高温超导磁悬浮特性测试装置的制作方法

本发明涉及高温超导磁悬浮技术领域，尤其涉及一种高温超导磁悬浮特性测试装置。

背景技术：

在高温超导磁悬浮技术领域，技术人员已提出了采用抽空减压的方法来实现液氮过冷的目的；然后将圆形高温超导体置于过冷液氮(温度低于77k)中进行充磁，实验结果验证了该种方法对提升高温超导体性能的有效性。随后，国内外许多小组借鉴此种抽空减压的方法搭建固氮实验平台，对高温超导体磁体磁化、带材应用等领域进行研究。

目前，这种通过抽空减压来实现液氮过冷的技术主要应用于超导磁体的研究，在实验过程中，实验装置的主要功能是为高温超导材料提供一个低气压环境。对于真空管道高温超导磁悬浮系统而言，其主要研究对象以及系统的关键所在有两个方面，一是高温超导体与永磁轨道之间的相互作用力，决定了整个悬浮系统的承载与导向能力，二是环境气压对悬浮特性的影响，决定了磁悬浮在真空管道中的运行状态及可靠性。而现有技术中并没有设计出一种同时满足上述两个方面实验环境的测试装置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于测试高温超导磁悬浮特性的测试装置。

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种高温超导磁悬浮特性测试装置，包括：

基座，其水平设置；

竖向主体，其竖直设置在所述基座上；

悬臂，其能够竖直移动的设置在所述竖向主体上；

滑动平台，其能够水平横向移动的设置在所述基座上，所述滑动平台上设置有永磁轨道，所述永磁轨道沿所述滑动平台的移动方向延伸；

低气压装置，其包括密封箱体以及设置于所述密封箱体内并与所述永磁轨道产生磁力的超导体，所述密封箱体内的压力低于外界压力；所述密封箱体设置于所述悬臂上，并能够随所述悬臂竖直移动，且能够相对所述悬臂水平横向移动；

竖向力传感器，其用于检测所述超导体受到的竖直方向上的力；

横向力传感器，其用于检测所述超导体受到的水平横向方向上的力。

优选地，所述悬臂的下方设置有压力承接板，所述压力承接板的下端固定有横向滑轨，所述横向滑轨的下端设置有夹具固定板，所述夹具固定板能够相对于所述横向滑轨横向移动，所述密封箱体固定在所述夹具固定板上，其中，所述竖向力传感器设置在所述悬臂与所述压力承接板之间；所述横向滑轨的端部形成有与所述夹具固定板的侧边相对的止挡板，所述横向力传感器设置于所述止挡板与所述夹具固定板的侧边之间。

优选地，还包括竖向驱动机构，所述竖向驱动机构包括竖向伺服电机，所述竖向主体上设置有竖向滑轨，所述悬臂装设在所述竖向滑轨上，所述竖向伺服电机用于驱动所述悬臂在所述竖向滑轨上竖直滑动。

优选地，还包括横向驱动机构，所述横向驱动机构包括装设在所述基座上的横向伺服电机以及驱动所述滑动平台横向移动的丝杠。

优选地，所述低气压装置还包括真空泵和真空计，所述真空泵与所述密封箱体内部连通以抽取所述密封箱体内的空气，所述真空计用于测量所述密封箱体内的真空度。

优选地，所述密封箱体的底板的上板面开设有容置槽，所述超导体设置在所述容置槽中，所述容置槽上方还封盖有盖板。

优选地，所述底板上还设置有框状的挤塑板，所述挤塑板与所述底板围成盛放液氮的容腔。

与现有技术相比，本发明的高温超导磁悬浮特性测试装置的有益效果是：本发明通过改变超导体与永磁轨道之间的位置、超导体周围的空气压力环境来改变测试参数和环境，使测试结果更接近于真实情况。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高温超导磁悬浮特性测试装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的高温超导磁悬浮特性测试装置的右视图；

图3为本发明实施例提供的高温超导磁悬浮特性测试装置中的低气压装置的结构示意图。

图中：

10-基座；11-滑动平台；12-永磁轨道；13-横向伺服电机；14-丝杠；20-竖向主体；21-竖向滑轨；30-悬臂；31-连接轴；32-竖向力传感器；33-压力承接板；34-横向滑轨；35-横向力传感器；36-推抵轴；37-滑块；38-夹具固定板；39-竖向伺服电机；41-密封箱体；42-超导体；43-真空泵；44-真空计；45-容置槽；46-盖板；47-挤塑板。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的优选实施例提供了一种高温超导磁悬浮特性测试装置，该高温超导磁悬浮特性测试装置用于测试超导体42与永磁轨道12之间的磁悬浮特性以及与超导体42所处空气压力环境之间的关系等。高温超导磁悬浮特性测试装置包括基座10、竖向主体20、悬臂30、滑动平台11、低气压装置、竖向力传感器32以及横向力传感器35。具体地，基座10水平设置；竖向主体20竖直设置在基座10上；悬臂30能够竖直移动的设置在竖向主体20上；滑动平台11能够水平横向移动的设置在基座10上，滑动平台11上设置有永磁轨道12，永磁轨道12沿滑动平台11的移动方向延伸；低气压装置包括密封箱体41以及设置于密封箱体41内并与永磁轨道12产生磁力的超导体42，密封箱体41内的压力低于外界压力；密封箱体41设置于悬臂30上，并能够随悬臂30竖直移动，且能够相对悬臂30水平横向移动；竖向力传感器32，其用于检测超导体42受到的竖直方向上的力；横向力传感器35，其用于检测超导体42受到的水平横向方向上的力。

根据上述可知，通过竖直移动悬臂30，可调节超导体42相对于永磁轨道12的高度；通过横向移动滑动平台11以调节永磁轨道12相对于超导体42的水平位置；从而设定好超导体42与永磁轨道12的相对位置关系，为测试提供准确的位置参数。通过改变密封箱体41内的空气压力来改变超导体42周围的空气压力环境，从而获得不同压力环境下的磁悬浮特性。竖向传感器和横向传感器分别用于测量磁悬浮特性中的竖向力和横向力。

本发明通过改变超导体42与永磁轨道12之间的位置、超导体42周围的空气压力环境来改变测试参数和环境，使测试结果更接近于真实情况。

在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，悬臂30的下方设置有压力承接板33，压力承接板33的下端固定有横向滑轨34，压力承接板33通过连接轴31与悬臂30连接，横向滑轨34的下端通过滑块37设置有夹具固定板38，夹具固定板38能够相对于横向滑轨34横向移动，密封箱体41固定在夹具固定板38上，其中，竖向力传感器32设置在悬臂30与压力承接板33之间；横向滑轨34的端部形成有与夹具固定板38的侧边相对的止挡板，横向力传感器35设置于止挡板与夹具固定板38的侧边之间，并通过推抵轴36与家具固定板连接。

为能够驱动悬臂30竖直移动，高温超导磁悬浮特性测试装置还包括竖向驱动机构，竖向驱动机构包括竖向伺服电机39，竖向主体20上设置有竖向滑轨21，悬臂30装设在竖向滑轨21上，竖向伺服电机39用于驱动悬臂30在竖向滑轨21上竖直滑动。

为能够驱动滑动平台11水平横向移动，高温超导磁悬浮特性测试装置还包括横向驱动机构，横向驱动机构包括装设在基座10上的横向伺服电机13以及驱动滑动平台11横向移动的丝杆14。

为能够改变密封箱体41内的气体压力，低气压装置还包括真空泵43和真空计44，真空泵43与密封箱体41内部连通以抽取密封箱体41内的空气，真空计44用于测量密封箱体41内的真空度。该真空度的值指示超导体42周围的气体环境。

为方便安放超导体42，密封箱体41的底板的上板面开设有容置槽45，超导体42设置在容置槽45中，容置槽45上方还封盖有盖板46。

为盛放液氮，底板上还设置有框状的挤塑板47，挤塑板47与底板围城盛放液氮的容腔，挤塑板47通过环氧低温胶粘接在底板上。

根据上述可知，本发明的高温超导磁悬浮特性测试装置在功能上增设了高温超导磁悬浮悬浮特性测试部分，兼具为高温超导体42材提供不同低气压环境的能力以及不同气压条件下高温超导体42材悬浮特性的测试能力。一方面，能够用于实验测试高温超导磁悬浮系统中超导体42材与永磁轨道12之间的相互作用力，包括竖直方向的悬浮力、水平方向的导向力以及力弛豫等。同时，竖向和水平方向运动速度可调节，可以满足不同需求的运动状态，此外，力传感器测试精度可精确到0.01n。另一方面，低气压装置部分中所用密封箱采用透明亚克力有机玻璃板与环氧树脂板组装而成，具有可观性强、结构简单等优点；此外，与现有同类技术相比，该密封箱不仅能够维持0.1—1atm范围内的不同低气压值，同时也是盛装制冷剂(液氮)的容器以及超导体42的夹具，大大简化了整套实验装置。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。