超导电机

amsctonyli

楼上的问题真的是很专业，佩服！
目前高温超导材料特性就是这样，这个属于物理学目前超导前沿科学家也未能解释，解决。
定子铁芯仅保留了轭部，没有齿槽，相应重量损耗都降低很多。励磁损耗，制冷功率相对比较复杂，低温绝缘绝热还要高真空，热量损失很少，电机总效率大于97%。详细数据就不在这里讨论了，随着我们市场活动的推进会逐渐开放。谢谢关注！

张老五

闹了半天又是一个不能公开的秘密。
说真的，楼主，我有一种办法，保证你的股票个个涨停。
什么，你想知道哪个明天涨停？你想知道谁用了我的方法赚了钱？你想知道用我的方法正确和错误的比例是多少？
这个，详细数据就不在这里讨论了，反正你付了钱自然会知道的。

duanxianjie

我愿意和amsctonyli 合作，请问我怎么和amsctonyli 起得联系？

tyang000

12楼的问题总是那么的犀利，呵呵，大家以后不要上来就帖广告词啊。贴上来的也要经得起推敲。

5525

那么30MW的应该是垂直轴吧？
10MW呢？

chocoba

请楼主解释：
1、为何超导材料在通交流电或者交流磁场下会有很大的损耗，通直流电时候电阻为零
2、励磁损 ...
张老五 发表于 2011-1-13 13:51

                               
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先问答第一个问题：

1. 为什么超导直流的情况下没有电阻。

目前对于超导载流没有电阻的解释是：在极低的温度下（即在超导体所谓的临界温度之下，目前二代超导YBCO的临界温度大概是80--90K，也就是能用液氮冷却），这时在超导体晶格的作用下，会使两个电子间产生吸引力，这个吸引力会和使得电子相互排斥的卡伦布力平衡，于是产生了所谓的库伯对（copper pair）。同时，这种吸引力产生的能量，会在能谱中打开一个通道，这也使得晶格的振动的能量不足以使库伯对的运行轨迹发生变化。则电阻的产生，正是因为电子在导体中运动时，会因为碰撞使得运行轨迹变化，而这样的碰撞便产生了热量，也就是所谓的铜损。超导因为库伯对的存在，没有这样的碰撞，所以也就没有电阻。

如果这样你还不能理解的话，我们可以打个比方。如果你在晚上12点去蹦迪，你将从一头到另一头是非常困难的，因为你要不停地改变路线，和很多人发生碰撞。但如果这时有某种方法，在跳舞的人群中打开一个通道，这时你通过就不用费力了。这便是超导载流没有电阻的原因。

2. 为什么超导在交流时有电阻。

超导的交流损耗说起来比较麻烦，但也不是什么新奇的事。简单地说，超导体内一般都有杂质，同时为了提高超导的性能，比如抗磁性和载流性，会有意地在超导中掺杂。比如在YBCO中掺入Zn可以大大提高超导的抗磁性并提高超导的临界温度。这些杂质会使得当超导外界有磁场时，在超导体内会形成磁涡（Vortex），这使得进入超导的磁场的磁力线集中到这些磁涡中。当外界磁场变化时，因为磁场变化所产生的洛仑兹力会和磁涡本身的附着力（pinning force）角逐，一旦洛仑兹力超过了附着力，磁力线就会移动到另一个磁涡中。这样的运动是不可逆的过程，换句话说，就和一般磁体的磁滞回线差不多。因此超导体会在交流的状态下（外界有交变磁场，或者自身通交流电）产生损耗。

chocoba

然后说说为什么超导和风机结合是一个最好的机会。

风机发展目前的矛盾是两方面的，一是功率越做越大，带来的结果是体积和重量成比较增加。10MW的风机，看起来功率很小，但你要知道，做成直驱的话是很大的电机。举个例子说，一台10 MW，15 rpm的机子和一台1000 MW， 1500rpm的机子是差不多的。所以你可以想象一下它的体积和重量。要把这样的机子吊上天，并装配在风塔上，是相当困难，或者说，从现在来说，是几乎不太可能的；即使可以做到，风塔承重的材料，吊装的设备，都会非常昂贵。

超导的优势在于，定转子几乎都没有铁芯，同时用很少的超导线就能产生相当大的磁场，即使是原来铜线的重量，都可以在那个基础上下降不少。这样超导电机的重量就比传统电机的重量减轻了一半以上（保守估计）。

我们再假设，传统的电机可以做到10MW，但还能往上做吗？传统的机子是没有太多办法把重量减下来的。而超导电机不一样，它做到20 MW，30 MW是完全有可能的。

所以在现在风电往海上发展，风机功率不断提高的趋势下，传统风机总会遇到技术上的瓶颈（我估计以现在的发展速度来看，这个过程会非常快），到时候超导电机的优势便是不言而喻的了。

chocoba

最后说说制冷的问题。

其实对于搞超导的人来说，制冷是最不成问题的。现在制冷技术已经非常发达了，用很小的功率保持在2、30 K是完全没有问题的。超导电机97%以上的功率是算了制冷功率的。

同时，超导电机的超导磁体是放在转子上，正常工作是没有任何损耗的（通的是直流电，面对的是恒定磁场）。所以制冷损耗的功率主要来自于杜瓦的漏热。在这些方面，无论从技术上还是工艺上，都是非常成熟的。

这也解释了为什么不能在定子上用超导。在2，30K的环境下，产生一个单位的热量，就要消耗制冷系统几十个单位的能量将其带走。所以超导体在交流应用中，对其交流损耗的研究，是非常重要的。

张老五

我的问题还是没有回答：
1、原来励磁功率是多少？改为超导后，冷却功率是多少？二者的比例是多少？差值是多少？哪个大哪个小？
2、如果定子们铁芯，那么磁路如何走，定子线圈附近磁密是多少？定子绕组如何固定？
3、回到第一个问题，液氮冷却，液氮如何制备如何储存？整套装置装在哪里重量多少？出了故障如何处理？
4、电机体积缩小以后，散热问题如何解决？

chocoba

1. 你这个问题的目的是为了比较电机的效率吗？效率不是这么比的。超导电机没有铁芯，所以不单比传统电机少了铜损，同时还少了铁损。同时，超导电机的冷却功率取决于磁体大小，杜瓦漏热等因素。据我了解，现在那些超导电机样机的制冷功率（保持在20--30K）都在几十W到几百W的水平。

2. 没有铁芯，定子绕组用非导磁材料固定。

3. 冷却系统的重量是很轻的，体积也很小，完全可以和电机一起存放。而且目前研制的超导电机样机，说到制冷系统，都是说用了多少多少年没有出过故障。如果出了故障，没办法，只好停机检修。

4. 超导电机并不是压缩电机的体积，而是因为磁场密度提高后，不需要那么大的体积。一方面超导电机的散热问题要比传统电机好得多（电机无铁损且无转子铜损），另一方面传统电机的制冷系统完全可以用于定子的制冷。电机体积减小并不等于散热空间就小了。

chocoba

至于定了线圈附近的磁密是多少，前面都说了磁体表面磁场是2-3T，你把定子设计出来了，一算就知道了。至于磁路怎么走嘛，嘿嘿，这是个秘密

张老五

1. 你这个问题的目的是为了比较电机的效率吗？效率不是这么比的。超导电机没有铁芯，所以不单比传统电机少了铜损，同时还少了铁损。同时，超导电机的冷却功率取决于磁体大小，杜瓦漏热等因素。据我了解，现在那些超导电机样机的制冷功率（保持在20--30K）都在几十W到几百W的水平。
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这位兄弟莫非是想“暗示”，这台10MW的风机的冷却功率？别瞎整了，拿出点实际的来，这台电机励磁电压、电流、功率？冷却功率实际值？
BTW就超导而言，一瓦的使用功率是需要4瓦冷却功率滴。
2. 没有铁芯，定子绕组用非导磁材料固定。
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什么材料？强度？体积？
3. 冷却系统的重量是很轻的，体积也很小，完全可以和电机一起存放。而且目前研制的超导电机样机，说到制冷系统，都是说用了多少多少年没有出过故障。如果出了故障，没办法，只好停机检修。
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别老拿样机说事，实验室里的样机，跟可以实用的东西，特别是无人值守的设备，是一回事么？如果样机可以算数，那么明天早上J20就可以对战F22了？
4. 超导电机并不是压缩电机的体积，而是因为磁场密度提高后，不需要那么大的体积。一方面超导电机的散热问题要比传统电机好得多（电机无铁损且无转子铜损），另一方面传统电机的制冷系统完全可以用于定子的制冷。电机体积减小并不等于散热空间就小了。
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就算铁损和转子铜损都没有，但定子铜损并没有少，这个是大头。电机体积减小了，热容量更是大幅度减少，散热如何解决？散热问题和冷却系统之间如何相互关联？
5、至于定了线圈附近的磁密是多少，前面都说了磁体表面磁场是2-3T，你把定子设计出来了，一算就知道了。至于磁路怎么走嘛，嘿嘿，这是个秘密
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这个是传统手段，屡见不鲜。一般来说还有几种变化，比如“这是秘密”，“有本事你自己上”，“世界科学院认证”，“心诚则灵”等等

lijian613

只想问一下， 超导电机现在在风机上有装机应用的例子吗？ 哪个风电公司用了， 功率多大，装在什么地方

lijian613

回复 30# chocoba

关于制冷设备的功率，我们不专业，不敢猜测。铜损，铁损还了解一些， 有些疑问，还望解答。
1， 直驱风力发电机的速度低，频率低，所以铁损远小于铜损，所以我认为超导电机拿铁损说事，意义不大。
2，超导电机定子铜损不一定减少，反而可能增加。 搞成无铁芯电机后，带来的问题就是大量谐波磁场穿过定子线圈，铜导线内部涡流损耗增大。超导电机磁路怎么走， 我想都不可能避开这个问题。
3，电机体积减小后带来的散热问题。 没有了铁芯， 定子绕组用非导磁材料固定， 这种非导磁材料的导热效果如何呢

amsctonyli

刚才贴出了自己的联系方式，出于期望和大家沟通这点儿考虑，刚才一好心兄弟提醒，论坛不宜告知具体联系方式的，有广告嫌疑，我还真的没想到这点，没有上论坛的经验，为此特意道歉。谢谢理解。

amsctonyli

刚才网络速度慢，在看到张兄的帖子前我已经致歉了，谢谢提醒。

amsctonyli

刚才网络速度慢，在看到张兄的帖子前我已经致歉了，谢谢提醒。

triplez

以前曾搜过有关超导的资料，刚看到还留有附件这个视频，忘了从哪下来的，传上来，有兴趣者看看。
G3_HTS2.zip (1.6 MB, 下载次数: 245)

2011-1-18 19:56 上传

点击文件名下载附件

chocoba

1. 你这个问题的目的是为了比较电机的效率吗？效率不是这么比的。超导电机没有铁芯，所以不单比传统电机少了 ...
张老五 发表于 2011-1-18 09:35

                               
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1. 正常工作的时候，超导电机的励磁电压为0，电流几百A吧，你算算功率。冷却功率我还真不知道。至于一瓦的使用功率需要4瓦的冷却功率是啥概念，不是很清楚。

2. 这个我还真不清楚。

3. 没办法，现在超导电机就是在样机阶段。只能拿样机说事。不过冷却系统确实不是超导电机需要特别担心的。而且即使出了故障，超导线圈也有失超保护，只要这个设计得好，不会像一般电机那样出现烧线圈的情况。

4. 定子散热其实要比传统电机的情况好。目前用传统电机来做直驱，因为体积大，所以一个方法就是想办法压缩体积，这样会有散热的问题。而超导电机的体积是传统电机的1/3以下（功率做大了还要小），这样完全可以多留出些空间来做定子的散热。

5. 超导电机的磁路确实是个很麻烦的事情，你要我在论坛上跟你说清楚，我只能说这是个秘密了...

chocoba

回复  chocoba

关于制冷设备的功率，我们不专业，不敢猜测。铜损，铁损还了解一些， 有些疑问，还望解答 ...
lijian613 发表于 2011-1-18 11:04

                               
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你说的不错，我的感觉也是超导电机和传统电机相比，如果把效率拿来说事，确实优势不大。不过我想说的其实是超导电机加上制冷系统总的效率，至少不会比传统电机要低。前面那位老兄老是拿制冷系统的功率消耗来说事，这是太不了解现在的低温制冷技术了。

磁路怎么走，确实是个很麻烦的事情。你提到的谐波等等的问题，确实是超导电机要解决的问题，但这不是什么技术上不能实现的事情。

最后关于散热，我再强调一下：超导电机体积小，但并不代表散热的空间小；反而正是因为超导电机可以做得比传统电机小得多（体积为1/3以下），因此可以留出更多的空间来散热，来布置定子的冷却系统。比如我本来可以做到1/4的体积，然后我给出空间散热，我做到1/3行不行？