CN205049264U - 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 - Google Patents
一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205049264U CN205049264U CN201520738620.5U CN201520738620U CN205049264U CN 205049264 U CN205049264 U CN 205049264U CN 201520738620 U CN201520738620 U CN 201520738620U CN 205049264 U CN205049264 U CN 205049264U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic field
- superconducting magnet
- test
- superconducting
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,在高梯度强磁场对超导块的多方面悬浮特性提供测试的平台。测试装置主要由超导磁体(10)构成的外磁场和置于超导磁体上方的测试支架构成;超导磁体(10)内置有两个结构完全相同的同轴超导磁体励磁线圈A(12)和超导磁体励磁线圈B(13),在两个超导励磁线圈中通以不同大小和方向的励磁电流时产生低磁场、强磁场以及梯度和强度可变的磁场位形。本实用新型可以在同一台装置上实现高梯度磁场、强磁场和变化磁场中高温超导块材的悬浮力和悬浮力弛豫测试,并且可以对高温超导块在交流磁扰动下的交流损耗进行测试,结构相对简单、操作方便,避免了现有某有技术中的测试内容单一、结构复杂、操作繁琐的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁悬浮领域,具体来讲是一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置。
背景技术
高温超导块材独特的零电阻、迈斯纳效应和磁通钉扎特性,使它能够在外磁场中实现无需能量输入的自稳定悬浮。因此,高温超导块材被广泛的应用于飞轮储能、航天助推发射和磁浮车系统等。高温超导磁悬浮系统的悬浮特性不仅与高温超导材料的磁通钉扎特性有关,还取决于外磁场的强度及分布。在现有的制备技术条件下,高温超导块材的钉扎性能已基本趋于稳定,难已有大幅度提升。为了满足磁悬浮系统更高悬浮性能的要求,增加外磁场的磁场强度和梯度,优化磁场位形,是当前工程化应用普遍采用的方法。目前,国内外在永磁体或永磁导轨产生的磁场中,对高温超导块材的静态、动态悬浮特性开展了大量的实验和理论研究,在一定程度上揭示了超导磁悬浮系统主要的力学特征和动态响应规律。但是,由于永磁体材料自身性能的限制,目前,对磁悬浮系统悬浮特性的研究受到永磁体或永磁导轨磁场梯度、强度、可控性差的制约。另外,磁场也是研究物理现象和机理的重要工具,在目前高温超导体的超导机制还不甚清晰的前提下,运用超导磁体磁场进行磁悬浮系统悬浮特性及机理的研究,可以揭示出一些在常规永磁体磁场中无法观察到的新物理现象及特征,有助于加深对高温超导体的超导机制及高温超导块材与外磁场相互作用机理的理解,为未来高温超导磁悬浮系统走向更广泛的应用提供一定的依据。目前,在超导磁体磁场中对磁悬浮系统的悬浮特性开展了为数不多的研究,但基本都是在超导磁体低磁场中对高温超导块材的悬浮特性进行测试,还尚未充分利用到超导磁体磁场可变、可控、强磁场、高梯度的特性,对高温超导块材在超导磁体高梯度磁场和强磁场中交流损耗的研究较少。而且,现有的大多数装置测试内容单一、结构复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于在此提供了一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,该装置具有结构简单、操作方便、测试内容多样等优点。装置中作为磁源的超导磁体产生的高梯度、强磁场的磁场位形,能充分地发挥高温超导块材的悬浮特性,有效地对磁悬浮系统在强磁场及变化磁场中的悬浮力、悬浮力弛豫以及交流损耗等特性进行测试,有助于揭示出一些新的物理现象及特征。
本实用新型的目的是通过如下的手段实现的:
一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,为在高梯度强磁场对超导块的悬浮特性提供多维度的测试平台。测试装置主要由超导磁体10构成的外磁场和置于超导磁体上方的测试支架构成;其中:
所述测试支架具有三只支撑杆6,支撑杆的上端与顶板2固联,支撑杆的下端与超导磁体10上法兰9连接,构成一个固定的支架;呈三角形外形的顶板2中心置有伺服电机1,伺服电机驱动与其输出轴相联的移动杆3实现垂直于顶板平面的上下移动;移动杆上设置有位移传感器4;被测超导块14置于力传感器7下部的连接杆8上。
所述超导磁体10内置有两个结构完全相同的同轴超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13,在超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13中通大小相等、方向相反的励磁电流时,会产生比传统的以相同大小电流励磁的单个励磁线圈更高的磁场梯度。当在两个励磁线圈中通以不同大小和方向的励磁电流时,会产生低磁场、强磁场以及梯度和强度可变的变化磁场位形。
液氮低温容器11置于超导磁体10的室温通孔16内,置有被测超导块14的连接杆8伸入液氮低温容器11内,连接杆8的轴线与室温通孔的轴线重合;测试悬浮特性的力传感器7通过连接件5设置在位移传感器4的下方,被测超导块14由连接杆8与力传感器7相连。
伺服电机的速度可调,以便于测试运动速度对超导块悬浮特性的影响。为了防止超导磁体磁场对测试结果的影响,连接件和连接杆全部采用尼龙棒加工而成。
液氮低温容器不与力传感器连接,而直接放置在超导磁体室温通孔内,防止由于液氮挥发对测试结果的影响。
交流电磁线圈直接嵌套在超导块外部,用于测试不同幅值和频率的交流扰动磁场作用下,超导块的交流损耗。
采用如上的装置,通过调整被测超导块14与超导磁体10相对位置、改变超导磁体10内同轴的超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13的励磁电流大小和方向、向交流电磁线圈15中通入不同的交流信号,实现磁悬浮系统多方面悬浮特性的综合测试,其中包括并不限于:1)高梯度磁场中的悬浮特性测试、2)强磁场中的悬浮特性测试、3)交流磁扰动下的交流损耗测试。
采用本实用新型实现高梯度强磁场磁悬浮特性的测试,包括高温超导块材在高梯度磁场中的悬浮特性测试,在强磁场中的悬浮特性测试及高温超导块材在交流磁扰动下的交流损耗测试;(1)高梯度磁场中的悬浮特性测试由顶板和支撑杆构成一个测试支架,该支架直接与超导磁体上法兰固定连接。移动杆通过顶板中间的圆孔由伺服电机带动上下移动,从而改变超导块的运动位置,让超导块在超导磁体高梯度变化的磁场中运动,运动的位移由位移传感器测得,悬浮力的变化由力传感器测得。(2)强磁场中的悬浮特性测试仍然由顶板和支撑杆构成一个固定的测试支架,伺服电机带动移动杆将超导块材移动并保持在一定的位置高度,从低到高改变超导磁体的磁场,测试超导块材在低磁场到强磁场的变化磁场过程中的悬浮特性。(3)交流损耗测试中,当伺服电机带动移动杆将超导块材移动并保持在一定的位置高度后,在一定的超导磁体磁场中,改变与超导块直接相连的交流电磁线圈的幅值和频率,对超导块材的交流损耗进行测试。
本实用新型的有益效果在于:本实用新型与现有技术相比,可以在同一台装置上实现高梯度磁场、强磁场和变化磁场中高温超导块材的悬浮力和悬浮力弛豫测试,并且可以对高温超导块在交流磁扰动下的交流损耗进行测试,该装置结构测试内容多样、结构相对简单、操作方便,避免了现有某有技术中的测试内容单一、结构复杂、操作繁琐的缺陷。在实验中,利用本装置能有效地对高梯度磁场、强磁场和变化磁场中高温超导块材的悬浮特性以及交流损耗进行测试,有助于揭示一些新的物理现象和特征。
附图说明
图1为本实用新型的一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置的截面示意图;
图2为本实用新型的一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置的立体示意图;
图3为本实用新型所采用的双励磁线圈与传统单励磁线圈在相同励磁电流作用下的磁力线分布图;
图4为本实用新型所采用的双励磁线圈与传统单励磁线圈在相同励磁电流作用下的磁场与磁场梯度对比图。
图中:1、伺服电机,2、顶板,3、移动杆,4、位移传感器,5、连接件,6、支撑杆,7、力传感器,8、连接杆,9、超导磁体上法兰,10、超导磁体,11、液氮低温容器,12、超导磁体励磁线圈A,13、超导磁体励磁线圈B,14、高温超导块材,15、交流电磁线圈,16、超导磁体室温通孔,17、超导磁体支撑脚。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
本实用新型在此提供一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,能有效地对系统在高梯度磁场、强磁场及变化磁场中的悬浮特性,以及在交流磁扰动下的交流损耗进行测试;如图1所示:本实用新型所述测试装置包括有由顶板2和支撑杆6构成一个测试支架,该支架与超导磁体上法兰9固定连接,构成一个用于测试超导块材悬浮特性的固定支架;如图1所示所述的固定支架顶板2为三角形不锈钢板,支撑杆6为三根相互平行的设置在顶板与超导磁体上法兰9之间,在顶板2中间有一个圆孔,移动杆3穿过该圆孔,移动杆3一端与伺服电机1相连,通过伺服电机1驱动移动杆3上下移动,从而改变超导块14的运动位置,移动杆3的另一端设置位移传感器4,移动的具体位移由位移传感器4测得,测试悬浮特性的力传感器7通过连接件5设置在位移传感器4的下方,超导块14由连接杆8与力传感器7相连,该测试装置的磁源由超导磁体10提供,液氮低温容器11直接放置在超导磁体室温通孔16内,测试交流损耗的交流电磁线圈15直接与超导块14相连。
如图1所示:当超导块14在伺服电机1的驱动下,在液氮低温容器中上下运动时,我们可以测试超导块14在超导磁体10的高梯度磁场中的悬浮特性。
如图1所示:当超导块14在伺服电机1的驱动下移动并固定在一定的位置高度时,我们可以测试超导块14在超导磁体10的强磁场、变化磁场中的悬浮特性。
如图1所示:当超导块14在伺服电机1的驱动下移动并固定在一定的位置高度时,改变交流电磁线圈15的幅值及频率,可以测试超导块14在交流磁扰动下的交流损耗。
如图4所示:当在超导磁体10的同轴励磁线圈A12和励磁线圈B13中通以大小相等、方向相反的励磁电流时,会产生比传统的单个励磁线圈更高的磁场梯度。
液氮低温容器11直接放置于超导磁体室温通孔16内,不直接与力传感器7相连,可以避免液氮挥发对测试结果的影响。
交流电磁线圈15直接与超导块14相连,电磁线圈15是幅值和频率都可调的空心电磁线圈。
本实用新型的实施结合附图说明如下,在所有的测试中,我们先将超导磁体上法兰平面设为测试的参考零坐标点位置,当超导块14的位置位于零点以下,我们称其所在坐标位置为负值。参见附图本高梯度强磁场磁悬浮特性测试技术,包括高温超导块材在高梯度磁场中的悬浮特性测试,在强磁场中的悬浮特性测试及高温超导块材在交流磁扰动下的交流损耗测试。测试方法如下:
1)在高梯度磁场中的悬浮特性测试
在高梯度磁场中对超导块材14的悬浮力进行测试时,首先将超导块14放置于超导磁体室温通孔16内的一定高度位置,然后,分别在没有和有外磁场(零场冷和场冷)的条件下冷却超导块14使其完全进入超导态。接着,将超导磁体10以指定大小的电流励磁。然后,将超导块14按一定的速度,在液氮低温容器11中的某一初始高度下降至另一最终高度后,再以同样的速度让超导块14返回初始高度,如此往返,为一个完整的测试过程。在超导块14的整个下降和上升的过程中,对超导块14的悬浮力进行测试;
在高梯度磁场中对超导块的悬浮力弛豫进行测试时,同样先让超导块14在没有和有外磁场(零场冷和场冷)的条件下充分冷却至超导态,接着,将超导磁体10以指定大小的电流励磁,然后,让超导块14以设定的速度运动至超导磁体9的不同磁场梯度的位置,并在该位置停留一定的时间,在停留的这段时间内,我们对超导块14的悬浮力弛豫特性进行测试。
2)在强磁场中的悬浮特性测试
在强磁场中对高温超导块材14的悬浮特性进行测试时,首先由伺服电机1带动超导块14运动并保持在液氮低温容器11内的一定高度位置,然后,让超导块14分别在没有和有外磁场(零场冷和场冷)的条件下充分冷却至超导态,接着,让超导磁体10以指定的升场和降场速率,将超导磁体10的励磁电流从0A升至最大值再降回到0A。与此同时,我们测试在整个升场和降场过程中,在超导磁体10的磁场由低到强的变化过程中超导块14悬浮力的变化。此外,在超导磁体升场和降场的过程中,可以将磁场保持在磁体磁场范围内的任意磁场强度,对超导块的悬浮力弛豫特性进行测试。
3)在交流磁扰动下的交流损耗测试
在交流磁扰动下对超导块材14的交流损耗进行测试时,首先由伺服电机1带动超导块14运动并保持在液氮低温容器11内的一定高度位置,同样让超导块14分别在没有和有外磁场(零场冷和场冷)的条件下充分冷却至超导态,然后,在超导磁体10产生的低磁场、强磁场和变化磁场中,向交流电磁线圈15中通入交流信号,此时,高温超导块材14所处的磁场为超导磁体10的磁场与交流电磁线圈15磁场的叠加,改变交流信号的幅值和频率,可以对超导块材14在不同外磁场条件下的交流损耗进行测试。
Claims (3)
1.一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,为在高梯度强磁场中对超导块的多方面悬浮特性提供测试的平台,其特征在于,测试装置主要由超导磁体(10)构成的外磁场和置于超导磁体上方的测试支架构成;其中:
所述测试支架具有三只支撑杆(6),支撑杆的上端与顶板(2)固联,支撑杆(6)的下端与超导磁体(10)上法兰(9)连接,构成一个固定的支架;呈三角形外形的顶板(2)中心置有伺服电机(1),伺服电机(1)驱动与其输出轴相联的移动杆(3)实现垂直于顶板平面的上下移动;移动杆(3)上设置有位移传感器(4);被测超导块(14)置于力传感器(7)下部的连接杆(8)上;
所述超导磁体(10)内置有两个结构完全相同的同轴超导磁体励磁线圈A(12)和超导磁体励磁线圈B(13),在超导励磁线圈A(12)和超导励磁线圈B(13)中通大小相等、方向相反的励磁电流时,产生比传统的以相同大小电流励磁的单个励磁线圈更高的磁场梯度;在两个励磁线圈中通以不同大小和方向的励磁电流时,产生低磁场、强磁场以及梯度和强度可变的变化磁场位形;
液氮低温容器(11)置于超导磁体(10)的室温通孔(16)内,置有被测超导块(14)的连接杆(8)伸入液氮低温容器(11)内,连接杆(8)的轴线与室温通孔(16)的轴线重合;测试悬浮特性的力传感器(7)通过连接件(5)设置在位移传感器(4)的下方,被测超导块(14)由连接杆(8)与力传感器(7)相连。
2.根据权利要求1所述的高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,其特征在于,交流电磁线圈(15)直接嵌套在被测超导块(14)外部,用于测试不同幅值和频率的交流扰动磁场作用下,被测超导块(14)的交流损耗。
3.根据权利要求1所述的高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置,其特征在于,所述连接件(5)和连接杆(8)全部采用尼龙棒加工而成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520738620.5U CN205049264U (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520738620.5U CN205049264U (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN205049264U true CN205049264U (zh) | 2016-02-24 |
Family
ID=55342834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201520738620.5U Expired - Fee Related CN205049264U (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN205049264U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111273203A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-12 | 中国农业大学 | 一种具有磁力梯度测量及悬浮超导球位置的反馈控制装置 |
CN114694468A (zh) * | 2020-12-25 | 2022-07-01 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 超导磁悬浮直线电机动子磁体全拟真地面动态试验装置 |
-
2015
- 2015-09-23 CN CN201520738620.5U patent/CN205049264U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111273203A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-12 | 中国农业大学 | 一种具有磁力梯度测量及悬浮超导球位置的反馈控制装置 |
CN114694468A (zh) * | 2020-12-25 | 2022-07-01 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 超导磁悬浮直线电机动子磁体全拟真地面动态试验装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105300567A (zh) | 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试技术 | |
CN100360952C (zh) | 三维空间磁场与磁力测试装置 | |
CN102854478B (zh) | 单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置 | |
CN103064038B (zh) | 单自由度混合磁悬浮实验装置 | |
Deng et al. | Levitation performance of rectangular bulk superconductor arrays above applied permanent-magnet guideways | |
CN103247208B (zh) | 基于电磁线圈的岩土工程磁重力模型试验装置及方法 | |
CN101571575A (zh) | 高温超导块材捕获磁场测试装置及其测试方法 | |
CN1838521A (zh) | 具有垂向移动控制机构的磁斥型悬浮装置 | |
Liang et al. | Study of the maglev performance of the side-mounted high-temperature superconductor maglev rotating system | |
CN205049264U (zh) | 一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置 | |
Zheng et al. | Modeling study on high-temperature superconducting bulk’s growth anisotropy effect on magnetization and levitation properties in applied magnetic fields | |
Yang et al. | Levitation characteristics in an HTS maglev launch assist test vehicle | |
CN106059394A (zh) | 一种采用闭环恒流高温超导线圈实现磁悬浮状态的方法 | |
CN103440801A (zh) | 一种可演示超导磁悬浮现象以及测试磁悬浮力的实验仪器 | |
CN105372608A (zh) | 可变高磁场下高温超导线圈磁悬浮特性测试装置 | |
CN113296036A (zh) | 一种基于制冷机的超导磁悬浮系统性能测试装置 | |
CN101794653B (zh) | 一种产生旋转磁场的超导磁体 | |
CN205317921U (zh) | 一种可变高磁场下高温超导线圈磁悬浮特性测试设备 | |
Deng et al. | Comprehensive comparison of the levitation performance of bulk YBaCuO arrays above two different types of magnetic guideways | |
CN109143125B (zh) | 用于分米级距离上检测高温超导永磁弱交互作用力的装置 | |
CN106370952A (zh) | 磁扰动下高温超导线圈临界电流特性的测量装置及其方法 | |
CN206541525U (zh) | 一种观察悬浮状态对小动物行为影响的装置 | |
CN206096301U (zh) | 一种磁扰动下高温超导线圈临界电流特性的测量装置 | |
CN114151507B (zh) | 一种可调电磁负刚度与垂向电涡流阻尼的准零刚度隔振器 | |
CN201877050U (zh) | 一种高温超导磁悬浮实验教具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160224 Termination date: 20180923 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |