一种低温超导转子共振抑制装置及抑制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种低温超导转子共振抑制装置及抑制方法，属于转子共振抑制领域，低温超导转子共振抑制装置包括：悬浮腔外壳；低温超导转子；驱动部件，用于驱动低温超导转子旋转；活性炭腔外壳，与悬浮腔外壳连通；活性炭颗粒，设置在活性炭腔外壳的内部，用于吸附或释放悬浮腔外壳内的氦气；加热部件；控制部件，用于在低温超导转子的转速小于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，控制加热部件开始对活性炭加热，在低温超导转子的转速大于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，控制加热部件停止对活性炭加热。通过活性炭对悬浮腔内的氦气进行吸附及释放，从而有效抑制低温超导转子的共振现象，并提高超导转子的稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种低温超导转子共振抑制装置及抑制方法


[0001]本专利技术涉及转子共振抑制领域，特别是涉及一种低温超导转子共振抑制装置及抑制方法。

技术介绍

[0002]在液氦温度下(约零下269℃)，利用超导体的完全抗磁性可以实现低温超导转子的无接触支承，在超导转子高速旋转时不存在机械摩擦损耗，同时借助超导体零电阻效应，在对支承系统闭环之后，可实现超导转子长期无损耗支承，这些优点使得低温超导转子技术在一些精密测量领域具有特殊优势和重要应用前景。由于不可避免的加工误差和质量偏心等因素存在，在超导转子加转的过程中会出现共振现象。当共振幅度过大时，会使超导转子与悬浮腔内壁发生碰撞，碰撞引起的局部热量聚集释放会导致超导转子和支承系统温升失超，从而使得超导转子加转失败，无法实现高速旋转，抑制其精密测量功能的实现。
[0003]专利技术专利CN101951208A提出了一种通过快速改变超导转子上下悬浮电流进而改变支承刚度的方法来抑制超导转子的共振现象。该操作方法需要在不同大小的支承刚度间来回跳变，操作流程较复杂，一旦刚度跳变执行错误就会导致超导转子失支。此外，在改变超导转子支承刚度时，需要依靠高同步性和快速跳变的双通道电源，增加了低温超导转子系统整体的成本。
[0004]基于上述问题，亟需一种新的装置以抑制低温超导转子的共振现象，并同时降低成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种低温超导转子共振抑制装置及抑制方法，可有效抑制低温超导转子的共振现象。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种低温超导转子共振抑制装置，所述低温超导转子共振抑制装置包括：
[0008]悬浮腔外壳，内部填充有氦气；
[0009]低温超导转子，设置在所述悬浮腔外壳的内部；
[0010]驱动部件，用于驱动所述低温超导转子旋转；
[0011]活性炭腔外壳，与所述悬浮腔外壳连通；
[0012]活性炭颗粒，设置在所述活性炭腔外壳的内部，用于吸附或释放所述悬浮腔外壳内的氦气，以调整所述悬浮腔外壳内部的气体阻尼；所述活性炭颗粒的温度低于阈值时吸附氦气，高于阈值时释放氦气；
[0013]加热部件，设置在所述活性炭腔外壳的内部，用于对所述活性炭加热；
[0014]控制部件，分别与所述驱动部件及所述加热部件连接，用于在所述低温超导转子的转速小于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，产生开始加热控制信号，控制所述加热部件开始加热，在低温超导转子的转速大于临界转速，且与临界转速的差值达
到安全转速差时，产生停止加热控制信号，控制所述加热部件停止加热。
[0015]可选地，所述悬浮腔外壳通过连接管与所述活性炭腔外壳连通。
[0016]可选地，所述连接管为金属波纹管。
[0017]可选地，所述加热部件为加热丝。
[0018]可选地，所述低温超导转子共振抑制装置还包括：
[0019]金属网罩，设置在所述活性炭腔外壳的内部；所述活性炭颗粒填充在所述金属网罩内；所述加热部件设置在所述金属网罩的外表面。
[0020]可选地，所述低温超导转子共振抑制装置还包括：
[0021]温度计，设置在所述金属网罩内，用于检测活性炭颗粒的温度。
[0022]可选地，所述低温超导转子共振抑制装置位于液氦容器内部。
[0023]可选地，所述低温超导转子共振抑制装置还包括：
[0024]支承部件，用于控制所述低温超导转子悬浮在所述悬浮腔外壳内部的中心位置。
[0025]可选地，所述支承部件包括：上支承线圈、下支承线圈、上整形铌块及下整形铌块；
[0026]所述上支承线圈及所述下支承线圈分别位于所述悬浮腔外壳的相对两侧；所述上支承线圈及所述下支承线圈通电后产生磁场；
[0027]所述上整形铌块及所述下整形铌块均设置在所述悬浮腔外壳的内部，且所述上整形铌块和所述下整形铌块的内表面均为半球面；所述上整形铌块和所述下整形铌块之间形成球形悬浮腔，所述低温超导转子位于所述球形悬浮腔内；所述上整形铌块及所述下整形铌块用于对所述上支承线圈及所述下支承线圈产生的磁场进行整形，使所述低温超导转子悬浮在所述球形悬浮腔的中心位置。
[0028]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0029]一种低温超导转子共振抑制方法，所述低温超导转子共振抑制方法包括：
[0030]通过驱动部件驱动低温超导转子加速旋转，通过活性炭颗粒吸附悬浮腔外壳内的氦气，使悬浮腔外壳内部的气体阻尼保持在理想运行阻尼；
[0031]在低温超导转子的转速小于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，控制加热部件对活性炭颗粒加热，使活性炭颗粒向悬浮腔外壳内释放氦气，增大悬浮腔外壳内部的气体阻尼，以抑制低温超导转子的振幅；
[0032]在低温超导转子的转速大于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，控制加热部件停止加热，使活性炭颗粒吸附悬浮腔外壳内的氦气，减小悬浮腔外壳内部的气体阻尼。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：通过增加一个与低温超导转子所处的悬浮腔相连通的腔体放置活性炭，在低温超导转子的转速小于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，通过控制活性炭的加热状态增大悬浮腔体内的气体阻尼，从而抑制低温超导转子的振幅，有效地抑制了低温超导转子的共振现象。当超导转子顺利通过临界转速之后，控制活性炭的加热状态使其处于吸气状态，进而减小悬浮腔体内的气体阻尼，防止过多气体造成超导转子转速衰减，提高了超导转子的稳定性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术低温超导转子共振抑制装置的整体结构示意图；
[0036]图2为活性炭腔的结构示意图；
[0037]图3为本专利技术低温超导转子共振抑制方法的流程图；
[0038]图4为不同阻尼下超导转子振幅随频率的变化关系图；
[0039]图5为采用本专利技术低温超导转子共振抑制方法后超导转子振幅随频率的变化关系图。
[0040]符号说明：
[0041]低温超导转子
‑
1，上整形铌块
‑
2，下整形铌块
‑
3，下支承线圈
‑
4，悬浮腔外壳
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5，上支承线圈
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6，活性炭腔外壳
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7，金属网罩
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8，连接管
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9，活性炭颗粒
‑
10，加热丝
‑
11，温度计
‑
12。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述低温超导转子共振抑制装置包括：悬浮腔外壳，内部填充有氦气；低温超导转子，设置在所述悬浮腔外壳的内部；驱动部件，用于驱动所述低温超导转子旋转；活性炭腔外壳，与所述悬浮腔外壳连通；活性炭颗粒，设置在所述活性炭腔外壳的内部，用于吸附或释放所述悬浮腔外壳内的氦气，以调整所述悬浮腔外壳内部的气体阻尼；所述活性炭颗粒的温度低于阈值时吸附氦气，高于阈值时释放氦气；加热部件，设置在所述活性炭腔外壳的内部，用于对所述活性炭加热；控制部件，分别与所述驱动部件及所述加热部件连接，用于在所述低温超导转子的转速小于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，产生开始加热控制信号，控制所述加热部件开始加热，在低温超导转子的转速大于临界转速，且与临界转速的差值达到安全转速差时，产生停止加热控制信号，控制所述加热部件停止加热。2.根据权利要求1所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述悬浮腔外壳通过连接管与所述活性炭腔外壳连通。3.根据权利要求2所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述连接管为金属波纹管。4.根据权利要求1所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述加热部件为加热丝。5.根据权利要求1所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述低温超导转子共振抑制装置还包括：金属网罩，设置在所述活性炭腔外壳的内部；所述活性炭颗粒填充在所述金属网罩内；所述加热部件设置在所述金属网罩的外表面。6.根据权利要求5所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征在于，所述低温超导转子共振抑制装置还包括：温度计，设置在所述金属网罩内，用于检测活性炭颗粒的温度。7.根据权利要求1所述的低温超导转子共振抑制装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，王秋良，胡新宁，崔春艳，张源，牛飞飞，黄兴，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：