基于高温超导材料的海上风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于高温超导材料的海上风力发电机，所用高温超导材料为第二代高温超导带材，采用薄膜真空沉积技术制成超导层，超导层共分六层，分别为铜底层、哈氏合金C276层、钇钡铜氧化物层、纳米层、银层、20微米的铜顶层。其中铜底层采用铜电镀工艺技术，哈氏合金C276层采用电解抛光工艺技术，钇钡铜氧化物层采用金属有机化学气相沉积法工艺技术，纳米层采用氧化工艺技术，银层采用溅射工艺技术，20微米的铜顶层采用铜电镀工艺技术。本实用新型专利技术具有同步阻抗低、噪音低、谐波含量少、维护简单、励磁绕组不易产生热疲劳等优点。

Offshore wind turbine based on high temperature superconducting material

The utility model discloses an offshore wind turbine based on high temperature superconducting materials, using high temperature superconducting materials for the second generation high temperature superconductor tapes, using thin film vacuum deposition technology made of superconducting layer, the superconducting layer is divided into six layers, respectively, copper bottom, Hastelloy C276 layer, yttrium barium copper oxide layer, layer, nano a layer of silver, 20 micron copper top. The copper bottom using copper electroplating technology, Hastelloy C276 layer adopts the technology of electrolytic polishing, yttrium barium copper oxide layer by the method of technology of metal organic chemical vapor deposition, nanometer layer by oxidation process, the silver layer by sputtering technology, 20 micron copper top using copper electroplating technology. The utility model has the advantages of low synchronous impedance, low noise, low harmonic content, simple maintenance and easy thermal fatigue of the excitation winding.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于海上风力发电机
，具体涉及一种基于高温超导材料的海上风力发电机。
技术介绍
风能是世界上增长最快的能源。特别是在最近的十年中，海上风能是发展最快的风能利用领域，由于在海上可产生更强大和稳定的风，它可以建立大型的风电场。可以预见，在未来的十年，风电装机容量将会获得更为快速的增长。此外，相比陆上风力发电，已有的理论研究和工程实践已证明大型的海上风力发电机不仅装机容量较大，且发电成本更低。高温超导材料的低电阻甚至是零电阻的特点能够有效提高发电效率。从理论上说，对于相同容量的发电机，高温超导发电机的重量可以降低为常规电机的1/2-1/3，这对需要把大功率电机安放到十数米甚至更高的地方的风力发电机来说，可以极大的降低风电场的建设和安装成本；如果保持发电机的体积重量不变，高温超导发电机的容量可以提高数倍，有效降低风电场的发电成本。基于高温超导材料的风力发电机由于可提供高输出功率密度、重量轻、效率高，以及高温超导材料的高载流能力，使得高温超导电机成为海上风力发电机发展的一个重要方向。超导风力发电机就是在风力发电机中用高温超导材料来代替普通电机的铜线圈作为电机励磁绕组的电机。第二代高温超导同步发电机应用于海上风能开发具有更为明显的优势，其主要优点在于较小的尺寸即可获得更大的发电容量。当高温超导材料用于海上风力发电机中时，会引发新的高温超导材料如何使用问题，而目前尚缺乏相关的有效设计方法。综上所述，考虑到目前海上超导风力发电机设计方法尚不完善，需要一种新的海上超导风力发电机设计方法以解决上述问题。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本技术提供了一种基于高温超导材料的海上风力发电机，该电机在设计过程中充分使用了高温超导材料。为实现上述目的，本技术提供一种基于高温超导材料的海上风力发电机，其改进之处在于：所述海上风力发电机的励磁绕组采用第二代高温超导带材，其超导层共分六层，从底层到顶层分别为铜底层、哈氏合金C276层、钇钡铜氧化物层、纳米层、银层、20微米的铜顶层，超导层采用薄膜真空沉积技术进行整体制造。所述铜底层所用材料为铜，采用铜电镀工艺技术进行制造；哈氏合金C276层所用材料为哈氏合金C276，采用电解抛光工艺技术进行制造；钇钡铜氧化物层所用材料为钇钡铜氧化物，采用金属有机化学气相沉积法工艺技术进行制造；纳米层所用材料为氧化镁和氧化铝，采用氧化工艺技术进行制造；银层所用材料为银，采用溅射工艺技术进行制造；20微米的铜顶层所用材料为铜，采用铜电镀工艺技术进行制造。与现有技术相比，本技术具有同步阻抗低、噪音低、谐波含量少、维护简单、励磁绕组不易产生热疲劳等优点，所设计的电机具有较高的输出功率密度、重量轻、效率高。附图说明图1为本技术海上风力发电机的横截面图。图2为本技术高温超导材料的超导层结构示意图。具体实施方式图1为本技术基于高温超导材料的海上风力发电机的横截面图，该电机主要包括定子铁心、铜电枢绕组、转子凸极、高温超导线圈、转子磁轭和转轴。其中，高温超导线圈以椭圆形缠绕在凸极上，铜电枢绕组嵌放在定子铁心的槽中。图2为本技术高温超导材料的超导层结构示意图，该海上风力发电机的励磁绕组采用第二代高温超导带材，其超导层共分六层，从底层到顶层分别为铜底层、哈氏合金C276层、钇钡铜氧化物层、纳米层、银层、20微米的铜顶层，超导层采用薄膜真空沉积技术进行整体制造。所述铜底层所用材料为铜，采用铜电镀工艺技术进行制造；哈氏合金C276层所用材料为哈氏合金C276，采用电解抛光工艺技术进行制造；钇钡铜氧化物层所用材料为钇钡铜氧化物，采用金属有机化学气相沉积法工艺技术进行制造；纳米层所用材料为氧化镁和氧化铝，采用氧化工艺技术进行制造；银层所用材料为银，采用溅射工艺技术进行制造；20微米的铜顶层所用材料为铜，采用铜电镀工艺技术进行制造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高温超导材料的海上风力发电机，其特征在于：所述海上风力发电机的励磁绕组采用第二代高温超导带材，其超导层共分六层，从底层到顶层分别为铜底层、哈氏合金C276层、钇钡铜氧化物层、纳米层、银层、20微米的铜顶层，超导层采用薄膜真空沉积技术进行整体制造。

【技术特征摘要】
1.一种基于高温超导材料的海上风力发电机，其特征在于：所述海上风力发电机的励磁绕组采用第二代高温超导带材，其超导层共分六层，从底层到顶层分别为铜底层、哈氏合金C276层、钇钡铜氧化物层、纳米层、银层、20微米的铜顶层，超导层采用薄膜真空沉积技术进行整体制造。2.根据权利要求1所述的基于高温超导材料的海上风力发电机，其特征在于：所述铜底层所用材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦延方，郑征，邹瑾，王晓卫，许孝卓，张天洋，肖记军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41