[發(fā)明專利]一種大功率高轉(zhuǎn)速電磁渦流測功器的感應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510055031.1
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN104634491B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)效镕;趙慶軍;李敬;張彬彬;雒偉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): G01L3/24
• 分類號(hào): G01L3/24;H02K1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力機(jī)械的電磁渦流測功器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，是一種用于提高電磁渦流測功器額定吸收功率與最高轉(zhuǎn)速的感應(yīng)轉(zhuǎn)子，具體來說是一種大功率高轉(zhuǎn)速電磁渦流測功器的感應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電磁渦流測功器是動(dòng)力機(jī)械功率測量的常用裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。電磁渦流測功器的主體結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、感應(yīng)轉(zhuǎn)子、定子電樞鐵心與勵(lì)磁繞組等，當(dāng)勵(lì)磁繞組通上直流電后，會(huì)圍繞勵(lì)磁繞組產(chǎn)生空載磁場，而當(dāng)感應(yīng)轉(zhuǎn)子隨同轉(zhuǎn)軸被動(dòng)力機(jī)械帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在空載磁場的作用下，感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場與空載磁場相互作用而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。感應(yīng)轉(zhuǎn)子作為電磁渦流測功器的核心部件之一，其結(jié)構(gòu)形式對電磁渦流測功器的最高轉(zhuǎn)速與額定吸收功率有著顯著影響。然而，由于現(xiàn)有的電磁渦流測功器感應(yīng)轉(zhuǎn)子采用圓盤式結(jié)構(gòu)，在相同大小的勵(lì)磁電流下，為提升額定吸收功率大小，需增大圓盤式感應(yīng)轉(zhuǎn)子的直徑，從而限制了電磁渦流測功器的最高轉(zhuǎn)速，使其無法適應(yīng)動(dòng)力機(jī)械大功率與高轉(zhuǎn)速的雙重需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提出了一種新型感應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該感應(yīng)轉(zhuǎn)子可以在控制最大外徑的前提下，通過擴(kuò)大轉(zhuǎn)子感應(yīng)區(qū)面積，提升電磁渦流測功器的額定吸收功率。由于在擴(kuò)大轉(zhuǎn)子感應(yīng)區(qū)面積的同時(shí)，感應(yīng)轉(zhuǎn)子的外徑大小得到了有效地控制，使得該電磁渦流測功器可以工作在更高的轉(zhuǎn)速。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的電磁渦流測功器感應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種大功率高轉(zhuǎn)速電磁渦流測功器的感應(yīng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電磁渦流測功器主體結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、感應(yīng)轉(zhuǎn)子、定子電樞鐵心與勵(lì)磁繞組，所述感應(yīng)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定連接，且隨著轉(zhuǎn)軸同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述感應(yīng)轉(zhuǎn)子位于定子電樞鐵心與勵(lì)磁繞組的環(huán)內(nèi)。

所述感應(yīng)轉(zhuǎn)子為雙杯體結(jié)構(gòu)，所述雙杯體結(jié)構(gòu)為一回轉(zhuǎn)體，所述回轉(zhuǎn)體的軸線為電磁渦流測功器轉(zhuǎn)軸的軸線，所述回轉(zhuǎn)體的縱剖面型面為工字型，所述工字型剖面繞轉(zhuǎn)軸軸線旋轉(zhuǎn)一周，形成電磁渦流測功器的雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子，包括一個(gè)左杯體和一個(gè)右杯體，所述左杯體與右杯體均為等壁厚結(jié)構(gòu)，所述左杯體與右杯體的底部重合，構(gòu)成雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子的支撐盤，所述左杯體與右杯體相對于支撐盤對稱。

所述雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子為等壁厚結(jié)構(gòu)，其杯體壁厚s為4mm～7mm。

所述雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子外壁面允許的最大無量綱直徑與電磁渦流測功器無量綱最高轉(zhuǎn)速感應(yīng)轉(zhuǎn)子材料的無量綱許用應(yīng)力無量綱密度滿足關(guān)系式所述無量綱直徑為雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子外壁面允許的最大直徑D_max與參考壁厚s₀之比，所述的無量綱許用應(yīng)力為雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子材料的許用應(yīng)力[σ]與參考許用應(yīng)力[σ₀]之比，所述的無量綱密度為雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子材料的密度ρ與參考密度ρ₀之比，所述的無量綱最高轉(zhuǎn)速為電磁渦流測功器最高轉(zhuǎn)速n_max與參考轉(zhuǎn)速n₀之比，其中參考壁厚s₀＝6mm；參考許用應(yīng)力為TC4材料屈服強(qiáng)度的75％，[σ₀]＝6.19×10⁸Pa；參考密度為TC4材料的密度ρ₀＝4.44×10³kg/m³；參考轉(zhuǎn)速n₀＝10000rpm。

所述雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子的無量綱杯體深度與電磁渦流測功器無量綱額定吸收功率無量綱最大勵(lì)磁電流以及感應(yīng)轉(zhuǎn)子材料的無量綱電阻率滿足關(guān)系式所述無量綱杯體深度為雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子的杯體深度h與參考壁厚s₀之比，所述無量綱額定吸收功率為電磁渦流測功器額定吸收功率P_t與參考吸收功率P_t0之比，所述無量綱最大勵(lì)磁電流為電磁渦流測功器最大勵(lì)磁電流I與參考勵(lì)磁電流I₀之比，所述無量綱電阻率為雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子材料的電阻率γ與參考電阻率γ₀之比，其中系數(shù)A＝20～23；參考吸收功率P_t0＝4000kW；參考勵(lì)磁電流I₀＝15A；參考電阻率為TC4材料的電阻率γ₀＝1.76×10^-6Ω·m。

所述雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子位于定子電樞鐵心與勵(lì)磁繞組的環(huán)內(nèi)，雙杯感應(yīng)轉(zhuǎn)子外壁面與定子電樞鐵心內(nèi)壁面間距為2mm～3mm。