[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110228451.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112838739A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李婧;孫晨楨;周鵬博;馬光同;李宇逍;喻海洋;翟耀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K49/10
• 分類(lèi)號(hào): H02K49/10
• 代理公司: 成都正華專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置，底板上設(shè)置有低溫杜瓦，低溫杜瓦內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有圓形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子永磁體；轉(zhuǎn)軸的一端固定在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)，另一端固定在磁聯(lián)軸器從動(dòng)端上，磁聯(lián)軸器從動(dòng)端上間隙設(shè)置有磁聯(lián)軸器主動(dòng)端，低溫杜瓦的壁穿過(guò)磁聯(lián)軸器主動(dòng)端和磁聯(lián)軸器從動(dòng)端之間；磁聯(lián)軸器主動(dòng)端與中間軸同軸連接，中間軸通過(guò)聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接；轉(zhuǎn)子的下方放置有定子超導(dǎo)帶材，定子超導(dǎo)帶材與負(fù)載超導(dǎo)線(xiàn)圈連接。本發(fā)明結(jié)合高溫超導(dǎo)磁聯(lián)軸器和磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳動(dòng)，避免了超導(dǎo)磁體勵(lì)磁所需大功率電源，阻斷了由電流引線(xiàn)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸導(dǎo)致的接觸導(dǎo)熱，具有成本低、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非接觸供電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置。

背景技術(shù)

自上個(gè)世紀(jì)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以來(lái)，超導(dǎo)磁體在高速交通、電力能源、國(guó)防科技、醫(yī)療和重大科學(xué)項(xiàng)目等領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景，如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁浮、磁共振成像、超導(dǎo)電機(jī)等。隨著高溫超導(dǎo)材料的出現(xiàn)，由于其更高的轉(zhuǎn)變溫度、臨界磁場(chǎng)、高場(chǎng)性能及載流能力，以及制備工藝的愈加完善，使得具有更高磁場(chǎng)強(qiáng)度及穩(wěn)定性的超導(dǎo)磁體成為研究熱點(diǎn)。

為了能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的強(qiáng)磁場(chǎng)，需要往超導(dǎo)磁體中注入大電流。傳統(tǒng)的方法是采用跨接于低溫與室溫環(huán)境間的電流引線(xiàn)來(lái)對(duì)超導(dǎo)磁體直接供電。但這種方法對(duì)供電裝置的要求非常高，增加了應(yīng)用成本。另外，跨接于室溫與低溫環(huán)境之間的電流引線(xiàn)形成了一個(gè)大漏熱源，研究表明，其漏熱量可達(dá)0.1W/A，增加了低溫系統(tǒng)的制冷成本、并且嚴(yán)重影響了超導(dǎo)磁體的運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，由于高溫超導(dǎo)材料在運(yùn)行過(guò)程中存在磁通流動(dòng)和蠕動(dòng)等現(xiàn)象，使得超導(dǎo)磁體存在一定的損耗而無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在閉環(huán)恒流模式，因此無(wú)法直接應(yīng)用于需要穩(wěn)定強(qiáng)磁場(chǎng)的場(chǎng)合。

采用高溫超導(dǎo)磁體非接觸勵(lì)磁方法，電源不與負(fù)載磁體直接相連，避免了大電流直接通過(guò)電流引線(xiàn)從室溫進(jìn)入低溫環(huán)境，降低了電流引線(xiàn)的漏熱。非接觸勵(lì)磁方法技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，以較小電流在超導(dǎo)磁體中注入較大的電流，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的電源系統(tǒng)，降低供電成本。可在超導(dǎo)磁體運(yùn)行過(guò)程中為其進(jìn)行無(wú)接觸損耗補(bǔ)償，維持恒定電流模式。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種降低系統(tǒng)的漏熱并減少電源成本的基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

提供一種基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置，其包括底板，底板上設(shè)置有低溫杜瓦，低溫杜瓦內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有圓形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的圓周上均勻設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子永磁體；轉(zhuǎn)軸的一端固定在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)，另一端固定在磁聯(lián)軸器從動(dòng)端上，磁聯(lián)軸器從動(dòng)端上間隙設(shè)置有磁聯(lián)軸器主動(dòng)端，磁聯(lián)軸器主動(dòng)端與磁聯(lián)軸器從動(dòng)端同軸，低溫杜瓦的壁穿過(guò)磁聯(lián)軸器主動(dòng)端和磁聯(lián)軸器從動(dòng)端之間的間隙；磁聯(lián)軸器主動(dòng)端與中間軸同軸連接，中間軸通過(guò)聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)電機(jī)底座安裝在底板上；轉(zhuǎn)子的下方放置有定子超導(dǎo)帶材，定子超導(dǎo)帶材與負(fù)載超導(dǎo)線(xiàn)圈連接。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明基于法拉第電磁感應(yīng)定律及高溫超導(dǎo)材料的強(qiáng)非線(xiàn)性電磁特性，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和永磁體旋轉(zhuǎn)，形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在帶材兩端產(chǎn)生隨旋轉(zhuǎn)頻率線(xiàn)性變化的直流電壓，為與之相連的超導(dǎo)線(xiàn)圈勵(lì)磁，利用較小等級(jí)的磁場(chǎng)在超導(dǎo)磁體中感應(yīng)出大功率直流電。不僅消除了跨越大溫差的電流引線(xiàn)，還避免了復(fù)雜的大功率電源設(shè)備，大大降低了運(yùn)行成本。

本發(fā)明基于高溫超導(dǎo)材料的磁通釘扎效應(yīng)，利用高溫超導(dǎo)磁聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)跨壁式非接觸傳動(dòng)，利用高溫超導(dǎo)磁浮軸承實(shí)現(xiàn)非接觸自穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，將超導(dǎo)磁體運(yùn)行的低溫環(huán)境與室溫環(huán)境徹底隔離。對(duì)高溫超導(dǎo)磁體進(jìn)行非接觸供電及運(yùn)行能耗補(bǔ)償，避免了超導(dǎo)磁體勵(lì)磁所需大功率電源，阻斷了由電流引線(xiàn)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸導(dǎo)致的接觸導(dǎo)熱，具有運(yùn)行成本低，穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。高溫超導(dǎo)塊材與永磁體間的磁通釘扎力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)永磁間的磁吸力，并具自穩(wěn)定性、無(wú)需外界主動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為基于高溫超導(dǎo)磁力耦合傳動(dòng)的永磁旋轉(zhuǎn)式勵(lì)磁裝置圖一。