專利名稱：超導(dǎo)磁懸浮地球儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磁懸浮地球儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的磁懸浮地球儀，均為電磁懸浮地球儀或稱為常導(dǎo)磁懸浮地球儀，大多在上部裝置中安裝電磁線圈和位移傳感器，球體內(nèi)裝有鐵磁材料，線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)球體內(nèi)鐵磁物質(zhì)的吸引力，使球體克服重力而懸浮起來(lái)。如中國(guó)專利02217547.4公開的磁懸浮地球儀，其支架做成“[”形，支架上端安裝電磁線圈，球體內(nèi)上方裝有鐵磁材料。電磁線圈通電后，可吸引球體懸浮在“[”形支架內(nèi)。但支架和支架上部的裝置，嚴(yán)重影響視覺(jué)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，克服了現(xiàn)有磁懸浮地球儀的不足，視覺(jué)與演示效果良好，并且球體懸浮更穩(wěn)定。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，主要包括球體、球體下方的托架、托架下的底座，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為球體內(nèi)中心下部水平固定安裝有軸向充磁的圓形永磁鐵；底座的中心位置安設(shè)有低溫容器，低溫容器頂壁下緊貼有圓形的超導(dǎo)塊材。
其工作原理是使用時(shí)，用托架托住球體，使低溫容器降溫后，超導(dǎo)塊材的溫度達(dá)到其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，超導(dǎo)塊材進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，由于超導(dǎo)的特性，超導(dǎo)塊材在三維方向上對(duì)球體內(nèi)中心下部固定安裝的軸向充磁的圓形永磁鐵產(chǎn)生釘扎與導(dǎo)向作用，產(chǎn)生超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象，使球體不再需要托架也可穩(wěn)定懸浮在底座上方。其具體的原理是圓形永磁鐵處于進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)塊材附近時(shí)，磁通線進(jìn)入超導(dǎo)塊材內(nèi)，在超導(dǎo)塊材體內(nèi)形成很大的磁通密度梯度，感應(yīng)出臨界電流，從而對(duì)圓形永磁鐵產(chǎn)生排斥，排斥力隨相對(duì)距離的減小而逐漸增大，而克服圓形永磁體及地球儀球體的重力使其懸浮在超導(dǎo)塊材(底座)的上方托架支撐高度上，此時(shí)已無(wú)需托架的支撐；當(dāng)圓形永磁體在三維方向上離開超導(dǎo)塊材時(shí)，超導(dǎo)塊材內(nèi)均能產(chǎn)生一負(fù)的磁通密度，感應(yīng)出反向的臨界電流，一部分磁場(chǎng)被俘獲在超導(dǎo)塊材內(nèi)，對(duì)永磁鐵產(chǎn)生吸引。由于斥力和吸引力同時(shí)存在而產(chǎn)生的釘扎與導(dǎo)向作用，使得球體得以在水平和垂直方向上能穩(wěn)定地懸浮于底座上方。即使受到干擾偏移時(shí)，也能夠自動(dòng)恢復(fù)到原懸浮位置。完全克服了常規(guī)磁鐵之間同性相斥，異性相吸僅有一種作用力而導(dǎo)致的相互作用的兩物體位置不穩(wěn)定的現(xiàn)象。并且由于圓形永磁鐵和超導(dǎo)塊材的圓心在垂向上同軸，沿該軸心的圓周上磁場(chǎng)是導(dǎo)通的，故圓形磁體在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)受到磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力；輕輕撥動(dòng)懸浮的球體，球體則僅需克服空氣磨擦阻力，而能長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是采用高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)制造地球儀，球體外部沒(méi)有附加裝置，能獲得良好的視覺(jué)效果，并且球體懸浮更加穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生左右偏移，自由旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)。
上述的超導(dǎo)塊材為多個(gè)，其放置方式為，中心一塊超導(dǎo)塊材，其余超導(dǎo)塊材沿中心呈一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)狀緊密排列。
上述的超導(dǎo)塊材為釔鋇銅氧(YBCD)材料制成。采用釔鋇銅氧(YBCD)作為超導(dǎo)材料能實(shí)現(xiàn)高溫磁懸浮現(xiàn)象。
上述的低溫容器為低溫保溫杜瓦容器，其開口高出低溫容器頂壁。這樣可確保緊貼頂壁的超導(dǎo)塊材能被液氮完全淹沒(méi)，制冷效果更好。
上述的球體是用塑料或石膏或其他非金屬材料制作的空心球體。磁場(chǎng)能很好地穿過(guò)非金屬球體，使磁場(chǎng)利用率高，節(jié)約能源。
上述的托架是放置在底座上或者固定在底座上的升降式托架。托架在球體未懸浮時(shí)起支撐作用，一旦球體進(jìn)入懸浮狀態(tài)，即可移走或?qū)⑸凳酵屑芟驴s，以獲得更好的觀賞效果。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
圖1示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，包括球體1、球體1下方的托架3、托架3下的底座6。球體1內(nèi)中心下端水平固定安裝有軸向充磁的圓形永磁鐵2；底座6的中心位置安設(shè)有低溫容器5，低溫容器5頂壁下緊貼有圓形的超導(dǎo)塊材4。
本例的超導(dǎo)塊材4為多個(gè)，其放置方式為，中心一塊超導(dǎo)塊材4，其余超導(dǎo)塊材4沿中心呈一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)狀緊密排列。
超導(dǎo)塊材4為釔鋇銅氧(YBCD)材料制成。低溫容器5為低溫保溫杜瓦容器，其開口8高出低溫容器5頂壁。球體1是用塑料或石膏或其他非金屬材料制作的空心球體。托架3是固定在底座6上的升降式托架3。升降式托架3可采用各種現(xiàn)有技術(shù)的各種升降式結(jié)構(gòu)，如伸縮式結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
使用時(shí)，將球體1放置在升降式托架3上，托起高度為2～4cm。從低溫容器5的開孔處注入液氮，將超導(dǎo)塊材4完全冷卻，進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后，降低托架3，由于球體1內(nèi)永久磁鐵2的磁道受超導(dǎo)體4的釘扎作用，球體1穩(wěn)定地懸浮在底座6的上方，懸浮高度為2-4厘米。輕輕撥動(dòng)球體1可使其持續(xù)旋轉(zhuǎn)。為保持必須的低溫條件，需不斷補(bǔ)充低溫容器5中的液氮。若要停止演示，則升起了托架3，停止補(bǔ)充液氮，待低溫容器5中液氮揮發(fā)完，溫度升高，超導(dǎo)塊材失超后，球體1會(huì)緩緩降落到托架3上。
本實(shí)施例中空心球體1用有機(jī)塑料制成，球體直徑50厘米，質(zhì)量6千克，空心球體1也可以用石膏、景泰藍(lán)等多種非金屬材料制作。如果增加永久磁鐵和超導(dǎo)塊材，球體直徑可增大到5米，質(zhì)量可達(dá)2噸以上。
實(shí)施例二圖2示出，本例采用制冷機(jī)7制冷代替實(shí)施例一中的液氮制冷，低溫容器也不再開口，其他各部分均與實(shí)施例一相同。接通制冷機(jī)7的電源，可實(shí)現(xiàn)制冷，使超導(dǎo)塊材4進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，球體1懸浮在底座6上方，關(guān)斷制冷機(jī)7的電源，超導(dǎo)塊材漸漸升溫而失超，可停止演示。
實(shí)施例三圖3示出，用放置在底座6上的可移走的托架3代替實(shí)施例一中的固定在底座6上的升降式托架3，在球體1進(jìn)入懸浮狀態(tài)后，將托架3拿走其演示效果更好。其余各部分均與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例四圖4示出，用放置在底座6上的可移走的托架3代替實(shí)施例二中的固定在底座6上的升降式托架3，其余各部分均與實(shí)施例二相同。
本實(shí)用新型還可安裝電磁旋轉(zhuǎn)控制裝置，對(duì)球體1的勻速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，包括球體(1)、球體(1)下方的托架(3)、托架(3)下的底座(6)，其特征在于所述的球體(1)內(nèi)中心下端水平固定安裝有軸向充磁的圓形永磁鐵(2)；底座(6)的中心位置安設(shè)有低溫容器(5)，低溫容器(5)頂壁下緊貼有圓形的超導(dǎo)塊材(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其特征在于所述的超導(dǎo)塊材(4)為多個(gè)，其放置方式為，中心一塊超導(dǎo)塊材(4)，其余超導(dǎo)塊材(4)沿中心呈一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)狀緊密排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其特征在于所述的超導(dǎo)塊材(4)為釔鋇銅氧(YBCD)材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其特征在于所述的低溫容器(5)為低溫保溫杜瓦容器，其開口(8)高出低溫容器(5)頂壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其特征在于所述的球體(1)是用塑料或石膏或其他非金屬材料制作的空心球體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其特征在于所述的托架(3)是放置在底座(6)上或者固定在底座(6)上的升降式托架(3)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超導(dǎo)磁懸浮地球儀，其球體(1)內(nèi)中心下端水平固定安裝有軸向充磁的圓形永磁鐵(2)；底座(6)的中心位置設(shè)有低溫容器(5)，低溫容器(5)頂壁下緊貼有圓形的超導(dǎo)塊材(4)。它克服了現(xiàn)有磁懸浮地球儀的不足，視覺(jué)與演示效果良好，并且球體懸浮更穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G09B27/00GK2749004SQ200420105429
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者張耀平, 趙勇 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)