CN215178566U - 一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，装置其包括底座以及设在底座上端面的旋转滑台模组和垂直滑台模组；旋转滑台模组的上端面固定永磁轨道，永磁轨道为开口环形结构；垂直滑台模组包括垂直支架、垂直移动横梁和横梁驱动机构，垂直支架固定在底座上端面，垂直移动横梁滑动设置在垂直支架上且垂直移动横梁部分位于永磁轨道的上方，横梁驱动机构带动垂直移动横梁在竖直方向往返运动，垂直移动横梁的下方设有低温杜瓦，低温杜瓦底部设置高温超导材料，垂直移动横梁通过三轴力传感器连接低温杜瓦。本实用新型有效保证了测试精度和设备上的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及高温超导磁浮技术应用领域，尤其涉及一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置。
背景技术
高温超导磁浮系统具有自稳定的悬浮、导向能力，具有结构简单、无需电力维持、节能、环保等优点。在地面超高速交通运输、电磁发射等领域具有广阔的应用前景。
由于高温超导磁浮系统的导向性能有限，且高速下的动态稳定性尚未有实验验证，在高速运载系统或电磁发射系统中，通常应用在低速起步阶段或发射阶段。然而，在高温超导磁浮系统与其它系统的切换及发射过程中，存在永磁轨道开断的问题，当低温杜瓦通过时，会受磁通突变的影响，带来较大的运行阻力，从而影响系统切换与发射的可靠性与稳定性。
发明内容
本实用新型为了研究低温杜瓦通过永磁轨道开断处的动态特性，探索系统切换及发射的稳定构型及方法，提供一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置, 为了研究低温杜瓦通过永磁轨道开断处的动态特性，探索系统切换及发射的稳定构型及方法，
本实用新型采用的技术方案是：
一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其包括底座以及设在底座上端面的旋转滑台模组和垂直滑台模组；旋转滑台模组的上端面固定永磁轨道，永磁轨道为开口环形结构；垂直滑台模组包括垂直支架、垂直移动横梁和横梁驱动机构，垂直支架固定在底座上端面且位于旋转滑台模组一侧，垂直移动横梁滑动设置在垂直支架上且垂直移动横梁部分位于永磁轨道的上方，横梁驱动机构设置在垂直支架上并带动垂直移动横梁在竖直方向往返运动，垂直移动横梁的下方对应永磁轨道设有低温杜瓦，低温杜瓦底部设置高温超导材料，三轴力传感器固定在垂直移动横梁的下表面，低温杜瓦与三轴力传感器连接；通过旋转滑台模组带动永磁轨道做高速旋转运动以间接模拟低温杜瓦高速通过永磁轨道开断处，通过三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性。
进一步地，所述的旋转滑台模组包括旋转电机、框架和连接轴，所述旋转电机与连接轴相连接，框架固定于底座上，旋转电机设在框架的底部，旋转电机的输出端连接连接轴的一端，连接轴的另一端于设于框架上表面的永磁轨道基底连接，永磁轨道固定在永磁轨道基底的上表面。
进一步地，三轴力传感器的底部通过一连接件连接低温杜瓦；连接件为“Ⅱ”形连接件，“Ⅱ”形连接件上端与三轴传感器的下端连接，“Ⅱ”形连接件的下端连接低温杜瓦的上端。
进一步地，连接杆采用耐低温的绝热材料成型，以免长时间的测试导致三轴力传感器受低温的影响，有效保证了测试精度。
进一步地，低温杜瓦沿永磁轨道开断处的两个受力侧壁分别用环氧树脂进行加固，预防受力过大对低温杜瓦造成损伤。
进一步地，横梁驱动机构包括垂直驱动电机、垂直丝杆、二级换向器、横向丝杆、一级转向器；垂直移动横梁套设在垂直丝杆上并由垂直丝杆带动垂直往返运动，垂直移动横梁的相对两侧分别设置至少一垂直丝杆；垂直驱动电机的输出端连接一级转向器，一级转向器设在横向丝杆的中段并驱动横向丝杆动作；横向丝杆的两端分别连接一个二级换向器；二级换向器与对应侧的垂直丝杆的一端连接，垂直丝杆的另一端与垂直支架可转动连接；垂直驱动电机依次通过一级转向器、横向丝杆、二级转向器、垂直丝杆控制垂直移动横梁的垂直运动，从而实现低温杜瓦与永磁轨道间的悬浮间隙控制。
进一步地，所述的低温杜瓦采用注入液氮、低压处理、制冷机制冷中的一种方法或任意二种以上方法的组合对高温超导材料进行制冷。
进一步地，高温超导材料为ReBaCuO（Re为稀土元素）或其它超导材料的块材、带材堆叠、线圈中一种单一组合结构或任意二种以上的组合结构。
进一步地，永磁轨道采用永磁体成型且沿横向按Halbach阵列结构进行排列，永磁轨道围成开口圆环形，从而构成永磁轨道开断的结构。
进一步地，一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试方法，其包括以下步骤：
S1：将高温超导材料按预设的排列设置在低温杜瓦底部，并通过压板锁紧，控制旋转滑台模组，使永磁轨道正对于低温杜瓦；
S2：通过垂直轴驱动电机调整垂直移动横梁的高度，按预设的场冷高度固定低温杜瓦的垂直高度；
S3：向低温杜瓦内注入液氮，确保高温超导材料完全浸泡在液氮中，对高温超导材料进行场冷；
S4：等到高温超导材料完全进行入超导态，开启旋转电机，使永磁轨道与转盘一起高速旋转；
S5：当环形永磁轨道达到预设的运行速度时，垂直滑台模组驱动低温杜瓦靠近永磁轨道，采用三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处的悬浮力、导向力及磁阻力；
S6：实验结束完成后，对采集的数据进行数据保存处理。
本实用新型采用以上技术方案，使环形永磁轨道开口，构成永磁轨道开断结构，当转盘高速旋转时，可以间接模拟低温杜瓦高速通过永磁轨道开断处，通过三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处的动态特性；对低温杜瓦沿轨道开断方向上的两个侧壁进行加固，提高测量过程中的安全性；“Ⅱ”形连接件采用耐低温的绝热材料，可以避免三轴力传感器在测试过程中受低温的影响，有效保证了测试精度和可靠性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；
图1 本实用新型的测量装置横向视图；
图2 本实用新型的测量装置正向视图；
图3 开口环形永磁轨道与低温杜瓦俯视图；
图4a开口环形永磁轨道旋转运行的第一阶段示意图；
图4b开口环形永磁轨道旋转运行的第二阶段示意图；
图4c开口环形永磁轨道旋转运行的第三阶段示意图；
图5 侧挂开口环形永磁轨道与低温杜瓦三维视图。
附图中标号的名称：1- 旋转滑台模组，101-永磁轨道，102-永磁轨道基底，103-连接轴，104-框架，105-旋转电机，2- 垂直滑台模组，201-垂直支架，202-垂直移动横梁，203-三轴传感器，204-“Ⅱ”形连接件，205-低温杜瓦，206-高温超导材料，207-垂直丝杆，208-二级转向器，209-横向丝杆，210-一级转向器，211-垂直驱动电机，212-环氧树脂加强板，3-底座，Gap-悬浮间隙，CH-初始冷却高度，WH-工作高度。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图5之一所示，本实用新型公开了一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其包括底座以及设在底座上端面的旋转滑台模组和垂直滑台模组；旋转滑台模组的上端面固定永磁轨道，永磁轨道为开口环形结构；垂直滑台模组包括垂直支架、垂直移动横梁和横梁驱动机构，垂直支架固定在底座上端面且位于旋转滑台模组一侧，垂直移动横梁滑动设置在垂直支架上且垂直移动横梁部分位于永磁轨道的上方，横梁驱动机构设置在垂直支架上并带动垂直移动横梁在竖直方向往返运动，垂直移动横梁的下方对应永磁轨道设有低温杜瓦，低温杜瓦底部设置高温超导材料，三轴力传感器固定在垂直移动横梁的下表面，低温杜瓦与三轴力传感器连接；通过旋转滑台模组带动永磁轨道做高速旋转运动以间接模拟低温杜瓦高速通过永磁轨道开断处，通过三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性。
如图1或图2所示的测量装置横向与正向视图，整体结构由垂直滑台模2、旋转滑台模组1和底座3构成，整个旋转滑台模组1固定在底座3上，旋转滑台模组1上方固定永磁轨道基底102，永磁轨道101固定在永磁轨道基底102上，永磁轨道101正上方一定间隙处放置低温杜瓦205，低温杜瓦205通过“Ⅱ”型连接件204连接三轴力传感器203，三轴力传感器203通过垂直横梁202与垂直滑台模组2相连接，固定在底座3上。
如图3所示的开口环形永磁轨道与低温杜瓦俯视图，所述的永磁轨道101为开口环形结构，通过旋转滑台模组2控制永磁轨道101做高速旋转运动，间接模拟低温杜瓦205高速通过永磁轨道101开断处，通过三轴力传感器203测量低温杜瓦205通过永磁轨道101开断处悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性；
所述的旋转滑台模组1包括旋转电机105、框架104、连接轴103、永磁轨道101和永磁轨道基底102，所述旋转电机105与连接轴103相连接，所述连接轴103一端与固定装置相连接，另外一端与旋转电机105连接，整体固定在框架104上，所述框架104固定在底座3上；
所述的固定装置包括连接轴103、永磁轨道基底102和永磁轨道101，连接轴103固定在框架104上，永磁轨道基底102一端固定在连接轴103上，另一端上固定有永磁轨道101，随着连接轴的高速运转，开口圆环形永磁轨道101也随之稳定的高速运转；
所述的永磁轨道101是采用永磁体沿横向按Halbach阵列结构进行排列，围成开口圆环形，从而构成永磁轨道101开断的结构；
所述的垂直滑台模组2由垂直支架201、垂直移动横梁202、垂直丝杆207、二级换向器208、横向丝杆209、一级转向器210、垂直驱动电机211组成；所述的低温杜瓦205依次连接“Ⅱ”形连接件204、三轴力传感器203、垂直移动横梁202；垂直驱动电机211依次通过一级转向器210、横向丝杆209、二级转向器208、垂直丝杆207控制垂直移动横梁202的垂直运动，进一步，控制低温杜瓦205的悬浮间隙Gap。
所述的低温杜瓦205沿轨道开断处的两个受力侧壁分别用环氧树脂加强板212进行加固，预防受力过大，对低温杜瓦205造成损伤。
所述的“Ⅱ”形连接件204为采用耐低温的绝热材料，以免长时间的测试导致三轴力传感器203受低温的影响，有效保证了测试精度；
参见图4a、4b、4c，一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试方法包括以下步骤：
S1：将高温超导材料206按预设的排列设置在低温杜瓦205底部，并通过压板锁紧，控制旋转滑台模组1，使永磁轨道101正对于低温杜瓦205；
S2：通过垂直轴驱动电机211调整垂直移动横梁202的高度，按预设的场冷高度CH固定低温杜瓦205的垂直高度；
S3：向低温杜瓦205内注入液氮，确保高温超导材料完全浸泡在液氮中，对高温超导材料206进行场冷；
S4：等到高温超导材料206完全进行入超导态，开启旋转电机105，使永磁轨道101与转盘一起高速旋转；
S5：当环形永磁轨道101达到预设的运行速度时，垂直滑台模组2驱动低温杜瓦205靠近永磁轨道101，采用三轴力传感器203测量低温杜瓦205通过永磁轨道101开断处的悬浮力、导向力及磁阻力；
S6：实验结束完成后，对采集的数据进行数据保存处理。
如图5所示的，永磁轨道101固定在永磁轨道基底102上，永磁轨道101正上方初始冷却高度CH处设置低温杜瓦205，进行场冷，当高温超导材料206完全冷却后，低温杜瓦205在开口圆环形永磁轨道101上高速旋转，当低温杜瓦205经过开口圆环形永磁轨道101的开断处时，三轴力传感器203测量低温杜瓦205通过永磁轨道101开断处的悬浮力、导向力及磁阻力。
可以看出，与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：永磁轨道围成开口圆环形，进而构成永磁轨道开断的结构，可以间接模拟低温杜瓦高速通过永磁轨道开断处，通过三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性，低温杜瓦沿轨道开断处的两个受力侧壁分别用环氧树脂进行加固，“Ⅱ”形连接件为采用耐低温的绝热材料，以免长时间的测试导致三轴力传感器受低温的影响，有效保证了测试精度和设备上的安全。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (8)
1.一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：其包括底座以及设在底座上端面的旋转滑台模组和垂直滑台模组；旋转滑台模组的上端面固定永磁轨道，永磁轨道为开口环形结构；垂直滑台模组包括垂直支架、垂直移动横梁和横梁驱动机构，垂直支架固定在底座上端面且位于旋转滑台模组一侧，垂直移动横梁滑动设置在垂直支架上且垂直移动横梁部分位于永磁轨道的上方，横梁驱动机构设置在垂直支架上并带动垂直移动横梁在竖直方向往返运动，垂直移动横梁的下方对应永磁轨道设有低温杜瓦，低温杜瓦底部设置高温超导材料，三轴力传感器固定在垂直移动横梁的下表面，低温杜瓦与三轴力传感器连接；通过旋转滑台模组带动永磁轨道做高速旋转运动以间接模拟低温杜瓦高速通过永磁轨道开断处，通过三轴力传感器测量低温杜瓦通过永磁轨道开断处悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性。
2.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：所述的旋转滑台模组包括旋转电机、框架和连接轴，所述旋转电机与连接轴相连接，框架固定于底座上，旋转电机设在框架的底部，旋转电机的输出端连接连接轴的一端，连接轴的另一端与设于框架上表面的永磁轨道基底连接，永磁轨道固定在永磁轨道基底的上表面。
3.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：三轴力传感器的底部通过一连接件连接低温杜瓦；连接件为“Ⅱ”形连接件，“Ⅱ”形连接件上端与三轴传感器的下端连接，“Ⅱ”形连接件的下端连接低温杜瓦的上端。
4.根据权利要求3所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：连接杆采用耐低温的绝热材料成型，以免长时间的测试导致三轴力传感器受低温的影响，有效保证了测试精度。
5.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：低温杜瓦沿永磁轨道开断处的两个受力侧壁分别用环氧树脂进行加固，预防受力过大对低温杜瓦造成损伤。
6.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：横梁驱动机构包括垂直驱动电机、垂直丝杆、二级换向器、横向丝杆、一级转向器；垂直移动横梁套设在垂直丝杆上并由垂直丝杆带动垂直往返运动，垂直移动横梁的相对两侧分别设置至少一垂直丝杆；垂直驱动电机的输出端连接一级转向器，一级转向器设在横向丝杆的中段并驱动横向丝杆动作；横向丝杆的两端分别连接一个二级换向器；二级换向器与对应侧的垂直丝杆的一端连接，垂直丝杆的另一端与垂直支架可转动连接；垂直驱动电机依次通过一级转向器、横向丝杆、二级转向器、垂直丝杆控制垂直移动横梁的垂直运动，从而实现低温杜瓦与永磁轨道间的悬浮间隙控制。
7.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：所述的低温杜瓦采用注入液氮、低压固氮处理、制冷机制冷中的一种方法或任意二种以上方法的组合对高温超导材料进行制冷。
8.根据权利要求1所述的一种高温超导磁浮系统永磁轨道开断通过性能测试装置，其特征在于：永磁轨道采用永磁体成型且沿横向按Halbach阵列结构进行排列，永磁轨道围成开口圆环形，从而构成永磁轨道开断的结构。
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- 2021-06-18 CN CN202121367225.2U patent/CN215178566U/zh active Active
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