本發(fā)明涉及一種電磁動力裝置，特別是涉及一種磁懸浮裝置，應(yīng)用于維持無摩擦、無接觸懸浮的平衡狀態(tài)的特種裝置和系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超導(dǎo)磁懸浮從原理上分為兩大類，其一是利用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁場與其他線圈磁力進(jìn)行相互排斥，實現(xiàn)磁懸浮現(xiàn)象，其二是利用超導(dǎo)體本身的邁斯納效應(yīng)，即對外界磁場的抗磁通現(xiàn)象，從而實現(xiàn)磁浮效果，磁懸浮技術(shù)使物體處于一個無摩擦、無接觸懸浮的平衡狀態(tài)，它集電磁學(xué)、電子技術(shù)、控制工程、信號處理、機(jī)械學(xué)、動力學(xué)為一體的典型的機(jī)電一體化高新技術(shù)。伴隨著電子技術(shù)、控制工程、信號處理元器件、電磁理論及新型電磁材料的發(fā)展和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的進(jìn)一步的研究，磁懸浮技術(shù)將會得到廣泛的應(yīng)用。

超導(dǎo)磁懸浮可以在電機(jī)、儲能、交通運輸和國防科技中具有廣泛應(yīng)用前景。利用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁場與其他線圈磁力進(jìn)行相互排斥而現(xiàn)實磁懸浮可實現(xiàn)大功率儲能和高速列車，如日本超導(dǎo)磁懸浮山梨試驗線，兆瓦級的飛輪儲能等。而目前市場上的超導(dǎo)磁懸浮演示裝置主要利用超導(dǎo)體本身的邁斯納效應(yīng)，即對外界磁場的抗磁通現(xiàn)象，從而實現(xiàn)磁浮效果。超導(dǎo)體除了零電阻之外，還有另一個基本性質(zhì)，即抗磁性，又稱邁斯納效應(yīng)，Meissner effect。在磁場中一個超導(dǎo)體只要處于超導(dǎo)態(tài)，則它內(nèi)部產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度與外磁場完全抵消，從而內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。也就是說，磁力線完全被排斥在超導(dǎo)體外面。目前普遍使用的超導(dǎo)體為ReBaCuO超導(dǎo)塊材，Re為稀土元素。一般的粉末燒結(jié)制備的多晶塊體超導(dǎo)材料，由于晶界弱鏈接導(dǎo)致磁懸浮效果差。要獲得良好磁懸浮效果，人們一般通過子晶控制塊狀材料的熔融生長中的取向，實現(xiàn)單疇結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)塊體。但織構(gòu)塊體制備困難，使用原材多而昂貴，成品率低，且定向生長取得c軸織構(gòu)但在ab平面其晶體取向難以控制，存在面內(nèi)取向不好的情況，這樣難以實現(xiàn)很好的磁懸浮效果，而且塊體超導(dǎo)材料自身對質(zhì)量的要求較高，影響懸浮效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，利用外延生長高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體晶體取向的高度雙軸織構(gòu)特性，實現(xiàn)超導(dǎo)體抗磁通性能的良好表現(xiàn)。高度織構(gòu)取向的高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體經(jīng)過層狀交替疊加形成本發(fā)明懸浮體整體結(jié)構(gòu)，在永久磁體上可實現(xiàn)大面積的、高顯示度的懸浮效果，使本發(fā)明高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)具有自身重量低、設(shè)計面積大、用材簡單、成本低廉和效果顯著等優(yōu)點。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，采用下述技術(shù)方案：

一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，包括懸浮體、低溫容器和永久磁體塊材，懸浮體的主體結(jié)構(gòu)由高溫超導(dǎo)薄膜或高溫超導(dǎo)帶材采用層狀交替疊加組合方式構(gòu)成，懸浮體固定設(shè)置在低溫容器的內(nèi)部并與低溫容器結(jié)合為一體，在低溫容器內(nèi)，維持懸浮體處于超導(dǎo)狀態(tài)的溫度條件，使懸浮體在超導(dǎo)狀態(tài)下相對于永久磁體塊材處于懸浮狀態(tài)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，懸浮體設(shè)置于永久磁體塊材的上方、下方和側(cè)方中的任意一種位置，或懸浮體設(shè)置于相應(yīng)的永久磁體塊材的上方、下方和側(cè)方中的任意幾種位置。

作為上述技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，懸浮體設(shè)置于永久磁體塊材的內(nèi)孔工作腔內(nèi)，形成磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)動支撐機(jī)械結(jié)構(gòu)。

作為上述技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，多個懸浮體同時與同一個永久磁體塊材形成高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，使多個懸浮體置于同一永久磁體塊材形成的軌道空間內(nèi)，并使多個懸浮體之間相互空間錯位設(shè)置后同時分別進(jìn)行懸浮。

作為上述技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，同時懸浮于同一個永久磁體塊材形成的的軌道空間內(nèi)的各懸浮體能獨立進(jìn)行運動。

作為上述技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，懸浮體的主體結(jié)構(gòu)采用單晶外延生長的高溫超導(dǎo)薄膜或第二代高溫超導(dǎo)帶材制成，第二代高溫超導(dǎo)帶材還稱為高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體。

本發(fā)明與現(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：

1. 本發(fā)明采用高溫超導(dǎo)薄膜或高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體，通過設(shè)定的層疊組合方式構(gòu)成懸浮體的主體結(jié)構(gòu)，充分利用外延生長的高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體晶體取向的高度雙軸織構(gòu)特性,實現(xiàn)超導(dǎo)體抗磁通性能的良好表現(xiàn)，高度織構(gòu)取向的高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體經(jīng)過層狀交替疊加，在永久磁體上可實現(xiàn)大面積的、高顯示度的懸浮效果；

2. 本發(fā)明超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)具有自身重量輕、設(shè)計面積大、用材簡單、成本低廉和效果顯著等特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本發(fā)明實施例一高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例一的懸浮體主體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例二的懸浮體主體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例三高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例四高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例五高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例六高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的多懸浮體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下：

實施例一：

在本實施例中，參見圖1～3，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，包括懸浮體1、低溫容器2和永久磁體塊材3，懸浮體1設(shè)置于永久磁體塊材3的上方，懸浮體1的主體結(jié)構(gòu)由單晶外延生長的高溫超導(dǎo)薄膜或第二代高溫超導(dǎo)帶材采用層狀交替疊加組合方式構(gòu)成，懸浮體1固定設(shè)置在低溫容器2的內(nèi)部并與低溫容器2結(jié)合為一體，在低溫容器2內(nèi)，維持懸浮體1處于超導(dǎo)狀態(tài)的溫度條件，使懸浮體1在超導(dǎo)狀態(tài)下相對于永久磁體塊材3處于懸浮狀態(tài)。本實施例采用了多個外延超導(dǎo)薄膜或第二代高溫超導(dǎo)帶材交替疊加的方法建立懸浮體主體結(jié)構(gòu)，如圖3，圖3為俯視圖，懸浮體1的主體結(jié)構(gòu)的每層均由一系列并排設(shè)置的高溫超導(dǎo)材料組成，上層高溫超導(dǎo)材料分別疊置于下層的相鄰的兩條高溫超導(dǎo)材料上，形成多層疊加組合建立懸浮體主體結(jié)構(gòu)，本實施例利用單晶外延生長的高溫超導(dǎo)薄膜或第二代高溫超導(dǎo)帶材的在晶體取向上的高度雙軸織構(gòu)特性，實現(xiàn)超導(dǎo)體抗磁通性能的良好效果，實現(xiàn)大面積或高承載強(qiáng)度的磁懸浮效率。

實施例二：

本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，參見圖4，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，懸浮體1的主體結(jié)構(gòu)由四層高溫超導(dǎo)材料錯層層疊組成。圖4為俯視圖，高度織構(gòu)取向的高溫超導(dǎo)薄膜或涂層導(dǎo)體經(jīng)過層狀交替疊加設(shè)置，在永久磁體上可實現(xiàn)大面積的、高顯示度的懸浮效果。

實施例三：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，參見圖5，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，懸浮體1設(shè)置于永久磁體塊材3的下方，使懸浮體1在受到升力的同時，使懸浮體1平穩(wěn)懸浮于永久磁體塊材3的下方。

實施例四：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，參見圖6，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，懸浮體1設(shè)置于永久磁體塊材3的側(cè)方，圖6為俯視圖，使懸浮體1在受到傾向于靠近永久磁體塊材3移動的側(cè)向推力的同時，使懸浮體1平穩(wěn)懸浮于永久磁體塊材3的側(cè)方。

實施例五：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，參見圖7，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，懸浮體1設(shè)置于永久磁體塊材3的內(nèi)孔工作腔內(nèi)，形成磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)動支撐機(jī)械結(jié)構(gòu)，懸浮體1非接觸地懸浮于永久磁體塊材3的內(nèi)孔工作腔內(nèi)，使懸浮體1以軸的形式被徑向約束在永久磁體塊材3的內(nèi)孔工作腔內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，圖7為本實施例高溫超導(dǎo)材料的高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的軸斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

實施例六：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，參見圖8，一種基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)，多個懸浮體1同時與同一個永久磁體塊材3形成高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，使多個懸浮體1置于同一永久磁體塊材3形成的軌道空間內(nèi)，并使多個懸浮體1之間相互空間錯位設(shè)置后同時分別進(jìn)行懸浮。實現(xiàn)多套高溫超導(dǎo)帶材磁懸浮體1可置于同一永久磁體塊材3軌道空間錯位后同時懸浮運行。

在本實施例中，參見圖8，同時懸浮于同一個永久磁體塊材3形成的的軌道空間內(nèi)的各懸浮體1能獨立進(jìn)行運動，形成一系列可控的獨立驅(qū)動的電磁力發(fā)動機(jī)。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明基于高溫超導(dǎo)薄膜及其涂層導(dǎo)體的磁懸浮系統(tǒng)的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。