电力发电机和冷却系统的制作方法

本公开大体上涉及发电机，并且更具体地，涉及用于发电机的冷却系统。

背景技术：

1、风力涡轮作为环境安全且相对便宜的替代能源，受到了越来越多的关注。随着这一日益增长的兴趣，做出相当大的努力来开发可靠且高效的风力涡轮。

2、大体上，风力涡轮包括经由转子轮毂联接于涡轮的主轴的多个叶片。转子轮毂定位在管状塔架或底座的顶部上。公用事业级风力涡轮(即，设计成向公用事业电网提供电力的风力涡轮)可具有大转子(例如，直径为100米或更大)。转子叶片将风能转换成驱动发电机的旋转扭矩或力，发电机旋转地联接于转子。

3、低电抗机器(例如超导发电机)正在被探索用于风力涡轮设施，尤其是海上设施中。这些机器使用超导场绕组和电枢线圈的组件、冷却系统以及设置在电枢中的线圈之间的非磁性齿。在特定设计中，超导发电机包括电枢组件，与常规机器(例如，常规的非超导发电机)构造不同，该电枢组件在超导场组件内旋转，该超导场组件包括在低温恒温器内具有超导场线圈的低温恒温器。

4、关于超导发电机，典型地合乎需要的是冷却场绕组组件。这可经由采用冷却流体(例如，诸如液体氦/气体氦的低温流体)的冷却系统来完成。冷却流体典型地在低温处储存在压力容器中，用于输送至场绕组组件。在闭环冷却系统中，固定量的冷却流体保持在系统内。就此而言，压力容器必须定大小成维持冷却流体的液体体积和气体体积两者。然而，该大小可容许冷却流体的液体体积在压力容器内晃动，由此提高液化冷却流体的温度。典型地，经由插入在压力容器内的多个相交的平面挡板来减轻晃动。另外，压力容器的要求大小可需要符合对应于压力-体积乘积限制的某些测试要求。此外，压力容器的要求大小可超过可用于发电机/冷却系统的风力涡轮的机舱的内部体积。

5、鉴于前述内容，本领域不断寻求新的和改进的发电机和冷却系统。

技术实现思路

1、本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

2、在一个方面，本公开涉及一种发电机。发电机可包括支撑场绕组组件的不可旋转构件。不可旋转构件可在第一轴向位置和第二轴向位置之间延伸，并且具有包围轴线的环状截面形状。发电机还可包括电枢绕组组件，该电枢绕组组件固定地联接于可旋转构件，以便在发电机的操作期间与该可旋转构件一起相对于不可旋转构件旋转。另外，发电机可包括可操作地联接于场绕组组件的冷却系统。冷却系统可包括至少一个贮存器单元，该至少一个贮存器单元容纳呈液态的冷却流体。冷却系统还可包括多个膨胀单元，该多个膨胀单元容纳呈气态的冷却流体，流体地联接于至少一个贮存器单元。另外，冷却系统可包括管道网络，该管道网络流体地联接于至少一个贮存器单元，构造成使冷却流体的部分邻近于场绕组组件循环，以便冷却场绕组组件。此外，冷却系统可包括邻近第一轴向位置包围轴线的第一多个环形膨胀单元和邻近第二轴向位置包围轴线的第二多个环形膨胀单元，其中第一多个环形膨胀单元和第二多个环形膨胀单元中的每个环形膨胀单元具有由管状壁限定的封闭体积，其中第一多个环形膨胀单元和第二多个环形膨胀单元流体地联接于管道网络。

3、在另一个方面，本公开涉及一种风力涡轮。风力涡轮可包括具有多个转子叶片的转子；以及超导发电机，该超导发电机可操作地联接于转子并且定位风力涡轮的机舱。超导发电机可包括本文中描述的特征和/或元件中的任何。

4、本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。

技术特征：

1.一种发电机，其包括：

2.根据权利要求1所述的发电机，其中，所述发电机是超导发电机，并且所述场绕组组件是超导场绕组组件。

3.根据权利要求2所述的发电机，其中，所述冷却系统是低温冷却系统，所述冷却流体是低温冷却流体，并且其中，所述冷却系统还包括：

4.根据权利要求3所述的发电机，其中，所述低温冷却系统是热虹吸管低温冷却系统，其中：

5.根据权利要求4所述的发电机，所述发电机还包括：

6.根据权利要求5所述的发电机，所述发电机还包括：

7.根据权利要求5所述的发电机，其中，所述至少一个贮存器单元还包括多个贮存器单元，其中所述多个贮存器单元中的每个流体地联接于所述多个贮存器单元中的每个附加的贮存器单元和所述多个膨胀单元中的每个。

8.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述多个贮存器单元中的每个、所述多个膨胀单元中的每个以及所述第一多个环形膨胀单元和所述第二多个环形膨胀单元中的每个还包括：

9.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述多个贮存器单元和所述多个膨胀单元经由歧管流体地相互联接。

10.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述多个贮存器单元还包括：

11.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述多个贮存器单元中的贮存器单元还包括：

12.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述多个贮存器单元中的每个和所述多个膨胀单元中的每个具有不由挡板间断的单个单一内部体积。

13.根据权利要求7所述的发电机，所述发电机进一步包括：

14.根据权利要求6所述的发电机，其中，所述第一多个环形膨胀单元或所述第二多个环形膨胀单元中的至少一个环形膨胀单元定位成与所述隔热罩接触，以便增加所述隔热罩的刚度。

15.根据权利要求6所述的发电机，其中，所述第一多个环形膨胀单元或所述第二多个环形膨胀单元中的至少一个环形膨胀单元具有非圆形截面形状。

16.根据权利要求6所述的发电机，其中，所述第一多个环形膨胀单元和所述第二多个环形膨胀单元中的每个环形膨胀单元具有小于或等于5毫米的壁厚。

17.一种风力涡轮，其包括：

18.根据权利要求17所述的风力涡轮，所述风力涡轮还包括：

19.根据权利要求18所述的风力涡轮，其中，所述至少一个贮存器单元还包括多个贮存器单元，其中所述多个贮存器单元中的每个经由歧管流体地联接于所述多个贮存器单元中的每个附加的贮存器单元和所述多个膨胀单元中的每个。

20.根据权利要求19所述的风力涡轮，其中，所述多个贮存器单元中的每个、所述多个膨胀单元中的每个以及所述第一多个环形膨胀单元和所述第二多个环形膨胀单元中的每个还包括：

技术总结
提供一种发电机及用于该发电机的冷却系统。因此，发电机包括支撑场绕组组件的不可旋转构件和定向成相对于该场绕组组件旋转的可旋转构件。发电机还包括电枢绕组组件，该电枢绕组组件固定地联接于可旋转构件，以便在发电机的操作期间与该可旋转构件一起旋转。发电机还包括可操作地联接于场绕组组件的冷却系统。冷却系统包括至少一个贮存器单元和多个膨胀单元。冷却系统还包括管道网络，该管道网络构造成使冷却流体的部分邻近于场绕组组件循环以冷却场绕组组件。另外，冷却系统包括包围发电机的轴线的第一多个环形膨胀单元和第二多个环形膨胀单元。

技术研发人员：E·W·施陶特纳
受保护的技术使用者：通用电气可再生能源西班牙有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5