[发明专利]用于轴与转子在旋转意义上固定连接的扭矩传输装置

说明书

本发明涉及一种扭矩传输装置，该装置用于一个轴与一个旋转机 器的转子进行旋转意义上固定的连接，该旋转机器具有多个超导线匝 并且能够被冷却以产生这些线匝的超导状态，该装置具有一个可承载 扭矩的空心体，该空心体能够围绕一个旋转轴线进行旋转并且该空心 体在轴端开放进入一个轴连接之中而在转子端开放进入一个转子连 接之中。

US 6,873,079 B2披露了处于一个电动机形式的一种旋转机器， 该电动机具有一个定子与一个转子，转子能够在管状的定子之内围绕 一个旋转轴线旋转。转子配有多个超导线匝并且被冷却至100开尔文 以下，以便使这些超导线匝变为一种超导状态。该转子经由一个扭矩 传输装置(该装置包括由多个部分形成的一个空心体)刚性地连接到 一个轴上，该轴被推进该空心体。这些空心体部分之一是管状的并且 通过一个转子连接而连接到转子上，而另一空心体部分通过一个轴连 接而连接到轴上。这两个空心体部分是由不锈钢制造的并且在它们的 端部经通过钢法兰相互连接。成对地彼此相对的四个托架在每一情形 中被焊到这两个钢法兰的端面上。每对托架具有由玻璃纤维增强塑料 组成的绝缘元件的一个中间层，以便防止从该空心体(它与轴相连接) 到该转子的热传导。这些绝缘元件包括多个短的圆柱形塑料件，它们 的端面被螺纹连接至这些托架的相互对立的支腿上。因为如果加载剪 力则这些绝缘元件将被毁坏，所以将这些托架安排为同心地围绕该旋 转轴线，以便当引入一个扭矩时，这些绝缘元件仅在这些相对的托架 之间被压缩加载或张力加载。

本发明的目的是提供一种扭矩传输装置，该装置具有简单的设 计，能够被容易地组装，并且在运行使用过程中即使当有大的温度差 异时仍允许扭矩的可靠传输。

根据本发明，实现这一目的方式是在该轴连接与该转子连接之 间，该空心体具有一个补偿区，该补偿区在该轴连接与该转子连接之 间能够在轴向的方向上扩张以便补偿由温度差异引起的轴向长度的 变化。

在根据本发明的扭矩传输装置中，该空心体的补偿区使之有可能 对所有轴向的应力进行补偿成，这些应力的发生是因为这些区域与该 轴之间的温度差异，这些区域在高温超导体的情况中必须冷却到例如 100开以下的温度，而该轴总体上是处于室温下。通过举例，当使用 一种冷却装置使转子冷却下来时，由于转子的收缩而能够发生这些应 力。在该扭矩传输装置的设计中提供的补偿区使之能够在该转子冷却 下来时对该转子的长度变化进行补偿，而后者在冷却低到对于超导运 行使用所要求的温度的同时或者之后经历了这种长度变化。这还使之 有可能对由于在一个温暖环境中该轴端处的温度增加而引起的扩张 进行补偿。

转子的长度收缩在这种情况下优选地由该补偿区的形状进行适 配。在该补偿区中，优选地对该空心体配围绕该旋转轴线延伸的至少 一个折叠部。在这种情况下该折叠部用于吸收并且补偿可能发生的这 些轴向应力。该折叠部有利地允许在轴向方向上该扭矩传输装置的弹 性的长度变化，其结果是该空心体在该补偿区中能够被压缩或扩张。 根据本发明带有至少一个折叠部的扭矩传输装置的配置显著地加长 了用于在该轴连接与该转子连接之间的热传导的有效距离，因此减少 了该扭矩传输装置的总的导热性。在补偿区中，该空心体优选地处于 一个波纹管的形式。在补偿区中，它可在该轴向方向上依次地向外和 向内交替地被弯曲或被折叠，以产生多个折叠部，这样增加了扭矩传 输装置用于热传递的有效长度，同时还增加了可传输的最大扭矩。

在该优选的改进中，这些折叠部由多个折叠壁形成，这些折叠壁 是以V形或楔形而彼此相对的。这些折叠壁通过一个折回部相互连 接，该折回部优选是弯曲的并且尤其是圆化的。一个折回部可将两个 折叠部彼此连接。这些折叠壁可包括一个锐角。当该转子冷却下来时， 该折回部的曲率可改变，并且这些折叠壁可弯曲，以便补偿该轴向应 力。在一个优选的实施方案中，在该补偿区中安排至少三个折叠壁。