CN112096988B - 具有低温绕组的电机转子接头结构及具有其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有低温绕组的电机转子接头结构及具有其的电机，电机转子接头结构包括低温输入侧密封法兰；转子侧密封法兰；可压缩叠片式波纹管；氦气管接头支撑筒；挡板；连杆；橡胶套；低温输入侧氦气管；氦气管可拆卸式接头；波纹管式氦气管；转子内部氦气管；氦气管接头保持架。根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，可将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管、波纹管式氦气管、氦气管可拆卸式接头及转子内部氦气管，可将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰、挡板、连杆、橡胶套及转子侧密封法兰，可将低温输入侧转轴与电机转子弹性机械连接。

Description

具有低温绕组的电机转子接头结构及具有其的电机

技术领域

本发明涉及具有低温绕组的电机技术领域，尤其是涉及一种具有低温绕组的电机转子接头结构及具有其的电机。

背景技术

相关技术中，超导材料具有直流无阻、高电流密度等优良特性，自超导现象发现以来，研究人员便致力于发展超导电工装备，比如超导电机。超导电机是一类具有低温绕组的电机，对于转子型超导电机而言，转子上的励磁绕组由超导线制作而成。与传统导体相比，在相同绕组体积下，超导绕组能够实现更大的电流密度，从而实现更高的电机气隙磁密，能够有效地提高电机的功率密度，这对于一些特殊场合的应用，比如机载电源系统、船舶推进系统、超高功率风力发电机，具有重要的应用价值。

对于像超导电机这样一类具有低温绕组的电机，其转子往往工作在极低温环境下，与外部环境温度之间存在较大温差，因此不可避免存在外部环境向电机转子内部的热传导，为维持转子内部稳定的低温环境，需要外部低温系统持续为转子内部提供冷却功率。外部低温系统向转子内部输送冷却功率往往借助输送冷却剂实现，冷却剂可以为低温氦气、低温氖气、液氖或液氮等，为保护输送冷却剂的管道，低温管道往往布置在真空内。因此，具有低温绕组的电机转子与外部系统需要实现低温管道的连接、真空的连接。同时，由于转子在工作时处于旋转运动状态，外部低温侧输入轴需要跟随同步旋转，因此还需要完成转矩的传递。在一些情况下，转子内部的超导绕组还需要借助电流引线与外部电源实现连接，因此还需要完成电学连接。

然而，在工程实践中，同时完成多物理场的连接并满足高转速下的动力学稳定，需要综合考虑到结构刚性以及加工和装配精度，实施难度，目前尚无成熟技术。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有低温绕组的电机转子接头结构，所述电机转子接头结构可以解决具有低温绕组的电机转子与外部系统同时进行真空、低温、机械及电路等多物理场连接问题，该技术将降低对结构件加工和装配的精度要求，提高连接效率，并能有效改善电机转子轴系的动力学特性。

本发明的另一个目的在于提出一种电机，所述电机包括上述具有低温绕组的电机转子接头结构。

根据本发明第一方面实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构，包括：低温输入侧密封法兰；转子侧密封法兰；可压缩叠片式波纹管，所述可压缩叠片式波纹管分别与所述低温输入侧密封法兰与所述转子侧密封法兰相连；氦气管接头支撑筒，所述氦气管接头支撑筒设于所述低温输入侧密封法兰内部且朝向所述转子侧密封法兰延伸；挡板，所述挡板设于所述低温输入侧密封法兰的远离所述转子侧密封法兰的一侧；连杆，所述连杆设于所述低温输入侧密封法兰与所述转子侧密封法兰之间；橡胶套，所述橡胶套设于所述连杆与所述低温输入侧密封法兰上的连杆安装孔位之间；低温输入侧氦气管；氦气管可拆卸式接头，所述氦气管可拆卸式接头具有氦气密封效果且包括氦气管可拆卸式接头母头和氦气管可拆卸式接头公头；波纹管式氦气管，所述波纹管式氦气管的一端与所述低温输入侧氦气管密封连接，且另一端与所述氦气管可拆卸式接头母头密封连接；转子内部氦气管，所述转子内部氦气管的一端与所述氦气管可拆卸式接头公头密封连接，且另一端适于与转子内部气路管道连通；氦气管接头保持架，所述氦气管接头保持架设于所述氦气管可拆卸式接头沿轴向的两侧用于安装所述转子内部氦气管，所述氦气管接头保持架设于所述氦气管接头支撑筒的内壁面处。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构，通过低温输入侧密封法兰、可压缩叠片式波纹管、转子侧密封法兰，可以将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管、波纹管式氦气管、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管，可以将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰、挡板、连杆、橡胶套以及转子侧密封法兰，可以将低温输入侧转轴与电机转子进行弹性机械连接，实现转矩传递。

另外，根据本发明上述实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，具有低温绕组的电机转子接头结构还包括：低温输入侧铜电流引线，所述低温输入侧铜电流引线设于所述可压缩叠片式波纹管的内部，所述低温输入侧铜电流引线的数量为2或4；转子侧铜电流引线，所述转子侧铜电流引线通过螺栓与所述低温输入侧铜电流引线进行连接，所述转子侧铜电流引线的数量与所述低温输入侧铜电流引线的数量相等。

根据本发明的一些实施例，所述可压缩叠片式波纹管的材料为不锈钢304、304L、316或316L，所述可压缩叠片式波纹管的轴向可压缩量在30% 至70%，所述可压缩叠片式波纹管的两端分别与所述低温输入侧密封法兰和所述转子侧密封法兰焊接相连。

根据本发明的一些实施例，所述连杆的材料为不锈钢304或不锈钢316或玻璃钢，所述连杆的数量为3至8，所述连杆的一端设有轴肩和外螺纹，且另一端设有阶梯轴。

根据本发明的一些实施例，所述低温输入侧氦气管的材料为不锈钢304、304L、316以及316L，所述低温输入侧氦气管的数量为2-4根。

根据本发明的一些实施例，所述转子内部氦气管的材料为不锈钢304、304L、316、316L、黄铜以及紫铜，所述转子内部氦气管的数量与所述低温输入侧氦气管的数量相等。

根据本发明的一些实施例，所述氦气管可拆卸式接头为VCR接头，所述氦气管可拆卸式接头的数量与所述低温输入侧氦气管的数量相等。

根据本发明的一些实施例，所述氦气管接头保持架为分体式结构，每组氦气管接头保持架包括2-4部分，每组氦气管接头保持架可同时卡住2-4根氦气管，所述氦气管接头保持架的数量为2-4组，所述氦气管接头保持架的材料为不锈钢304、304L、316、316L以及玻璃钢。

根据本发明的一些实施例，所述氦气管接头支撑筒通过止口方式与所述低温输入侧密封法兰进行同轴定位，所述氦气管接头支撑筒与所述低温输入侧密封法兰通过焊接或螺栓连接方式进行固定，所述氦气管接头支撑筒的材料为不锈钢304、304L、316、316L以及玻璃钢。

根据本发明的一些实施例，所述低温输入侧密封法兰与低温输入侧转轴端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；所述转子侧密封法兰与电机转子端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；所述可压缩叠片式波纹管分别与所述低温输入侧密封法兰和所述转子侧密封法兰焊接相连，焊接面具有真空密封效果；所述氦气管接头支撑筒与所述低温输入侧法兰以止口形式进行同轴定位，以焊接或螺栓连接方式固定；所述挡板通过螺栓连接与所述低温输入侧密封法兰进行固定。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头技术主要依靠以下结构实现，包括：主要包括：低温输入侧密封法兰，与低温输入侧转轴端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；转子侧密封法兰，与电机转子端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；可压缩叠片式波纹管，设于低温输入侧密封法兰与转子侧密封法兰之间，与两侧法兰以焊接方式进行连接，焊接面具有真空密封效果；氦气管接头支撑筒，设于低温输入侧密封法兰内部，与低温输入侧法兰以止口形式进行同轴定位，焊接或螺栓连接方式固定；低温输入侧氦气管；波纹管式氦气管，与低温输入侧氦气管密封连接；转子内部氦气管；氦气管可拆卸式接头，具有氦气密封效果，接头的两半分别与波纹管式氦气管和转子内部氦气管密封连接；氦气管接头保持架，设于氦气管可拆卸式接头两侧，安装于氦气管接头支撑筒内壁；连杆，设于低温输入侧密封法兰与转子侧密封法兰之间；橡胶套，设于连杆与低温输入侧密封法兰上的连杆安装孔位之间；挡板，设于低温输入侧密封法兰侧面，通过螺栓连接与低温输入侧密封法兰进行固定。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，通过低温输入侧密封法兰、可压缩叠片式波纹管、转子侧密封法兰，将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管、波纹管式氦气管、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管，将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰、挡板、连杆、橡胶套以及转子侧密封法兰，将低温侧转轴与电机转子进行弹性机械连接，实现转矩传递。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，转子侧密封法兰通过螺栓与转子端部法兰以O圈方式进行密封。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，各连杆的带有外螺纹的一端插入转子侧密封法兰上的连杆安装孔位内，通过螺母进行连接固定。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，沿着连杆的长度方向将低温输入侧密封法兰向转子侧平移，压缩可压缩叠片式波纹管使其处于压缩状态，同时带动氦气管接头支撑筒向转子侧移动，为氦气管可拆式接头的装配让出安装空间。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，波纹管式氦气管通过自身的变形调整，完成与转子侧氦气管的对接，并利用氦气管可拆式接头完成密封连接。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，氦气管接头保持架通过组合体形式夹持住各组氦气管道，并固定于氦气管可拆式接头的两侧。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，在完成氦气管可拆式接头密封连接后，将低温输入侧密封法兰沿着连杆的长度方向向低温输入侧旋转轴的端部法兰移动，并带动氦气管接头支撑筒嵌套在氦气管接头保持架的外壁上，从而为氦气管可拆式接头及氦气管接头保持架提供支撑。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，在完成氦气管接头支撑筒嵌套在氦气管接头保持架上后，将低温输入侧密封法兰通过螺栓与低温输入侧转轴端部法兰以O圈方式进行密封。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构，在完成氦气管接头密封连接、低温输入侧密封法兰连接之后，各连杆无外螺纹的端部位于低温输入侧法兰上的连杆安装孔位内，通过在连杆端部与连杆安装孔位之间嵌套橡胶套并在端部安装挡板，进行连杆与低温输入侧密封法兰的柔性固定。

在本发明的一些示例中，在可压缩叠片式波纹管内部空间范围，还可增加铜排的连接，以实现转子励磁绕组的电源连接。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构，通过低温输入侧密封法兰、可压缩叠片式波纹管、转子侧密封法兰，将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管、波纹管式氦气管、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管，将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰、挡板、连杆、橡胶套以及转子侧密封法兰，将低温输入侧转轴与电机转子进行弹性机械连接，实现转矩传递。在该电机转子接头结构空间范围，还可增加铜排的连接，以实现转子励磁绕组的电源连接。该连接技术可以解决具有低温绕组的电机转子在高转速下与外部输入轴的真空、低温管道、机械传递、电学连接等多物理场的柔性连接问题。

根据本发明第二方面实施例的电机，包括上述所述的具有低温绕组的电机转子接头结构。

根据本发明实施例的电机，设有上述具有低温绕组的电机转子接头结构，由此，通过低温输入侧密封法兰、可压缩叠片式波纹管、转子侧密封法兰，可以将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管、波纹管式氦气管、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管，可以将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰、挡板、连杆、橡胶套以及转子侧密封法兰，可以将低温输入侧转轴与电机转子进行弹性机械连接，实现转矩传递。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构的一个剖视图；

图2是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构装配过程总体示意图；

图3是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构的装配过程局部结构示意图；

图4是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构的装配过程局部结构剖视图；

图5是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的氦气管接头保持架零件的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的氦气管接头支撑筒的一个结构示意图；

图7是图6中根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的氦气管接头支撑筒的一个剖视图；

图8是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的转子侧密封法兰的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的低温输入侧密封法兰的结构示意图；

图10是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的连杆的结构图；

图11是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的橡胶套的一个结构示意图；

图12是图11中根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的橡胶套的一个剖视图；

图13是根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构中的挡板的结构示意图。

附图标记：

具有低温绕组的电机转子接头结构100；

电机转子01；

轴承支撑座02；轴承小端盖03；轴承大端盖04；轴承05；

低温输入侧转轴06；

氦气管固定架07；

低温输入侧氦气管08；波纹管式氦气管09； 氦气管接头保持架010；氦气管可拆式接头母头011；氦气管可拆式接头公头012；氦气管接头支撑筒013；转子内部氦气管021；

可压缩叠片式波纹管014；转子侧密封法兰015；低温输入侧密封法兰016；

挡板017；连杆018；密封O圈019；橡胶套020。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明旨在解决具有低温绕组的电机转子与外部系统同时进行真空、低温、机械及电路等多物理场连接问题，提出一种低温绕组的电机转子柔性连接技术，该技术将降低对结构件加工和装配的精度要求，提高连接效率，并能有效改善电机转子轴系的动力学特性。

下面参考附图描述根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100。

参照图1和图2，根据本发明第一方面实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，包括：低温输入侧密封法兰016（参照图9）、转子侧密封法兰015（参照图8）、可压缩叠片式波纹管014、氦气管接头支撑筒013（参照图6和图7）、挡板017（参照图13）、连杆018（参照图10）、橡胶套020（结合图3以及图11和图12）、低温输入侧氦气管08、氦气管可拆卸式接头、波纹管式氦气管09、转子内部氦气管021以及氦气管接头保持架010（参照图5）。

具体而言，可压缩叠片式波纹管014分别与低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015相连。例如，在本发明的一些实施例中，可压缩叠片式波纹管014可以位于低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015之间。

氦气管接头支撑筒013设于低温输入侧密封法兰016内部且朝向转子侧密封法兰015延伸。例如，参照图1并结合图6和图7，氦气管接头支撑筒013可以设于低温输入侧密封法兰016内部，并且氦气管接头支撑筒013可以朝向转子侧密封法兰015延伸。

挡板017设于低温输入侧密封法兰016的远离转子侧密封法兰015的一侧。例如，挡板017可以设于图3中所示的低温输入侧密封法兰016的左侧，所述挡板017可以被构造成圆环形状。

例如，参照图1和图2，连杆018可以设于低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015之间。结合图3，橡胶套020可以设于连杆018与低温输入侧密封法兰上的连杆安装孔位之间；并且连杆018适于通过所述橡胶套020与所述挡板017进行限位。

例如，低温输入侧密封法兰016上可以形成有适于装配连杆018的连杆安装孔位，橡胶套020适于套设在连杆018的外侧且内嵌于所述连杆安装孔位内。

参照图3，在本发明的一些实施例中，橡胶套020可以套设在连杆018的左端的外侧且位于低温输入侧密封法兰016上的连杆安装孔位内，橡胶套020止抵在挡板017的右侧，这里的橡胶套020可以看作连杆018左端部与所述连杆安装孔位之间的一层缓冲垫。

参照图1，所述氦气管可拆卸式接头具有氦气密封效果，并且所述氦气管可拆卸式接头包括氦气管可拆卸式接头母头011和氦气管可拆卸式接头公头012。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，沿着连杆018的长度方向将低温输入侧密封法兰016向转子侧平移，压缩可压缩叠片式波纹管014使其（可压缩叠片式波纹管014）处于压缩状态，同时带动氦气管接头支撑筒013向转子侧移动，为氦气管可拆式接头的装配让出安装空间。

波纹管式氦气管09的一端与低温输入侧氦气管08密封连接，且波纹管式氦气管09的另一端与氦气管可拆卸式接头母头011密封连接。转子内部氦气管021的一端与氦气管可拆卸式接头公头012密封连接，且转子内部氦气管021的另一端适于与转子内部气路管道连通。

例如，参照图1，波纹管式氦气管09的左端与低温输入侧氦气管08密封连接，并且波纹管式氦气管09的右端与氦气管可拆卸式接头母头011密封连接。转子内部氦气管021的左端与氦气管可拆卸式接头公头012密封连接，并且转子内部氦气管021的右端适于与转子内部气路管道连通。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，波纹管式氦气管09通过自身的变形调整，完成与转子内部氦气管021的对接，并利用氦气管可拆式接头完成密封连接。

氦气管接头保持架010设于所述氦气管可拆卸式接头沿轴向的两侧用于安装转子内部氦气管021，氦气管接头保持架010设于氦气管接头支撑筒013的内壁面处。例如，氦气管接头保持架010可以设于所述氦气管可拆卸式接头沿轴向的两侧，氦气管接头保持架010用于安装转子内部氦气管021，氦气管接头保持架010可以内嵌在氦气管接头支撑筒013的内壁面处。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，在完成氦气管可拆式接头密封连接后，将低温输入侧密封法兰016沿着连杆018的长度方向向低温输入侧转轴06的端部法兰移动，并带动氦气管接头支撑筒013嵌套在氦气管接头保持架010的外壁上，从而为氦气管可拆式接头及氦气管接头保持架010提供支撑。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，在完成氦气管接头支撑筒013嵌套在氦气管接头保持架010上后，将低温输入侧密封法兰016通过螺栓与低温输入侧转轴06端部法兰以O圈方式进行密封。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，通过低温输入侧密封法兰016、可压缩叠片式波纹管014、转子侧密封法兰015，可以将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴06内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管08、波纹管式氦气管09、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管021，可以将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰016、挡板017、连杆018、橡胶套020以及转子侧密封法兰015，可以将低温输入侧转轴06与电机转子01进行弹性机械连接，实现转矩传递。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，可以降低对结构件加工和装配的精度要求，从而有利于提高连接效率，有效改善电机转子轴系的动力学特性。

在本发明的一些示例中，在可压缩叠片式波纹管014内部空间范围，还可增加铜排的连接，以实现转子励磁绕组的电源连接。

根据本发明的一些实施例，具有低温绕组的电机转子接头结构100还包括：低温输入侧铜电流引线以及转子侧铜电流引线。

具体而言，所述低温输入侧铜电流引线可以设于可压缩叠片式波纹管014的内部，所述低温输入侧铜电流引线的数量为2或4。所述转子侧铜电流引线可以通过螺栓与所述低温输入侧铜电流引线进行连接，所述转子侧铜电流引线的数量与所述低温输入侧铜电流引线的数量相等。

根据本发明的一些实施例，可压缩叠片式波纹管014的材料可以为不锈钢304、304L、316或316L，可压缩叠片式波纹管014的轴向可压缩量在30% 至70%，可压缩叠片式波纹管014的两端分别与低温输入侧密封法兰016和转子侧密封法兰015焊接相连。

例如，参照图4，可压缩叠片式波纹管014的左端可以与低温输入侧密封法兰016通过焊接的方式相连，可压缩叠片式波纹管014的右端可以和转子侧密封法兰015通过焊接的方式相连。

根据本发明的一些实施例，参照图10，连杆018的材料为不锈钢304或不锈钢316或玻璃钢，连杆018的数量为3至8，橡胶套020可以与连杆018一一对应设置。连杆018的一端设有轴肩和外螺纹，并且连杆018的另一端设有阶梯轴。例如，结合图3，连杆018的右端可以设有轴肩和外螺纹，并且连杆018的左端可以设有阶梯轴。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，各连杆018的带有外螺纹的一端插入转子侧密封法兰015上的连杆安装孔位内，通过螺母进行连接固定。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，在完成氦气管接头密封连接、低温输入侧密封法兰015连接之后，各连杆018无外螺纹的端部位于低温输入侧密封法兰016上的连杆安装孔位内，通过在连杆018端部与所述连杆安装孔位之间嵌套橡胶套020并在端部安装挡板017，进行连杆018与低温输入侧密封法兰016的柔性固定。

参照图2，根据本发明的一些实施例，低温输入侧氦气管08的材料为不锈钢304、304L、316以及316L，低温输入侧氦气管08的数量为2-4根。

结合图4，根据本发明的一些实施例，转子内部氦气管021的材料为不锈钢304、304L、316、316L、黄铜以及紫铜，转子内部氦气管021的数量与低温输入侧氦气管08的数量相等。

根据本发明的一些实施例，氦气管可拆卸式接头可以为VCR接头，所述氦气管可拆卸式接头的数量与低温输入侧氦气管08的数量相等。

参照图5并结合图3，根据本发明的一些实施例，氦气管接头保持架010为分体式结构，每组氦气管接头保持架010可以包括2-4部分，每组氦气管接头保持架010可同时卡住2-4根氦气管，氦气管接头保持架010的数量为2-4组，氦气管接头保持架010的材料为不锈钢304、304L、316、316L以及玻璃钢。

根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100，氦气管接头保持架010通过组合体形式夹持住各组氦气管道，并固定于氦气管可拆式接头的两侧，方便操作。

根据本发明的一些实施例，氦气管接头支撑筒013可以通过止口方式与低温输入侧密封法兰016进行同轴定位，氦气管接头支撑筒013与低温输入侧密封法兰016通过焊接或螺栓连接方式进行固定，氦气管接头支撑筒013的材料为不锈钢304、304L、316、316L以及玻璃钢。

根据本发明的一些实施例，低温输入侧密封法兰016与低温输入侧转轴端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以密封O圈019密封形式进行真空密封。

转子侧密封法兰015与电机转子端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以密封O圈019密封形式进行真空密封。例如，根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，转子侧密封法兰015可以通过螺栓与转子端部法兰以密封O圈019方式进行密封。由此，有利于保证密封的可靠性。

参照图1和图2，低温输入侧转轴06和电机转子01处还分别设有轴承支撑座02、轴承小端盖03、轴承大端盖04以及轴承05。

可压缩叠片式波纹管014分别与低温输入侧密封法兰016和转子侧密封法兰015焊接相连，焊接面具有真空密封效果。氦气管接头支撑筒013与低温输入侧密封法兰016以止口形式进行同轴定位，以焊接或螺栓连接方式固定。挡板017通过螺栓连接与低温输入侧密封法兰016进行固定。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，该电机转子接头结构100通过以下结构实现，主要包括：低温输入侧密封法兰016，低温输入侧密封法兰016与低温输入侧转轴06的端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封。转子侧密封法兰015，转子侧密封法兰015与电机转子01端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封。可压缩叠片式波纹管014，可压缩叠片式波纹管014设于低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015之间，可压缩叠片式波纹管014与两侧法兰以焊接方式进行连接，焊接面具有真空密封效果。氦气管接头支撑筒013，氦气管接头支撑筒013设于低温输入侧密封法兰016内部，氦气管接头支撑筒013与低温输入侧密封法兰016以止口形式进行同轴定位，焊接或螺栓连接方式固定。低温输入侧氦气管08；波纹管式氦气管09，波纹管式氦气管09与低温输入侧氦气管08密封连接；转子内部氦气管021；氦气管可拆卸式接头，所述氦气管可拆卸式接头具有氦气密封效果，所述氦气管可拆卸式接头的两半（即氦气管可拆卸式接头母头011和氦气管可拆卸式接头公头012）分别与波纹管式氦气管09和转子内部氦气管021密封连接。氦气管接头保持架010，氦气管接头保持架010设于所述氦气管可拆卸式接头的两侧，氦气管接头保持架010安装于氦气管接头支撑筒013的内壁。连杆018，连杆018设于低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015之间。橡胶套020，橡胶套020设于连杆018与低温输入侧密封法兰016上的连杆安装孔位之间。挡板017，挡板017设于低温输入侧密封法兰016的侧面，挡板017通过螺栓连接与低温输入侧密封法兰016进行固定。

由此，根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，通过低温输入侧密封法兰016、可压缩叠片式波纹管014、转子侧密封法兰015，将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管08、波纹管式氦气管09、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管021，将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰016、挡板017、连杆018、橡胶套020以及转子侧密封法兰015，将低温输入侧转轴06与电机转子01进行弹性机械连接，实现转矩传递。在该电机转子接头结构100空间范围，还可增加铜排的连接，以实现转子励磁绕组的电源连接。该连接技术可以解决具有低温绕组的电机转子在高转速下与外部输入轴的真空、低温管道、机械传递、电学连接等多物理场的柔性连接问题。

下面参考附图描述根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，该具有低温绕组的电机转子接头结构100可以将电机转子01与低温输入侧转轴06及低温输入侧氦气管08进行真空连接、低温管道连接以及机械连接，并在高转速工作状态下具有较好的动力学特性。

如图1-图4所示，根据本发明的具有低温绕组的电机转子接头结构100主要依靠以下结构实现，主要包括：低温输入侧密封法兰016，低温输入侧密封法兰016与低温输入侧转轴06端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，通过密封O圈019进行真空密封。转子侧密封法兰015，转子侧密封法兰015与电机转子01端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以密封O圈019进行真空密封。可压缩叠片式波纹管014，可压缩叠片式波纹管014的两端分别与低温输入侧密封法兰016和转子侧密封法兰015焊接，焊接面具有真空密封效果。氦气管接头支撑筒013，氦气管接头支撑筒013安装于低温输入侧密封法兰016内部，氦气管接头支撑筒013与低温输入侧法兰016以止口形式进行同轴定位，焊接或螺栓连接方式固定。低温输入侧氦气管08；波纹管式氦气管09，波纹管式氦气管09与低温输入侧氦气管08通过焊接进行密封连接。转子内部氦气管021；氦气管可拆式接头，所述氦气管可拆式接头包括氦气管可拆式接头母头011和氦气管可拆式接头公头012，氦气管可拆式接头母头011与波纹管式氦气管09密封连接，氦气管可拆式接头公头012与转子内部氦气管021密封连接，氦气管可拆式接头母头011和氦气管可拆式接头公头012通过装配具有氦气密封效果。氦气管接头保持架010，氦气管接头保持架010安装于所述氦气管可拆式接头的两侧，并且氦气管接头保持架010嵌套入氦气管接头支撑筒013内。连杆018，连杆018安装于低温输入侧密封法兰016与转子侧密封法兰015之间，连杆018的一端通过外螺纹和螺母配合固定在转子侧密封法兰015上，连杆018的另一端通过橡胶套020和挡板017在低温输入侧密封法兰016上进行弹性固定。由此，可以实现电机转子01与低温输入侧转轴06及内部的真空腔体、低温管道及机械的柔性连接。

其中，根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，在进行电机转子01与低温输入侧转轴06连接时，遵循由内到外、由低温到真空再到机械的顺序进行连接。

具体而言，如图2-图4所示，首先，电机转子01内部通过氦气管固定架07将转子内部氦气管021固定，低温输入侧转轴06内部通过氦气管固定架07将低温输入侧氦气管08固定，转子内部氦气管021伸出一定长度与氦气管可拆式接头公头012连接，低温输入侧氦气管08先焊接一段波纹管式氦气管09，波纹管式氦气管09的另一端再与氦气管可拆式接头母头011连接。接着，调整电机转子01与低温输入侧转轴06的空间位置，使电机转子01与低温输入侧转轴06处于近似同轴的状态。再将低温输入侧密封法兰016、可压缩叠片式波纹管014、转子侧密封法兰015、氦气管接头支撑筒013四部分构成的组件嵌套在转子内部氦气管021外部，并将转子侧密封法兰015通过密封O圈019与电机转子01端部法兰以止口形式定位，螺栓连接的形式固定，再将连杆018带有外螺纹的一端插入转子侧密封法兰015的连杆安装孔位，通过螺母进行连接固定，将连杆018不带有外螺纹的一端插入低温输入侧密封法兰016对应的连杆安装孔位。接下来，调整电机转子01与低温输入侧转轴06的轴向距离，使得氦气管可拆式接头的公头012与母头011处于可进行密封连接的状态。由此进入电机转子01与低温输入侧转轴06柔性连接阶段，将低温输入侧密封法兰016沿着连杆018的长度方向向电机转子01侧移动，一边压缩可压缩叠片式波纹管014，一边带着氦气管接头支撑筒013一起向电机转子01侧移动，为氦气管可拆式接头的连接让出空间，通过波纹管式氦气管09的变形调整，将氦气管可拆式接头公头012与氦气管可拆式接头母头011进行密封连接。接着，在氦气管可拆式接头的两侧安装氦气管接头保持架010，氦气管接头保持架010为分体结构，通过螺栓连接的方式进行组合，从而对多根氦气管进行夹持。在完成氦气管接头保持架010的安装后，将低温输入侧密封法兰016向低温输入侧转轴06移动，移动过程中注意使得氦气管接头支撑筒013嵌套在氦气管接头保持架010的外部。再通过密封O圈019将低温输入侧密封法兰016与低温输入侧转轴06的端部法兰进行密封连接。最后在低温输入侧密封法兰016的连杆安装孔位内嵌套入橡胶套020，并在低温输入侧密封法兰016通过螺栓连接的形式安装挡板017，以对连杆018的轴向进行限位。

需要说明的是，在进行氦气管可拆式接头连接时，如果电机转子01在低温输入侧有连接铜电流引线的需求，也可在进行氦气管可拆式接头连接前，通过螺栓连接或焊接的方式进行铜电流引线的连接，再进行后续的低温、真空及机械连接。

由此，根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100，通过波纹管式氦气管09、可压缩叠片式波纹管014、橡胶套020的配合使用，实现了电机转子01与低温输入侧转轴06之间的低温、真空及机械的柔性连接，降低了对结构件加工和装配的精度要求，提高了连接效率，并能有效改善电机转子轴系在高转速下的动力学特性。

根据本发明第二方面实施例的电机，包括上述的具有低温绕组的电机转子接头结构100。

根据本发明第二方面实施例的电机，设有上述具有低温绕组的电机转子接头结构100，由此，通过低温输入侧密封法兰016、可压缩叠片式波纹管014、转子侧密封法兰015，可以将电机转子内部真空腔体与低温输入侧转轴06内真空腔体柔性连通；通过低温输入侧氦气管08、波纹管式氦气管09、氦气管可拆卸式接头以及转子内部氦气管021，可以将外部低温系统与电机转子内部低温氦气管路柔性连接；通过低温输入侧密封法兰016、挡板017、连杆018、橡胶套020以及转子侧密封法兰015，可以将低温输入侧转轴06与电机转子01进行弹性机械连接，实现转矩传递。

根据本发明实施例的具有低温绕组的电机转子接头结构100及具有其的电机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，包括：

低温输入侧密封法兰；

转子侧密封法兰；

可压缩叠片式波纹管，所述可压缩叠片式波纹管分别与所述低温输入侧密封法兰与所述转子侧密封法兰相连；

氦气管接头支撑筒，所述氦气管接头支撑筒设于所述低温输入侧密封法兰内部且朝向所述转子侧密封法兰延伸；

挡板，所述挡板设于所述低温输入侧密封法兰的远离所述转子侧密封法兰的一侧；

连杆，所述连杆设于所述低温输入侧密封法兰与所述转子侧密封法兰之间；

橡胶套，所述橡胶套设于所述连杆与所述低温输入侧密封法兰上的连杆安装孔位之间；

低温输入侧氦气管；

氦气管可拆卸式接头，所述氦气管可拆卸式接头具有氦气密封效果且包括氦气管可拆卸式接头母头和氦气管可拆卸式接头公头；

波纹管式氦气管，所述波纹管式氦气管的一端与所述低温输入侧氦气管密封连接，且另一端与所述氦气管可拆卸式接头母头密封连接；

转子内部氦气管，所述转子内部氦气管的一端与所述氦气管可拆卸式接头公头密封连接，且另一端适于与转子内部气路管道连通；

氦气管接头保持架，所述氦气管接头保持架设于所述氦气管可拆卸式接头沿轴向的两侧用于安装所述转子内部氦气管，所述氦气管接头保持架设于所述氦气管接头支撑筒的内壁面处。

2.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，还包括：

低温输入侧铜电流引线，所述低温输入侧铜电流引线设于所述可压缩叠片式波纹管的内部，所述低温输入侧铜电流引线的数量为2或4；

转子侧铜电流引线，所述转子侧铜电流引线通过螺栓与所述低温输入侧铜电流引线进行连接，所述转子侧铜电流引线的数量与所述低温输入侧铜电流引线的数量相等。

3.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述可压缩叠片式波纹管的材料为不锈钢304、304L、316或316L，所述可压缩叠片式波纹管的轴向可压缩量在30% 至70%，所述可压缩叠片式波纹管的两端分别与所述低温输入侧密封法兰和所述转子侧密封法兰焊接相连。

4.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述连杆的材料为不锈钢304或不锈钢316或玻璃钢，所述连杆的数量为3至8，所述连杆的一端设有轴肩和外螺纹，且另一端设有阶梯轴。

5.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述低温输入侧氦气管的材料为不锈钢304、304L、316或316L，所述低温输入侧氦气管的数量为2-4根，所述转子内部氦气管的材料为不锈钢304、304L、316、316L、黄铜或紫铜，所述转子内部氦气管的数量与所述低温输入侧氦气管的数量相等。

6.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述氦气管可拆卸式接头为VCR接头，所述氦气管可拆卸式接头的数量与所述低温输入侧氦气管的数量相等。

7.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述氦气管接头保持架为分体式结构，每组氦气管接头保持架包括2-4部分，每组氦气管接头保持架可同时卡住2-4根氦气管，所述氦气管接头保持架的数量为2-4组，所述氦气管接头保持架的材料为不锈钢304、304L、316、316L或玻璃钢。

8.根据权利要求1所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述氦气管接头支撑筒通过止口方式与所述低温输入侧密封法兰进行同轴定位，所述氦气管接头支撑筒与所述低温输入侧密封法兰通过焊接或螺栓连接方式进行固定，所述氦气管接头支撑筒的材料为不锈钢304、304L、316、316L或玻璃钢。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的具有低温绕组的电机转子接头结构，其特征在于，所述低温输入侧密封法兰与低温输入侧转轴端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；

所述转子侧密封法兰与电机转子端部法兰以止口方式同轴定位，以螺栓连接方式固定，以O圈密封形式进行真空密封；

所述可压缩叠片式波纹管分别与所述低温输入侧密封法兰和所述转子侧密封法兰焊接相连，焊接面具有真空密封效果；

所述氦气管接头支撑筒与所述低温输入侧法兰以止口形式进行同轴定位，以焊接或螺栓连接方式固定；

所述挡板通过螺栓连接与所述低温输入侧密封法兰进行固定。

10.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的具有低温绕组的电机转子接头结构。

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