專利名稱：?jiǎn)螇K高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮領(lǐng)域，具體來(lái)講是ー種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)磁懸浮列車其懸浮、導(dǎo)向カ由高溫超導(dǎo)體在永磁導(dǎo)軌磁場(chǎng)中引起的屏蔽電流，以及高溫超導(dǎo)體的釘扎中心對(duì)磁力線的釘扎作用實(shí)現(xiàn)，其懸浮和導(dǎo)向不需要額外的控制。與常導(dǎo)和低溫超導(dǎo)磁浮列車相比，高溫超導(dǎo)磁浮列車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単、自重量輕、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。而高溫磁懸浮列車系統(tǒng)的動(dòng)カ穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性等問題都將直接影響到磁浮列車的安全可靠性、舒適性及其應(yīng)用前景。目前，對(duì)于高溫超導(dǎo)磁浮車動(dòng)カ穩(wěn)定性的基礎(chǔ)原理性的實(shí)驗(yàn)研究，大多是圍繞高溫超導(dǎo)體——永磁體懸浮系統(tǒng)展開的。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng) 高溫超導(dǎo)磁懸浮列車在導(dǎo)軌上高速行駛時(shí)，由于永磁導(dǎo)軌表面磁場(chǎng)存在著不均勻性，使得磁浮列車在運(yùn)行過程處于不斷變化的外磁場(chǎng)環(huán)境，由于很難在實(shí)際運(yùn)行過程中測(cè)試軌道表面磁場(chǎng)不均勻性對(duì)系統(tǒng)懸浮特性的影響，因此，通過模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)該問題開展實(shí)驗(yàn)研究具有重要的意義。目前，關(guān)于高溫超導(dǎo)磁懸浮動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)原理性實(shí)驗(yàn)研究也多是圍繞高溫超導(dǎo)體——永磁體懸浮系統(tǒng)展開的。因此，對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材的靜態(tài)及外部磁擾動(dòng)下的磁懸浮特性開展研究，對(duì)于高溫超導(dǎo)磁浮車的研究具有一定的指導(dǎo)意義。目前，對(duì)單塊高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)懸浮特性進(jìn)行測(cè)試的裝置，大多只是對(duì)懸浮力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于導(dǎo)向カ及外部磁擾動(dòng)下系統(tǒng)的懸浮特性的研究較少，而且，現(xiàn)有的大多數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)成本較聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在此提供了一種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，具有裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，能有效地對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)懸浮和導(dǎo)向性能，以及在外部交流磁擾動(dòng)下的系統(tǒng)的懸浮特性進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造ー種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于
包括有由頂板、底座以及固定桿構(gòu)成ー個(gè)固定支架，在頂板中間有一通孔，移動(dòng)桿穿過該孔，移動(dòng)桿一端設(shè)置伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿上下移動(dòng)，移動(dòng)桿的一端設(shè)置位移傳感器，移動(dòng)的位移由位移傳感器測(cè)得，液氮低溫容器固定連接在底座上，在液氮低溫容器的下部連接用于測(cè)試懸浮系統(tǒng)的懸浮、導(dǎo)向カ的カ傳感器，永磁體與位移傳感器設(shè)置在一起。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于由頂板、底座以及固定桿所構(gòu)成的固定支架為豎直放置或平躺放置，便于對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮和導(dǎo)向カ的測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在干所述固定支架為平躺放置時(shí)，該裝置中永磁體固定在與位移傳感器固定連接的連接桿中。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在干所述液氮低溫容器為方形，其好處是在進(jìn)行導(dǎo)向力測(cè)試時(shí)，便于液氮低溫容器與連接件的連接。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在干固定支架為豎直放置時(shí)該裝置中永磁體直接吸附在位移傳感器下部，便于靈活使用不同形狀的永磁體開展實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在干電磁線圈直接固定在液氮低溫容器內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試技術(shù)，其特征在干電磁線圈是幅值和頻率都可調(diào)的空心電磁線圈。 根據(jù)本發(fā)明所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在干所述固定桿為四根相互平行的設(shè)置在頂板與底座之間。本發(fā)明所述ー種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試技術(shù)，包括高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試及外部擾動(dòng)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試；(I)準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試由頂板、底座以及四根垂直平行的固定桿構(gòu)成ー個(gè)固定支架，固定支架既可豎直放置，也可平躺放置，以分別滿足對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮和導(dǎo)向カ的測(cè)試。在頂板中間有一通孔，移動(dòng)桿穿過該孔，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿上下移動(dòng)，移動(dòng)的位移由位移傳感器測(cè)得。液氮低溫容器固定連接在底座上，該液氮低溫容器為方形，是為了在進(jìn)行導(dǎo)向力測(cè)試時(shí)，便于液氮低溫容器與連接件連接。在液氮低溫容器的下部連接カ傳感器以測(cè)試懸浮系統(tǒng)的懸浮、導(dǎo)向力。(2)外部擾動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試由外接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、電磁線圈和永磁體共同模擬完成，產(chǎn)生磁擾動(dòng)的電磁線圈直接固定在液氮低溫容器內(nèi)，該線圈是幅值和頻率都可調(diào)的空心電磁線圏。永磁體直接吸附在位移傳感器下部，便于靈活使用不同形狀的永磁體開展實(shí)驗(yàn)研究。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在同一臺(tái)裝置上實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)懸浮和導(dǎo)向力，以及在外部磁擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)懸浮和導(dǎo)向カ進(jìn)行測(cè)試，該裝置結(jié)構(gòu)測(cè)試內(nèi)容多祥、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，體積小，操作方便，避免了現(xiàn)有某些技術(shù)中的測(cè)試內(nèi)容單ー、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣以及成本高的缺陷。在實(shí)驗(yàn)中，利用本裝置能有效地對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)懸浮性能以及不均勻外磁場(chǎng)擾動(dòng)情況下的動(dòng)態(tài)懸浮特性進(jìn)行模擬研究。


圖I為本發(fā)明的一個(gè)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮力測(cè)試裝置的示意立體圖 圖2為本發(fā)明的一個(gè)單塊高溫超導(dǎo)塊材導(dǎo)向カ測(cè)試裝置的示意圖
圖中I、伺服電機(jī)，2、頂板,3、固定桿,4、移動(dòng)桿,5、永磁體,6、液氮低溫容器,7、底座，8、位移傳感器，9、電磁線圏，10、カ傳感器，11、連接桿，12、連接件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明
本發(fā)明在此提供一種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，能有效地對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)懸浮和導(dǎo)向性能，以及在外部交流磁擾動(dòng)下的系統(tǒng)的懸浮特性進(jìn)行測(cè)試；如圖1-2所示本發(fā)明所述測(cè)試裝置包括有由頂板2、底座7以及固定桿3構(gòu)成ー個(gè)固定支架，固定支架為豎直放置或平躺放置，便于對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮和導(dǎo)向カ的測(cè)試；如圖I所示所述固定桿3為四根相互平行的設(shè)置在頂板2與底座7之間。其中頂板2中間有一通孔，移動(dòng)桿4穿過該孔，移動(dòng)桿4 一端設(shè)置伺服電機(jī)I通過伺服電機(jī)I驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿4上下移動(dòng)，移動(dòng)桿4的一端設(shè)置位移傳感器8，移動(dòng)的位移由位移傳感器8測(cè)得，液氮低溫容器6固定連接在底座7上，在液氮低溫容器6的下部連接用于測(cè)試懸浮系統(tǒng)的懸浮、導(dǎo)向カ的力傳感器10，永磁體5與位移傳感器8設(shè)置在一起。如圖I所示；固定支架為豎直放置時(shí)該裝置中永磁體5直接吸附在位移傳感器8下部，便于靈活使用不同形狀的永磁體開展實(shí)驗(yàn)研究。如圖2所示；所述固定支架為平躺放置時(shí)，該裝置中永磁體5固定在與位移傳感器8固定連接的連接桿11中。所述液氮低溫容器6為方形，其好處在于是在進(jìn)行導(dǎo)向カ測(cè) 試時(shí)，便于液氮低溫容器6與連接件12的連接。電磁線圈9直接固定在液氮低溫容器6內(nèi)，電磁線圈9可以是幅值和頻率都可調(diào)的空心電磁線圈。
本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合

如下；參見附圖本單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試技術(shù)，包括高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試及外部擾動(dòng)動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試。測(cè)試方法如下
I)靜態(tài)懸浮力測(cè)試
在進(jìn)行懸浮力測(cè)試時(shí)，首先將裝置豎直放置。測(cè)試前，將液氮低溫容器6固定連接在力傳感器10上，再將高溫超導(dǎo)塊材固定在液氮低溫容器6內(nèi)，然后，將永磁體5吸附在位移傳感器8的下部，此時(shí)，超導(dǎo)塊所處的外部磁場(chǎng)僅由永磁體5提供。在進(jìn)行靜態(tài)零場(chǎng)冷懸浮力測(cè)試吋，向液氮低溫容器6中注入液氮進(jìn)行零場(chǎng)冷卻，直到液氮面穩(wěn)定，然后，伺服電機(jī)I驅(qū)動(dòng)永磁體5從50mm懸浮間距下降到0. Imm后再返回到50mm處，進(jìn)行懸浮力測(cè)試。在進(jìn)行場(chǎng)冷懸浮力測(cè)試時(shí)，要將永磁體5分別停留在超導(dǎo)塊上方不同高度處進(jìn)行冷卻，然后，伺服電機(jī)I驅(qū)動(dòng)永磁體5從不同高度的懸浮間距下降到0. Imm后再返回到50mm處。測(cè)試過程中，保持液氮面高于超導(dǎo)塊材上表面，并且永磁體5和超導(dǎo)塊始終保持軸對(duì)稱狀態(tài)。2)動(dòng)態(tài)懸浮力測(cè)試
測(cè)試前，同樣先將將液氮低溫容器6固定連接在力傳感器10上，將超導(dǎo)塊嵌套在空心電磁線圈9中，一同固定在液氮容器6中,將永磁體5吸附在位移傳感器8的下部，向液氮低溫容器6中注入液氮進(jìn)行零場(chǎng)冷卻，至液氮面穩(wěn)定。向空心電磁線圈9中通入交流信號(hào)，此時(shí),高溫超導(dǎo)塊材所處的磁場(chǎng)環(huán)境為空心電磁線圈9與永磁體5的磁場(chǎng)的疊加，由伺服電機(jī)I驅(qū)動(dòng)永磁體5從50mm處向超導(dǎo)塊趨近,懸浮高度由50mm減小到0. Imm,再由0. Imm增加到50mm，進(jìn)行磁擾動(dòng)下系統(tǒng)懸浮力測(cè)試。在測(cè)試過程中，將永磁體5在不同高度停留一定時(shí)間，可以測(cè)試交流磁場(chǎng)微擾對(duì)懸浮力弛豫性能的影響。3)靜態(tài)導(dǎo)向カ測(cè)試
在進(jìn)行導(dǎo)向力測(cè)試時(shí)，首先將裝置平躺放置。測(cè)試前，將液氮低溫容器6通過連接件12固定連接在力傳感器10上，再將高溫超導(dǎo)塊材固定在液氮低溫容器6內(nèi)，然后將永磁體5固定在與位移傳感器8固定連接的連接桿11中，通過伺服電機(jī)I帶動(dòng)移動(dòng)桿4使永磁體5移動(dòng)到超導(dǎo)塊材的正上方合適位置，然后向低溫容器中加液氮進(jìn)行冷卻，直到液氮面穩(wěn)定，以保證超導(dǎo)塊充分冷卻，并始終保持超導(dǎo)塊材表面低于液氮表面。測(cè)試過程中，由伺服電機(jī)I帶動(dòng)移動(dòng)桿4運(yùn)動(dòng)，使前方的永磁體5和超導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)位移，此時(shí)，位移傳感器8可測(cè)量低溫容器6和永磁體5之間的變化距離，力傳感器10測(cè)得的即是系統(tǒng)受到的導(dǎo)向力。4)動(dòng)態(tài)導(dǎo)向カ測(cè)試
首先，空心電磁線圈9不通入電流，零場(chǎng)冷時(shí)，先調(diào)整好永磁體5的懸浮高度，再把永磁體5移動(dòng)到遠(yuǎn)離超導(dǎo)體的位置(最大位移為50_)，讓超導(dǎo)塊處于完全沒有外磁場(chǎng)的環(huán)境中，向液氮低溫容器6中加入液氮，使高溫超導(dǎo)體充分冷卻，再移動(dòng)永磁體5到超導(dǎo)塊材正上方，然后對(duì)空心電磁線圈9通電流，使超導(dǎo)塊材處于ー個(gè)交變的磁場(chǎng)環(huán)境中，最后通過伺服電機(jī)I帶動(dòng)移動(dòng)桿4左右移動(dòng)，從而使永磁體5和超導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)位移，測(cè)試系統(tǒng)受到的導(dǎo)向力。場(chǎng)冷時(shí)，將永磁體5移動(dòng)到超導(dǎo)塊材的正上方合適位置,然后向液氮低溫容器6中加液氮進(jìn)行冷卻，并始終保持超導(dǎo)塊材表面低于液氮表面，在第一次冷卻后就讓超導(dǎo)塊始終保持處于液氮環(huán)境中，在不斷改變交流磁擾動(dòng)電磁線圈9產(chǎn)生磁場(chǎng)的情況下，連續(xù)測(cè)試 不同實(shí)驗(yàn)條件下的導(dǎo)向力。
權(quán)利要求
1.一種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于 包括有由頂板(2)、底座(7)以及固定桿(3)構(gòu)成ー個(gè)固定支架，在頂板(2)中間有一通孔，移動(dòng)桿(4)穿過該孔，移動(dòng)桿(4) 一端設(shè)置伺服電機(jī)(I)通過伺服電機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿(4)上下移動(dòng)，移動(dòng)桿(4)的一端設(shè)置位移傳感器(8)，移動(dòng)的位移由位移傳感器(8)測(cè)得，液氮低溫容器(6)固定連接在底座(7)上，在液氮低溫容器(6)的下部連接用于測(cè)試懸浮系統(tǒng)的懸浮、導(dǎo)向力的力傳感器(10 ),永磁體(5 )與位移傳感器(8 )設(shè)置在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于由頂板(2)、底座(7)以及固定桿(3)所構(gòu)成的固定支架為豎直放置或平躺放置，便于對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮和導(dǎo)向カ的測(cè)試。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于所述固定支架為平躺放置時(shí)，該裝置中永磁體(5)固定在與位移傳感器8固定連接的連接桿(11)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于所述液氮低溫容器(6)為方形，其好處是在進(jìn)行導(dǎo)向力測(cè)試時(shí)，便于液氮低溫容器(6)與連接件(12)的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于固定支架為豎直放置時(shí)該裝置中永磁體(5)直接吸附在位移傳感器(8)下部，便于靈活使用不同形狀的永磁體開展實(shí)驗(yàn)研究。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于電磁線圈(9)直接固定在液氮低溫容器(6)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試技木，其特征在于電磁線圈(9)是幅值和頻率都可調(diào)的空心電磁線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于所述固定桿(3)為四根相互平行的設(shè)置在頂板(2)與底座(7)之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單塊高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮特性測(cè)試裝置，其特征在于包括有由頂板、底座以及固定桿構(gòu)成一個(gè)固定支架，固定支架為豎直放置或平躺放置，便于對(duì)單塊高溫超導(dǎo)塊材懸浮和導(dǎo)向力的測(cè)試，在頂板中間有一通孔，移動(dòng)桿穿過該孔，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)桿上下移動(dòng)，移動(dòng)的位移由位移傳感器測(cè)得，液氮低溫容器固定連接在底座上，在液氮低溫容器的下部連接用于測(cè)試懸浮系統(tǒng)的懸浮、導(dǎo)向力的力傳感器，永磁體與位移傳感器設(shè)置在一起。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在同一臺(tái)裝置上實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)懸浮和導(dǎo)向力，以及在外部磁擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)懸浮和導(dǎo)向力進(jìn)行測(cè)試，該裝置結(jié)構(gòu)測(cè)試內(nèi)容多樣、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，體積小，操作方便，避免了現(xiàn)有某些技術(shù)中的測(cè)試內(nèi)容單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣以及成本高的缺陷。
文檔編號(hào)G01R33/00GK102854478SQ20121031905
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者蔣婧, 趙立峰, 朱運(yùn)鵬, 張勇, 趙勇 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)