專利名稱：高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，特別是涉及一種演示型超導(dǎo)磁懸浮軸承裝置。
背景技術(shù)：
近年來，高溫超導(dǎo)材料磁懸浮效應(yīng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在交通、電力、國防軍工等重要領(lǐng)域，基于超導(dǎo)磁懸浮原理已經(jīng)設(shè)計出多種裝置，這些裝置有的已經(jīng)以專利形式加以保護，還有的正在處于實驗室運行狀態(tài)，諸如高溫超導(dǎo)馬達、高溫超導(dǎo)飛輪儲能裝置、超導(dǎo)潛艇推進系統(tǒng)等，而這些裝置的核心部件就是超導(dǎo)磁懸浮軸承。鑒于超導(dǎo)磁懸浮軸承所具有的重要應(yīng)用價值，有關(guān)超導(dǎo)磁懸浮軸承的研究就備受關(guān)注。但目前尚無其演示裝置，不能直觀地了解高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的運行狀態(tài)，影響人們對其進行深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明地目的在于克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，能演示該軸承的運行，使人能夠非常直觀地了解高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承地運行狀態(tài)，有助于人們開展對高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承進行深入研究。
目前國際上超導(dǎo)磁懸浮軸承通常采用兩種懸浮結(jié)構(gòu)，徑向懸浮結(jié)構(gòu)和軸向懸浮結(jié)構(gòu)。由于徑向懸浮采用同軸套管結(jié)構(gòu)，當(dāng)軸承運行時從外部難以直接觀察到定子與轉(zhuǎn)子之間的懸浮現(xiàn)象，這一結(jié)構(gòu)不太適合于超導(dǎo)磁懸浮的演示實驗。而軸向懸浮結(jié)構(gòu)可以較清楚地展示定子與轉(zhuǎn)子之間地磁懸浮效果，可用于演示實驗。目前已有的采用軸向懸浮結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承裝置或者是重達幾十公斤以上的大型結(jié)構(gòu)，或者只有0.3公斤以下的微型結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)除了幾何尺寸偏大或過小之外，其結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜(這是為了提高軸承的徑向剛度而必須設(shè)置的)、制造成本較高，姑且也不適合于演示型實驗。
為了達到上述目的，并考慮到上述情況，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，包括一個軸向磁懸浮軸承，其特征在于所述的軸向磁懸浮軸承的定子(2)置于一個開口液氮容器(3)中，將軸向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，當(dāng)定子溫度冷卻至臨界溫度以下時，轉(zhuǎn)子即處于懸浮狀態(tài)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、演示操作方便、動態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)良、展示性高，可以直接觀察磁懸浮軸承的工作狀態(tài)。
上述地轉(zhuǎn)子可設(shè)計成由一個圓形永久磁體(5)上固定連接一個圓盤形配重(4)構(gòu)成。當(dāng)然也可以設(shè)計成正多邊形盤狀永久磁鐵上連接一個正多邊形盤狀配重結(jié)構(gòu)。
上述的圓形永久磁體由三塊圓盤形釹鐵硼磁鐵塊疊置連成一體構(gòu)成；所述的圓盤形配重(4)是由一塊鋁質(zhì)配重圓盤構(gòu)成。
上述的三塊釹鐵硼永久磁體，其中兩塊形狀相同尺寸為直徑50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁場強度為0.4T，另一塊直徑25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁場強度為0.6T；所述的鋁質(zhì)配重圓盤外徑70mm±7mm、內(nèi)孔徑25mm，并固定于第三塊永久磁體之上，整個轉(zhuǎn)子(1)重量為0.5公斤±0.05公斤。
上述的定子由一個鋁質(zhì)底盤(6)內(nèi)均布嵌著高溫超導(dǎo)塊材(7)構(gòu)成。
上述的鋁質(zhì)底盤外直徑為70mm±7mm、厚度為12mm±1.2mm；所述的高溫超導(dǎo)塊材(7)為準(zhǔn)單疇結(jié)構(gòu)YBCO塊材，尺寸為直徑23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
本發(fā)明于現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點；本發(fā)明提供的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置是利用已有的液氮容器，安置一個由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的演示用的軸向磁懸浮軸承樣品就可以實現(xiàn)該軸承的運行狀態(tài)演示。該軸承樣品的結(jié)構(gòu)簡單、成本低；演示時操作方便、動態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)良、展示性高。本裝置在液氮溫度下轉(zhuǎn)子懸浮高度可達2cm。在敞開空間中可以直接觀察磁懸浮軸承的工作狀態(tài)。配以一定的記錄儀器，還可以進行磁浮軸承的粘滯特性等基礎(chǔ)實驗研究、具有一機多用的功能。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的結(jié)構(gòu)事宜圖。
圖2是圖1中轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方法本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是參見圖1，本高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置包括一個軸向磁懸浮軸承，所述的軸向磁懸浮軸承的定子(2)置于一個開口液氮容器(3)中，將軸向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，當(dāng)定子溫度冷卻至臨界溫度以下時，轉(zhuǎn)子即處于懸浮狀態(tài)。參見圖2，所述的轉(zhuǎn)子(1)是由一個圓形永久磁體(5)上固定連接一個圓盤形配重(4)構(gòu)成；所述的圓形永久磁體(5)由三塊圓盤形釹鐵硼磁鐵塊疊置連成一體構(gòu)成；所述的圓盤形配重(4)是由一塊鋁質(zhì)配重圓盤構(gòu)成；所述的三塊釹鐵硼磁鐵，其中兩塊形狀相同尺寸為直徑50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁場強度為0.4T，另一塊直徑25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁場強度為0.6T；所述的鋁質(zhì)配重圓盤外徑70mm±7mm、內(nèi)孔徑25mm，并固定于第三塊永久磁體之上，整個轉(zhuǎn)子(1)重量為0.5公斤±0.05公斤。參見圖3，所述的定子由一個鋁質(zhì)底盤(6)內(nèi)均布嵌著高溫超導(dǎo)塊材(7)構(gòu)成；所述的鋁質(zhì)底盤(6)外直徑為70mm±7mm、厚度為12mm±1.2mm；所述的高溫超導(dǎo)塊材(7)為準(zhǔn)單疇結(jié)構(gòu)YBCO塊材，尺寸為直徑23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
在試驗運行前，所述的定子2與轉(zhuǎn)子1之間用厚度為2厘米的泡沫塑料隔板隔開，然后往液氮容器中充入液氮，待定子溫度冷卻至液氮溫度時，抽去定子與轉(zhuǎn)子之間的隔板，轉(zhuǎn)子即懸浮在定子上方。輕輕轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子就可以觀察超導(dǎo)磁懸浮軸承效應(yīng)。
權(quán)利要求
1一種高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，包括一個軸向磁懸浮軸承，其特征在于所述的軸向磁懸浮軸承的定子(2)置于一個開口液氮容器(3)中，將軸向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子(1)置于所述的的定子(2)上成上下平行排列，當(dāng)定子溫度冷卻至臨界溫度以下時，轉(zhuǎn)子即處于懸浮狀態(tài)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、演示操作方便、動態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)良、展示性高，可以直接觀察磁懸浮軸承的工作狀態(tài)。
2根據(jù)權(quán)力要求1所述的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子(1)是由一個圓形永久磁體(5)上固定連接一個圓盤形配重(4)構(gòu)成。
3根據(jù)權(quán)力要求2所述的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，其特征在于所述的圓形永久磁體(5)由三塊圓盤形釹鐵硼磁鐵塊疊置連成一體構(gòu)成；所述的圓盤形配重(4)是由一塊鋁質(zhì)配重圓盤構(gòu)成。
4根據(jù)權(quán)力要求3所述的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，其特征在于所述的三塊釹鐵硼磁鐵，其中兩塊形狀相同尺寸為直徑50mm±5mm、厚8mm±0.8mm、表面磁場強度為0.4T，另一塊直徑25mm±2.5mm、高30mm±3mm、表面磁場強度為0.6T；所述的鋁質(zhì)配重圓盤外徑70mm±7mm、內(nèi)孔徑25mm，并固定于第三塊永久磁體之上，整個轉(zhuǎn)子(1)重量為0.5公斤±0.05公斤。
5根據(jù)權(quán)力要求1所述的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，其特征在于所述的定子(2)由一個鋁質(zhì)底盤(6)內(nèi)均布嵌著高溫超導(dǎo)塊材(7)構(gòu)成。
6根據(jù)權(quán)力要求1所述的高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置，其特征在于所述的鋁質(zhì)底盤(6)外直徑為70mm±7mm、厚度為12mm±1.2mm；所述的高溫超導(dǎo)塊材(7)為準(zhǔn)單疇結(jié)構(gòu)YBCO塊材，尺寸為直徑23mm±2.3mm、厚度8mm±0.8mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承演示裝置。它包括一個軸向磁懸浮軸承，所述的軸向磁懸浮軸承的定子(2)置于一個開口液氮容器(3)中，將軸向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子(1)置于所述的的定子(2)上呈上下平行排列，當(dāng)定子溫度冷卻至臨界溫度以下時，轉(zhuǎn)子即處于懸浮狀態(tài)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、演示操作方便、動態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)良、展示性高，可以直接觀察磁懸浮軸承的工作狀態(tài)。
文檔編號G09B25/02GK1904973SQ200610026219
公開日2007年1月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者徐克西, 邱靜和, 施利毅 申請人:上海大學(xué)