[發明專利]具有低溫繞組的電機轉子接頭結構及具有其的電機

有效

• 申請號: 202011243482.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112096988B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 瞿體明;吳其紅;宋彭;楊置榮;馮峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F16L33/00
• 分類號: F16L33/00;F16D3/74;H02K55/00;H01R4/28;H01R13/627
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孫立波

本發明公開了一種具有低溫繞組的電機轉子接頭結構及具有其的電機，電機轉子接頭結構包括低溫輸入側密封法蘭；轉子側密封法蘭；可壓縮疊片式波紋管；氦氣管接頭支撐筒；擋板；連桿；橡膠套；低溫輸入側氦氣管；氦氣管可拆卸式接頭；波紋管式氦氣管；轉子內部氦氣管；氦氣管接頭保持架。根據本發明的具有低溫繞組的電機轉子接頭結構，可將電機轉子內部真空腔體與低溫輸入側轉軸內真空腔體柔性連通；通過低溫輸入側氦氣管、波紋管式氦氣管、氦氣管可拆卸式接頭及轉子內部氦氣管，可將外部低溫系統與電機轉子內部低溫氦氣管路柔性連接；通過低溫輸入側密封法蘭、擋板、連桿、橡膠套及轉子側密封法蘭，可將低溫輸入側轉軸與電機轉子彈性機械連接。

技術領域

本發明涉及具有低溫繞組的電機技術領域，尤其是涉及一種具有低溫繞組的電機轉子接頭結構及具有其的電機。

背景技術

相關技術中，超導材料具有直流無阻、高電流密度等優良特性，自超導現象發現以來，研究人員便致力于發展超導電工裝備，比如超導電機。超導電機是一類具有低溫繞組的電機，對于轉子型超導電機而言，轉子上的勵磁繞組由超導線制作而成。與傳統導體相比，在相同繞組體積下，超導繞組能夠實現更大的電流密度，從而實現更高的電機氣隙磁密，能夠有效地提高電機的功率密度，這對于一些特殊場合的應用，比如機載電源系統、船舶推進系統、超高功率風力發電機，具有重要的應用價值。

對于像超導電機這樣一類具有低溫繞組的電機，其轉子往往工作在極低溫環境下，與外部環境溫度之間存在較大溫差，因此不可避免存在外部環境向電機轉子內部的熱傳導，為維持轉子內部穩定的低溫環境，需要外部低溫系統持續為轉子內部提供冷卻功率。外部低溫系統向轉子內部輸送冷卻功率往往借助輸送冷卻劑實現，冷卻劑可以為低溫氦氣、低溫氖氣、液氖或液氮等，為保護輸送冷卻劑的管道，低溫管道往往布置在真空內。因此，具有低溫繞組的電機轉子與外部系統需要實現低溫管道的連接、真空的連接。同時，由于轉子在工作時處于旋轉運動狀態，外部低溫側輸入軸需要跟隨同步旋轉，因此還需要完成轉矩的傳遞。在一些情況下，轉子內部的超導繞組還需要借助電流引線與外部電源實現連接，因此還需要完成電學連接。

然而，在工程實踐中，同時完成多物理場的連接并滿足高轉速下的動力學穩定，需要綜合考慮到結構剛性以及加工和裝配精度，實施難度，目前尚無成熟技術。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種具有低溫繞組的電機轉子接頭結構，所述電機轉子接頭結構可以解決具有低溫繞組的電機轉子與外部系統同時進行真空、低溫、機械及電路等多物理場連接問題，該技術將降低對結構件加工和裝配的精度要求，提高連接效率，并能有效改善電機轉子軸系的動力學特性。

本發明的另一個目的在于提出一種電機，所述電機包括上述具有低溫繞組的電機轉子接頭結構。

根據本發明第一方面實施例的具有低溫繞組的電機轉子接頭結構，包括：低溫輸入側密封法蘭；轉子側密封法蘭；可壓縮疊片式波紋管，所述可壓縮疊片式波紋管分別與所述低溫輸入側密封法蘭與所述轉子側密封法蘭相連；氦氣管接頭支撐筒，所述氦氣管接頭支撐筒設于所述低溫輸入側密封法蘭內部且朝向所述轉子側密封法蘭延伸；擋板，所述擋板設于所述低溫輸入側密封法蘭的遠離所述轉子側密封法蘭的一側；連桿，所述連桿設于所述低溫輸入側密封法蘭與所述轉子側密封法蘭之間；橡膠套，所述橡膠套設于所述連桿與所述低溫輸入側密封法蘭上的連桿安裝孔位之間；低溫輸入側氦氣管；氦氣管可拆卸式接頭，所述氦氣管可拆卸式接頭具有氦氣密封效果且包括氦氣管可拆卸式接頭母頭和氦氣管可拆卸式接頭公頭；波紋管式氦氣管，所述波紋管式氦氣管的一端與所述低溫輸入側氦氣管密封連接，且另一端與所述氦氣管可拆卸式接頭母頭密封連接；轉子內部氦氣管，所述轉子內部氦氣管的一端與所述氦氣管可拆卸式接頭公頭密封連接，且另一端適于與轉子內部氣路管道連通；氦氣管接頭保持架，所述氦氣管接頭保持架設于所述氦氣管可拆卸式接頭沿軸向的兩側用于安裝所述轉子內部氦氣管，所述氦氣管接頭保持架設于所述氦氣管接頭支撐筒的內壁面處。