【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发电机冷却，特别是涉及一种基于液氢冷却的风力发电机冷却系统。
技术介绍
1、直驱风力发电简化了传动系统，提高了系统效率和可靠性，减少了维护成本。直接将发电机与风轮相连，无需使用传统的齿轮箱等传动装置，有效降低能量损失和零部件故障的风险，提高发电效率。然而，大型风机却无法采用直驱风力发电，这主要是由于巨大的扭矩和低转速要求。大型风机需要能够承受巨大的转矩，直驱系统会增加发电机的体积和重量。此外，由于风轮直径较大，要求较低的转速，直驱发电机需要更大的直径和更高的转矩密度，而现有技术无法完成大型风机的制造以及吊装，因此大型直驱风机很难实现。
2、虽然传统大型风机无法采用直驱传动系统，但随着技术的发展，超导电机的应用为直驱风机提供了新的可能性，超导材料载流能力高于传统铜线100倍，风力发电机应用超导技术后功率密度极高，体积与重量也大大减少了。
3、但超导电性只能在一定的低温下才能够实现，因此需要一个稳定可靠的冷却系统给超导磁体正常工作提供低温条件。
4、目前对高温超导体的冷却方式有三种：一是将超导磁体直接浸泡于制冷工质中，这种方法既简单安全，可靠性高，但是由于漏热和传导热，必须不断地补充制冷工质；二是通过低温制冷机传导冷却超导磁体，这种方法虽然简单，但不能用于转动的超导电机转子，特别是在线速度比较高的情况下；三是使用强迫对流的方式，该方式以冷氦气为中间冷却工质，以氦气泵为循环动力，但是该方式系统在高压下工作，使系统变得更加复杂，同时氦气泵的成本的较高。
技术实
1、本专利技术的目的是提供一种基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，提高了系统的可靠性和安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，包括：超导电机，所述超导电机包括转子单元、导冷带、液氢气化管道和液氢输入管和液氢回流管；所述转子单元包括转子骨架、转轴和两个第二轴承；所述液氢气化管道位于所述转轴预留的孔洞内；
4、所述液氢气化管道中包括隔板，所述液氢气化管道被所述隔板分成上通道和下通道，所述上通道的一端与所述液氢输入管连接，所述下通道的一端与所述液氢回流管连接，所述上通道的另一端与所述下通道的另一端连通；
5、两个所述第二轴承分别套设在所述液氢气化管道外侧，两个所述第二轴承用于固定所述液氢气化管道，所述液氢气化管道与所述转子骨架的内壁之间设置有多个所述导冷带，各所述导冷带不与所述液氢气化管道直接连接，当转子进行转动时，所述液氢气化管道保持静止。
6、可选地，还包括定子单元，所述定子单元包括定子骨架、定子绕组以及电磁和热屏蔽层，所述定子骨架的齿槽内嵌有所述定子绕组，所述定子绕组的材料为涂有绝缘漆的铜线，所述定子骨架由涂有绝缘层的硅钢片堆叠而成，各所述硅钢片之间绝缘；所述电磁和热屏蔽层设置到所述定子骨架内部。
7、可选地，所述转子单元位于所述电磁和热屏蔽层内，所述转子单元包括转子超导绕组和力矩传导筒，所述转子超导绕组缠绕在所述转子骨架上，所述力矩传导筒连接到所述转轴和转子骨架之间；所述转轴贯穿所述电磁和热屏蔽层，所述转轴与所述电磁和热屏蔽层的贯穿处设置有旋转密封件，所述旋转密封件外部包裹有绝热材料层。
8、可选地，在所述转子骨架内的部分外表面包裹有导热材料，所述液氢气化管道除了在所述转子骨架内的其他部分的外表面包裹有绝热材料。
9、可选地，还包括液氢储罐，所述液氢储罐为双层真空绝热储罐，所述双层真空绝热储罐的外壳和内胆之间的支撑结构为非金属材料。
10、可选地，所述液氢输入管与所述液氢储罐的输入口连接，所述液氢回流管与所述液氢储罐的回流口连接，所述液氢输入管上设置有第一节流阀和液氢泵，所述液氢回流管上设置有第二节流阀；
11、所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统还包括气液分离器，所述气液分离器连接到所述液氢储罐的氢气排气管上，所述氢气排气管与所述液氢储罐上的排气口连接，所述排气口和所述气液分离器之间设置有第三节流阀；所述气液分离器分离处的液体通过所述液氢储罐的液氢入口回流到所述液氢储罐。
12、可选地，所述导冷带的材料为无氧铜或者紫铜。
13、可选地，还包括第一轴承，所述第一轴承套设在所述转轴外侧，所述第一轴承用于固定所述转轴。
14、可选地，所述上通道内设置有第一液位传感器，所述第一液位传感器用于检测所述上通道的液位，所述下通道内设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测回流的混合物的温度。
15、可选地，所述液氢储罐内设置有第二液位传感器和第二温度传感器，所述第二液位传感器用于检测所述液氢储罐内液位，所述第二温度传感器用于检测所述液氢储罐内温度。
16、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
17、本专利技术以超导电机作为直驱风机主体，使用液氢作为冷却工质，利用液氢气化管道和导冷带，使液氢与超导电机无直接接触，实现对超导转子绕组间接降温冷却，提高系统的可靠性和安全性。
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1.一种基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，包括：超导电机，所述超导电机包括转子单元、导冷带、液氢气化管道和液氢输入管和液氢回流管；所述转子单元包括转子骨架、转轴和两个第二轴承；所述液氢气化管道位于所述转轴预留的孔洞内；
2.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，还包括定子单元，所述定子单元包括定子骨架、定子绕组以及电磁和热屏蔽层，所述定子骨架的齿槽内嵌有所述定子绕组，所述定子绕组的材料为涂有绝缘漆的铜线，所述定子骨架由涂有绝缘层的硅钢片堆叠而成，各所述硅钢片之间绝缘；所述电磁和热屏蔽层设置到所述定子骨架内部。
3.根据权利要求2所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述转子单元位于所述电磁和热屏蔽层内，所述转子单元包括转子超导绕组和力矩传导筒，所述转子超导绕组缠绕在所述转子骨架上，所述力矩传导筒连接到所述转轴和转子骨架之间；所述转轴贯穿所述电磁和热屏蔽层，所述转轴与所述电磁和热屏蔽层的贯穿处设置有旋转密封件，所述旋转密封件外部包裹有绝热材料层。
4.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电
5.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，还包括液氢储罐，所述液氢储罐为双层真空绝热储罐，所述双层真空绝热储罐的外壳和内胆之间的支撑结构为非金属材料。
6.根据权利要求5所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述液氢输入管与所述液氢储罐的输入口连接，所述液氢回流管与所述液氢储罐的回流口连接，所述液氢输入管上设置有第一节流阀和液氢泵，所述液氢回流管上设置有第二节流阀；
7.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述导冷带的材料为无氧铜或者紫铜。
8.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，还包括第一轴承，所述第一轴承套设在所述转轴外侧，所述第一轴承用于固定所述转轴。
9.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述上通道内设置有第一液位传感器，所述第一液位传感器用于检测所述上通道的液位，所述下通道内设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测回流的混合物的温度。
10.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述液氢储罐内设置有第二液位传感器和第二温度传感器，所述第二液位传感器用于检测所述液氢储罐内液位，所述第二温度传感器用于检测所述液氢储罐内温度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，包括：超导电机，所述超导电机包括转子单元、导冷带、液氢气化管道和液氢输入管和液氢回流管；所述转子单元包括转子骨架、转轴和两个第二轴承；所述液氢气化管道位于所述转轴预留的孔洞内；
2.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，还包括定子单元，所述定子单元包括定子骨架、定子绕组以及电磁和热屏蔽层，所述定子骨架的齿槽内嵌有所述定子绕组，所述定子绕组的材料为涂有绝缘漆的铜线，所述定子骨架由涂有绝缘层的硅钢片堆叠而成，各所述硅钢片之间绝缘；所述电磁和热屏蔽层设置到所述定子骨架内部。
3.根据权利要求2所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述转子单元位于所述电磁和热屏蔽层内，所述转子单元包括转子超导绕组和力矩传导筒，所述转子超导绕组缠绕在所述转子骨架上，所述力矩传导筒连接到所述转轴和转子骨架之间；所述转轴贯穿所述电磁和热屏蔽层，所述转轴与所述电磁和热屏蔽层的贯穿处设置有旋转密封件，所述旋转密封件外部包裹有绝热材料层。
4.根据权利要求1所述的基于液氢冷却的风力发电机冷却系统，其特征在于，所述液氢气化管道在所述转子骨架内的部分外表面包裹有导热材料，所述液氢气化管道除了在所述转子骨架内的其他部分的外表面包裹有绝热材料。
5.根...
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