一种用于电力系统的可调式超导发电装置

技术领域

本发明涉及电力系统发电设备技术领域，特别涉及一种用于电力系统的可调式超导发电装置。

背景技术

在电力系统的发电领域中，发电机的容量越来越大，体积与重量亦随之增大，尤其在大功率直驱风力发电领域，传统的直驱永磁发电机及直驱电励磁发电机在研发时，由于发电机用导体具有一定的电阻值，导致发电机发电过程中存在较大的损耗，其重量与体积越来越成了风力发电机单机容量往大发展的制约因素，因此为了降低发电机的损耗，使用电阻值较小的材料制成的绕组可以有效的降低发电机的损耗，为了进一步降低发电机损耗，发电机开始使用零阻值的超导材料进行制造，而常用的超导材料需要在一定的低温环境中才能起到超导作用。

然而，就目前现有的超导风力发电机中，在发电机壳体内部设置制冷机构和液氮冷却泵，使发电机内部维持低温，使发电机内部超导体处于临界温度进行运转，而发电机外壳外部与空气接触，导致发电机外壳温度散冷速度提高，大大增加了发电机内部制冷机构的负载，导致发电机内部超导体温度不稳定，大大影响发电效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于电力系统的可调式超导发电装置，以解决就目前现有的超导风力发电机中，在发电机壳体内部设置制冷机构和液氮冷却泵，使发电机内部维持低温，使发电机内部超导体处于临界温度进行运转，而发电机外壳外部与空气接触，导致发电机外壳温度散冷速度提高，大大增加了发电机内部制冷机构的负载，导致发电机内部超导体温度不稳定，大大影响发电效率的问题。

本发明提供了一种用于电力系统的可调式超导发电装置，具体包括：风力超导发电机；所述风力超导发电机的左侧安装有叶片接头；冷却液循环泵，所述冷却液循环泵通过螺栓固定连接在风力超导发电机的右端面；冷却机，所述冷却机通过螺栓固定连接在冷却液循环泵的右端面，且冷却机的输出端连接冷却液循环泵的输入端；内隔热护板，所述内隔热护板设有四处，四处内隔热护板分别滑动连接在风力超导发电机的上、下、前、后表面上；冷却液循环管，所述冷却液循环管固定连接在内隔热护板的内表面上，且冷却液循环管连接冷却液循环泵的输出端和冷却机的输入端；发电机外护壳，所述发电机外护壳设有四处，四处发电机外护壳均滑动连接在风力超导发电机的外表面上；冷却外护壳，所述冷却外护壳设有四处，四处冷却外护壳均通过螺栓固定连接在冷却机的外表面上，且四处冷却外护壳分别位于四处发电机外护壳的右方并贴合四处冷却外护壳的右边缘；护壳外锁板，所述护壳外锁板设有四处，四处护壳外锁板分别通过螺栓固定连接在四处内隔热护板上。

进一步的，所述风力超导发电机的前、后、上、下表面上均加工有导温凸纹，且导温凸纹的横截面呈等腰三角形结构，风力超导发电机的前上方棱边、前下方棱边、后上方棱边和后下方棱边上分别通过焊接连接有一处定位导向条，定位导向条的截面呈“T”形结构。

进一步的，所述内隔热护板为矩形的中空板体，内隔热护板的外表面右端固定连接有左缘定位凸板，左缘定位凸板的外表面开设有两处凸板定位孔，凸板定位孔内孔壁上开设有内螺纹。

进一步的，所述冷却液循环管的左端连接有冷却液回留管，冷却液回留管的输出端固定连接在冷却机的输入端。

进一步的，所述冷却液循环管内部设有冷却液输入腔和冷却液输回腔，冷却液输入腔和冷却液输回腔通过截面呈“U”形的隔板分隔形成，且冷却液输入腔位于“U”形隔板的外侧，冷却液输回腔位于“U”形隔板的内侧，冷却液输回腔连通冷却液回留管，“U”形隔板的左端设有缺口，用于贯通冷却液输入腔和冷却液输回腔，冷却液输入腔连接冷却液循环泵的输出端。

进一步的，所述发电机外护壳为“L”形的板体，且发电机外护壳为中空结构，发电机外护壳内腔为真空，发电机外护壳的外表面右侧两顶角位置分别凸出加工有一处“L”形凸块结构的左置外壳定位锁条，发电机外护壳的内表面通过焊接连接有导向锁套，导向锁套与定位导向条滑动连接。

进一步的，所述冷却外护壳为“L”形的板体，且冷却外护壳为中空结构，冷却外护壳内腔为真空，冷却外护壳的外表面左端两顶角位置分别凸出设置有一处“L”形凸块结构的右置外壳定位锁条，冷却外护壳的右表面固定连接有装配锁板，装配锁板上贯穿开设有圆孔。

进一步的，所述护壳外锁板的两侧分别开设有两处通孔结构的锁板锁孔，护壳外锁板的下表面四个顶角位置分别凸出加工有一处矩形凸块结构的锁板下凸块。

有益效果

1、本发明中的风力超导发电机外壳体上凸出加工有导温凸纹的结构，在发电机工作状态时，风力超导发电机内部温度较低，且导温凸纹与冷却液循环管为紧密贴合状态，通过冷却液循环泵和冷却机的作用，冷却机将冷却液进行降温，并通过冷却液循环泵将冷却机内的低温冷却液输送至冷却液循环管的冷却液输入腔内部，使冷却液在冷却液输入腔内部向左流动，并通过隔板左端的缺口进入冷却液输回腔，冷却液输回腔通过冷却液回留管将冷却液输送回冷却机进行重复冷却，在此过程中，通过流动状态的冷却液将冷却液循环管的温度降低，而后通过冷却液循环管外壁与导温凸纹的紧密接触，使两者进行热量交换，从而降低风力超导发电机外壳体的温度，降低风力超导发电机内部制冷系统的压力，稳定风力超导发电机内部的温度波动，避免温度波动导致的发电机内部超导体温度不稳定而影响发电效率的情况。

2、本发明通过四处内隔热护板对冷却液循环管进行安装，并且内隔热护板内部设有空腔，可以有效的降低内隔热护板的导温效果，减小冷却液循环管的温度流失，更好的起到隔热的作用。

3、本申请的四处内隔热护板外还设置有发电机外护壳，发电机外护壳通过导向锁套与定位导向条的滑动连接固定在内隔热护板外部，发电机外护壳同样为空腔结构，发电机外护壳配合内隔热护板可以进一步提高电机的温度隔离效果，更好的减小冷却液循环管的温度流失，同样的冷却外护壳包裹在冷却液循环泵和冷却机的外侧，对冷却液循环泵和冷却机进行包裹对其隔离，在发电机外护壳和冷却外护壳均安装完成后，通过螺栓与凸板定位孔的配合，将护壳外锁板进行固定，使四处锁板下凸块对外壳定位锁条进行限位，实现对多组发电机外护壳和冷却外护壳的固定作用，进一步加强了外层隔温结构的安装牢固性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例风力超导发电机的结构示意图。

图3是本发明的实施例冷却外护壳的结构示意图。

图4是本发明的实施例发电机外护壳的结构示意图。

图5是本发明的实施例内隔热护板的结构示意图。

图6是本发明的实施例冷却液循环管的结构示意图。

图7是本发明的实施例冷却液输入腔的结构示意图。

图8是本发明的实施例护壳外锁板的结构示意图。

图9是本发明的实施例图2的A处局部放大的结构示意图。

图10是本发明的实施例图5的B处局部放大的的结构示意图。

图11是本发明的实施例图6的C处局部放大的的结构示意图。

图12是本发明的实施例图7的D处局部放大的的结构示意图。

图13是本发明的实施例图8的E处局部放大的的结构示意图。

附图标记列表

1、风力超导发电机；101、定位导向条；102、导温凸纹；2、叶片接头；3、冷却液循环泵；4、冷却机；5、内隔热护板；501、左缘定位凸板；5011、凸板定位孔；6、冷却液循环管；601、冷却液回留管；602、冷却液输入腔；603、冷却液输回腔；7、发电机外护壳；701、左置外壳定位锁条；702、导向锁套；8、冷却外护壳；801、右置外壳定位锁条；802、装配锁板；9、护壳外锁板；901、锁板锁孔；902、锁板下凸块。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明的具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。除非另有说明，否则本文所使用的术语具有本领域通常的含义。附图中相同的附图标记代表相同的部件。

实施例一：请参考图1至图13所示：

本发明提供一种用于电力系统的可调式超导发电装置，包括：风力超导发电机1；风力超导发电机1的左侧安装有叶片接头2；冷却液循环泵3，冷却液循环泵3通过螺栓固定连接在风力超导发电机1的右端面；冷却机4，冷却机4通过螺栓固定连接在冷却液循环泵3的右端面，且冷却机4的输出端连接冷却液循环泵3的输入端；内隔热护板5，内隔热护板5设有四处，四处内隔热护板5分别滑动连接在风力超导发电机1的上、下、前、后表面上；冷却液循环管6，冷却液循环管6固定连接在内隔热护板5的内表面上，且冷却液循环管6连接冷却液循环泵3的输出端和冷却机4的输入端；发电机外护壳7，发电机外护壳7设有四处，四处发电机外护壳7均滑动连接在风力超导发电机1的外表面上；冷却外护壳8，冷却外护壳8设有四处，四处冷却外护壳8均通过螺栓固定连接在冷却机4的外表面上，且四处冷却外护壳8分别位于四处发电机外护壳7的右方并贴合四处冷却外护壳8的右边缘；护壳外锁板9，护壳外锁板9设有四处，四处护壳外锁板9分别通过螺栓固定连接在四处内隔热护板5上。

其中，风力超导发电机1的前、后、上、下表面上均加工有导温凸纹102，且导温凸纹102的横截面呈等腰三角形结构，风力超导发电机1的前上方棱边、前下方棱边、后上方棱边和后下方棱边上分别通过焊接连接有一处定位导向条101，定位导向条101的截面呈“T”形结构，发电机外护壳7的内表面通过焊接连接有导向锁套702，导向锁套702与定位导向条101滑动连接；通过导向锁套702与定位导向条101的滑动连接对发电机外护壳7进行初步安装，冷却液循环管6的左端连接有冷却液回留管601，冷却液回留管601的输出端固定连接在冷却机4的输入端；冷却液循环管6内部设有冷却液输入腔602和冷却液输回腔603，冷却液输入腔602和冷却液输回腔603通过截面呈“U”形的隔板分隔形成，且冷却液输入腔602位于“U”形隔板的外侧，冷却液输回腔603位于“U”形隔板的内侧，冷却液输回腔603连通冷却液回留管601，“U”形隔板的左端设有缺口，用于贯通冷却液输入腔602和冷却液输回腔603，冷却液输入腔602连接冷却液循环泵3的输出端；导温凸纹102与冷却液循环管6为紧密贴合状态，通过冷却液循环泵3和冷却机4的作用，冷却机4将冷却液进行降温，并通过冷却液循环泵3将冷却机4内的低温冷却液输送至冷却液循环管6的冷却液输入腔602内部，使冷却液在冷却液输入腔602内部向左流动，并通过隔板左端的缺口进入冷却液输回腔603，冷却液输回腔603通过冷却液回留管601将冷却液输送回冷却机4进行重复冷却，在此过程中，通过流动状态的冷却液将冷却液循环管6的温度降低，而后通过冷却液循环管6外壁与导温凸纹102的紧密接触，使两者进行热量交换，从而降低风力超导发电机1外壳体的温度。

其中，内隔热护板5为矩形的中空板体，内隔热护板5的外表面右端固定连接有左缘定位凸板501，左缘定位凸板501的外表面开设有两处凸板定位孔5011，凸板定位孔5011内孔壁上开设有内螺纹；通过四处内隔热护板5对冷却液循环管6进行安装，并且内隔热护板5内部设有空腔，可以有效的降低内隔热护板5的导温效果，减小冷却液循环管6的温度流失。

其中，发电机外护壳7为“L”形的板体，且发电机外护壳7为中空结构，发电机外护壳7内腔为真空，发电机外护壳7的外表面右侧两顶角位置分别凸出加工有一处“L”形凸块结构的左置外壳定位锁条701；冷却外护壳8为“L”形的板体，且冷却外护壳8为中空结构，冷却外护壳8内腔为真空，冷却外护壳8的外表面左端两顶角位置分别凸出设置有一处“L”形凸块结构的右置外壳定位锁条801，冷却外护壳8的右表面固定连接有装配锁板802，装配锁板802上贯穿开设有圆孔；发电机外护壳7通过导向锁套702与定位导向条101的滑动连接固定在内隔热护板5外部，发电机外护壳7同样为空腔结构，发电机外护壳7配合内隔热护板5可以进一步提高电机的温度隔离效果，更好的减小冷却液循环管6的温度流失，同样的冷却外护壳8包裹在冷却液循环泵3和冷却机4的外侧，对冷却液循环泵3和冷却机4进行包裹对其隔离，减缓冷却液循环泵3和冷却机4的温度流失。

其中，护壳外锁板9的两侧分别开设有两处通孔结构的锁板锁孔901，护壳外锁板9的下表面四个顶角位置分别凸出加工有一处矩形凸块结构的锁板下凸块902；在发电机外护壳7和冷却外护壳8均安装完成后，通过螺栓与凸板定位孔5011的配合，将护壳外锁板9进行固定，使四处锁板下凸块902对外壳定位锁条进行限位，实现对多组发电机外护壳7和冷却外护壳8的固定作用。

实施例二：冷却液循环管6内部的冷却液输入腔602与冷却液输回腔603之间的隔板为双层铝合金材质制成，可以提高两腔体之间的温度传递效果。

实施例三：冷却液循环管6内部的冷却液输入腔602与冷却液输回腔603之间的隔板为“C”形结构，冷却液输入腔602位于“C”形隔板的外侧，使冷却液输入腔602靠近风力超导发电机1外壳体，从而发挥更好的冷却效果。

本实施例的具体使用方式与作用：本发明中，风力超导发电机1在正常运行时，风力超导发电机1内部通过制冷机构进行降温，在风力超导发电机1的外壳体上，通过冷却机4将冷却液进行降温，并通过冷却液循环泵3将冷却机4内的低温冷却液输送至冷却液循环管6的冷却液输入腔602内部，使冷却液在冷却液输入腔602内部向左流动，并通过隔板左端的缺口进入冷却液输回腔603，冷却液输回腔603通过冷却液回留管601将冷却液输送回冷却机4进行重复冷却，在此过程中，通过流动状态的冷却液将冷却液循环管6的温度降低，而后通过冷却液循环管6外壁与导温凸纹102的紧密接触，使两者进行热量交换，从而降低风力超导发电机1外壳体的温度，降低风力超导发电机1内部制冷系统的压力，稳定风力超导发电机1内部的温度波动；内隔热护板5内部设有空腔，可以有效的降低内隔热护板5的导温效果，减小冷却液循环管6的温度流失，更好的起到隔热的作用；发电机外护壳7通过导向锁套702与定位导向条101的滑动连接固定在内隔热护板5外部，发电机外护壳7同样为空腔结构，发电机外护壳7配合内隔热护板5可以进一步提高电机的温度隔离效果，更好的减小冷却液循环管6的温度流失，同样的冷却外护壳8包裹在冷却液循环泵3和冷却机4的外侧，将冷却外护壳8的右端通过螺栓固定连接在冷却机4外表面上，对冷却液循环泵3和冷却机4进行包裹对其隔离，在发电机外护壳7和冷却外护壳8均安装完成后，通过螺栓与凸板定位孔5011的配合，将螺栓穿过护壳外锁板9的锁板锁孔901并固定在左缘定位凸板501上，使四处锁板下凸块902对外壳定位锁条进行限位，对多组发电机外护壳7和冷却外护壳8进行固定，实现外护壳的加固效果。

最后，需要说明的是，本发明在描述各个构件的位置及其之间的配合关系等时，通常会以一个/一对构件举例而言，然而本领域技术人员应该理解的是，这样的位置、配合关系等，同样适用于其他构件/其他成对的构件。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。