CN1741103A

CN1741103A - 超导磁悬浮展示装置

Info

Publication number: CN1741103A
Application number: CN 200510021534
Authority: CN
Inventors: 金建勋; 张刚
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2006-03-01

Abstract

超导磁悬浮展示装置，属于高温超导应用技术领域，包括展示物1、磁体2、悬浮基体3、高温超导体4和冷却系统5；悬浮基体由至少一个以上的高温超导体或至少一个以上的磁体组成，并位于展示物的下方；磁体或高温超导体位于展示物的下部。高温超导体所用的材料为高温超导块材；冷却系统可以用液氮等冷却液制冷，也可用制冷机制冷。悬浮基体可以由若干个高温超导体或磁体组成不同的形状，如条形轨道、圆环和圆盘等。展示物可以是适当大小和重量的各种纪念物、装饰物、标志物、广告物等，比如：奥运五环、纪念奖杯、火炬等。本装置可以实现各种展示物的悬浮展示，体现一种悬浮视觉效果；并可使展示物在一定空间无摩擦损耗地运动或转动；悬浮时不需消耗电能。

Description

超导磁悬浮展示装置

技术领域

超导磁悬浮展示装置，属于高温超导应用技术领域，特别涉及一种利用高温超导技术的有关广告物、标志物和纪念物等的展示装置。

背景技术

目前，几乎所有的展示物(小到各种纪念品、装饰物，大到各种广告物等)都需要固定在一定的基座上或是通过一定的支撑物固定在一定的基座上，展示物与基座之间完全是连接在一起的，这样的展示装置没有神奇的悬浮视觉效果。

众所周知，磁体之间有同性相斥、异性相吸的性质。利用这一原理，可将磁体之间的排斥力或吸引力用来对抗一般物体的重力，当磁体之间的排斥力或吸引力在垂直方向等于某物体的重力时，就可将该物体悬浮起来。通常人们把这种场合下的磁体之间的排斥力或吸引力叫做磁悬浮力。

普通商业永磁体的表面磁场一般不容易超过0.5T。磁场力F≈μ_o(V/E)H(dH/dz)，即正比于磁场强度和磁场强度的梯度(式中V为磁体体积，E为退磁因子)。而对于电磁体，通常铁心材料的饱和磁感应强度为1T左右，也不能高效的在一个相对较小的空间产生高场；且这样产生高场方式的能耗是非常高的。综合起来看，无论是利用单纯的永磁体或是电磁体还是电磁体和永磁体的结合，在相同条件下，都不能产生很高的磁悬浮力。如果利用他们在制作磁悬浮展示装置，要么体积庞大，要么能耗巨大，或者根本无法产生所需要大小的磁悬浮力。

发明内容

超导体具有完全抗磁性(迈斯纳效应)，即处在超导态的物体完全排斥磁场，磁力线不能进入超导体内部，因而可产生磁性悬浮力，其原理图如图1所示。高温超导体近年在工业实用化方面有了较好的发展。高温超导(YBa₂Cu₃O_7-x)块材的俘获磁场，在77K的液氮温度下，已超过3T(特斯拉)。按高温超导块材的表面积算，其磁悬浮力一般可达12N/cm²以上。因此要悬浮上吨重的物体，都可以实现。

本发明所提出的超导磁悬浮展示装置，正是利用了高温超导体的抗磁性而产生的磁悬浮力。利用此装置，可以使悬浮物(展示物)悬浮；并可使展示物在一定空间无磨擦损耗地运动或转动。

超导磁悬浮展示装置，如图2、图3所示，包括展示物1、磁体2，其特征是，它还包括悬浮基体3、高温超导体4和冷却系统5，所述冷却系统5为高温超导体4提供工作所需的低温环境。所述悬浮基体3由至少一个以上的高温超导体4组成，所述磁体2位于展示物1的下部，所述悬浮基体3位于展示物1的下方；或者，所述悬浮基体3由至少一个以上的磁体2组成，所述高温超导体4位于展示物1的下部，所述悬浮基体3位于展示物1的下方。其中，展示物、磁体和高温超导体等的尺寸大小可按实际设计进行调整，并可方便地实现。

所述磁体2可以是永磁体，也可以是电磁体。

所述高温超导体4所用的材料为高温超导块材如YBa₂Cu₃O_7-x块；所述冷却系统5可以用冷却液，如液氮制冷，或用制冷机制冷。

所述悬浮基体3可以由若干个高温超导体4或磁体2组成不同的形状，如条形轨道、圆环和圆盘等。

所述展示物1可以是适当大小和重量的各种纪念物、装饰物、标志物、广告物等。

用一般较成熟的制备工艺生产的高温超导体，例如高温超导YBa₂Cu₃O_7-x单畴块材，在77K温度下，已可产生很高的悬浮力。高温超导体的操作，可简单方便且低成本的实现。由于利用高温超导体的本征特性，悬浮时不需消耗电能进行磁场维持，因而实现其展示功能的运行费用相对低廉。

高温超导磁悬浮展示装置的被悬浮物体(展示物)可以是任何展示物，标记物，也可以构成一个大型的景观。其可用于博物馆，展览馆，公园，宾馆，及大型活动的宣传展示。本发明的实质是利用高温超导材料的特殊物理性质和技术，设计一种新颖的高科技的生动有趣的悬浮展示装置。

本发明的有益效果是：

1、利用本发明所述的高温超导磁悬浮展示装置，可以实现各种展示物的悬浮展示，体现一种神奇、生动、有趣的悬浮视觉效果。

2、利用本发明所述的高温超导磁悬浮展示装置，可使展示物在一定空间无磨擦损耗地运动或转动。

3、本发明所述的高温超导磁悬浮展示装置，由于利用高温超导体的本征特性，悬浮时不需消耗电能进行磁场维持，因而实现了整个展示装置运行费用的相对低廉。

4、与无论是利用单纯的永磁体或是电磁体还是电磁体和永磁体的结合的悬浮展示装置相比，在相同悬浮力下，本发明所述的高温超导磁悬浮装置体积可以做的更小；在相同体积下，本发明所述的高温超导磁悬浮装置可以产生很高的磁悬浮力，从而悬浮起重量更大的展示物。

附图说明

图1为超导体抗磁特性示意图。

图2为本发明所述的高温超导磁悬浮展示装置的一种示意图，其中，1为展示物、2为磁体、3为悬浮基体、4为高温超导体、5为冷却系统。

图3为本发明所述的高温超导磁悬浮展示装置的另一种示意图。

图4为条形轨道形状的悬浮基体示意图。

图5为圆环形状的悬浮基体示意图。

图6为圆盘形状的悬浮基体示意图。

图7为展示物为奥运五环的高温超导磁悬浮展示装置示意图。

图8为展示物为纪念奖杯的高温超导磁悬浮展示装置示意图。

图9为展示物为火炬的高温超导磁悬浮展示装置示意图。

具体实施方式

利用高温超导(YBa₂Cu₃O_7-x)块材和磁体，按图2至图6所示的原理结构，可以构成各种超导磁悬浮展示装置。其中，展示物、磁体和高温超导体等的尺寸大小可按实际设计进行调整，并可方便地实现。

具体实时方式一

超导磁悬浮奥运五环，如图7所示。

具体实时方式二

超导磁悬浮纪念奖杯，如图8所示。

具体实时方式三

超导磁悬浮火炬，如图9所示。

Claims

1、超导磁悬浮展示装置，包括展示物(1)、磁体(2)，其特征是，它还包括悬浮基体(3)、高温超导体(4)和冷却系统(5)，所述冷却系统(5)为高温超导体(4)提供工作所需的低温环境；

所述悬浮基体(3)由至少一个以上的高温超导体(4)组成，所述磁体(2)位于展示物(1)的下部，所述悬浮基体(3)位于展示物(1)的下方；

或者，所述悬浮基体(3)由至少一个以上的磁体(2)组成，所述高温超导体(4)位于展示物(1)的下部，所述悬浮基体(3)位于展示物(1)的下方。

2、根据权利要求1所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述磁体(2)可以是永磁体，也可以是电磁体。

3、根据权利要求1所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述高温超导体(4)所用的材料为高温超导块材如YBa₂Cu₃O_7-x块；所述冷却系统(5)可以用冷却液，如液氮制冷，或用制冷机制冷。

4、根据权利要求1所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述悬浮基体(3)可以由若干个高温超导体(4)或磁体(2)组成不同的形状，如条形轨道、圆环和圆盘等。

5、根据权利要求1所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述展示物(1)可以是适当大小和重量的各种纪念物、装饰物、标志物、广告物等。

6、根据权利要求5所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述展示物(1)为奥运五环。

7、根据权利要求5所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述展示物(1)为纪念奖杯。

8、根据权利要求5所述的超导磁悬浮展示装置，其特征是，所述展示物(1)为火炬。