[发明专利]一种非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵

说明书

本发明公开了一种为超导线圈励磁的近距离非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，包括伺服电机、电机驱动轴、永磁驱动轮、永磁从动轮、电机底座、驱动轴支架和永磁从动轮支撑轴，镶嵌永磁体的永磁驱动轮和永磁从动轮之间非接触且存在一定的距离，当伺服电机带动永磁驱动轮旋转时，在磁力可影响的距离内（该距离大于低温恒温器壁的厚度），由于在永磁驱动轮和永磁从动轮圆平面上有多块永磁体参与啮合工作，永磁从动轮和永磁驱动轮之间的耦合以磁力作为动源，会产生连续的旋转驱动力，带动永磁从动轮旋转，从而为超导线圈进行近距离励磁。也使得永磁驱动轮和永磁从动轮之间存在无任何接触的支撑，从而实现力和转矩无接触传递，实现无机械连接的耦合。

技术领域

本发明属于超导应用领域，具体涉及一种能在低温恒温器中为超导线圈进行充电的非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵。

背景技术

高温超导（HTS）磁体系统通常需要正常导电的电流引线，该引线连接在HTS电路和位于室温下的外部电源之间。这些电流引线形成了跨越低温恒温器壁的热桥，并且它们代表了许多磁体应用中的主要热负载。因此超导体应用的可行性取决于电流馈电产生的热泄漏以及电流引线正常部分的耗散。对于超导系统的商业运行，减少这些损失是不可避免的。磁通泵是解决该问题的一种潜在方法。磁通泵提供了一种独特的磁化超导体的方法，而无需在低温和非低温环境之间建立实体联系。如果适当地适合应用，它可以解决低温和非低温环境之间的热连接问题。

目前，高温超导电机的研制是世界的热点。传统方式给超导电机转子励磁是通过从室温中引入金属导线到低温中，由于金属导线发热会造成整体效率下降，世界范围内大都采用旋转磁通泵为超导线圈进行充电。普遍的旋转磁通泵组成是由伺服电机、驱动轴和沿圆周方向镶嵌有永磁铁的旋转圆轮组成。

但是，对于目前所使用的旋转磁通泵来说，复杂的设计挑战之一是在超导电机应用中保持低温和非低温环境之间的隔离，并且超导电机应用这种磁通泵会涉及动态组件，这将变得更加复杂。这种温度环境的隔离会使旋转磁通泵与超导线圈之间隔了一个低温恒温器器壁，由于壁厚较厚,那么旋转磁通泵应用在超导线圈定子上的磁场幅值通常较小，极大的影响了超导线圈的励磁效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于超导线圈励磁的近距离非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于超导线圈励磁的近距离非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，包括位于电机底座上的伺服电机和位于驱动轴支架上的电机驱动轴，还包括通过永磁从动轮支撑轴设置在低温恒温器内的永磁从动轮，永磁从动轮中间安装有轴承，可以让永磁从动轮支撑轴穿过，永磁从动轮穿过永磁从动轮支撑轴，驱动轴支架装有轴承，所述的电机驱动轴穿过驱动轴支架的轴承中心后一端与伺服电机固定连接，一端固定连接有永磁驱动轮，所述的永磁从动轮支撑轴一端端部固定于低温恒温器的内器壁，所述的永磁驱动轮与永磁从动轮非接触分别位于低温恒温器壁面外内侧且存在一定的距离，位于同一水平高度，所述的永磁驱动轮与永磁从动轮的圆平面上分别均匀镶嵌有多个永磁体。所述的永磁从动轮的圆周表面镶嵌有永磁铁能够自由调节从驱动圆轮与超导定子之间的气隙。

所述的一种非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，其永磁从动轮的圆周表面均匀开有安装永磁铁的凹槽。

所述的一种非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，其永磁驱动轮与永磁从动轮的端面均匀开有安装永磁铁的轴向孔。

所述的一种非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，其伺服电机为通过DSP控制转速的可调速电机。

所述的一种非接触式磁耦合驱动旋转磁通泵，其电机底座上设置有用于固定安装伺服电机的安装槽。

本发明的有益效果是：

本发明可以通过无接触式磁耦合作为动力来源驱动低温恒温器内部的旋转磁通泵，进而避免线圈励磁时低温恒温器器壁造成的气隙过大、气隙磁场过小的问题，并且能够自由调节镶嵌有永磁铁的从驱动圆轮与超导定子之间的气隙。