SU1751498A1 - Способ стабилизации магнитной опоры на основе сверхпроводников - Google Patents

Abstract

Использование- магнитные опоры высокоточных приборов Сущность изобретени  стабилизируют магнитную опору на основе сверхпроводников путем воздействи  на посто нные магниты ротора переменным магнитным полем Частота воздействи  не равна частоте собственных колебаний магнитов . Повышаетс  надежность опоры в работе путем уменьшени  гистерезиса левитационной силы 1 ил

Description

Изобретение относитс  к энергетике, прикладной механике и другим област м науки и техники и предназначено дл  создани  магнитной опоры, например высокоточных приборов

Известен способ стабилизации ротора в магнитной опоре посредством магнитного пол , в котором дл  исключени  перемещени  ротора примен ют систему, состо щую из посто нных магнитов, размещенных на роторе, и сверхпровод щих витков на статоре . При изменении положени  ротора в осевом направлении измен етс  поток магнитного пол  через сверхпровод щие витки, в которых возникают токи, создавшие силы, возвращающие ротор в исходное положение.

Способ пригоден лишь дл  стабилизации ротора в магнитной опоре, использующей низкотемпературные сверхпроводники. При использовании высокотемпературной сверхпровод щей керамики в магнитных опорах имеет место такое  вление как гистерезис

левитационной силы, т е зависимость величины подъемной силы опоры от предыстории нагружени , причем существует множество состо ний равновеси  ротора с посто нными магнитами Зазор между сверхпровод щим экраном и подвижной частью опоры не стабилен, т.е гистерезис левитационной силы приводит либо к ненадежности работы магнитной опоры либо к необходимости применени  сложных и дорогосто щих систем автоматического регулировани  дл  стабилизации положени  вывешенного тела

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы магнитной опоры на основе высокотемпературной сверхпроводимости путем уменьшени  гистерезиса силы.

Это достигаетс  гем, что в способе стабилизации магнитной опоры на основе сверхпроводников посредством магнитного пол  на посто нный магнит подвешенной части опоры воздействуют переменным

СО

с

3

Ј ю

00

магнитным полем с частотой, не равной частоте собственных колебаний ротора с посто нными магнитами.

На чертеже схематически изображен один из вариантов магнитной опоры и уст- ройство дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Оно содержит пластину 1 из высокотемпературного сверхпроводника, помещенную в криостат 2 с жидким азотом, посто нный магнит 3 и катушку 4, подключенную к источнику переменного напр жени  (на чертеже не показан).

После посто нногб магнита частично проникает в сверхпровод щую керамику в виде вихревых нитей. Конкретное распределение пол  зависит от параметров опоры, а именно: от состава и размеров керамики, размере и формы магнита, величины намагниченности и т.п. Один из вариантов рас- пределени  силовых линий магнитного пол  опоры приведен на чертеже. Катушка создает переменное магнитное поле В Bm sin Q где Вт - амплитуда, Q - частота переменного пол  (силовые линии показаны пункти- ром).

При размещении магнита около сверхпровод щего экрана в нем возникают поверхностные токи, направление которых таково, что они преп тствуют проникнове- нию пол  в сверхпроводник. После этих токов воздействует на магнит и создает подъемную силу.

Повышение надежности путем уменьшени  гистерезиса левитационной силы до- стигаетс  следующим образом. Катушка 4 подключаетс  к стандартному генератору колебаний, напр жение на выходе которого измен етс  по гармоническому закону. Переменное магнитное поле катушки 4 взаи- модействует с магнитным полем посто нного магнита 3 и воздействует на пластину. При этом магнит 3 занимает стабильное положение относительно пластины .

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами. Использовалась пластина из керамики марки КИБ-1 ТУ 48-0531-390-8 с размерами 3,0 х 4,8 х 6,0 см, а также посто нный кольцевой магнит из SmCos намагниченный вдоль оси, внутренний радиус которого 0,2 см, внешний радиус 0,7 см, высота 0,25 см, максимальна 

индукци  1500 Гс, вес 3100 г. Подвешенный магнит может быть устойчиво вывешен в любом положении при зазорах в диапазоне 0,2-0,48 см. Множество состо ний равновеси  приводит к ненадежности работы опоры , поскольку отсутствует стабильность зазора, величина которого определ етс  предысторией нагружени , а также случайных возмущений в системе (например, толчков основани ),

Примен лись разнообразные катушки, позвол ющие получать переменное магнитное поле с амплитудой индукции 30-50 Гс, которые располагались на рассто нии, равном 2-3 высотам магнита. Собственна  частота колебаний составила 18 Гц, амплитуда колебаний на этой частоте 0,1 см. Выбор диапазона частот переменного пол  дл  стабилизации вывешенного тела осуществл лс  эмпирически следующим образом Ус- танавливалэсь частота переменного напр жени  питани  катушки, равна  частоте резонансных колебаний. Затем она мен лась как в сторону уменьшени , так и в сторону увеличени  до тех пор, пока магнит не занимал стабильного положени . При частотах 40-50 Гц зазор оставалс  посто нным в пределах ошибки, не превышающей 0,01 см.

Применение способа не св зано с размерами магнита и его формой. В устройстве дл  применени  предлагаемого способа использовалс  так же цилиндрический магнит, намагниченный вдоль оси. с радиусом 1,0 см, высотой 0,65 см. Собственные частоты колебаний 10 Гц(амплитуда колебаний 0,05 см). При частоте переменного пол  20 Гц, подобранной эмпирически таким же образом как и в предыдущем случае, зазор оставалс  посто нным в пределах ошибки, не превышающей 0,01 см.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ стабилизации магнитной опоры на основе сверхпроводников, ротор которой выполнен с посто нными магнитами, посредством магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности опоры в работе путем уменьшени  гистерезиса левитационной силы, на магниты воздействуют переменным магнитным полем с частотой, не равной частоте собственных колебаний магнитов.

   XN

   /--v Ч

   ///////A///A/J/ ///////y/

   /

   /

   I /

   - х

   - х Ч

   ///////////////;//;////// / /