[發明專利]一種超導低溫旋轉實驗臺

在審

• 申請號: 201410801862.4
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104502843A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 栗園園;楊燁;馮玲;莫堃
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R1/02;G01R1/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙)51211
• 代理人: 張新

技術領域

本發明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。

背景技術

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，發明名稱為“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。

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。

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。

發明內容

本發明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。

本發明的技術方案如下：

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。

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。

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。

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。

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。