一种高温超导磁浮系统动态场冷过程及测量方法
技术领域
本发明属于高温超导磁浮系统及动态过程应用领域,特别涉及一种高温超导磁浮系统动态场冷过程及测量方法。
背景技术
高温超导磁浮系统具有自稳定的悬浮、导向能力,具有结构简单、无需电力维持、节能、环保等优点。在地面超高速交通运输、电磁发射等领域具有广阔的应用前景。
如图4所示,目前,高温超导磁浮系统的场冷过程基本上都是准静态过程,对高温超导磁浮系统测试大多数都是在准静态场冷后进行测量的,也有一部分是静态场冷后再进行的动态测量,但是都没有涉及到低温杜瓦与永磁轨道发生相对运动时的场冷过程。
为了研究高温超导磁浮系统在不同场冷速度下,以及不同高度下对高温超导磁浮系统的导向力以及悬浮力的影响,本发明提供了一种高温超导磁浮系统动态场冷过程及测量方法,基于高速旋转机构,在对高温超导体制冷之前,开启高速旋转机构,使环形永磁轨道与低温杜瓦实现高速相对运动,然后在此期间,对高温超导体进行制冷,从而间接模拟低温杜瓦在高速动态时对高温超导体进行场冷。
发明内容
本发明的目的为了有效的解决在不同速度、不同高度下高温超导体(YBCO)场冷的问题,能够有效的测试动态速度对悬浮力大小的影响,进而扩展了高温超导磁浮系统的动态性能评价指标及测量方法。
为了实现上述目的,本发明的技术解决方案是:
一种高温超导磁浮系统动态场冷过程及测量方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
S1:组建动态场冷过程及测试装置并进行测试前的准备;
S2:将高温超导体固定在低温杜瓦底部,调节测试装置,使得圆环形的永磁轨道正对于低温杜瓦;
S3:调节低温杜瓦的初始高度,并旋转圆环形的永磁轨道;
S4:制冷低温杜瓦,模拟低温杜瓦在动态中场冷;
S5:高温超导体完全场冷后,调节低温杜瓦的高度至工作高度,三轴力传感器采集数据实时反馈到信息采集系统,并对信息采集系统采集的数据处理;
其中,所述的测试装置包括旋转滑台模组、垂直滑台模组、三轴力传感器、低温杜瓦、永磁轨道和底座构成;在底座上设置旋转滑台模组,旋转滑台模组上固定永磁轨道,旋转滑台模组的旋转电机驱动永磁轨道旋转,永磁轨道上方设置低温杜瓦,低温杜瓦底部设置高温超导体,所述三轴力传感器与垂直滑台模组连接。
进一步的,所述S1包括如下步骤:
S101:永磁轨道上方一定间隙放置低温杜瓦,永磁轨道底部固定在永磁轨道基底上,永磁轨道和永磁轨道基底整体固定在旋转滑台模组上;
S102:将三轴力传感器的一端通过“π”型连接件连接低温杜瓦,另一端与垂直移动横梁相连接;
S103:垂直移动横梁与垂直驱动电机通过传动系统相连接,通过调节垂直移动横梁的高度来间接的调节低温杜瓦的工作高度;
S104:将三轴力传感器通过信号线与数据采集系统连接;
S105:数据采集系统采集三轴力传感器的测量数据。
进一步的,所述S2包括如下步骤:
S201:将高温超导体放入低温杜瓦的底部,并锁紧;
S202:将永磁轨道的位置横向中心线与其上方低温杜瓦的横向中心线重合;
S203: 将永磁轨道的位置纵向中心线与其上方低温杜瓦的纵向中心线重合。
进一步的,所述S3包括如下步骤:
S301:根据不同初始高度要求,调节垂直移动横梁,通过垂直长度计量器记录达到要求;
S302:开启旋转电机,低温杜瓦下的圆形永磁轨道随着旋转电机发生高速旋转。
进一步的,所述S4包括如下步骤:
S401:通过注入液氮、低压固氮处理、制冷机制冷的单一方法或任意二种及以上的组合方法,对低温杜瓦中的高温超导体进行制冷;
S402:在制冷过程,低温杜瓦与圆环形的永磁轨道发生相对运动,间接模拟低温杜瓦在动态状态下进行场冷;
S403:通过调节旋转电机的频率,改变其转速,使得其上方低温杜瓦在不同速度运动状态下进行场冷。
进一步的,所述S5包括如下步骤:
S501:垂直移动横梁与垂直驱动电机相连接,调节低温杜瓦与永磁轨道的间隙为工作高度;
S502:三轴力传感器测量低温杜瓦所受的导向力和悬浮力;
S503:通过三轴力传感器将数据传到数据采集系统,关闭旋转电机。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:能有效的解决在不同速度、不同高度下高温超导体(YBCO)动态场冷的问题,能够有效的测试动态过程中悬浮力和导向力大小,进而扩展了高温超导磁浮系统的动态性能评价指标及测量方法。
附图说明
本
附图说明
是对本发明的进一步补充说明,不对本发明实施例的限定,在附图说明
中:图1:本发明的测试示意图;
图2:本发明测试装置的结构示意图一;
图3:环形永磁轨道与低温杜瓦俯视图;
图4:传统场冷过程及测试过程示意图;
图5:动态场冷过程及测试过程示意图;
图6:侧向环形永磁轨道与低温杜瓦横向视图;
附图中标号的名称:
1- 旋转滑台模组,101-永磁轨道,102-永磁轨道基底,105-旋转电机,2- 垂直滑台模组,202-垂直移动横梁,203-三轴传感器,204-“π”形连接件,205-低温杜瓦,206-高温超导体,207-垂直长度计量器, 211-垂直驱动电机,3-底座, Gap-悬浮间隙,CH-初始冷却高度,WH-工作高度。
具体实施方式
如图2与图3所示,本发明涉及的测试装置包括旋转滑台模组1、垂直滑台模组2、三轴力传感器203、低温杜瓦205、永磁轨道101和底座3,在底座3上设置旋转滑台模组1,旋转滑台模组1上固定永磁轨道101,旋转滑台模组1的旋转电机105驱动永磁轨道101旋转,永磁轨道101上方设置低温杜瓦205,低温杜瓦205底部设置高温超导体206,所述三轴力传感器203与垂直滑台模2组连接。
如图5所示的,永磁轨道101正上方初始冷却高度CH处设置低温杜瓦205,使永磁轨道101随着转盘高速旋转,此时向低温杜瓦205中添加液氮,间接模拟高温超导体206与永磁轨道101在相对运动过程中进行场冷,当高温超导体206完全冷却后,之后分两种情况进行测试,一种是永磁轨道101静止在低温杜瓦下方,使得低温杜瓦与永磁轨道的悬浮间隙Gap为工作高度WH,三轴力传感器203测量低温杜瓦205的悬浮力、导向力及磁阻力。另一种是永磁轨道101继续高速旋转在低温杜瓦205下方,使得低温杜瓦205与永磁轨道101的间隙为工作高度WH,通过三轴力传感器测量低温杜瓦205的悬浮力、导向力及磁阻力。
如图1、图2、图3、图4与图5所示,本发明提供了一种高温超导磁浮系统动态场冷过程及测量方法,所述方法包括以下步骤:
S1:组建动态场冷过程及测试装置并进行测试前的准备;
所述步骤S1包括如下步骤:
S101:永磁轨道101上方一定间隙放置低温杜瓦205,永磁轨道底部固定在永磁轨道基底102上,永磁轨道和永磁轨道基底整体固定在旋转滑台模组1上;
S102:将三轴力传感器203的一端通过“π”型连接件204连接低温杜瓦205,另一端与垂直移动横梁202相连接;
S103:垂直移动横梁202与垂直驱动电机211相连接,通过调节垂直移动横梁202的高度来间接的调节低温杜瓦205的高度;
S104:将三轴力传感器203通过信号线与数据采集系统连接;
S105:数据采集系统采集三轴力传感器203的测量数据;
S2:将高温超导体206固定在低温杜瓦205底部,调节旋转滑台模组1,使得圆环形的永磁轨道101正对于低温杜瓦205;
所述步骤S2包括如下步骤:
S201:将高温超导体206放入低温杜瓦205的底部,并锁紧;
S202:将永磁轨道101的位置横向中心线与其上方低温杜瓦205的横向中心线重合;
S203: 将永磁轨道101的位置纵向中心线与其上方低温杜瓦205的纵向中心线重合;
S3:调节低温杜瓦初始高度CH,并旋转圆环形的永磁轨道101;
所述步骤S3包括如下步骤:
S301:根据不同初始高度CH要求,调节垂直移动横梁202,通过垂直长度计量器207记录达到要求;
S302:开启旋转电机105,低温杜瓦205下的圆环形永磁轨道101随着旋转电机105发生高速旋转;
S4:制冷低温杜瓦205,模拟低温杜瓦205在动态中场冷;
所述步骤S4包括如下步骤:
S401:通过注入液氮、低压固氮处理、制冷机制冷的单一方法或任意二种及以上的组合方法,对低温杜瓦205中的高温超导体206进行制冷;
S402:在制冷过程,低温杜瓦205与圆环形永磁轨道101发生相对运动,间接模拟低温杜瓦205在动态状态下进行场冷;
S403:通过调节旋转电机105的频率,改变其转速,使得其上方低温杜瓦205在不同速度运动状态下进行场冷;
S5:高温超导体206完全场冷后,调节低温杜瓦205的高度为工作高度WH,三轴力传感器203采集数据实时反馈到信息采集系统,并对信息采集系统采集的数据处理;
所述步骤S5包括如下步骤:
S501:垂直移动横梁202与垂直驱动电机211通过传动系统相连接,调节低温杜瓦205与永磁轨道101的间隙为工作高度(WH);
S502:三轴力传感器203测量低温杜瓦205所受的导向力和悬浮力;
S503:通过三轴力传感器203将数据传到数据采集系统,关闭旋转电机105。
以上高温超导磁浮系统的动态场冷过程及测量方法,同样适用于如图6所示的侧向环形永磁轨道所构成的动态性能测试装置中,具体流程与步骤可参考本实施例,这里不再复述。
可以看出,与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的目的为了有效的解决在不同速度、不同高度下高温超导体(YBCO)场冷的问题,能够有效的测试动态速度对悬浮力大小的影响,进而扩展了高温超导磁浮系统的动态性能评价指标及测量方法。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇:石墨接头机器人自动装卡簧、装栓机
- 下一篇:温度调控系统