专利名称：鼠笼式异步高温超导发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超导发电机，具体涉及的是一种利用高温超导材料制备 的鼠笼式异步高温超导发电机。
背景技术：
具有高温超导励磁绕组的同步发电机是目前制备技术比较成熟的一类超 导发电机。该种发电机的基本结构与常规发电才M目似，主要由固定的定子和 可旋转的转子两大部分组成，不同之处在于使用高温超导导线(一般为
Bi-2223高温超导材料)取代常规铜导线来制作转子上的励磁绕组，并且在发 电机中还设置了专门的低温冷却系统以便使超导体进入超导态。由于高温超 导导线如Bi-2223高温超导材料，具有较高的电流密度和载流能力(其载流 能力比同等截面积的铜导线高100倍以上)，使得该种高温超导发电机与相
同体积的常规发电糸l4目比，能够承载更大的电流，产生更强的磁场；在输出 功率相同的情况下，高温超导发电机的体积和重量能够减小到常规发电机的
1/5-1/10。
尽管这种高温超导发电机与常规发电^4目比具有显著的优越性，但是仍 存在一些明显的缺点。比如Bi-2223高温超导导线在直流条件下运行，其电 阻基本为零，几乎没有损耗；但当其处于交变磁场中时，就会产生严重的交 流损耗。这一缺点来源于第一代高温超导材料本身的性质。当外磁场平行或 垂直于发电机的超导励磁绕组上的Bi-2223高温超导带材的a-b面时，所用超 导材料的临界电流将会显著降低，导致磁滞损耗明显增大。因此，为了避免交流损耗，Bi-2223高温超导导线只被用于同步发电机转子上的励^磁绕组，这 样保证了超导材料在直流条件下的高载流能力，同时也使该种具有高温超导 励磁绕组的发电机只能用作同步发电机，这大大限制了高温超导发电机的应 用领域。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的高温超导发电机的应用问 题，而提供一种鼠笼式异步高温超导发电机，以实现超导发电机在交流异步 发电领域的应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种鼠笼式异步高温超导发电机，包
括
固定的定子和在所述定子内旋转的鼠笼式转子，所述转子包括两个转子 端环和位于该转子端环之间的沉积有YBCO高温超导涂层的转子铜棒。
进一步地，所述转子铜棒是通过将多层所述YBCO高温超导涂层以化学 气相沉积方式均匀覆盖在绝缘铜衬底棒上构成的。
进一步地，所述多层YBCO高温超导涂层为3层。
进一步地，在所述转子铜棒两端处的所述多层YBCO高温超导涂层被制 成阶梯状。
进一步地，所述绝缘铜衬底棒为空心结构，用于冷々某流动。 进一步地，所述YBCO高温超导涂层和绝缘铜衬底棒的外表面包覆Ag 合金包套。
进一步地，所述定子采用铜导线作为电枢绕组。 进一步地，所述冷々某采用液氮。
因此，本发明该种结构使得超导发电机能够用于一部分需要交流异步发 电机的场合，扩大了超导发电机的使用范围。由于高温超导发电机具有的普遍特点，比一般的发电机具有更小的体积和重量，而且具有更高的效率。
图1为本发明鼠笼式异步高温超导发电机的转子示意图2为本发明多层YBCO高温超导涂层覆盖的转子铜棒的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 如图1显示了具有鼠笼式结构的异步高温超导发电机的转子部分的示意 图。该转子的鼠笼式结构主要由位于转子两端的转子端环1和若干位于两转 子端环1之间的转子铜棒2组成。转子端环1由导电性能良好的铜材料制成， 每一根转子铜棒2的两端分别焊接在两个转子端环1的对应位置，整个转子 形成鼠笼式结构(图1中没有显示铁芯部分)。
本发明提出的鼠笼式异步高温超导发电机与常规的鼠笼式异步发电机的 结构近似，主要由固定的定子和可旋转的鼠笼状转子构成。但是，该转子铜 棒2上沉积有YBCO高温超导涂层。从而，在鼠笼状转子上使用了 YBCO高 温超导涂层作为交流励磁电流的回路，而在定子上使用常规的铜导线作为电 枢绕组。由于YBCO高温超导材料属于第二代高温超导体，不同于Bi-2223 高温超导材料所属的第一代高温超导体，其涂层的临界电流几乎不受外部交 流磁场的影响，因而可以利用该种高温超导材料制备负栽交流励磁电流的发 电机的鼠笼状转子部分。由于高温超导发电机具有的普遍特点，本发明提出 的鼠笼式异步高温超导发电机比一般的发电机具有更小的体积和重量，而且 具有更高的效率。
参见图2本发明多层YBCO高温超导涂层覆盖的转子铜棒的示意图，详 细介绍本发明转子铜棒2。该转子铜棒2是由多层YBCO高温超导涂层4， 5，6以化学气相沉积(CVD)的方式均匀覆盖在绝缘铜衬底棒3的一侧上构成 的。在本实施例中，多层YBCO高温超导涂层优选为3层，并非用于限制本 发明YBCO高温超导涂层的多层设置。而且，为了满足与转子端环1连接的 需要，转子铜棒2上的YBCO涂层在铜棒两端处被制成阶梯状，即涂层5比 涂层4稍短，涂层6比涂层5稍短。
如图2所示，绝缘铜衬底棒3为空心结构，这样作为冷々某的液氮可以由 绝缘铜衬底棒3的一端流入，另一端流出。冷々某的选用并非仅限于液氮。这 样覆盖在绝缘铜衬底棒3上的多层YBCO高温超导涂层4， 5， 6将得到冷却， 以便在工作时进入超导态。也即该空心结构的绝缘铜衬底棒形成了该鼠笼式 超导发电机中的低温冷却系统的用于冷媒通过的通道，该系统还包括绝热层 (图中未示出)。
同时，如图2所示在多层YBCO高温超导涂层4， 5, 6和绝缘铜衬底棒 3的外表面包覆了 Ag合金包套7，以强化复合结构的转子铜棒2的强度，当 然在此并不限制于Ag合金，也可用其他材料。
本发明鼠笼式异步高温超导发电机属于感应发电机，其转子呈鼠笼状， 不需要由外界通入励磁电流，完全依靠定子上的电枢绕组与鼠笼状转子的相 互感应产生交流励磁电流。因此该种结构的发电机具有结构简单，维护少等 优点，多用于中小型异步发电机的场合。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案和权 利要求的精神和范围。
权利要求1、一种鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于包括固定的定子和在所述定子内旋转的鼠笼式转子，所述转子包括两个转子端环和位于该转子端环之间的沉积有YBCO高温超导涂层的转子铜棒。
2、 根据权利要求1所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 转子铜棒是通过将多层所述YBCO高温超导涂层以化学气相沉积方式均匀覆 盖在绝缘铜衬底棒上构成的转子铜棒。
3、 根据权利要求2所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 多层YBCO高温超导涂层为3层YBCO高温超导涂层。
4、 根据权利要求2所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 转子铜棒两端处的所述多层YBCO高温超导涂层被制成阶梯状。
5、 根据权利要求2-4任一所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在 于所述绝缘铜衬底棒为空心结构，用于冷4某流动。
6、 根据权利要求5所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 YBCO高温超导涂层和绝缘铜衬底棒的外表面包覆Ag合金包套，以增大整 体强度。
7、 根据权利要求1所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 定子采用常规的铜导线作为电枢绕组。
8、 根据权利要求5所述的鼠笼式异步高温超导发电机，其特征在于所述 冷媒可采用液氮。
专利摘要本实用新型涉及一种鼠笼式异步高温超导发电机，包括固定的定子和在所述定子内旋转的鼠笼式转子，所述转子包括两个转子端环和位于该转子端环之间的沉积有YBCO高温超导涂层的转子铜棒。本实用新型该种结构使得超导发电机能够用于一部分需要交流异步发电机的场合，扩大了超导发电机的使用范围。由于高温超导发电机具有的普遍特点，比一般的发电机具有更小的体积和重量，而且具有更高的效率。
文档编号H02K17/16GK201352750SQ20092010532
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者凯 涂, 王延军, 旺 米, 阳运国 申请人:北京美尔斯通科技发展股份有限公司