電流幾乎不受外部交 流磁場的影響，因而可以利用該種高溫超導材料制備負栽交流勵磁電流的發(fā) 電機的鼠籠狀轉(zhuǎn)子部分。由于高溫超導發(fā)電機具有的普遍特點，本發(fā)明提出 的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機比一般的發(fā)電機具有更小的體積和重量，而且 具有更高的效率。
參見圖2本發(fā)明多層YBCO高溫超導涂層覆蓋的轉(zhuǎn)子銅棒的示意圖，詳 細介紹本發(fā)明轉(zhuǎn)子銅棒2。該轉(zhuǎn)子銅棒2是由多層YBCO高溫超導涂層4， 5，6以化學氣相沉積(CVD)的方式均勻覆蓋在絕緣銅襯底棒3的一側(cè)上構(gòu)成 的。在本實施例中，多層YBCO高溫超導涂層優(yōu)選為3層，并非用于限制本 發(fā)明YBCO高溫超導涂層的多層設(shè)置。而且，為了滿足與轉(zhuǎn)子端環(huán)1連接的 需要，轉(zhuǎn)子銅棒2上的YBCO涂層在銅棒兩端處被制成階梯狀，即涂層5比 涂層4稍短，涂層6比涂層5稍短。
如圖2所示，絕緣銅襯底棒3為空心結(jié)構(gòu)，這樣作為冷々某的液氮可以由 絕緣銅襯底棒3的一端流入，另一端流出。冷々某的選用并非僅限于液氮。這 樣覆蓋在絕緣銅襯底棒3上的多層YBCO高溫超導涂層4， 5， 6將得到冷卻， 以便在工作時進入超導態(tài)。也即該空心結(jié)構(gòu)的絕緣銅襯底棒形成了該鼠籠式 超導發(fā)電機中的低溫冷卻系統(tǒng)的用于冷媒通過的通道，該系統(tǒng)還包括絕熱層 (圖中未示出)。
同時，如圖2所示在多層YBCO高溫超導涂層4， 5, 6和絕緣銅襯底棒 3的外表面包覆了 Ag合金包套7，以強化復合結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子銅棒2的強度，當 然在此并不限制于Ag合金，也可用其他材料。
本發(fā)明鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機屬于感應(yīng)發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子呈鼠籠狀， 不需要由外界通入勵磁電流，完全依靠定子上的電樞繞組與鼠籠狀轉(zhuǎn)子的相 互感應(yīng)產(chǎn)生交流勵磁電流。因此該種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)簡單，維護少等 優(yōu)點，多用于中小型異步發(fā)電機的場合。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當 理解，可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案和權(quán) 利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求1、一種鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于包括固定的定子和在所述定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的鼠籠式轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括兩個轉(zhuǎn)子端環(huán)和位于該轉(zhuǎn)子端環(huán)之間的沉積有YBCO高溫超導涂層的轉(zhuǎn)子銅棒。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 轉(zhuǎn)子銅棒是通過將多層所述YBCO高溫超導涂層以化學氣相沉積方式均勻覆 蓋在絕緣銅襯底棒上構(gòu)成的轉(zhuǎn)子銅棒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 多層YBCO高溫超導涂層為3層YBCO高溫超導涂層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 轉(zhuǎn)子銅棒兩端處的所述多層YBCO高溫超導涂層被制成階梯狀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在 于所述絕緣銅襯底棒為空心結(jié)構(gòu)，用于冷4某流動。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 YBCO高溫超導涂層和絕緣銅襯底棒的外表面包覆Ag合金包套，以增大整 體強度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 定子采用常規(guī)的銅導線作為電樞繞組。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，其特征在于所述 冷媒可采用液氮。
專利摘要本實用新型涉及一種鼠籠式異步高溫超導發(fā)電機，包括固定的定子和在所述定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的鼠籠式轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括兩個轉(zhuǎn)子端環(huán)和位于該轉(zhuǎn)子端環(huán)之間的沉積有YBCO高溫超導涂層的轉(zhuǎn)子銅棒。本實用新型該種結(jié)構(gòu)使得超導發(fā)電機能夠用于一部分需要交流異步發(fā)電機的場合，擴大了超導發(fā)電機的使用范圍。由于高溫超導發(fā)電機具有的普遍特點，比一般的發(fā)電機具有更小的體積和重量，而且具有更高的效率。
文檔編號H02K17/16GK201352750SQ20092010532
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者凱 涂, 王延軍, 旺 米, 陽運國 申請人:北京美爾斯通科技發(fā)展股份有限公司