RU2360861C2 - System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation - Google Patents
System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360861C2 RU2360861C2 RU2006144660/11A RU2006144660A RU2360861C2 RU 2360861 C2 RU2360861 C2 RU 2360861C2 RU 2006144660/11 A RU2006144660/11 A RU 2006144660/11A RU 2006144660 A RU2006144660 A RU 2006144660A RU 2360861 C2 RU2360861 C2 RU 2360861C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- superconductor
- elevator car
- weight
- magnetic
- compensating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cage And Drive Apparatuses For Elevators (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области технической физики. Изобретение относится к аналогам, использующим нескомпенсированную силу, действующую на сверхпроводник со стороны магнитного пуля, возникающую вследствие применения магнитного экрана, прикрепленного к сверхпроводящей пластине с одной ее плоской стороны.The invention relates to the field of technical physics. The invention relates to analogs using an uncompensated force acting on a superconductor from the side of a magnetic bullet resulting from the use of a magnetic shield attached to the superconducting plate on one of its flat sides.
Уровень техникиState of the art
Аналоги не обнаружены.No analogues found.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Цель настоящего изобретения - повысить скоростные качества лифтов в высотных домах за счет частичной или полной компенсации веса кабины лифта.The purpose of the present invention is to improve the speed characteristics of elevators in high-rise buildings due to partial or full compensation of the weight of the elevator car.
Разработана система для компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике, в основе которой лежит прикрепленное к боковой поверхности кабины лифта с внешней стороны устройство, фрагмент которого состоит из сверхпроводящей при комнатной температуре пластины малых размеров, порядка нескольких сантиметров в ширину и длину, горизонтально расположенной, с прикрепленным к ней вплотную с одной плоской ее стороны сверху магнитным экраном, представляющим собой лист из ферромагнитного материала, причем отдельные фрагменты параллельны между собой в каждом ряду с последовательным чередованием сверхпроводящих пластин и ферромагнитных листов и отстоят друг от друга на расстоянии, в несколько раз или на порядок превышающем толщину магнитного экрана; система содержит также прикрепленное к внутренней стенке шахты лифта устройство, фрагментом которого является электромагнит с сердечником из ферромагнитного или антиферромагнитного материала в форме буквы «О» с прорезью (с зазором), горизонтально расположенной, причем отдельные фрагменты отстоят друг от друга на расстоянии, меньшем или порядка толщины сердечника электромагнита, и параллельны между собой в ряду с одинаковыми соседними магнитными полюсами, при этом образуют вертикальные ряды желобов для движения рядов пластин из сверхпроводника с магнитным экраном вдоль оси симметрии желоба в прорезях (в зазорах) буквы «О». Сверхпроводящие пластины с магнитным экраном крепятся к внешней боковой поверхности кабины лифта крепежом из слабомагнитного материала, чтобы не искажать магнитный поток в желобе. В качестве магнитного экрана может быть использован также лист из намагниченного вдоль плоскости листа материала постоянного магнита [1], причем оси намагничивания отдельных фрагментов параллельны между собой и направлены в одну сторону, в направлении магнитного поля желоба. Между сверхпроводящей пластиной и магнитным экраном в одном фрагменте может быть выдержано минимальное расстояние, меньше или порядка толщины листа магнитного экрана. Вертикальные желобы могут быть образованы прикрепленным к внутренней стенке шахты лифта устройством, фрагментом которого является электромагнит с сердечником из ферромагнитного или антиферромагнитного материала в форме полосы, причем отдельные фрагменты отстоят друг от друга на расстоянии, меньшем или порядка толщины сердечника электромагнита, и параллельны между собой в ряду с одинаковыми соседними магнитными полюсами, а ряды отстоят друг от друга с промежутком для движения пластин из сверхпроводника с магнитным экраном, причем в каждом промежутке магнитные полюса соседних рядов противоположны. Вместо электромагнита может быть использован постоянный магнит. Также в системе со стороны магнитного экрана параллельно ему на расстоянии, в несколько раз или на порядок меньшем, чем расстояние между сверхпроводящими пластинами, может быть расположен второй дополнительный магнитный экран, аналогичный первому, так как двойной магнитный экран намного эффективнее одинарного [2]. Вся система объединяется крепежом из слабомагнитного материала, чтобы не нарушать магнитный поток в межполюсном пространстве магнитов.A system has been developed for compensating the weight of the elevator car on a superconductor, which is based on a device attached to the side surface of the elevator car on the outside, a fragment of which consists of a small-sized superconducting plate at room temperature, of the order of several centimeters in width and length, horizontally located, with close to it on one flat side from above with a magnetic screen, which is a sheet of ferromagnetic material, and the individual fragments are parallel between battle in each row with a sequential alternation of superconducting plates and ferromagnetic sheets and are separated from each other at a distance several times or an order of magnitude greater than the thickness of the magnetic screen; the system also contains a device attached to the inner wall of the elevator shaft, a fragment of which is an electromagnet with a core of ferromagnetic or antiferromagnetic material in the form of the letter “O” with a slot (with a gap) horizontally located, with individual fragments spaced apart from each other by a distance less than or about the thickness of the core of the electromagnet, and are parallel to each other in a row with the same adjacent magnetic poles, while forming vertical rows of grooves for movement of rows of plates from over a conductor with a magnetic screen along the axis of symmetry of the trough in the slots (in the gaps) of the letter "O". Superconducting plates with a magnetic screen are attached to the outer side surface of the elevator car with fasteners made of weakly magnetic material so as not to distort the magnetic flux in the gutter. A sheet of a permanent magnet material magnetized along the plane of the sheet can also be used as a magnetic screen [1], and the magnetization axes of individual fragments are parallel to each other and directed in the same direction, in the direction of the magnetic field of the gutter. Between the superconducting plate and the magnetic screen in one fragment, a minimum distance can be maintained, less than or on the order of the sheet thickness of the magnetic screen. Vertical gutters can be formed by a device attached to the inner wall of the elevator shaft, a fragment of which is an electromagnet with a core of ferromagnetic or antiferromagnetic material in the form of a strip, and the individual fragments are spaced from each other at a distance less than or equal to the thickness of the core of the electromagnet, and are parallel to each other in along with identical adjacent magnetic poles, and the rows are spaced from each other with a gap for the movement of plates from a superconductor with a magnetic shield, and in Each gap, the magnetic poles of adjacent rows are opposite. Instead of an electromagnet, a permanent magnet can be used. Also in the system from the side of the magnetic screen parallel to it at a distance several times or an order of magnitude smaller than the distance between the superconducting plates, a second additional magnetic screen can be located, similar to the first, since a double magnetic screen is much more efficient than a single one [2]. The whole system is combined with fasteners made of weakly magnetic material so as not to disturb the magnetic flux in the inter-polar space of the magnets.
Разработан способ компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике, состоящий в том, что система для компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике ориентируется своими сверхпроводящими пластинами параллельно магнитному полю в желобе и нормально к оси симметрии желоба для движения пластин из сверхпроводника вдоль оси симметрии желоба, поэтому за счет взаимодействия пластин из сверхпроводника с магнитным полем желоба возникает со стороны плоской поверхности сверхпроводника, не защищенной магнитным экраном, нескомпенсированная сила действия на сверхпроводник со стороны неоднородного магнитного поля, проникающего на незначительную глубину в толщу сверхпроводника [3], и направленная от незащищенной магнитным экраном плоской поверхности сверхпроводника в сторону ослабления магнитного пуля, то есть в сторону магнитного экрана, то есть вертикально вверх, которая частично или полностью компенсирует вес кабины лифта с грузом, причем внутреннее магнитное поле магнитного экрана из материала постоянного магнита ориентируется в одном направлении с магнитным полем в желобе. Причем сила, компенсирующая вес кабины лифта, регулируется электрической схемой [4], включающей в себя измеритель веса кабины лифта, которая увеличивает электрический ток через обмотку электромагнитов, если сила, компенсирующая вес кабины лифта, меньше заданной величины, и уменьшает электрический ток через обмотку электромагнитов, если сила, компенсирующая вес кабины лифта, больше заданной величины.A method has been developed for compensating the weight of an elevator car on a superconductor, consisting in the fact that the system for compensating the weight of an elevator car on a superconductor is guided by its superconducting plates parallel to the magnetic field in the groove and is normal to the axis of symmetry of the groove for the plates from the superconductor to move along the axis of symmetry of the groove, therefore, due to the interaction of the plates of the superconductor with the magnetic field of the trough occurs from the side of the flat surface of the superconductor, not protected by a magnetic screen, uncompensated and actions on the superconductor from the side of an inhomogeneous magnetic field penetrating to a small depth in the thickness of the superconductor [3], and directed from the flat surface of the superconductor unprotected by the magnetic screen towards the weakening of the magnetic bullet, that is, towards the magnetic screen, that is, vertically upward, which partially or fully compensates for the weight of the elevator car with the load, and the internal magnetic field of the magnetic screen of the material of the permanent magnet is oriented in the same direction with the magnetic field in baa. Moreover, the force compensating the weight of the elevator car is regulated by an electric circuit [4], which includes a measure of the weight of the elevator car, which increases the electric current through the winding of electromagnets, if the force compensating the weight of the elevator car is less than a specified value, and reduces the electric current through the winding of the electromagnets if the force compensating the weight of the elevator car is greater than the specified value.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана пластина из сверхпроводника, обозначенная как 1, и прикрепленный к ней с одной ее плоской поверхности магнитный экран, обозначенный как 2.Figure 1 shows a plate of a superconductor, designated as 1, and attached to it from one of its flat surface, a magnetic screen, designated as 2.
На фиг.2 показано, как ориентируется в изображенных тонкими линиями силовых линиях магнитного поля электромагнита с сердечником в форме буквы «О» с прорезью (зазором) пластина из сверхпроводника 1 с магнитным экраном 2 для обеспечения нескомпенсированной силы 
На фиг.3 показано, как ориентируется в изображенных тонкими линиями силовых линиях магнитного поля электромагнита с сердечником в форме полосы пластина из сверхпроводника 1 с магнитным экраном 2 для обеспечения нескомпенсированной силы
На фиг.4 показано, как регулируется вес в системе для компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике электрической схемой, где: 3 - измеритель силы, компенсирующей вес; 4 - шунт, он же датчик обратной связи; 5 - электронный усилитель; 6 - элемент сравнения; 7 - обмотка электромагнита; 8 - значение силы, компенсирующей вес.Figure 4 shows how the weight in the system is adjusted to compensate for the weight of the elevator car on a superconductor by an electric circuit, where: 3 - a force meter that compensates for the weight; 4 - a shunt, it is also a feedback sensor; 5 - electronic amplifier; 6 - element of comparison; 7 - winding of an electromagnet; 8 - value of the force, compensating for the weight.
На обмотку электромагнита подается с элемента сравнения разность напряжений Δu между заданным напряжением uзад и напряжением с электронного усилителя uэу.The voltage difference Δu between the given voltage u ass and the voltage from the electronic amplifier u eu is supplied to the winding of the electromagnet from the comparison element.
Оценка возможности предлагаемого устройства и способа компенсации веса кабины лифта состоит в оценке силы
Сила, действующая на вещество, помещенное в магнитное поле, определяется следующим образом [5] в CGSM:The force acting on a substance placed in a magnetic field is determined as follows [5] in CGSM:
где fx - величина силы, действующей на вещество в направлении x;where f x is the magnitude of the force acting on the substance in the x direction;
χ - величина объемной магнитной восприимчивости вещества;χ is the volumetric magnetic susceptibility of the substance;
ν - объем вещества;ν is the volume of the substance;
Н - величина магнитного поля;H is the magnitude of the magnetic field;
x - направление.x is the direction.
Поскольку магнитное поле выталкивается из сверхпроводника и поскольку глубина проникновения магнитного пуля в сверхпроводник составляет 10-5÷10-6 см [3], следовательно, на этой глубине возникает сравнительно высокий градиент магнитного поля ∂Н/∂х со стороны сверхпроводника, не защищенной магнитным экраном, обеспечивающий сравнительно высокую силу fx, действующую на поверхность сверхпроводника, свободную от магнитного экрана. При этом сверхпроводник как идеальный диамагнетик выталкивается из области более сильного магнитного поля в сторону ослабления магнитного пуля.Since the magnetic field is ejected from the superconductor and since the penetration depth of the magnetic bullet into the superconductor is 10 -5 ÷ 10 -6 cm [3], therefore, a relatively high magnetic field gradient ∂Н / ∂х from the side of the superconductor that is not protected by the magnetic field arises at this depth screen, providing a relatively high force f x acting on the surface of the superconductor, free of magnetic screen. In this case, the superconductor as an ideal diamagnet is pushed out of the region of a stronger magnetic field towards the weakening of the magnetic bullet.
Параметры лифта с системой компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике определяются из (1) следующим естественным образом в CGSM по формуле для определения массы кабины лифта, вес которой полностью компенсируется, приходящейся на единицу площади поперечного сечения кабины лифта:The parameters of the elevator with the system for compensating the weight of the elevator car on a superconductor are determined from (1) in the following way in CGSM according to the formula for determining the mass of the elevator car, the weight of which is fully compensated, per unit cross-sectional area of the elevator car:
где М - масса кабины лифта с грузом;where M is the mass of the elevator car with a load;
g - ускорение свободного падения на планете Земля;g is the acceleration of gravity on planet Earth;
χ - величина объемной магнитной восприимчивости сверхпроводника;χ is the magnitude of the volume magnetic susceptibility of the superconductor;
Н - величина магнитного поля в желобе;H is the magnitude of the magnetic field in the gutter;
S' - площадь сверхпроводящей пластины;S 'is the area of the superconducting plate;
S - площадь основания кабины лифта;S is the area of the base of the elevator car;
N - число сверхпроводящих пластин.N is the number of superconducting plates.
Поскольку величина магнитного поля в желобе из электромагнитов может быть разная [6], выберем приемлемый вариант H=103 Э с расположением сверхпроводящих пластин размером S'=5 см · 5 см через каждые 2,5 см по высоте кабины лифта рядами в четыре ряда, то есть при высоте кабины лифта 2,5 см N=400, S=104 см2, χ=-1 CGSM, g=103 см·с-2, в результате имеем величину, равносильную грузоподъемности лифта:Since the magnitude of the magnetic field in the trough of electromagnets can be different [6], we will choose an acceptable option H = 10 3 O with the location of superconducting plates of size S '= 5 cm · 5 cm every 2.5 cm in height of the elevator car in rows in four rows , that is, with an elevator car height of 2.5 cm N = 400, S = 10 4 cm 2 , χ = -1 CGSM, g = 10 3 cm · s -2 , as a result, we have a value equivalent to the lift capacity:
M/S≤103 г·см-2~104 кг·м-2.M / S≤10 3 g · cm -2 ~ 10 4 kg · m -2 .
В действительности масса кабины лифта, вес которой полностью компенсируется, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения кабины лифта, будет в несколько раз меньше расчетной, так как в области проникновения магнитного поля в сверхпроводник абсолютная величина магнитной восприимчивости сверхпроводника уменьшается и величина магнитного поля уменьшается, и это обстоятельство вносит свои коррективы в оценочную формулу (2). Но путем регулирования величины магнитного поля Н в желобе из электромагнитов или путем увеличения количества N рядов желобов с рядами сверхпроводящих пластин с легкостью можно добиться довольно высокого значения этого параметра M/S.In fact, the mass of the elevator car, the weight of which is fully compensated, per unit cross-sectional area of the elevator car, will be several times smaller than the calculated one, since in the region of penetration of the magnetic field into the superconductor, the absolute value of the magnetic susceptibility of the superconductor decreases and the magnetic field decreases, and this circumstance makes its adjustments to the evaluation formula (2). But by adjusting the magnitude of the magnetic field H in the trough of electromagnets or by increasing the number N of rows of troughs with rows of superconducting plates, it is easy to achieve a fairly high value of this parameter M / S.
Шахта лифта может быть снабжена направляющими рельсами, а корпус кабины лифта - соответствующими полозьями или колесами, входящими в рельсы при движении кабины лифта для исключения вибрации при движении кабины лифта.The elevator shaft may be provided with guide rails, and the elevator car body with corresponding runners or wheels entering the rails when the elevator car is moving to prevent vibration when the elevator car is moving.
Задача настоящего изобретения - повысить скоростные качества подъемников в шахтах для добычи угля и полезных ископаемых.The objective of the present invention is to improve the speed characteristics of elevators in mines for coal and mineral mining.
Возможно использование разработанной системы в качестве космического лифта.It is possible to use the developed system as a space elevator.
Поскольку расстояние между электромагнитами, образующими желоб для движения сверхпроводящих пластин с магнитным экраном, минимально, следовательно, движение сверхпроводящих пластин с магнитным экраном происходит в практически однородном, практически безградиентном, магнитном поле, что соответствует замыслу изобретения.Since the distance between the electromagnets forming the chute for the movement of superconducting plates with a magnetic screen is minimal, therefore, the movement of superconducting plates with a magnetic screen occurs in a practically uniform, almost gradientless, magnetic field, which corresponds to the concept of the invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1. Один из фрагментов системы компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике.Figure 1. One of the fragments of the weight compensation system of the elevator car on a superconductor.
Фиг.2. Способ компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике в магнитном поле электромагнитов с сердечником в форме буквы «О» с прорезью (с зазором).Figure 2. A method of compensating the weight of an elevator car on a superconductor in a magnetic field of electromagnets with a core in the shape of the letter "O" with a slot (with a gap).
Фиг.3. Способ компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике в магнитном поле электромагнитов с сердечником в форме полосы.Figure 3. A method of compensating the weight of an elevator car on a superconductor in a magnetic field of electromagnets with a strip-shaped core.
Фиг.4. Способ регулирования веса системы для компенсации веса кабины лифта на сверхпроводнике с помощью электрической схемы.Figure 4. A method of controlling the weight of a system to compensate for the weight of an elevator car on a superconductor using an electrical circuit.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Средство, реализующее данное устройство и способ, еще не создано. Но из приведенных в описании изобретения расчетов следует возможность его осуществления.The tool that implements this device and method has not yet been created. But from the calculations given in the description of the invention follows the possibility of its implementation.
ЛитератураLiterature
[1] Под редакцией Дж.Киршвинка, Д.Джонса, Б.Мак-Фаддена, Биогенный магнетит и магниторецепция, Москва, «Мир», 1989 г., т.1, с.271.[1] Edited by J. Kirshvink, D. Jones, B. Mac-Fadden, Biogenic magnetite and magnetoreception, Moscow, Mir, 1989, v.1, p.271.
[2] Под редакцией Дж.Киршвинка, Д.Джонса, Б.Мак-Фаддена, Биогенный магнетит и магниторецепция, Москва, «Мир», 1989 г., т.1, с.264.[2] Edited by J. Kirshvink, D. Jones, B. Mac-Fadden, Biogenic magnetite and magnetoreception, Moscow, Mir, 1989, v.1, p.264.
[3] Малая Советская Энциклопедия, Государственное научное издательство «Советская энциклопедия», издание третье, т.8, с.254-255.[3] Small Soviet Encyclopedia, State Scientific Publishing House "Soviet Encyclopedia", third edition, vol. 8, p. 254-255.
[4] А.С.Клюев, Автоматическое регулирование, Москва, «Энергия», 1973 г., с.6-11.[4] A.S. Klyuyev, Automatic regulation, Moscow, "Energy", 1973, S. 6-11.
[5] П.Селвуд, Магнетохимия, изд. ИЛ, Москва, 1958 г., с.13.[5] P. Selwood, Magnetochemistry, ed. IL, Moscow, 1958, p.13.
[6] С.В.Вонсовский, Магнетизм, изд. «Наука», Москва, 1971, с.419.[6] S.V. Vonsovsky, Magnetism, ed. “Science”, Moscow, 1971, p. 419.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144660/11A RU2360861C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144660/11A RU2360861C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006144660A RU2006144660A (en) | 2008-06-20 |
| RU2360861C2 true RU2360861C2 (en) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006144660/11A RU2360861C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360861C2 (en) |
-
2006
- 2006-12-06 RU RU2006144660/11A patent/RU2360861C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006144660A (en) | 2008-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Blatter et al. | Vortex pinning by twin boundaries in copper oxide superconductors | |
| US6664880B2 (en) | Inductrack magnet configuration | |
| US6633217B2 (en) | Inductrack magnet configuration | |
| US8350394B2 (en) | Energy harvester apparatus having improved efficiency | |
| CN109843635B (en) | Inductive charging unit for a vehicle | |
| RU2369883C1 (en) | Pulse non-explosive surface seismic source | |
| JP5805222B2 (en) | Car position detector | |
| US8228762B2 (en) | Magnetic mass-lift impulsive seismic energy source including attracting and repulsing electromagnets | |
| RU169468U1 (en) | Magnetic suspension | |
| US10201715B2 (en) | Magnetic nanostimulator and nanosensor array for biological material stimulation and sensing | |
| RU2360861C2 (en) | System for compensation of lift cabin weight on superconductor and method for its realisation | |
| EP1006365B1 (en) | A comb structure using a magnetic force | |
| RU2360813C2 (en) | System for compensation of tube train car weight on superconductor and method for its realisation | |
| US20220416633A1 (en) | Transport device | |
| US20110061560A1 (en) | Apparatus and method for using electric fields to cause levitation on an uncharged and non-magnetized arbitrary surface | |
| RU2348886C2 (en) | System for launching artillery projectile using superconductor and launching method | |
| US20190199244A9 (en) | Complex electric fields and static electric fields to effect motion with conduction currents and magnetic materials | |
| US10084395B2 (en) | Complex electric fields and static electric fields to effect motion with conduction currents | |
| KR101794185B1 (en) | The Core structure for power supply device of electric vehicle | |
| Akamatsu et al. | Characteristics of levitating XY transporter using HTS bulks | |
| RU2006144657A (en) | SYSTEM FOR ACCELERATING A METRO TRAIN TO A SUPERCONDUCTOR AND METHOD FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| Andò et al. | A friction less accelerometer exploiting a magnetic levitating mechanism and an inductive readout strategy | |
| Suzuki et al. | Characterization and performance of large-sized Fe–Ga alloy single crystals grown using the Czochralski method | |
| Schlömann | Separation of nonmagnetic metals from solid waste by permanent magnets. II. Experiments on circular disks | |
| Ruffert et al. | Development and evaluation of an active magnetic guide for microsystems with an integrated air gap measurement system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121207 |