本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)磁懸浮，尤其涉及一種分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置及分布式超導(dǎo)懸浮單元體。

背景技術(shù)：

1、高溫超導(dǎo)磁懸浮因其無(wú)源自穩(wěn)定特性在磁懸浮列車、全超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能等工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在磁懸浮列車中，高溫超導(dǎo)塊材平鋪并固定于低溫容器底部，低溫容器固定安裝于車體下方，在永磁磁軌提供的背景磁場(chǎng)下，高溫超導(dǎo)塊材場(chǎng)冷捕獲磁通，因其內(nèi)部的釘扎效應(yīng)使車體穩(wěn)定懸浮于軌道上方，并為車體運(yùn)行提供側(cè)向?qū)蛄?。在全超?dǎo)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中，高溫超導(dǎo)塊材鑲嵌于飛輪轉(zhuǎn)軸，在高溫超導(dǎo)線圈提供的強(qiáng)背景磁場(chǎng)下，超導(dǎo)塊材場(chǎng)冷捕獲磁通及釘扎效應(yīng)，維持徑向穩(wěn)定性。塊材表面感生的電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生懸浮力，支撐轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定懸浮。

2、由于超導(dǎo)塊材的零電阻效應(yīng)，超導(dǎo)塊材在背景磁場(chǎng)感生的電流可無(wú)損運(yùn)行，電流與磁場(chǎng)相互耦合產(chǎn)生的磁懸浮效應(yīng)是一種欠阻尼系統(tǒng)。前述的磁懸浮列車、全超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能等磁懸浮系統(tǒng)中不可避免的存在軌道不平順、磁場(chǎng)不均勻或跳躍、外部載荷變化等振動(dòng)激勵(lì)因素，在高速直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，因欠阻尼特性，振動(dòng)難以抑制或快速衰減將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)劇烈，影響設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性，甚至可能因振動(dòng)發(fā)散造成安全事故。

3、目前針對(duì)高溫超導(dǎo)磁懸浮欠阻尼特性及振動(dòng)改善，提高其動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能，主要從提高軌道平順性、磁場(chǎng)均勻性、依靠結(jié)構(gòu)阻尼等方式，采用盡量消除引發(fā)振動(dòng)的激勵(lì)因素，提供部分阻尼消耗能量的方法改善振動(dòng)特性?，F(xiàn)有技術(shù)主要存在以下缺點(diǎn)：

4、1)消除振動(dòng)因素困難，成本高

5、引發(fā)高溫超導(dǎo)磁懸浮振動(dòng)的因素極多，從消除引發(fā)振動(dòng)因素的源頭入手可行性較低，效果不明顯，成本巨大。例如，高溫超導(dǎo)磁懸浮列車，沿線鋪設(shè)的永磁軌道可達(dá)上百公里，為提高軌道不平順，沿線的磁場(chǎng)均勻性，永磁軌道的安裝工藝極其苛刻。必須保證每塊磁體性能均勻的同時(shí)，塊與塊之間的安裝間隙、安裝平整度必須保持高度一致。然而，單從永磁體制造工藝就難以保證每塊永磁體具備相同的性能，沿線的環(huán)境溫度會(huì)影響安裝間隙、安裝平整度，激勵(lì)因素難以消除。

6、2)結(jié)構(gòu)阻尼極小，幾乎無(wú)振動(dòng)抑制效果

7、結(jié)構(gòu)因其可進(jìn)行彈塑性變形，自身振動(dòng)時(shí)可抑制振動(dòng)在內(nèi)部傳播，進(jìn)而具有一定的振動(dòng)抑制效果。然而，磁懸浮支撐結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛性，磁懸浮因電磁耦合引發(fā)振動(dòng)時(shí)一般難以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)彈塑性變形，并且結(jié)構(gòu)阻尼極小，因此依靠結(jié)構(gòu)自身阻尼無(wú)法抑制磁懸浮系統(tǒng)振動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置及分布式超導(dǎo)懸浮單元體，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供了一種分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置，其中，該裝置包括熱穩(wěn)定護(hù)套、彈性元件、阻尼元件、連接護(hù)套、連接支撐元件和模塊接口，所述熱穩(wěn)定護(hù)套、所述彈性元件和所述阻尼元件設(shè)置在所述連接護(hù)套內(nèi)，所述熱穩(wěn)定護(hù)套設(shè)置在高溫超導(dǎo)塊材外部且與所述連接護(hù)套共同作為摩擦副，所述阻尼元件設(shè)置在所述熱穩(wěn)定護(hù)套中心位置，所述彈性元件以與所述阻尼元件同心的方式設(shè)置在所述熱穩(wěn)定護(hù)套上，所述連接支撐元件設(shè)置在所述連接護(hù)套上部，所述模塊接口設(shè)置在所述連接支撐元件上用于提供連接接口。

3、優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定護(hù)套的材料為高熱導(dǎo)率材料。

4、優(yōu)選地，所述高熱導(dǎo)率材料為鋁合金、銅合金或復(fù)合材料。

5、優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定護(hù)套內(nèi)表面和所述高溫超導(dǎo)塊材外表面涂覆有低溫結(jié)構(gòu)膠。

6、優(yōu)選地，所述高溫超導(dǎo)塊材通過(guò)焊接方式封裝固定在所述熱穩(wěn)定護(hù)套內(nèi)。

7、優(yōu)選地，所述彈性元件為無(wú)磁不銹鋼蝶形彈簧、無(wú)磁不銹鋼圓柱螺旋彈簧、橡膠彈簧或彈性復(fù)合材料彈簧。

8、優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定護(hù)套和所述阻尼元件采用無(wú)磁不銹鋼或復(fù)合材料。

9、優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定護(hù)套和所述連接護(hù)套均開(kāi)設(shè)有散熱孔。

10、本發(fā)明還提供了一種分布式超導(dǎo)懸浮單元體，其中，包括低溫容器和多個(gè)上述的分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置，所述裝置通過(guò)所述模塊接口安裝在所述低溫容器內(nèi)。

11、優(yōu)選地，多個(gè)所述裝置在所述低溫容器內(nèi)以平鋪方式或圓形陣列方式分布。

12、通過(guò)上述技術(shù)方案，可以將單個(gè)超導(dǎo)體封裝在高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置中，得到具備彈性和阻尼的小單元模塊，當(dāng)高溫超導(dǎo)塊材在背景磁場(chǎng)中振動(dòng)時(shí)，其自身具備緩沖振動(dòng)、消耗能量的能力，從而可以抑制振動(dòng)，彌補(bǔ)電磁力自身欠阻尼的不足之處。

技術(shù)特征：

1.一種分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置，其特征在于，該裝置包括熱穩(wěn)定護(hù)套(2)、彈性元件(3)、阻尼元件(4)、連接護(hù)套(5)、連接支撐元件(6)和模塊接口(7)，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)、所述彈性元件(3)和所述阻尼元件(4)設(shè)置在所述連接護(hù)套(5)內(nèi)，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)設(shè)置在高溫超導(dǎo)塊材(1)外部且與所述連接護(hù)套(5)共同作為摩擦副，所述阻尼元件(4)設(shè)置在所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)中心位置，所述彈性元件(3)以與所述阻尼元件(4)同心的方式設(shè)置在所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)上，所述連接支撐元件(6)設(shè)置在所述連接護(hù)套(5)上部，所述模塊接口(7)設(shè)置在所述連接支撐元件(6)上用于提供連接接口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)的材料為高熱導(dǎo)率材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述高熱導(dǎo)率材料為鋁合金、銅合金或復(fù)合材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)內(nèi)表面和所述高溫超導(dǎo)塊材(1)外表面涂覆有低溫結(jié)構(gòu)膠。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)塊材(1)通過(guò)焊接方式封裝固定在所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述彈性元件(3)為無(wú)磁不銹鋼蝶形彈簧、無(wú)磁不銹鋼圓柱螺旋彈簧、橡膠彈簧或彈性復(fù)合材料彈簧。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)和所述阻尼元件(4)采用無(wú)磁不銹鋼或復(fù)合材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述熱穩(wěn)定護(hù)套(2)和所述連接護(hù)套(5)均開(kāi)設(shè)有散熱孔。

9.一種分布式超導(dǎo)懸浮單元體，其特征在于，包括低溫容器和多個(gè)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置，所述裝置通過(guò)所述模塊接口(7)安裝在所述低溫容器內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分布式超導(dǎo)懸浮單元體，其特征在于，多個(gè)所述裝置在所述低溫容器內(nèi)以平鋪方式或圓形陣列方式分布。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種分布式高溫超導(dǎo)磁懸浮減振裝置及分布式超導(dǎo)懸浮單元體。其中，該裝置包括熱穩(wěn)定護(hù)套、彈性元件、阻尼元件、連接護(hù)套、連接支撐元件和模塊接口，熱穩(wěn)定護(hù)套、彈性元件和阻尼元件設(shè)置在連接護(hù)套內(nèi)，熱穩(wěn)定護(hù)套設(shè)置在高溫超導(dǎo)塊材外部且與連接護(hù)套共同作為摩擦副，阻尼元件設(shè)置在熱穩(wěn)定護(hù)套中心位置，彈性元件以與阻尼元件同心的方式設(shè)置在熱穩(wěn)定護(hù)套上，連接支撐元件設(shè)置在連接護(hù)套上部，模塊接口設(shè)置在連接支撐元件上用于提供連接接口。由此，當(dāng)高溫超導(dǎo)塊材在背景磁場(chǎng)中振動(dòng)時(shí)，其自身具備緩沖振動(dòng)、消耗能量的能力，從而可以抑制振動(dòng)，彌補(bǔ)電磁力自身欠阻尼的不足之處。

技術(shù)研發(fā)人員：毛凱,劉坤,張艷清,張志華,周偉,陳慧星,王新文,梁思源,王雪晴,張睿哲,張意,劉旭洋,李萍,胡良輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航天科工飛航技術(shù)研究院（中國(guó)航天海鷹機(jī)電技術(shù)研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2