CN115932672A - 一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，由主三轴移动平台、低温杜瓦、X轴辅助位移平台、台架四部分组成。主三轴移动平台由X轴平台、Y轴平台和Z轴平台组成，X轴辅助移动平台仅由X轴平台构成；所述主三轴移动平台的其中Z轴悬臂上设置有低温杜瓦，X轴辅助位移平台通过台架环氧板固定于台架底部，其滑块上方固定的磁场源通过底座与三轴力传感器相连，底座下方固定有环氧板。本发明通过调节主三轴移动平台和X轴辅助移动平台，灵活调整低温杜瓦与磁场源的相对位置，直接准确测量不同场冷偏心位置下的静态和动态导向力的大小，为今后超导磁浮平台横向稳定性的优化设计提供了研究基础。
Description
技术领域
本发明属于高温超导磁悬浮技术与超导磁悬浮系统性能测试装置工程应用领域，特别涉及一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置。
背景技术
超导体因其优异的电学和磁学特性受到国内外学者的广泛关注，也因此衍生了许多工程上的应用，包括高温超导轴承、飞轮储能、高温超导磁悬浮列车、高温超导电机等。其中在超导磁悬浮基础实验领域，实验装置大多采用三轴力学传感器，间接测量超导磁悬浮系统导向性能，实验数据存在一定的拟合误差，缺乏直接准确测量超导材料静态和动态导向力的实验装置。
本发明基于现有超导磁悬浮导向性能测量装置的不足，提出一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置。将三轴力传感器固定于磁场源一侧，采用三轴移动平台与X轴辅助移动平台相结合的方式，灵活调整低温杜瓦与磁场源的相对位置，直接准确测量各种超导材料静态和动态导向力，可满足日后多样化基础研究需求。
发明内容
本发明为了使超导磁悬浮系统性能测试装置较为直接准确地测量静态和动态导向力，提出了一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，在不减小系统性能的前提下，实现对超导材料导向性能的准确测量。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其包括主三轴移动平台、低温杜瓦、X轴辅助位移平台、台架四部分组成；
所述台架固定在台座上；
所述主三轴移动平台设置于台架的顶部，X轴辅助移动平台设置于台架的底部平台上，所述主三轴移动平台由X轴平台、Y轴平台和Z轴平台组成，X轴辅助移动平台仅由X轴平台构成，X轴平台和Y轴平台在水平面内相互垂直移动，Z轴平台沿竖直方向移动；
所述主三轴移动平台的Z轴平台上连接有由其驱动的Z轴悬臂，该Z轴悬臂的自由端固定有低温杜瓦；
所述X轴辅助三轴移动平台的X轴平台的滑块上固定有磁场源、底座和三轴力传感器，磁场源固定于底座内，磁场源通过底座与三轴力传感器相连，底座下方固定有环氧板。
进一步地，所述主三轴移动平台为龙门式三轴滑台，主三轴移动平台的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台分别由步进电机驱动运动，所述主三轴移动平台上设有感应Z轴悬臂位置的位置传感器，该位置传感器固定在低温杜瓦上方。
进一步地，所述磁场源位于低温杜瓦下方，低温杜瓦通过连接轴固定在主三轴移动平台的Z轴悬臂上。
进一步地，所述磁场源为永磁体、电磁体、超导线或带材线圈磁体的单一磁体组合结构或任意二种及以上的组合结构。
进一步地，所述的所述低温杜瓦由绝热容器、紧固件、超导材料和制冷剂组成，超导材料通过紧固件固定在绝热容器内部，制冷剂填充于绝热容器内部，用于给超导材料降温，所述制冷剂为液氮、液氦、低压固氮中的任意单一材料。
进一步地，所述X轴辅助移动平台通过台架环氧板固定于台架的底部
进一步地，所述台架上设有减震器，减震器为耐低温的减震材料，以免测试数据受到电机系统振动的影响。
进一步地，所述超导材料为YBCO超导体、MgB2超导体、NbTi超导体、Nb3Sn超导体或其它超导材料的块材、带材堆叠、线或带圈的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
进一步地，所述的磁场源为单一永磁体或多个永磁体组合结构，当多个永磁体排列时，其横向结构按Halbach阵列进行排列。
进一步地，所述的永磁体为钕铁硼永磁体、铁氧永磁体、铝镍钴永磁体、钐钴永磁体的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
采用以上技术方案，本发明具有以下有益技术效果：本发明通过调节主三轴移动平台和X轴辅助移动平台，能够灵活调整低温杜瓦与磁场源的相对位置，直接准确测量不同场冷偏心位置下的静态和动态导向力的大小，为今后超导磁浮平台横向稳定性的优化设计提供了研究基础。
附图说明
本附图说明是对本发明的进一步补充说明，不对本发明实施例的限定。在附图说明中：
图1 超导磁悬浮系统性能测试装置结构图；
图2 超导磁悬浮系统性能测试装置正视图；
图3 超导磁悬浮系统性能测试装置俯视图；
附图中标号的名称：
1-主三轴移动平台，11-步进电机，12-Z轴悬臂，13-位置传感器，14-X轴滑台，15-Y轴滑台，2-低温杜瓦，21-绝热容器，22-紧固件，23-超导材料，24-制冷剂，3-X轴辅助移动平台，31-三轴力传感器，32-磁场源，33-底座，34-环氧板，4-台架，41-减震器，5-台座。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
本发明一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其包括主三轴移动平台1、低温杜瓦2、X轴辅助位移平台3、台架4四部分组成；
所述台架4固定在台座5上；
所述主三轴移动平台1设置于台架4的顶部，X轴辅助移动平台3设置于台架4的底部平台上，所述主三轴移动平台1由X轴平台、Y轴平台和Z轴平台组成，X轴辅助移动平台3仅由X轴平台构成，X轴平台和Y轴平台在水平面内相互垂直移动，Z轴平台沿竖直方向移动；
所述主三轴移动平台1的Z轴平台上连接有由其驱动的Z轴悬臂12，该Z轴悬臂12的自由端固定有低温杜瓦2；
所述X轴辅助三轴移动平台3的X轴平台的滑块上固定有磁场源32、底座33和三轴力传感器31，磁场源32固定于底座33内，磁场源32通过底座33与三轴力传感器31相连，底座33下方固定有环氧板34。
所述主三轴移动平台1为龙门式三轴滑台，主三轴移动平台的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台分别由步进电机11驱动运动，所述主三轴移动平台1上设有感应Z轴悬臂12位置的位置传感器13，该位置传感器13固定在低温杜瓦2上方。
所述磁场源32位于低温杜瓦2下方，低温杜瓦2通过连接轴固定在主三轴移动平台1的Z轴悬臂12上。
所述磁场源32为永磁体、电磁体、超导线或带材线圈磁体的单一磁体组合结构或任意二种及以上的组合结构。
所述的所述低温杜瓦2由绝热容器21、紧固件22、超导材料23和制冷剂24组成，超导材料23通过紧固件22固定在绝热容器21内部，制冷剂24填充于绝热容器21内部，用于给超导材料23降温，所述制冷剂24为液氮、液氦、低压固氮中的任意单一材料。
所述X轴辅助移动平台3通过台架环氧板固定于台架4的底部。
所述台架上设有减震器41，减震器41为耐低温的减震材料，以免测试数据受到电机系统振动的影响。
所述超导材料23为YBCO超导体、MgB2超导体、NbTi超导体、Nb3Sn超导体或其它超导材料的块材、带材堆叠、线或带圈的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
所述的永磁体为钕铁硼永磁体、铁氧永磁体、铝镍钴永磁体、钐钴永磁体的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
所述的磁场源32为单一永磁体或多个永磁体组合结构，当多个永磁体排列时，其横向结构按Halbach阵列进行排列。
本发明通过调节主三轴移动平台1和X轴辅助移动平台3，灵活调整低温杜瓦2与磁场源32的相对位置，能够直接准确测量不同相对位置下超导材料23的静态和动态导向力的大小。
上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，其包括主三轴移动平台、低温杜瓦、X轴辅助位移平台、台架四部分组成；所述的台架固定在台座上；所述主三轴移动平台设置于台架的顶部，X轴辅助移动平台设置于台架的底部平台上，所述主三轴移动平台由X轴平台、Y轴平台和Z轴平台组成，X轴辅助移动平台仅由X轴平台构成，X轴平台和Y轴平台在水平面内相互垂直移动，Z轴平台沿竖直方向移动；所述主三轴移动平台的Z轴平台上连接有由其驱动的Z轴悬臂，该Z轴悬臂的自由端固定有低温杜瓦；所述X轴辅助三轴移动平台的X轴平台的滑块上固定有磁场源、底座和三轴力传感器，磁场源固定于底座内，磁场源通过底座与三轴力传感器相连，底座下方固定有环氧板。
2.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述主三轴移动平台为龙门式三轴滑台，主三轴移动平台的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台分别由步进电机驱动运动，所述主三轴移动平台上设有感应Z轴悬臂位置的位置传感器，该位置传感器固定在低温杜瓦上方。
3.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述磁场源位于低温杜瓦下方，低温杜瓦通过连接轴固定在主三轴移动平台的Z轴悬臂上。
4.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述磁场源为永磁体、电磁体、超导线或带材线圈磁体的单一磁体组合结构或任意二种及以上的组合结构。
5.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述低温杜瓦由绝热容器、制冷剂、超导材料和紧固件组成，超导材料通过紧固件固定在绝热容器内部，制冷剂填充于绝热容器内部，用于给超导材料降温，所述制冷剂为液氮、液氦、低压固氮中的任意单一材料。
6.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述X轴辅助移动平台通过台架环氧板固定于台架的底部。
7.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述台架上设有减震器，减震器为耐低温的减震材料，以免测试数据受到电机系统振动的影响。
8.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述超导材料为YBCO超导体、Mg B2超导体、Nb Ti超导体、Nb3Sn超导体或其它超导材料的块材、带材堆叠、线或带圈的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
9.如权利要求1所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述磁场源为多个永磁体的组合结构时，其横向结构按Halbach阵列进行排列。
10.如权利要求9所述的一种超导磁悬浮系统导向性能测试装置，其特征在于，所述永磁体为钕铁硼永磁体、铁氧永磁体、铝镍钴永磁体、钐钴永磁体的单一结构或任意二种及以上的组合结构。
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