一种抑制超导磁悬浮转子振动的装置，包括转子腔外壳（１）、侧向线圈（２、１３）、转子顶部平面（３）、超导转子（４）、铜板（５）、极瓦（６）、ｚ轴向光纤测振传感器（７）、ｘ轴向光纤测振传感器（８）、ｙ轴向光纤测振传感器（９）和铜环（１１）。极瓦（６）内面呈球面，两个极瓦（６）上下对称布置，形成转子腔（１０）。两个圆环形的侧向线圈（２）和（１３）分别紧贴固定在转子腔外壳（１）的外侧柱面上。在铜板（５）的中心连接固定ｚ轴向光纤测振传感器（７）。在赤道平面上的铜环（１１）上沿ｘ坐标轴方向安装ｘ轴向光纤测振传感器（８），沿ｙ坐标轴方向安装ｙ轴向光纤测振传感器（９）。本发明专利技术装置能量损耗低，方法简便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抑制转子振动的装置，特别涉及抑制低温超导磁悬浮球形转子振 动的装置。
技术介绍
有些超导体不仅具有零电阻效应，还具有迈斯纳效应。超导体可以看成为理想的 反磁体，外磁场磁力线无法穿入到超导体的内部，而是平行于超导体表面，在超导体表面感 生出的超导电流产生的磁场方向恰好与外磁场方向相反，两个磁场相互作用产生磁推力。 利用超导体的迈斯纳效应可以使超导转子产生悬浮和旋转，并且可以使超导转子在无能量 损失的情况下稳定运行。因此，利用超导特性研制的各种精密仪器具有极高的精度和极低 的能耗。由于加工技术条件的限制，绝对理想的转子很难实现，实际上总存在各种性质的 工艺误差，主要反映在转子的质量偏心和转子表面不是理想球形两个方面。转子质量偏心 使得转子的质心和球心不重合，转子在绕极轴转动时受到重力、电磁悬浮力和惯性离心力 的共同作用，使转子发生偏心旋转运动。随着转子转速的提高，转子的振动不断加剧，振幅 不断增大，当转子转速接近于临界转速时，转子将产生最剧烈的振动，振幅达到最大值。转 子的工作转速一般高于转子的一阶临界转速，因此从转子启动加速达到工作转速的过程 中，需要有效的控制手段来抑制转子的振动。当转子振动较为剧烈时，由于超导材料的非绝 对均勻性的缺陷，转子在振动的状态下伴有俘获磁通和交流损耗，影响了转子的超导抗磁 性，从而导致超导转子支承悬浮稳定性和支承控制精度下降。超导转子与转子腔内壁的间 隙一般只有0. I-Imm,随着转子振动的加剧，振幅和振动能量增大的影响，可能导致超导转 子瞬态失稳而与转子腔内壁发生碰磨现象，造成转子外表面和转子腔内壁上产生划痕而不 能继续使用，严重时更可能导致转子刮蹭后失超坠落而使系统损坏。目前我国在精密制造 技术和特种材料加工及工艺等方面与国外的差距，制约了高精度超导转子及超导器件的研 制进展，使得我国超导转子在运行时的振动问题显得尤为突出。因此抑制转子在加、减速过 程中的振动是超导转子运行研究中急需解决的关键技术之一，有效进行转子振动的控制也 是超导转子能够正常安全运行的必要条件之一。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，有效抑制超导球形转子的振动，本专利技术提出一种抑制 低温超导磁悬浮球形转子振动的装置。本专利技术抑制转子振动的装置结构简单、能量损耗低， 方法简便，控制转子振动的效果好，可以有效保证转子的安全运行。本专利技术装置包括转子腔外壳、侧向线圈、转子顶部平面、超导转子、铜板、极瓦、ζ轴 向光纤测振传感器、X轴向光纤测振传感器、y轴向光纤测振传感器和铜环。极瓦内面呈球 面，两个极瓦上下对称布置，形成转子腔。超导转子位于转子腔内。两个圆环形的侧向线圈 上侧向线圈和下侧向线圈分别紧贴固定在转子腔外壳的外侧柱面上。圆形的铜板固定在转3子腔外壳的上端面，在铜板的中心处固定ζ轴向光纤测振传感器，ζ轴向光纤测振传感器的 光轴垂直于转子顶部圆平面，ζ轴向光纤测振传感器用来检测转子在ζ轴向上的振动幅值。 在赤道平面上的铜环上沿X坐标轴和y坐标轴方向分别安装X轴向光纤测振传感器y轴向 光纤测振传感器，x、y光纤测振传感器的光轴平行于转子赤道面并指向球心，x、y轴向光纤 测振传感器用来检测转子在x、y轴向上的振动幅值。超导转子在悬浮中心位置时与转子腔 之间的间隙在0. 3mm 0. 5mm范围内。本专利技术抑制超导磁悬浮转子振动装置抑制转子振动的方法步骤如下1.首先给上侧向线圈和下侧向线圈分别通入一定的电流使超导转子悬浮在转子 腔中心，使超导转子具有一定的支承刚度&。超导转子启动加速后通过χ轴向光纤测振传 感器、y轴向光纤测振传感器和Z轴向光纤测振传感器测量超导转子的X轴向、y轴向和Z 轴向振动幅值大小。将χ轴向、y轴向和ζ轴向振动矢量求和后，即χ轴向、y轴向和ζ轴向 振动幅值的平方和的平方根值，作为超导转子的振动幅值，做出超导转子启动加速到达工 作转速过程的振动幅值曲线，记为U。2.然后再给上侧向线圈和下侧向线圈分别通入一定的电流使转子悬浮在转子腔 中心，使超导转子具有一定的支承刚度K2，并且使K2大于K1。超导转子启动加速后通过X轴 向光纤测振传感器、y轴向光纤测振传感器和ζ轴向光纤测振传感器测量超导转子的χ轴 向、y轴向和ζ轴向振动幅值大小。将χ、ι、ζ轴向的振动矢量求和后作为超导转子的振动 幅值，做出超导转子启动加速到达工作转速过程的振动幅值曲线，记为L2。曲线L1和曲线 L2在转速和振幅的坐标系下的交点记为C，C点对应的超导转子的转速为ωΒ，振幅为Αβ。3.最后，在超导转子启动加速时，首先使超导转子具有支承刚度Κ2，当超导转子加 速到ωΒ时，快速改变上侧向线圈和下侧向线圈的电流，将超导转子的支承刚度从K2变为 K1,使超导转子在整个加速过程中的振幅不大于Αβ。本专利技术抑制超导磁悬浮转子振动的方法是在超导转子启动时，首先给上侧向线圈 和下侧向线圈分别通过16-17Α和18-18. 5Α的电流，当超导转子加速到1200-1250r/min 时，快速改变上侧向线圈和下侧向线圈的电流为8-8. 5A和13-13. 5A，从而使超导转子在整 个加速过程中的振幅不大于0. 1-0. 2mm。附图说明图1是抑制超导转子振动装置示意图，图中1转子腔外壳、2上侧向线圈、3转子 顶部平面、4超导转子、5铜板、6极瓦、7z轴向光纤测振传感器、8x轴向光纤测振传感器、9y 轴向光纤测振传感器、10转子腔、11铜环、13下侧向线圈；图2是χ、y、ζ轴向光纤测振传感器安装位置示意图，图中12转子赤道面；图3是超导转子振动幅值曲线示意图；图4是侧向超导线圈的示意图。具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术抑制超导磁悬浮转子振动的装置包括转子腔外壳1、上侧向线 圈2、下侧向线圈13、转子顶部平面3、超导转子4、铜板5、极瓦6、z轴向光纤测振传感器7、χ轴向光纤测振传感器8、y轴向光纤测振传感器9和铜环11。极瓦6内面呈球面，两个极 瓦6上下对称布置，形成一个球形的转子腔10。超导转子4位于转子腔10内。上侧向线 圈2和下侧向线圈13分别紧贴固定在转子腔外壳1的外侧柱面上。圆形的铜板5固定在 转子腔外壳1的上端面，在铜板5的中心处固定ζ轴向光纤测振传感器7，ζ轴向光纤测振 传感器7的光轴垂直于转子顶部圆平面3，ζ轴向光纤测振传感器7用来检测转子在ζ轴向 上的振动幅值。在赤道平面上的铜环11上沿χ坐标轴方向安装χ轴向光纤测振传感器8， 沿y坐标轴方向安装y轴向光纤测振传感器9，，χ、y轴向光纤测振传感器8、9的光轴平行 于转子赤道面12并指向球心，x、y轴向光纤测振传感器8、9用来检测转子在x、y轴向上的 振动幅值。超导转子4在悬浮中心位置时与转子腔10之间的间隙在0. Imm 1. Omm范围 内。如图2所示，在转子顶部平面3上方安装ζ轴向光纤测振传感器7，测量转子ζ轴 向振动幅值。ζ轴向光纤测振传感器光轴与ζ轴重合。Χ轴方向光纤测振传感器8和y轴 方向光纤测振传感器9的两个光轴均平行于转子赤道面12并指向球心。在赤道平面上的 铜环11上沿χ坐标轴方向安装χ轴向光纤测振传感器8，沿y坐标轴方向安装y轴向光纤 测振传感器9，，测量x、y轴向转子振动幅值大小。安装时分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抑制超导磁悬浮转子振动的装置，其特征在于所述的装置包括转子腔外壳（１）、上侧向线圈（２）、下侧向线圈（１３）、转子顶部平面（３）、超导转子（４）、铜板（５）、极瓦（６）、ｚ轴向光纤测振传感器（７）、ｘ轴向光纤测振传感器（８）、ｙ轴向光纤测振传感器（９），以及铜环（１１）；极瓦（６）内面呈球面，两个极瓦（６）上下对称布置，形成转子腔（１０）；超导转子（４）位于转子腔（１０）内；两个圆环形的侧向线圈：上侧向线圈（２）和下侧向线圈（１３）分别紧贴固定在转子腔外壳（１）的外侧柱面上；圆形的铜板（５）固定在转子腔外壳（１）的上端面，在铜板（５）的中心处固定ｚ轴向光纤测振传感器（７），ｚ轴向光纤测振传感器（７）的光轴垂直于转子顶部平面（３）；在赤道平面上的铜环（１１）上沿ｘ坐标轴方向安装ｘ轴向光纤测振传感器（８），沿ｙ坐标轴方向安装ｙ轴向光纤测振传感器（９），ｘ轴向光纤测振传感器（８）和ｙ轴向光纤测振传感器（９）的光轴平行于转子赤道面（１２）并指向球心。
【技术特征摘要】
一种抑制超导磁悬浮转子振动的装置，其特征在于所述的装置包括转子腔外壳(1)、上侧向线圈(2)、下侧向线圈(13)、转子顶部平面(3)、超导转子(4)、铜板(5)、极瓦(6)、z轴向光纤测振传感器(7)、x轴向光纤测振传感器(8)、y轴向光纤测振传感器(9)，以及铜环(11)；极瓦(6)内面呈球面，两个极瓦(6)上下对称布置，形成转子腔(10)；超导转子(4)位于转子腔(10)内；两个圆环形的侧向线圈上侧向线圈(2)和下侧向线圈(13)分别紧贴固定在转子腔外壳(1)的外侧柱面上；圆形的铜板(5)固定在转子腔外壳(1)的上端面，在铜板(5)的中心处固定z轴向光纤测振传感器(7)，z轴向光纤测振传感器(7)的光轴垂直于转子顶部平面(3)；在赤道平面上的铜环(11)上沿x坐标轴方向安装x轴向光纤测振传感器(8)，沿y坐标轴方向安装y轴向光纤测振传感器(9)，x轴向光纤测振传感器(8)和y轴向光纤测振传感器(9)的光轴平行于转子赤道面(12)并指向球心。2.一种使用权利要求1所述的抑制超导磁悬浮转子振动装置抑制转子振动的方法，其 特征在于所述的抑制转子振动方法的步骤如下(1.).首先给上侧向线圈⑵和下侧向线圈(13)分别通入一定的电流使超导转子⑷ 悬浮在转子腔(10)中心，使超导转子(4)具有一定的支承刚度&。超导转子(4)启动加速 后通过χ轴向光纤测振传感器、y轴向光纤测振传感器和ζ轴向光纤测振传感器测量超导 转子⑷的χ轴向、y轴向和ζ轴向振动幅值大小。将χ轴向、y轴向和ζ轴向的振动矢量 求和，...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡新宁，王秋良，崔春艳，王晖，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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