一种大功率高转速电磁涡流测功器的感应转子结构的制作方法

文档序号:8317411阅读:185来源:国知局
一种大功率高转速电磁涡流测功器的感应转子结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动力机械的电磁涡流测功器设计领域,是一种用于提高电磁涡流测功 器额定吸收功率与最高转速的感应转子,具体来说是一种大功率高转速电磁涡流测功器的 感应转子结构。
【背景技术】
[0002] 电磁涡流测功器是动力机械功率测量的常用装置,具有结构简单、动态响应速度 快、工作稳定等特点。电磁祸流测功器的主体结构包括转轴、感应转子、定子电枢铁心与励 磁绕组等,当励磁绕组通上直流电后,会围绕励磁绕组产生空载磁场,而当感应转子随同转 轴被动力机械带动旋转时,在空载磁场的作用下,感应转子内部感应产生祸流,进而产生感 应磁场,感应磁场与空载磁场相互作用而产生制动力矩。感应转子作为电磁涡流测功器的 核心部件之一,其结构形式对电磁涡流测功器的最高转速与额定吸收功率有着显著影响。 然而,由于现有的电磁涡流测功器感应转子采用圆盘式结构,在相同大小的励磁电流下,为 提升额定吸收功率大小,需增大圆盘式感应转子的直径,从而限制了电磁涡流测功器的最 高转速,使其无法适应动力机械大功率与高转速的双重需求。

【发明内容】

[0003] 针对以上问题,本发明提出了一种新型感应转子结构,该感应转子可以在控制最 大外径的前提下,通过扩大转子感应区面积,提升电磁涡流测功器的额定吸收功率。由于在 扩大转子感应区面积的同时,感应转子的外径大小得到了有效地控制,使得该电磁涡流测 功器可以工作在更高的转速。
[0004] 为实现上述技术目的,本发明的电磁涡流测功器感应转子结构通过以下技术方案 实现:一种大功率高转速电磁涡流测功器的感应转子结构,其特征在于,所述电磁涡流测 功器主体结构包括转轴、感应转子、定子电枢铁心与励磁绕组,所述感应转子与转轴固定连 接,且随着转轴同转速旋转,所述感应转子位于定子电枢铁心与励磁绕组的环内。
[0005] 所述感应转子为双杯体结构,所述双杯体结构为一回转体,所述回转体的轴线为 电磁涡流测功器转轴的轴线,所述回转体的纵剖面型面为工字型,所述工字型剖面绕转轴 轴线旋转一周,形成电磁涡流测功器的双杯感应转子,包括一个左杯体和一个右杯体,所述 左杯体与右杯体均为等壁厚结构,所述左杯体与右杯体的底部重合,构成双杯感应转子的 支撑盘,所述左杯体与右杯体相对于支撑盘对称。
[0006] 所述双杯感应转子为等壁厚结构,其杯体壁厚s为4mm~7mm。
[0007] 所述双杯感应转子外壁面允许的最大无量纲直径Grnax与电磁涡流测功器无 量纲最高转速、感应转子材料的无量纲许用应力[司、无量纲密度P满足关系式
【主权项】
1. 一种大功率高转速电磁涡流测功器的感应转子结构,所述电磁涡流测功器包括转 轴、感应转子、定子电枢铁心与励磁绕组,所述感应转子与转轴固定连接,且随着转轴同转 速旋转,所述感应转子位于所述定子电枢铁心与励磁绕组的环内,其特征在于,所述感应转 子为双杯体结构,所述双杯体结构为一回转体,其轴线为电磁涡流测功器转轴的轴线,所述 回转体的纵剖面型面为工字型剖面,所述工字型剖面绕转轴轴线旋转一周,形成电磁涡流 测功器的双杯感应转子,包括一个左杯体和一个右杯体,所述左杯体与右杯体均为等壁厚 结构,所述左杯体与右杯体的底部重合,构成双杯感应转子的支撑盘,所述左杯体与右杯体 相对于所述支撑盘对称。
2. 根据权利要求1所述的感应转子结构,其特征是:所述双杯感应转子的杯体壁厚s 为 4mm ~7mm〇
3. 根据权利要求1和2所述的感应转子结构,其特征是:所述双杯感应转子外壁面允 许的最大无量纲直径Drnax与电磁涡流测功器无量纲最高转速、感应转子材料的无 量纲许用应力[幻、无量纲密度0满足关系式似二241η1?Χ|/〇? _ + 91;所 述无量纲直径方为双杯感应转子外壁面允许的最大直径Dmax与参考壁厚S C1之比,所述 的无量纲许用应力[司为双杯感应转子材料的许用应力[σ]与参考许用应力[σ J之比, 所述的无量纲密度卢为双杯感应转子材料的密度P与参考密度P ^之比,所述的无量纲最 高转速^πωχ为电磁涡流测功器最高转速nmax与参考转速η ^之比。
4. 根据权利要求3所述的感应转子结构,其特征是:所述双杯感应转子参考壁厚s ^ = 6mm ;参考许用应力为TC4材料屈服强度的75%,[ σ Q] = 6. 19Χ IO8Pa ;参考密度为TC4材 料的密度 P。= 44Χ 10 3kg/m3;参考转速 η。= lOOOOrpm。
5. 根据权利要求1至4所述的感应转子结构,其特征是:所述双杯感应转子的无量纲 杯体深度E与电磁涡流测功器无量纲额定吸收功率朽、无量纲最大励磁电流f以及感应转 子材料的无量纲电阻率f满足关系式6 4 朽/(?· f),所述无量纲杯体深度5为双杯感 应转子的杯体深度h与参考壁厚Stl之比,所述无量纲额定吸收功率巧为电磁涡流测功器额 定吸收功率Pt与参考吸收功率P t(l之比,所述无量纲最大励磁电流f为电磁涡流测功器最大 励磁电流I与参考励磁电流Itl之比,所述无量纲电阻率f为双杯感应转子材料的电阻率γ 与参考电阻率γ Cl之比,其中系数A = 20~23。
6. 根据权利要求5所述的感应转子结构,其特征是:所述参考吸收功率P t(l= 4000kW ; 参考励磁电流Itl= 15A;参考电阻率为TC4材料的电阻率γ 1.76Χ10_6Ω ·πι。
7. 根据权利要求1至6所述的感应转子结构,其特征是:所述双杯感应转子外壁面与 定子电枢铁心内壁面之间的间距为2mm~3mm。
【专利摘要】本发明涉及一种大功率高转速电磁涡流测功器的感应转子结构,在控制感应转子最大外径的前提下,通过扩大转子感应区面积,旨在提高电磁涡流测功器的额定吸收功率与最高转速。本发明的电磁涡流测功器感应转子呈双杯体结构,双杯感应转子的杯体壁厚为4mm~7mm;双杯感应转子外壁面允许的最大无量纲直径与电磁涡流测功器无量纲最高转速感应转子材料的无量纲许用应力无量纲密度满足关系式双杯感应转子的无量纲杯体深度与电磁涡流测功器无量纲额定吸收功率无量纲最大励磁电流以及感应转子材料的无量纲电阻率满足关系式其中A=20~23;双杯感应转子位于定子电枢铁心与励磁绕组的环内,双杯感应转子外壁面与定子电枢铁心内壁面间距为2mm~3mm;本发明适用于需要电磁涡流测功器同时适应大功率和高转速的场合。
【IPC分类】G01L3-24, H02K1-22
【公开号】CN104634491
【申请号】CN201510055031
【发明人】项效镕, 赵庆军, 李敬, 张彬彬, 雒伟伟
【申请人】中国科学院工程热物理研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月3日
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