超导电机阅读：1083

    项目概述：超导电机是当今世界上几个高新研究领域之一，其产品具有高效，绿化，节能等显着优点，内部设计和制造工艺集成先进技术,有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。 我国在超导应用领域的研究虽然一直处于世界先进行列，但由于技术和制造工艺有限,大多还没有实用化商业化,因此中国制造的超导电机停步为零，使得我国在军事、轮船和其他工业领域仍然使用传统大功率电机。
    该项目计划先设计和制造出一台40～50kW的高温超导旋转电机样机，内部采用4磁极结构，运用工艺优良的YBCO超导带材，仅使用同功率大小传统电机的1/5-1/3体积，而产生同样大的转矩，并节省40-50%的电能源，提高运行效率，为国家和制造企业创造可观的经济效益。在仿真方面运用最新有限元分析软件FEMLAB。截止至2006年9月，该课题组已完成了该超导电机的设计可行性论证和仿真分析结果。
    目前，世界上仅有为数很少的几个国家如美国,英国，日本和德国等，研制出了超导电机实体，但技术和应用范围都极其有限, 仅使用在大功率电气设备上。本项目将集先前超导电机的研究所长，重新研究和设计中小功率电机，批量生产后可开拓中小功率超导电机市场。该项目前期为研发阶段(主要工作在剑桥大学进行)，中期为生产制造阶段(主要工作在国内进行)，后期为市场销售阶段(全球推广)，预计3年后，本技术及其产品所带来的年经济效益将达到百万。届时，将填补国内在此领域研究和生产制造上的空白，提高我国在超导应用方面的技术水平，并可申请多项自主知识产权，带动该领域科技发展，更好地响应祖国的科技创新政策。
    在英国剑桥大学工程系和超导研究中心(IRC)的共同支持下，经过详细的技术论证后，于2006年4月在剑桥大学进行了超导电机项目立项，并成立了项目组，其团队人员由五位剑桥大学中国学者组成,旨在运用我们在国外的知识和技术, 研究制造出中国的第一台超导电机。希望暨此次创业大赛之良机，与国内相关行业交流并寻找合作机会，共同开发超导高科技产品，推动我国超导研究进一步发展。

    超导汽轮发电机
    励磁绕组用超导线(铌钛Nb-Ti合金线或铌三锡Nb3Sn)绕制。选用的电流密度高达传统常规绕组的几十倍。电机的磁通气隙密度取得很高，大大超过了铁磁材料(硅钢片等)的饱和点。因而发电机重量大幅度下降，提高了发电机的电磁功率的最大值，使电机可以应付更大的功率突变，这有利于电机并网运行时的稳定性。目前因强磁场、大电流密度的交流超导材料尚未过关,所以只能在直流励磁绕组中采用超导线,而交流电枢绕组则仍用常规导线(铜线)。 转子超导励磁绕组浸于旋转的低温液氦容器中，由多层转轴的内层输送液态氦，以冷却励磁绕组。蒸发后的气态氦从多层转轴的夹层流出。为了避免外界热量的侵入，在旋转低温容器的外壳以及多层转轴的层间均设有真空隔热夹层。整套低温系统严格密封。在转子外层还装有用金属材料制成的电阻尼屏，以屏蔽定子谐波磁场及发电机在三相不对称运行时的负序磁场进入超导励磁绕组，避免超导材料失去超导性。
    超导单极直流电机
    采用超导励磁绕组及液态电刷，可以制成高电压、大电流、大容量的直流电机。有圆盘式和折入式两种。这两种电机均可作发电机运行(由原动机驱动)，也可作电动机运行(由电刷引入电流)。超导单极直流电机适用于船舶推进、轧钢、大型卷扬机和慢速压缩机等场合，很有发展前途。