一種超導低溫旋轉實驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超導電機相關性能的實驗設備，特別是一種超導低溫旋轉測試臺O
【背景技術】
[0002]超導電機相對于普通電機具有諸多優點，是電機的未來發展方向之一。目前超導電機大部分都處于研發階段，由于超導性能的特殊性，因此現在有很多測試相關特殊性的試驗裝置，例如公開號為CN102495263A，公開日為2012年6月13日，實用新型名稱為“一種高溫超導電機磁體性能試驗裝置”的中國專利文獻，該試驗裝置包括導磁側板和導磁圓弧頂板；兩塊導磁側板成“V”形角，與導磁圓弧頂板構成導磁回路；所述導磁側板、導磁圓弧頂板及兩端的不銹鋼端板構成真空容器；不銹鋼端板上有抽真空接口 ；所述真空容器內設有熱交換器，該熱交換器通過絕熱螺柱與導磁圓弧頂板連接；導磁圓弧頂板上設有與冷媒容器或制冷機聯通的冷媒進出接口。該裝置主要是針對超導電機磁體性能做的試驗，沒有針對冷卻系統的任何測試。
[0003]但是根據超導的特殊性，超導電機需要在低溫環境下才可以實現超導態的無阻載流，因此制冷系統在很大程度上關系著整個系統的可行性與可靠性，是超導電機的關鍵技術之一。超導電機制冷系統的研發過程有著較高的實驗要求，需要相應的實驗設備進行支撐。
[0004]目前，超導電機的研發還不成熟，且均為高度保密的狀態，用于超導電機轉子低溫旋轉實驗的實驗設備還未見報道。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種超導低溫旋轉實驗臺，可進行超導電機冷卻系統的測試實驗，該實驗臺可以支撐和驅動超導電機轉子，并為超導電機提供壓縮氦氣作為冷卻介質，提供超導轉子與配套設備之間的強弱電線路連接，可以不同類型的超導轉子配合進行測試，也方便超導轉子的拆卸和更換，適合各類型超導電機冷卻系統的轉子實驗需求。
[0006]本實用新型的技術方案如下:
[0007]超導低溫旋轉實驗臺，其特征在于:包括主軸、軸承支撐系統、強電滑環、弱電滑環、磁流體密封設備、驅動裝置和機架，軸承支撐系統、驅動裝置均固定于機架上，主軸通過軸承與軸承支撐系統連接；主軸的一端采用懸臂方式連接支撐待實驗的超導轉子，主軸的另一端連接磁流體密封設備，強電滑環、弱電滑環均套裝在主軸上，強電滑環靠近待實驗的超導轉子安裝于主軸上，弱電滑環靠近磁流體密封設備端安裝于主軸上。
[0008]所述主軸上分布設置有軸承支撐系統配合軸頸、強電滑環配合軸頸、驅動裝置配合軸頸、弱電滑環配合軸頸，用于配合安裝軸承、傳動齒輪和強電滑環、弱電滑環；所述主軸用于連接待實驗的超導轉子的一端為法蘭接口，另一端安裝有聯軸器。
[0009]所述主軸為中空結構，中空結構的空腔用于布置高壓氦氣回路和強弱電連接電纜；主軸上還設置有強電出線口、弱電出線口、壓縮氦氣出氣口、強電進線口、弱電進線口
(19)、壓縮氦氣進氣口 ；連接超導轉子和強電滑環的強電線纜從強電進線口進入主軸的空腔內，經過空腔從強電出線口引出主軸并連接至超導轉子；主軸的空腔內還設置有壓縮氦氣管，壓縮氦氣管的一端連接壓縮氦氣進氣口，壓縮氦氣管的另一端連接壓縮氦氣出氣口，壓縮氦氣出氣口連接至超導轉子。
[0010]所述磁流體密封設備包括靜止端端蓋、靜止端主體、旋轉端主體、支承座和旋轉端連接軸；靜止端主體與支承座連接，支承座通過螺栓與機架連接，以固定靜止端主體和靜止端端蓋；靜止端主體套接于旋轉端主體外部，靜止端主體和旋轉端主體同軸配合；靜止端端蓋通過螺栓與靜止端主體連接，靜止端端蓋與靜止端主體之間設置有確保密封的密封圈；旋轉端主體通過螺旋連接旋轉端連接軸，旋轉端連接軸與主軸的聯軸器連接，通過主軸的轉動帶動旋轉端主體的同步轉動；當旋轉端主體轉動時，因為靜止端主體固定于機架上，靜止端主體和旋轉端主體可相對轉動。
[0011]靜止端主體和靜止端端蓋固定連接后形成靜止端整體，靜止端整體與旋轉端主體之間形成有傳輸壓縮氦氣的兩條氣路，其中一條氣路包括靜止端進氣口和旋轉端出氣口，另一條氣路包括靜止端出氣口和旋轉端進氣口 ；所述旋轉端出氣口與主軸的壓縮氦氣進氣口連通，旋轉端進氣口與超導轉子的壓縮氦氣出氣端連通；壓縮氦氣從靜止端進氣口進入磁流體密封設備，從旋轉端出氣口出來并通過主軸的壓縮氦氣進氣口、壓縮氦氣管和壓縮氦氣出氣口進入超導轉子進行冷卻作業，然后，壓縮氦氣經旋轉端進氣口返回磁流體密封設備，再從靜止端出氣口流出返回壓縮泵。靜止端和旋轉端之間采用磁流體密封技術使壓縮氦氣在傳輸中不發生泄露。
[0012]所述軸承支撐系統包括左鎖緊螺圈、左軸承端蓋、左軸承支座、圓柱滾子軸承、右鎖緊螺圈、右軸承端蓋、右軸承支座和圓錐滾子軸承，圓柱滾子軸承與主軸同軸配合，并通過左鎖緊螺圈與主軸的螺紋配合實現軸向定位；左軸承支座與機架螺紋連接，并與圓柱滾子軸承同軸配合；左軸承端蓋與左軸承支座通過螺栓連接，從而實現左軸承支座與圓柱滾子軸承的定位；圓錐滾子軸承設置有兩個，成對安裝，并與主軸同軸配合，通過右鎖緊螺圈與主軸的螺紋配合實現軸向定位；右軸承支座與機架螺紋連接，并與圓錐滾子軸承同軸配合；右軸承端蓋與右軸承支座通過螺栓連接，從而實現右軸承支座與圓錐滾子軸承的定位。
[0013]所述強電滑環和弱電滑環通過頂緊螺栓與主軸進行軸向定位。
[0014]所述強電滑環包括刷架、碳刷和滑環；滑環通過螺栓套合固定于主軸上，實現與主軸的同步轉動；刷架通過螺栓固定于機架上，并與滑環保持同軸；碳刷通過彈簧與刷架連接，碳刷的末端與滑環的外表面接觸，碳刷通過彈簧保持與滑環之間的壓緊力。連接強電線路時，強電線路首先從刷架引入經過碳刷，通過碳刷與滑環之間的接觸面連接到滑環，再通過滑環的輸出端子將強電線路引入主軸，并與主軸末端的實驗設備連接。
[0015]所述弱電滑環包括轉動環和固定于轉動環外部的固定環；轉動環套接主軸上，通過螺栓軸向定位，實現與主軸同步轉動；固定環套接于轉動環外部，通過定位銷與軸承支撐系統的軸承座定位，從而保持固定環的靜止狀態。連接弱電線路時，弱電線路從固定環的進線端子引入，通過固定環與轉動環配合將弱電電流引入轉動環，通過轉動環的出線端子將弱電線路引入主軸，并與主軸末端的實驗設備連接。
[0016]所述驅動裝置包括大齒輪、小齒輪、減速器和電機，減速器固定于機架上，電機的輸出軸與減速器的輸入軸連接，減速器的輸出軸與小齒輪鍵連接，同軸配合，減速器帶動小齒輪轉動；大齒輪與小齒輪齒輪嚙合傳動；大齒輪與主軸鍵連接，同軸配合，大齒輪將動力傳輸給主軸。所述電機首先經過減速器減速，然后經過大小齒輪帶動主軸轉動，即通過大小齒輪傳動驅動主軸轉動。
[0017]所述超導低溫旋轉實驗臺可以支撐待實驗的超導轉子，帶動超導轉子轉動，為超導轉子提供壓縮氦氣作為冷卻介質，提供超導轉子與配套設備之間的強弱電線路傳輸。
[0018]本實用新型的有益效果如下:
[0019]本實用新型可進行超導電機冷卻系統的測試實驗，其作用為支撐和驅動超導電機轉子，并為超導電機提供壓縮氦氣作為冷卻介質，提供超導轉子與配套設備之間的強弱電線路連接(包括強弱電供電及傳感線路)；
[0020]本實用新型與超導轉子的連接方式為法蘭連接，連接位置為軸的懸臂端，方便超導轉子的拆卸和更換，可為不同類型轉子提供實驗需求。
【附圖說明