一种超导低温旋转实验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超导电机相关性能的实验设备，特别是一种超导低温旋转测试台O
【背景技术】
[0002]超导电机相对于普通电机具有诸多优点，是电机的未来发展方向之一。目前超导电机大部分都处于研发阶段，由于超导性能的特殊性，因此现在有很多测试相关特殊性的试验装置，例如公开号为CN102495263A，公开日为2012年6月13日，实用新型名称为“一种高温超导电机磁体性能试验装置”的中国专利文献，该试验装置包括导磁侧板和导磁圆弧顶板；两块导磁侧板成“V”形角，与导磁圆弧顶板构成导磁回路；所述导磁侧板、导磁圆弧顶板及两端的不锈钢端板构成真空容器；不锈钢端板上有抽真空接口 ；所述真空容器内设有热交换器，该热交换器通过绝热螺柱与导磁圆弧顶板连接；导磁圆弧顶板上设有与冷媒容器或制冷机联通的冷媒进出接口。该装置主要是针对超导电机磁体性能做的试验，没有针对冷却系统的任何测试。
[0003]但是根据超导的特殊性，超导电机需要在低温环境下才可以实现超导态的无阻载流，因此制冷系统在很大程度上关系着整个系统的可行性与可靠性，是超导电机的关键技术之一。超导电机制冷系统的研发过程有着较高的实验要求，需要相应的实验设备进行支撑。
[0004]目前，超导电机的研发还不成熟，且均为高度保密的状态，用于超导电机转子低温旋转实验的实验设备还未见报道。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种超导低温旋转实验台，可进行超导电机冷却系统的测试实验，该实验台可以支撑和驱动超导电机转子，并为超导电机提供压缩氦气作为冷却介质，提供超导转子与配套设备之间的强弱电线路连接，可以不同类型的超导转子配合进行测试，也方便超导转子的拆卸和更换，适合各类型超导电机冷却系统的转子实验需求。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]超导低温旋转实验台，其特征在于:包括主轴、轴承支撑系统、强电滑环、弱电滑环、磁流体密封设备、驱动装置和机架，轴承支撑系统、驱动装置均固定于机架上，主轴通过轴承与轴承支撑系统连接；主轴的一端采用悬臂方式连接支撑待实验的超导转子，主轴的另一端连接磁流体密封设备，强电滑环、弱电滑环均套装在主轴上，强电滑环靠近待实验的超导转子安装于主轴上，弱电滑环靠近磁流体密封设备端安装于主轴上。
[0008]所述主轴上分布设置有轴承支撑系统配合轴颈、强电滑环配合轴颈、驱动装置配合轴颈、弱电滑环配合轴颈，用于配合安装轴承、传动齿轮和强电滑环、弱电滑环；所述主轴用于连接待实验的超导转子的一端为法兰接口，另一端安装有联轴器。
[0009]所述主轴为中空结构，中空结构的空腔用于布置高压氦气回路和强弱电连接电缆；主轴上还设置有强电出线口、弱电出线口、压缩氦气出气口、强电进线口、弱电进线口
(19)、压缩氦气进气口 ；连接超导转子和强电滑环的强电线缆从强电进线口进入主轴的空腔内，经过空腔从强电出线口引出主轴并连接至超导转子；主轴的空腔内还设置有压缩氦气管，压缩氦气管的一端连接压缩氦气进气口，压缩氦气管的另一端连接压缩氦气出气口，压缩氦气出气口连接至超导转子。
[0010]所述磁流体密封设备包括静止端端盖、静止端主体、旋转端主体、支承座和旋转端连接轴；静止端主体与支承座连接，支承座通过螺栓与机架连接，以固定静止端主体和静止端端盖；静止端主体套接于旋转端主体外部，静止端主体和旋转端主体同轴配合；静止端端盖通过螺栓与静止端主体连接，静止端端盖与静止端主体之间设置有确保密封的密封圈；旋转端主体通过螺旋连接旋转端连接轴，旋转端连接轴与主轴的联轴器连接，通过主轴的转动带动旋转端主体的同步转动；当旋转端主体转动时，因为静止端主体固定于机架上，静止端主体和旋转端主体可相对转动。
[0011]静止端主体和静止端端盖固定连接后形成静止端整体，静止端整体与旋转端主体之间形成有传输压缩氦气的两条气路，其中一条气路包括静止端进气口和旋转端出气口，另一条气路包括静止端出气口和旋转端进气口 ；所述旋转端出气口与主轴的压缩氦气进气口连通，旋转端进气口与超导转子的压缩氦气出气端连通；压缩氦气从静止端进气口进入磁流体密封设备，从旋转端出气口出来并通过主轴的压缩氦气进气口、压缩氦气管和压缩氦气出气口进入超导转子进行冷却作业，然后，压缩氦气经旋转端进气口返回磁流体密封设备，再从静止端出气口流出返回压缩泵。静止端和旋转端之间采用磁流体密封技术使压缩氦气在传输中不发生泄露。
[0012]所述轴承支撑系统包括左锁紧螺圈、左轴承端盖、左轴承支座、圆柱滚子轴承、右锁紧螺圈、右轴承端盖、右轴承支座和圆锥滚子轴承，圆柱滚子轴承与主轴同轴配合，并通过左锁紧螺圈与主轴的螺纹配合实现轴向定位；左轴承支座与机架螺纹连接，并与圆柱滚子轴承同轴配合；左轴承端盖与左轴承支座通过螺栓连接，从而实现左轴承支座与圆柱滚子轴承的定位；圆锥滚子轴承设置有两个，成对安装，并与主轴同轴配合，通过右锁紧螺圈与主轴的螺纹配合实现轴向定位；右轴承支座与机架螺纹连接，并与圆锥滚子轴承同轴配合；右轴承端盖与右轴承支座通过螺栓连接，从而实现右轴承支座与圆锥滚子轴承的定位。
[0013]所述强电滑环和弱电滑环通过顶紧螺栓与主轴进行轴向定位。
[0014]所述强电滑环包括刷架、碳刷和滑环；滑环通过螺栓套合固定于主轴上，实现与主轴的同步转动；刷架通过螺栓固定于机架上，并与滑环保持同轴；碳刷通过弹簧与刷架连接，碳刷的末端与滑环的外表面接触，碳刷通过弹簧保持与滑环之间的压紧力。连接强电线路时，强电线路首先从刷架引入经过碳刷，通过碳刷与滑环之间的接触面连接到滑环，再通过滑环的输出端子将强电线路引入主轴，并与主轴末端的实验设备连接。
[0015]所述弱电滑环包括转动环和固定于转动环外部的固定环；转动环套接主轴上，通过螺栓轴向定位，实现与主轴同步转动；固定环套接于转动环外部，通过定位销与轴承支撑系统的轴承座定位，从而保持固定环的静止状态。连接弱电线路时，弱电线路从固定环的进线端子引入，通过固定环与转动环配合将弱电电流引入转动环，通过转动环的出线端子将弱电线路引入主轴，并与主轴末端的实验设备连接。
[0016]所述驱动装置包括大齿轮、小齿轮、减速器和电机，减速器固定于机架上，电机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与小齿轮键连接，同轴配合，减速器带动小齿轮转动；大齿轮与小齿轮齿轮啮合传动；大齿轮与主轴键连接，同轴配合，大齿轮将动力传输给主轴。所述电机首先经过减速器减速，然后经过大小齿轮带动主轴转动，即通过大小齿轮传动驱动主轴转动。
[0017]所述超导低温旋转实验台可以支撑待实验的超导转子，带动超导转子转动，为超导转子提供压缩氦气作为冷却介质，提供超导转子与配套设备之间的强弱电线路传输。
[0018]本实用新型的有益效果如下:
[0019]本实用新型可进行超导电机冷却系统的测试实验，其作用为支撑和驱动超导电机转子，并为超导电机提供压缩氦气作为冷却介质，提供超导转子与配套设备之间的强弱电线路连接(包括强弱电供电及传感线路)；
[0020]本实用新型与超导转子的连接方式为法兰连接，连接位置为轴的悬臂端，方便超导转子的拆卸和更换，可为不同类型转子提供实验需求。
【附图说明