CN1904973A - 高温超导磁悬浮轴承演示装置 - Google Patents

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CN1904973A CN 200610026219 CN200610026219A CN1904973A CN 1904973 A CN1904973 A CN 1904973A CN 200610026219 CN200610026219 CN 200610026219 CN 200610026219 A CN200610026219 A CN 200610026219A CN 1904973 A CN1904973 A CN 1904973A
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徐克西
邱静和
施利毅
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Shanghai University
University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种高温超导磁悬浮轴承演示装置。它包括一个轴向磁悬浮轴承，所述的轴向磁悬浮轴承的定子(2)置于一个开口液氮容器(3)中，将轴向磁悬浮轴承的转子(1)置于所述的的定子(2)上呈上下平行排列，当定子温度冷却至临界温度以下时，转子即处于悬浮状态。本发明结构简单、成本低、演示操作方便、动态稳定性优良、展示性高，可以直接观察磁悬浮轴承的工作状态。

Description

高温超导磁悬浮轴承演示装置
技术领域：
本发明涉及一种高温超导磁悬浮轴承演示装置，特别是涉及一种演示型超导磁悬浮轴承装置。
背景技术：
近年来，高温超导材料磁悬浮效应已经被广泛应用在交通、电力、国防军工等重要领域，基于超导磁悬浮原理已经设计出多种装置，这些装置有的已经以专利形式加以保护，还有的正在处于实验室运行状态，诸如：高温超导马达、高温超导飞轮储能装置、超导潜艇推进系统等，而这些装置的核心部件就是超导磁悬浮轴承。鉴于超导磁悬浮轴承所具有的重要应用价值，有关超导磁悬浮轴承的研究就备受关注。但目前尚无其演示装置，不能直观地了解高温超导磁悬浮轴承的运行状态，影响人们对其进行深入研究。
发明内容：
本发明地目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种高温超导磁悬浮轴承演示装置，能演示该轴承的运行，使人能够非常直观地了解高温超导磁悬浮轴承地运行状态，有助于人们开展对高温超导磁悬浮轴承进行深入研究。
目前国际上超导磁悬浮轴承通常采用两种悬浮结构，径向悬浮结构和轴向悬浮结构。由于径向悬浮采用同轴套管结构，当轴承运行时从外部难以直接观察到定子与转子之间的悬浮现象，这一结构不太适合于超导磁悬浮的演示实验。而轴向悬浮结构可以较清楚地展示定子与转子之间地磁悬浮效果，可用于演示实验。目前已有的采用轴向悬浮结构的高温超导磁悬浮轴承装置或者是重达几十公斤以上的大型结构，或者只有0.3公斤以下的微型结构，这两种结构除了几何尺寸偏大或过小之外，其结构也相对复杂(这是为了提高轴承的径向刚度而必须设置的)、制造成本较高，姑且也不适合于演示型实验。
为了达到上述目的，并考虑到上述情况，本发明采用下述技术方案：
一种高温超导磁悬浮轴承演示装置，包括一个轴向磁悬浮轴承，其特征在于所述的轴向磁悬浮轴承的定子(2)置于一个开口液氮容器(3)中，将轴向磁悬浮轴承的转子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，当定子温度冷却至临界温度以下时，转子即处于悬浮状态。本发明结构简单、成本低、演示操作方便、动态稳定性优良、展示性高，可以直接观察磁悬浮轴承的工作状态。
上述地转子可设计成由一个圆形永久磁体(5)上固定连接一个圆盘形配重(4)构成。当然也可以设计成正多边形盘状永久磁铁上连接一个正多边形盘状配重结构。
上述的圆形永久磁体由三块圆盘形钕铁硼磁铁块叠置连成一体构成；所述的圆盘形配重(4)是由一块铝质配重圆盘构成。
上述的三块钕铁硼永久磁体，其中两块形状相同尺寸为：直径50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁场强度为0.4T，另一块直径25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁场强度为0.6T；所述的铝质配重圆盘外径70mm±7mm、内孔径25mm，并固定于第三块永久磁体之上，整个转子(1)重量为0.5公斤±0.05公斤。
上述的定子由一个铝质底盘(6)内均布嵌着高温超导块材(7)构成。
上述的铝质底盘外直径为70mm±7mm、厚度为12mm±1.2mm；所述的高温超导块材(7)为准单畴结构YBCO块材，尺寸为：直径23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
本发明于现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点；本发明提供的高温超导磁悬浮轴承演示装置是利用已有的液氮容器，安置一个由定子和转子构成的演示用的轴向磁悬浮轴承样品就可以实现该轴承的运行状态演示。该轴承样品的结构简单、成本低；演示时操作方便、动态稳定性优良、展示性高。本装置在液氮温度下转子悬浮高度可达2cm。在敞开空间中可以直接观察磁悬浮轴承的工作状态。配以一定的记录仪器，还可以进行磁浮轴承的粘滞特性等基础实验研究、具有一机多用的功能。
附图说明：
图1是本发明的一个实施例的结构事宜图。
图2是图1中转子的结构示意图。
图3是图1中定子的结构示意图。
具体实施方法：
本发明的一个优选实施例是：参见图1，本高温超导磁悬浮轴承演示装置包括一个轴向磁悬浮轴承，所述的轴向磁悬浮轴承的定子(2)置于一个开口液氮容器(3)中，将轴向磁悬浮轴承的转子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，当定子温度冷却至临界温度以下时，转子即处于悬浮状态。参见图2，所述的转子(1)是由一个圆形永久磁体(5)上固定连接一个圆盘形配重(4)构成；所述的圆形永久磁体(5)由三块圆盘形钕铁硼磁铁块叠置连成一体构成；所述的圆盘形配重(4)是由一块铝质配重圆盘构成；所述的三块钕铁硼磁铁，其中两块形状相同尺寸为：直径50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁场强度为0.4T，另一块直径25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁场强度为0.6T；所述的铝质配重圆盘外径70mm±7mm、内孔径25mm，并固定于第三块永久磁体之上，整个转子(1)重量为0.5公斤±0.05公斤。参见图3，所述的定子由一个铝质底盘(6)内均布嵌着高温超导块材(7)构成；所述的铝质底盘(6)外直径为70mm±7mm、厚度为12mm±1.2mm；所述的高温超导块材(7)为准单畴结构YBCO块材，尺寸为：直径23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
在试验运行前，所述的定子2与转子1之间用厚度为2厘米的泡沫塑料隔板隔开，然后往液氮容器中充入液氮，待定子温度冷却至液氮温度时，抽去定子与转子之间的隔板，转子即悬浮在定子上方。轻轻转动转子就可以观察超导磁悬浮轴承效应。

Claims (6)

1一种高温超导磁悬浮轴承演示装置，包括一个轴向磁悬浮轴承，其特征在于所述的轴向磁悬浮轴承的定子(2)置于一个开口液氮容器(3)中，将轴向磁悬浮轴承的转子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，当定子温度冷却至临界温度以下时，转子即处于悬浮状态。本发明结构简单、成本低、演示操作方便、动态稳定性优良、展示性高，可以直接观察磁悬浮轴承的工作状态。
2根据权力要求1所述的高温超导磁悬浮轴承演示装置，其特征在于所述的转子(1)是由一个圆形永久磁体(5)上固定连接一个圆盘形配重(4)构成。
3根据权力要求2所述的高温超导磁悬浮轴承演示装置，其特征在于所述的圆形永久磁体(5)由三块圆盘形钕铁硼磁铁块叠置连成一体构成；所述的圆盘形配重(4)是由一块铝质配重圆盘构成。
4根据权力要求3所述的高温超导磁悬浮轴承演示装置，其特征在于所述的三块钕铁硼磁铁，其中两块形状相同尺寸为：直径50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁场强度为0.4T，另一块直径25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁场强度为0.6T；所述的铝质配重圆盘外径70mm±7mm、内孔径25mm，并固定于第三块永久磁体之上，整个转子(1)重量为0.5公斤±0.05公斤。
5根据权力要求1所述的高温超导磁悬浮轴承演示装置，其特征在于所述的定子(2)由一个铝质底盘(6)内均布嵌着高温超导块材(7)构成。
6根据权力要求1所述的高温超导磁悬浮轴承演示装置，其特征在于所述的铝质底盘(6)外直径为70mm±7mm、厚度为12mm±1.2mm；所述的高温超导块材(7)为准单畴结构YBCO块材，尺寸为：直径23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
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