一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统的制作方法

本发明涉及磁悬浮技术领域，更具体的说是涉及一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统。

背景技术：

磁悬浮技术起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。1922年，德国赫尔曼·肯佩尔提出的电磁悬浮原理使得在过去三四十年来，磁悬浮技术无论是车辆性能还是运行控制技术，技术层面的多数难题都已经得到解决，研制的不少设备达到了最初设想的技术水平。

超导技术的发展以及设备制造工艺和系统建设水平的提高，使磁悬浮技术的应用能力得到了更快的提升。按照线圈导体属性，磁悬浮技术可分为常导型和超导型；按照悬浮原理磁悬浮技术可分为电磁悬浮系统(EMS)和电动悬浮系统(EDS)。从原理上，磁悬浮技术可分为/常导+EMS0(常导磁吸型)和/超导+EDS0(超导磁斥型)两种主要模式。德国的TR技术采用/常导+EMS0，而日本的ML技术采用/超导+EDS0，他们分别代表了目前国际上两种比较接近实用水平的磁悬浮运输技术

倒挂磁悬浮演示系统就是利用了超导的原理，传统的倒挂磁悬浮演示系统采用单超导模型，将超导块封在小车模型里，给超导块用液氮降温，当达到超导状态后，小车吸附在永磁导轨上，形成一种倒挂的状态。但是由于小车受到单面超导的磁悬浮吸力，无法保证小车重力和超导块与永磁之间力的平衡，小车会悬浮不稳定，演示的时间较短，容易发生脱落。

因此，如何提供一种小车受力平衡，可保持稳定悬浮状态的磁悬浮小车演示系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统来解决现有技术中单超导、单导轨磁悬浮小车演示模型悬浮不稳定且易脱落的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统，包括：永磁导轨、支架、上超导盒、下超导盒、超导块、小车模型；

所述支架上设置有水平板；

所述永磁导轨包括上永磁导轨和下永磁导轨；所述上永磁导轨架设在所述水平板的顶面，所述下永磁导轨架设在所述水平板的底面；

所述上超导盒设置在所述上永磁导轨的顶面；

所述下超导盒设置在所述下永磁导轨的底面，并通过弯杆与所述上超导盒连接；

所述小车模型包裹所述下超导盒；

所述上超导盒与所述下超导盒内均置有所述超导块。

本发明采用超导原理，通过两组超导块与两组永磁导轨配合，上超导盒与上永磁导轨作用，下超导盒与下永磁导轨作用，小车模型可以稳定的悬浮在下永磁导轨下方。

优选的，所述上超导盒和所述下超导盒的两侧面分别连接有所述弯杆，所述上超导盒与所述下超导盒通过所述弯杆连接。所述弯杆维持上超导盒和下超导盒之间不会因为斥力而相互分离，保证了小车模型悬浮于下永磁导轨下方的稳定性。

优选的，还包括：垫块，所述垫块设置在所述上超导盒与所述上永磁导轨之间。所述垫块为超导块提供一个初始悬浮高度。

进一步的，所述垫块为矩形块，尺寸为60mm*40mm*5mm。

优选的，所述超导块为YBCO超导块。

优选的，所述上超导盒与所述上永磁导轨相斥。

优选的，所述下超导盒与所述下永磁导轨相斥。

两组超导块与两组永磁导轨之间相互的作用力，使小车获得了两个可以稳定的力，同时超导块与永磁导轨距离越近，力越大，小车模型在受到下超导盒与下永磁导轨产生的斥力的作用下，力会有使上超导盒与上永磁导轨之间距离减小的趋势，使得上超导盒内的超导块与上永磁导轨之间的斥力增大，保证超导块具有稳定的悬浮高度不会下落，从而使得小车模型稳定的悬挂在永磁导轨下方。

优选的，所述超导盒为铜制超导盒。由于铜没有磁性，对永磁和超导块之间相互作用时不会产生影响，并且铜的导磁性良好，磁场穿过铜盒时衰减非常小，不会对磁场性能造成影响。

优选的，所述弯杆设置有两个以上。所述弯杆可以使小车模型更稳定的倒挂悬浮在永磁导轨下方。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种倒挂磁悬浮小车演示系统，采用超导原理，通过两组超导块与两组永磁导轨配合，上超导盒与上永磁导轨作用，下超导盒与下永磁导轨作用，使小车获得了两个可以稳定的力，同时超导块与永磁导轨距离越近，力越大，小车模型在受到下超导盒与下永磁导轨产生的斥力的作用下，力会有使上超导盒与上永磁导轨之间距离减小的趋势，使得上超导盒内的超导块与上永磁导轨之间的斥力增大，从而使得小车模型稳定的悬挂在永磁导轨下方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统的整体结构示意图；

图2附图为本发明一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统的俯视图；

图3附图为本发明一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统的另一实施例结构示意图。

其中，1、支架，2、上永磁导轨，3、下永磁导轨，4、上超导盒，5、下超导盒，6、小车模型，7、超导块，8、弯杆，9、垫块，10、水平板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见附图1，本发明提供的一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统，包括：永磁导轨、支架1、上超导盒4、下超导盒5、小车模型6、超导块7；支架上设置有水平板10；永磁导轨包括上永磁导轨2和下永磁导轨3；上永磁导轨2架设在水平板10的顶面，下永磁导轨3架设在水平板10的底面；上超导盒4设置在上永磁导轨2的顶面；下超导盒5设置在下永磁导轨3的底面，并通过弯杆8与上超导盒4连接；小车模型6包裹下超导盒5；上超导盒4与下超导盒5内均置有超导块7。

参见附图2，为了进一步优化上述方案，上超导盒4和下超导盒5的两侧面分别连接有弯杆8，上超导盒4与下超导盒5通过弯杆8连接。

为了进一步优化上述方案，超导块7为YBCO超导块。

为了进一步优化上述方案，上超导盒4与上永磁导轨2相斥。

为了进一步优化上述方案，下超导盒5与下永磁导轨3相斥。

为了进一步优化上述方案，上超导盒4和下超导盒5均为铜制超导盒。

为了进一步优化上述方案，弯杆8设置有两个以上。

在具体使用时，将液氮通过加液氮孔11注入上超导盒4与下超导盒5，给超导块7降温，直至液氮没过超导块7且不再沸腾，此时超导块7已经达到超导状态，上超导盒4在斥力的作用下会悬浮在上永磁导轨2上方，下超导盒5通过弯杆8与上超导盒4连接，使得小车模型4悬浮在下永磁导轨3下方。此时，由于下超导盒5在斥力的作用下与下永磁导轨3相斥，会有使下超导盒5与下永磁导轨3之间距离减小的趋势，从而增加了上超导盒4与上永磁导轨2之间的磁悬浮力，形成了两组超导块与两组永磁导轨相互配合的状态。弯杆8的长度大于上永磁导轨2到下永磁导轨3的厚度，使得在上超导盒4与小车模型6实现理想的悬浮状态，此时轻轻推动小车模型6，提供一个初始动力，小车模型6便可实现无摩擦运动。

实施例2

如附图3所示，本发明提供了一种双超导倒挂磁悬浮小车演示系统，包括：永磁导轨、支架1、上超导盒4、下超导盒5、小车模型6、超导块7、垫块9；支架上设置有水平板10；永磁导轨包括上永磁导轨2和下永磁导轨3；上永磁导轨2架设在水平板10的顶面，下永磁导轨3架设在水平板10的底面；上超导盒4设置在上永磁导轨2的顶面；下超导盒5设置在下永磁导轨3的底面，并通过弯杆8与上超导盒4连接；小车模型6包裹下超导盒5；上超导盒4与下超导盒5内均置有超导块7；垫块9设置在上超导盒4与上永磁导轨2之间。

为了进一步优化上述方案，超导块7为YBCO超导块。

为了进一步优化上述方案，上超导盒4与上永磁导轨2相斥。

为了进一步优化上述方案，下超导盒5与下永磁导轨3相斥。

为了进一步优化上述方案，上超导盒4和下超导盒5均为铜制超导盒。

为了进一步优化上述方案，弯杆8设置有两个以上。

在具体使用时，首先将垫块9放置在上超导盒4与上永磁导轨2之间，为上超导盒4提供一个初始悬浮高度，然后将超导块7放在上超导盒4与下超导盒5内，之后分别通过加液氮孔11注入液氮，给超导块7降温，直至液氮没过超导块7且不再沸腾，此时超导块7已经达到超导状态，上超导盒4在斥力的作用下会悬浮在上永磁导轨2上方，下超导盒5通过弯杆8与上超导盒4连接，使得小车模型4悬浮在下永磁导轨3下方。此时，由于下超导盒5在斥力的作用下与下永磁导轨3相斥，会有使下超导盒5与下永磁导轨3之间距离减小的趋势，从而增加了上超导盒4与上永磁导轨2之间的磁悬浮力，形成了两组超导块与两组永磁导轨相互配合的状态。此时轻轻推动小车模型6，提供一个初始动力，小车模型4便可实现无摩擦运动，试验结束后，将垫块9再次放置在上超导盒4与上永磁导轨2之间结束演示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。