CN115182929B - 一种全超导磁悬浮轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全超导磁悬浮轴承，其利用磁场的相互作用实现磁悬浮。包括轴承座、转子、超导线圈、高温超导体。超导线圈与高温超导体均位于轴承座上，则克服了高温超导体位于转子上存在冷却困难的技术问题。

Description

一种全超导磁悬浮轴承
技术领域
本发明涉及了一种全超导磁悬浮轴承。
背景技术
磁悬浮轴承是一种低摩擦损耗、无接触、稳定的轴承装置。磁悬浮轴承就是利用通电线圈或者磁铁产生的磁场抵消掉动子所受重力和其运动中产生的力，使动子达到悬空状态。而全超导磁悬浮轴承是用超导材料代替普通磁悬浮轴承的铜线圈或者磁体，由于超导的电流密度大，产生的磁场更强，在同等体积下能有更大的承载力。
现有的磁悬浮轴承有些工作在真空环境下，同时超导材料在使用过程中必须需要密封冷却。而普通的全超导轴承由于超导部分分别在定子和动子上，在实际使用过程中动子处于运动状态中，所以动子的密封冷却要比定子难度高很多，尤其是动子是高速旋转的转轴的情况下。本发明正是为了解决全超导磁悬浮轴承的密封冷却问题而提出的一个磁悬浮装置。
发明内容
本发明的目的就是提供一种在使用中承载力大，体积小，稳定性强，密封冷却容易实现的全超导磁悬浮轴承，以解决现有全超导磁悬浮轴承的动子部件的密封冷却问题。采用的技术方案如下：
一种全超导磁轴承，其特征在于：包括轴承座、转子、超导线圈、高温超导体；转子在两端的周向上具有凸环；在轴承座上对应凸环的位置固定连接高温超导体；在轴承座和转子的中部位置之间安装超导线圈，超导线圈与轴承座固定连接。
进一步地，轴承座、超导线圈、高温超导体设置于密封容器内部。
进一步地，高温超导体为环形结构或多块扇形结构组合成环形结构。
进一步地，轴承座在中部设置环形凹槽，超导线圈设置于环形凹槽内部；或，轴承座也不设置凹槽，超导线圈的部分位于转子的凸环之间形成的凹槽内部。
进一步地，在高温超导体的靠近凸环的一侧设置背板。
进一步地，轴承座、背板、转子均为导磁材料。
进一步地，在密封容器的上表面和下表面分别设置与轴承座同心的环形支架，在环形支架上均匀设置四个或六个或八个支座，支座表面朝向转子轴线，在支座表面设置液压缸，液压缸内滑动设置滑动杆，滑动杆顶部固定连接球体；液压缸底部设置液压油进出口和阀门；在转子的上表面和下表面分别设置与转子同心的环形布置的球座，球座沿径向朝外的表面设置与球体直径相同的凹槽。
进一步地，所有液压缸的进出口并联连接至同一外部液压装置。
进一步地，外部液压装置将液压油注入液压缸驱动滑动杆的球体抵靠至球座内部，在外部液压装置的压力值达到一定值后关闭液压缸上的阀门，然后断开外部液压装置与液压缸进出口的连接。
进一步地，在超导线圈进入超导态后对超导线圈通入直流电，随后冷却高温超导体使其进入超导态；随后利用外部液压装置将液压缸内的液压油抽出并关闭阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、阻碍全超导磁悬浮轴承发展的问题是在使用中对密封冷却的要求很高。本发明的超导磁悬浮轴承的超导线圈和块材都在静止部件上，所以在给超导做冷却的时候不需要考虑例如旋转密封等的问题，而静止部件的密封要比运动密封要更容易实现，这就解决了全超导磁悬浮轴承的冷却技术问题。
二、超导电流密度高，在同等体积下，采用超导的磁悬浮轴承相比于采用铜或者永磁的磁悬浮轴承能够产生更大的悬浮力。所以超导磁悬浮轴承可以有更大的承载力，且也可有效减小轴承的体积。
附图说明
附图1：全超导磁悬浮轴承剖视图
附图2：全超导磁悬浮轴承俯视图
附图标记：1、轴承座，2、背板，3、转子，4、高温超导体，5、超导线圈
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1-2所示，全超导磁轴承包括轴承座、转子、超导线圈、高温超导体；转子在两端的周向上具有凸环；在轴承座上对应凸环的位置固定连接高温超导体；在轴承座和转子的中部位置之间安装超导线圈，超导线圈与轴承座固定连接。轴承座、超导线圈、高温超导体设置于密封容器内部。高温超导体可以为环形结构，也可以为多块扇形结构组合成环形结构。
轴承座可以如图1所示在中部设置环形凹槽，超导线圈设置于环形凹槽内部。轴承座也可以不设置凹槽，超导线圈的部分位于转子的凸环之间形成的凹槽内部。在高温超导体的靠近凸环的一侧设置背板，背板提高系统强度以及提高磁场利用率。轴承座、背板、转子均为导磁材料。
超导线圈包括低温超导线圈、高温超导线圈。
在密封容器的上表面和下表面分别设置与轴承座同心的环形支架，在环形支架上均匀设置四个或六个或八个支座，支座表面朝向转子轴线，在支座表面设置液压缸，液压缸内滑动设置滑动杆，滑动杆顶部固定连接球体。液压缸底部设置液压油进出口和阀门。在转子的上表面和下表面分别设置与转子同心的环形布置的球座，球座沿径向朝外的表面设置与球体直径相同的凹槽。
所有液压缸的进出口并联连接至同一外部液压装置，外部液压装置将液压油注入液压缸驱动滑动杆的球体抵靠至球座内部，在外部液压装置的压力值达到一定值后关闭液压缸上的阀门，然后断开外部液压装置与液压缸进出口的连接。
在超导线圈进入超导态后对超导线圈通入直流电，随后冷却高温超导体使其进入超导态。随后利用外部液压装置将液压缸内的液压油抽出并关闭阀门。转子在轴承座内部形成稳定悬浮。

Claims (8)

1.一种全超导磁轴承，其特征在于：包括轴承座、转子、超导线圈、高温超导体；转子在两端的周向上具有凸环；在轴承座上对应凸环的位置固定连接高温超导体；在轴承座和转子的中部位置之间安装超导线圈，超导线圈与轴承座固定连接；高温超导体与凸环之间存在间隙；轴承座、背板、转子均为导磁材料；轴承座、超导线圈、高温超导体设置于密封容器内部；超导线圈为低温超导线圈或高温超导线圈。
2.根据权利要求1所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：高温超导体为环形结构或多块扇形结构组合成环形结构。
3.根据权利要求1所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：轴承座在中部设置环形凹槽，超导线圈设置于环形凹槽内部；或，轴承座不设置凹槽，超导线圈的部分位于转子的凸环之间形成的凹槽内部。
4.根据权利要求1所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：在高温超导体的靠近凸环的一侧设置背板。
5.根据权利要求1所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：在密封容器的上表面和下表面分别设置与轴承座同心的环形支架，在环形支架上均匀设置四个或六个或八个支座，支座表面朝向转子轴线，在支座表面设置液压缸，液压缸内滑动设置滑动杆，滑动杆顶部固定连接球体；液压缸底部设置液压油进出口和阀门；在转子的上表面和下表面分别设置与转子同心的环形布置的球座，球座沿径向朝外的表面设置与球体直径相同的凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：所有液压缸的进出口并联连接至同一外部液压装置。
7.根据权利要求6所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：外部液压装置将液压油注入液压缸驱动滑动杆的球体抵靠至球座内部，在外部液压装置的压力值达到一定值后关闭液压缸上的阀门，然后断开外部液压装置与液压缸进出口的连接。
8.根据权利要求7所述的一种全超导磁轴承，其特征在于：在超导线圈进入超导态后对超导线圈通入直流电，随后冷却高温超导体使其进入超导态；随后利用外部液压装置将液压缸内的液压油抽出并关闭阀门。
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