一种潜液式液化天然气泵用低温电机制造技术

本发明专利技术公开了一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。所述泵工作温度可以达到‑250℃甚至更低，其功率密度是常温电机的4倍以上，达到了本领域的领先水平。

Low temperature motor for submersible liquefied natural gas pump

The invention discloses a submersible pump with low temperature liquefied natural motor, the motor adopts the basic structure of the 3 phase, and 4 pole asynchronous motor, stator winding of the motor by using Ca0.4Nd0.6FeAsF superconducting materials, the rotor bars in silicon steel as the main body, doped with Ca0.4Nd0.6FeAsF and SmCo. The working temperature of the pump can reach 250 C or below, the power density of the motor is at room temperature for more than 4 times, reached the leading level in this field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温电机领域，尤其涉及一种潜液式液化天然气泵用低温电机。
技术介绍
目前，随着大气污染，特别是雾霾污染的加重，对于粉尘、硫氮含量高的燃料，尤其是煤炭燃料的限制越来越广。但整个北方地区，对于燃料的需求越来越大，因此，清洁能源的应用会越来越广。在清洁能源中，天然气因为热值高，输送方便且燃烧后仅产生二氧化碳和水，获得了极大的应用。天然气的大量应用带来了相应的输送问题，而天然气因为其形态的原因，输送主要是通过将其液化后输送的。当液化天然气(liquefiednaturalgas，LNG)的输送量较大或管路流动阻力较大时，通常采用LNG泵进行输送。另外，LNG运输船装、卸LNG以及汽车加注LNG等场合均需要使用LNG泵。由于液化天然气冷却至液体的温度是-161.5℃，因此液化天然气泵对低温性能要求较高。目前，低温天然气泵的主要供应商为美国J.C.Carter公司，日本的Ebara、Nikkiso、Shinko公司，法国的Cryostar公司等少数几家公司。这几家公司基本垄断着LNG输送泵技术，我国目前暂无自主知识产权的产品。LNG泵分为潜液式和非潜液式，其中潜液式结构简单，运行安全，是目前LNG泵的主流形式。潜液式LNG泵所用电机密封于泵内，浸泡在被输送的LNG中。由于LNG温度一般低于-161℃，因此LNG泵用电极必须是低温电机。低温电机是LNG泵的核心部件之一，在LNG泵的价格构成中占到总价格的20％-40％，因此开展LNG泵低温电机的研究将为LNG泵的国产化提供重要的技术支持，也为其他低温领域的电机应用奠定了技术基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种潜液式液化天然气泵用低温电机，能够使得所述泵工作温度达到-250℃甚至更低，其功率密度是常温电机的4倍以上。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。本专利技术的硅钢指的是含硅量为0.5％至4.5％的极低碳硅铁合金，因结构和用途不同而被分为无取向硅钢和取向硅钢。本专利技术经过在各种硅钢中进行选择，例如牌号分别为V400-50A、M140-30S、50A290、50A470、JIS35A300、2212、3413和27QG110等，经过比例配合等，最后发现VM111-35N的低温铁耗与常温基本相同，同时能够在低温(低于零下250℃)能够使用良好，其余众多牌号硅钢均不能在低于-250℃下表现出预期的技术效果，因此本专利技术的硅钢为VM111-35N。尽管现有技术中，也有对VM111-35N用于低温的报导，一般是不低于-200℃的。但专利技术人发现，-200℃是其低温极限，本专利技术进行了众多复配试验，发现单独或者与除本专利技术的配方之外的组分复配使用，其达不到本专利技术的-250℃的使用要求。要达到本专利技术-250℃的使用要求，所述转子导条中必须掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。本专利技术尝试替换或省略该两种组分，发现替换或省略之后，都不能在-250℃下达到本专利技术的技术效果。优选的，本专利技术的潜液式液化天然气泵用低温电机转子导条含有13-28％的Ca0.4Nd0.6FeAsF，进一步优选15-25％。例如13.5％、14％、14.5％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％等。优选的，本专利技术的潜液式液化天然气泵用低温电机转子导条含有2-18％的SmCo，进一步优选8-15％。例如2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％。VM111-35N硅钢余量。优选的，杂质含量低于2％，优选低于1％，进一步优选低于0.5％。本专利技术的上述百分含量均是质量/重量百分含量。本专利技术通过以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo得到潜液式液化天然气泵用低温电机转子导条，并采用超导材料Ca0.4Nd0.6FeAsF制备定子绕组，使得所述泵工作温度可以达到-250℃甚至更低，其功率密度是常温电机的4倍以上，达到了本领域的领先水平。附图说明图1是本专利技术提供的潜液式液化天然气泵用低温电机的结构示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。图1是本专利技术提供的潜液式液化天然气泵用低温电机的结构示意图。本专利技术的潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用传统3相、4极和异步电机的基本结构，与现有的电机相比，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。该电机的转子可稳定运行于同步转速，电子的转子损耗大幅降低，输出转矩和功率密度均增大。实验结果表明，所述泵工作温度可以达到-250℃甚至更低，其功率密度是常温电机的4倍以上，达到了本领域的领先水平。实施例1一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。所述转子导条含有28％的Ca0.4Nd0.6FeAsF和12％的SmCo，余量的VM111-35N硅钢。经测试，其可以在-260℃下正常工作，低温铁耗与常温基本相同，其功率密度是常温电机的4.3倍。实施例2一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。所述转子导条含有15％的Ca0.4Nd0.6FeAsF和18％的SmCo，余量的VM111-35N硅钢。经测试，其可以在-280℃下正常工作，低温铁耗与常温基本相同，其功率密度是常温电机的4.6倍。实施例3一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。所述转子导条含有13％的Ca0.4Nd0.6FeAsF和15％的SmCo，余量的VM111-35N硅钢。经测试，其可以在-275℃下正常工作，低温铁耗与常温基本相同，其功率密度是常温电机的4.8倍。实施例4一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。所述转子导条含有25％的Ca0.4Nd0.6Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。

【技术特征摘要】
1.一种潜液式液化天然气泵用低温电机，该电机采用3相、4极和异步电机的基本结构，所述电机的定子绕组采用Ca0.4Nd0.6FeAsF超导材料，其转子导条以硅钢为主体，掺杂有Ca0.4Nd0.6FeAsF和SmCo。2.根据权利要求1所述的潜液式液化天然气泵用低温电机，其特征在于，所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张达明，
申请(专利权)人：无锡市明盛强力风机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32