一種電機制造技術

本發明專利技術公開了一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。所述泵工作溫度可以達到?250℃甚至更低，其功率密度是常溫電機的4倍以上，達到了本領域的領先水平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及低溫電機領域，尤其涉及一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機。
技術介紹
目前，隨著大氣污染，特別是霧霾污染的加重，對于粉塵、硫氮含量高的燃料，尤其是煤炭燃料的限制越來越廣。但整個北方地區，對于燃料的需求越來越大，因此，清潔能源的應用會越來越廣。在清潔能源中，天然氣因為熱值高，輸送方便且燃燒后僅產生二氧化碳和水，獲得了極大的應用。天然氣的大量應用帶來了相應的輸送問題，而天然氣因為其形態的原因，輸送主要是通過將其液化后輸送的。當液化天然氣(liquefiednaturalgas，LNG)的輸送量較大或管路流動阻力較大時，通常采用LNG泵進行輸送。另外，LNG運輸船裝、卸LNG以及汽車加注LNG等場合均需要使用LNG泵。由于液化天然氣冷卻至液體的溫度是-161.5℃，因此液化天然氣泵對低溫性能要求較高。目前，低溫天然氣泵的主要供應商為美國J.C.Carter公司，日本的Ebara、Nikkiso、Shinko公司，法國的Cryostar公司等少數幾家公司。這幾家公司基本壟斷著LNG輸送泵技術，我國目前暫無自主知識產權的產品。LNG泵分為潛液式和非潛液式，其中潛液式結構簡單，運行安全，是目前LNG泵的主流形式。潛液式LNG泵所用電機密封于泵內，浸泡在被輸送的LNG中。由于LNG溫度一般低于-161℃，因此LNG泵用電極必須是低溫電機。低溫電機是LNG泵的核心部件之一，在LNG泵的價格構成中占到總價格的20％-40％，因此開展LNG泵低溫電機的研究將為LNG泵的國產化提供重要的技術支持，也為其他低溫領域的電機應用奠定了技術基礎。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，能夠使得所述泵工作溫度達到-250℃甚至更低，其功率密度是常溫電機的4倍以上。為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。本專利技術的硅鋼指的是含硅量為0.5％至4.5％的極低碳硅鐵合金，因結構和用途不同而被分為無取向硅鋼和取向硅鋼。本專利技術經過在各種硅鋼中進行選擇，例如牌號分別為V400-50A、M140-30S、50A290、50A470、JIS35A300、2212、3413和27QG110等，經過比例配合等，最后發現VM111-35N的低溫鐵耗與常溫基本相同，同時能夠在低溫(低于零下250℃)能夠使用良好，其余眾多牌號硅鋼均不能在低于-250℃下表現出預期的技術效果，因此本專利技術的硅鋼為VM111-35N。盡管現有技術中，也有對VM111-35N用于低溫的報導，一般是不低于-200℃的。但專利技術人發現，-200℃是其低溫極限，本專利技術進行了眾多復配試驗，發現單獨或者與除本專利技術的配方之外的組分復配使用，其達不到本專利技術的-250℃的使用要求。要達到本專利技術-250℃的使用要求，所述轉子導條中必須摻雜有MgB2和SmCo。本專利技術嘗試替換或省略該兩種組分，發現替換或省略之后，都不能在-250℃下達到本專利技術的技術效果。優選的，本專利技術的潛液式液化天然氣泵用低溫電機轉子導條含有13-28％的MgB2，進一步優選15-25％。例如13.5％、14％、14.5％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％等。優選的，本專利技術的潛液式液化天然氣泵用低溫電機轉子導條含有2-18％的SmCo，進一步優選8-15％。例如2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％。VM111-35N硅鋼余量。優選的，雜質含量低于2％，優選低于1％，進一步優選低于0.5％。本專利技術的上述百分含量均是質量/重量百分含量。本專利技術通過以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo得到潛液式液化天然氣泵用低溫電機轉子導條，并采用超導材料MgB2制備定子繞組，使得所述泵工作溫度可以達到-250℃甚至更低，其功率密度是常溫電機的4倍以上，達到了本領域的領先水平。附圖說明圖1是本專利技術提供的潛液式液化天然氣泵用低溫電機的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。圖1是本專利技術提供的潛液式液化天然氣泵用低溫電機的結構示意圖。本專利技術的潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用傳統3相、4極和異步電機的基本結構，與現有的電機相比，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。該電機的轉子可穩定運行于同步轉速，電子的轉子損耗大幅降低，輸出轉矩和功率密度均增大。實驗結果表明，所述泵工作溫度可以達到-250℃甚至更低，其功率密度是常溫電機的4倍以上，達到了本領域的領先水平。實施例1一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。所述轉子導條含有28％的MgB2和12％的SmCo，余量的VM111-35N硅鋼。經測試，其可以在-260℃下正常工作，低溫鐵耗與常溫基本相同，其功率密度是常溫電機的4.3倍。實施例2一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。所述轉子導條含有15％的MgB2和18％的SmCo，余量的VM111-35N硅鋼。經測試，其可以在-280℃下正常工作，低溫鐵耗與常溫基本相同，其功率密度是常溫電機的4.6倍。實施例3一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。所述轉子導條含有13％的MgB2和15％的SmCo，余量的VM111-35N硅鋼。經測試，其可以在-275℃下正常工作，低溫鐵耗與常溫基本相同，其功率密度是常溫電機的4.8倍。實施例4一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。所述轉子導條含有25％的MgB2和8％的SmCo，余量的VM111-35N硅鋼。經測試，其可以在-290℃下正常工作，低溫鐵耗與常溫基本相同，其功率密度是常溫電機的4.5倍。對比例1相較于實施例1，其轉子導條不含有SmCo，其余相同。經測試，其低溫正常工作極限是-170℃，其功率密度是常溫電機的3倍。對比例2相較于實施例1，其轉子導條不含有MgB2，其余相同。經測試，其低溫正常工作極限是-187℃，其功率密度是常溫電機的3倍。對比例3相較于實施例1，將轉子導條V本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。

【技術特征摘要】
1.一種潛液式液化天然氣泵用低溫電機，該電機采用3相、4極和異步電機的基本結構，所述電機的定子繞組采用MgB2超導材料，其轉子導條以硅鋼為主體，摻雜有MgB2和SmCo。2.根據權利要求1所述的潛液式液化天然氣泵用低溫電機，其特征在于，所述轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉裕康，
申請(專利權)人：無錫天寶電機有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32