一種具有力矩管的超導電機的製作方法

2023-08-05 15:24:21

專利名稱：一種具有力矩管的超導電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有力矩管的超導電機，屬於低溫傳動和電機技術領域。
背景技術：
超導電機需要超導磁體始終處在深低溫的超導狀態下運行，通常是將超導磁體置 於絕熱真空的環境中，因此，必須用高強度，傳熱性能差的所謂力矩管來聯接處於低溫狀態 下的轉子和處於常溫狀態下的軸端，從而實現絕熱、承載轉子重量和傳遞力矩的作用。因 此，力矩管是超導電機的一個重要部件，它影響著電機的尺寸、體積、漏熱效果與製冷功率， 同時對超導電機運行的可靠性也起著重要作用。現有技術中有多種力矩管，並且多為軸向 結構力矩管。力矩管與超導磁體部分軸向串連。電機轉子的主要長度為超導磁體部分長度 加兩個力矩管長度。由於漏熱與傳遞路徑成反比，為減小漏熱，需要增加力矩管的長度，勢 必電機轉子的長度較長，從而增加電機的體積和重量。

發明內容
本發明的目的在於，克服現有技術的缺點，提供一種具有力矩管的超導電機，其中 的力矩管具有高強度、低漏熱以及結構緊湊的特點，能更好地滿足超導電機需求，同時使 整個電機體積更小，重量更輕。本發明的技術方案是一種具有力矩管的超導電機，它包括轉軸，力矩管，定子以 及電機外殼；所述的力矩管有兩個，分別固定在轉軸的兩端，位於真空杜瓦容器內；力矩 管為扁平環形，包括外環和內環及連接外環和內環的支撐件；所述外環與處於低溫的超導 磁體系統的端面固定連接；內環與處於常溫的轉軸固定連接；所述的支撐件為支撐筋或支 撐板；組成力矩管的材料至少支撐件為隔熱材料。在上述技術方案的基礎上進一步技術方案為
所述的具有力矩管的超導電機，其力矩管的外環是通過連接鍵或過盈配合與超導磁體 系統的端面固定連接；內環是通過連接鍵或過盈配合與處於常溫的轉軸固定連接。所述的具有力矩管的超導電機，其力矩管是外環與支撐件及內環以支撐件相同的 隔熱材料一次整體模製成型或加工成型的整體構件。所述的具有力矩管的超導電機，其力矩管是外環與內環分別與支撐件通過固定 件連接的組合構件；所述的固定件為銷釘，或螺釘，或鍵。所述的具有力矩管的超導電機，力矩管其外環材料為金屬材料，或隔熱材料，支 撐件和內環材料是隔熱材料。所述的具有力矩管的超導電機，力矩管其外環和內環材料均為金屬材料，支撐件 材料為隔熱材料。所述的具有力矩管的超導電機，其隔熱材料為玻璃纖維玻璃鋼或碳纖維玻璃鋼， 或環氧板，或硬質塑料，或是用於編製成型的纖維材料及成型後用於浸漬的低溫膠，該低溫 膠選自DW3、JSF-6、ABS樹脂類的環氧膠或環氧樹脂。
所述的具有力矩管的超導電機，其外環的外圓與內環的內圓及超導磁體系統和轉 軸軸心相同，即同軸。所述的具有力矩管的超導電機，其超導磁體系統的端面上，或外環的外圓端面上 有用於外環與超導磁體系統定位的止口。本發明的原理及效果是具有力矩管的超導電機，其力矩管外環與處於低溫的超 導磁體部分相連，力矩管內環與處於常溫的轉軸相連。通過力矩管將超導磁體上產生的扭 矩向轉軸傳遞；力矩管支撐件一端連接低溫，一端連接常溫，處於低溫下的磁體與處於常溫 下的轉軸之間的溫度梯度分布主要在支撐件上，由於該部分的導熱很差，可以有效減小漏 熱。本發明由於具有高強度、低漏熱等特點的力矩管，能更好地滿足超導電機的需求。力矩 管不佔用轉子軸向長度，電機的結構比採用現有技術的力矩管更為緊湊，使整個電機體積 更小，重量更輕。


圖1為本發明具有力矩管的超導電機示意圖； 圖2為力矩管結構示意圖3為圖2的A-A剖示圖4為現有技術，是安裝有普通力矩管的超導電機示意圖。圖中各標記所對應的名稱為1-轉軸；2-力矩管；2.1-外環；2. 2-支撐件； 2. 3-內環；3-真空杜瓦容器；4-超導磁體系統；5-定子；6-電機外殼。
具體實施例方式結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如下
實施例1 如圖1、2、3所示，為本發明具有力矩管的超導電機，它有一個轉軸1，力矩管 2，定子5以及電機外殼6;所述的力矩管2有兩個，分別固定在轉軸1的兩端，位於真空杜 瓦容器3內；力矩管2為扁平環形，包括外環2. 1和內環2. 3及連接外環2. 1和內環2. 3 的支撐件2. 2 ；所述外環2. 1與處於低溫的超導磁體系統4的端面固定連接；內環2. 3與處 於常溫的轉軸1固定連接；所述的支撐件2. 2為支撐筋，或選為支撐板；組成力矩管2的 材料至少支撐件2. 2為隔熱材料。力矩管2的外環2. 1是通過連接鍵，也可以選用過盈配 合與超導磁體系統4的端面固定連接；內環2. 3是通過連接鍵，也可以選用過盈配合與 處於常溫的轉軸1固定連接本實施例力矩管2是外環2. 1與支撐件2. 2及內環2. 3以支撐 件2. 2相同的隔熱材料一次整體模製成型，也可用加工成型的整體構件。所採用的隔熱材 料為在20K下不開裂，不發脆，強度高，隔熱性能好的玻璃纖維玻璃鋼，或者選用碳纖維玻 璃鋼。外環2.1的外圓與內環2. 3的內圓及超導磁體系統4和轉軸1軸心相同，即同軸。 超導磁體系統4的端面上，也可以是外環2. 1的外圓端面上有用於外環2. 1與超導磁體系 統4定位的止口。實施例2 與上述實施例不同的是整體構件的力矩管2所採用的隔熱材料為在 20K下不開裂，不發脆，強度高，隔熱性能好的環氧板，或硬質塑料。實施例3 與上述實施例不同的是整體構件的力矩管2所採用的隔熱材料為在 20K下不開裂，不發脆，強度高，隔熱性能好的用於編製成型的纖維材料及成型後用於浸漬的低溫膠，該低溫膠選自DW3、JSF-6、ABS樹脂類的環氧膠或環氧樹脂。實施例4 與上述實施例1不同的是力矩管2是外環2. 1與內環2. 3分別與支 撐件2. 2通過固定件連接的組合構件；所述的固定件為銷釘，也可以選用螺釘，即，在外 環2. 1及內環2. 3徑向上打銷釘固定，或同時由低溫膠粘結後再在徑向上打銷釘固定，此處 低溫膠選自DW3環氧膠，也可以選用JSF-6、ABS樹脂類的環氧膠或環氧樹脂。本實施例 力矩管2其外環2. 1材料為金屬材料，也可以選用隔熱材料，支撐件2. 2和內環2. 3材料 是隔熱材料。金屬材料為0Crl8Ni9不鏽鋼，也可以選用Crl8Ni9Ti不鏽鋼，還可選用LF6 或LF5鋁合金；支撐件2. 2和內環2. 3的材料是在20K下不開裂，不發脆，強度高，隔熱 性能好的玻璃鋼複合材料，選自玻璃纖維或碳纖維玻璃鋼，也可選用在20K下不開裂，不發 脆，強度高，隔熱性能好的環氧板，或硬質塑料。實施例5 與上述實施例4不同的是力矩管2其外環2. 1和內環2. 3材料均為金 屬材料，支撐件2. 2材料為隔熱材料。金屬材料為鋁合金，選自LF6或LF5鋁合金，也可 以選用0Crl8Ni9不鏽鋼，或選用Crl8Ni9Ti不鏽鋼。實施例6 與上述實施例4不同的是本實例外環2. 1與超導磁體系統4採用鍵槽 連接；內環2. 3與轉軸1之間採用熱套過盈配合。實施例7 與上述實施例4不同的是外環2. 1和內環2. 3分別與支撐件2. 2之間 的連接是採用採用鍵槽配合，即先在外環2. 1和內環2. 3加工出相應槽，然後將支撐件2. 2 嵌入，在嵌入之前，配合面上可以塗上一層低溫膠。本發明保護範圍不限於上述實施例。
權利要求
1.一種具有力矩管的超導電機，它包括轉軸(1)，力矩管(2)，定子(5)以及電機外殼 (6);其特徵在於，所述的力矩管(2)有兩個，分別固定在轉軸(1)的兩端，位於真空杜瓦容 器(3)內；力矩管(2)為扁平環形，包括外環(2. 1)和內環(2. 3)及連接外環(2. 1)和內環 (2. 3)的支撐件(2. 2)；所述外環(2. 1)與處於低溫的超導磁體系統(4)的端面固定連接； 內環(2. 3)與處於常溫的轉軸(1)固定連接；所述的支撐件(2. 2)為支撐筋或支撐板；組 成力矩管(2)的材料至少支撐件(2. 2)為隔熱材料。
2.按權利要求1所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，力矩管(2)的外環(2.1) 是通過連接鍵或過盈配合與超導磁體系統(4)的端面固定連接；內環(2. 3)是通過連接鍵 或過盈配合與處於常溫的轉軸(1)固定連接。
3.按權利要求1所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，力矩管(2)是外環(2.1) 與支撐件(2. 2)及內環(2. 3)以支撐件(2. 2)相同的隔熱材料一次整體模製成型或加工成 型的整體構件。
4.按權利要求1所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，力矩管(2)是外環(2.1) 與內環(2. 3)分別與支撐件(2. 2)通過固定件連接的組合構件；所述的固定件為銷釘，或 螺釘，或鍵。
5.按權利要求4所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，所述的力矩管(2)其外環 (2. 1)材料為金屬材料，或隔熱材料，支撐件(2. 2)和內環(2. 3)材料是隔熱材料。
6.按權利要求4所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，所述的力矩管(2)其外環 (2.1)和內環(2. 3)材料均為金屬材料，支撐件(2. 2)材料為隔熱材料。
7.按上述任何一個權利要求所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，所述隔熱材 料為玻璃纖維玻璃鋼或碳纖維玻璃鋼，或環氧板，或硬質塑料，或是用於編製成型的纖維材 料及成型後用於浸漬的低溫膠，該低溫膠選自DW3、JSF-6、ABS樹脂類的環氧膠或環氧樹 脂。
8.按權利要求1所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，外環(2.1)的外圓與內環 (2. 3 )的內圓及超導磁體系統(4)和轉軸(1)軸心相同，即同軸。
9.按權利要求1所述的具有力矩管的超導電機，其特徵在於，超導磁體系統(4)的端面 上，或外環(2. 1)的外圓端面上有用於外環(2. 1)與超導磁體系統(4)定位的止口。
全文摘要
本發明涉及一種具有力矩管的超導電機，屬於低溫傳動和電機技術領域。它包括轉軸，力矩管,定子以及電機外殼;所述的力矩管有兩個，分別固定在轉軸的兩端;力矩管為扁平環形，包括外環和內環及連接外環和內環的支撐件；外環與處於低溫的超導磁體系統的端面固定連接；內環與處於常溫的轉軸固定連接;支撐件為支撐筋或支撐板;組成力矩管的材料至少支撐件為隔熱材料。本發明優點是由於具有高強度、低漏熱等特點的力矩管，能更好地滿足超導電機的需求;力矩管不佔用轉子軸向長度，電機的結構比採用現有技術的力矩管更為緊湊，使整個電機體積更小,重量更輕。
文檔編號H02K55/00GK102118099SQ20111003689
公開日2011年7月6日 申請日期2011年2月12日 優先權日2011年2月12日
發明者代義軍, 楊高, 蘇浩, 謝峰, 鄭軍 申請人:中國船舶重工集團公司第七一二研究所