一种设有软磁材料的超导悬浮导轨制造技术

本实用新型专利技术公开一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的若干块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数；多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢组合而成。实施中，采用软磁材料进行磁通传导，软磁材料的加入将会大大降低左右两个磁极的磁场强度，这样就会减少相同磁极汇聚起来导致的退磁问题；同时用软磁材料替换多边形永磁体，这样极大地降低了导轨的成本，同时又能让导轨接近全磁钢导轨的磁场强度效果，具有很高的性价比。很高的性价比。很高的性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种设有软磁材料的超导悬浮导轨


[0001]本技术主要涉及超导悬浮导轨的
，特别涉及一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，尤其涉及用软磁材料来传导磁场的超导悬浮导轨。

技术介绍

[0002]现有技术中，超导体在超导状态下将展现电阻骤降的零电阻特性以及完全抗磁通的迈斯纳效应，两种效应相叠加将会使得超导材料形成一个与已有磁场相互抵抗的作用力，使合力为零，出现超导材料稳定的悬浮在一个恒定的磁场之上的现象。
[0003]目前通用的超导体为第二类超导体，其在混合状态中表现的迈斯纳效应并不完全，较薄的超导体会在内部形成量子化的磁通管道，以使得磁力线得以通过。通过的这部分磁力线将对超导材料实现钉扎作用，若产生位置偏离，磁力线将以更长的路径穿过磁通管道，则根据第一定理，会产生使超导材料回复到原有位置的作用力。因此，第二类超导体的高温超导悬浮系统具有自稳定的性质，而且并不需要额外的控制系统。
[0004]现有技术中，实现的高温超导材料悬浮是指常用的钇钡铜氧超导体(YBCO)、钆系氧化物超导体(GdBaCuO)等与稀土类ReBaCuO超导体的悬浮。悬浮过程通常为在恒定磁场中使得材料冷却至临界温度以下，被恒定磁场捕获，以实现超导体对于磁通的钉扎作用，此时的超导悬浮为自稳定的无源系统。
[0005]传统超导悬浮模型中的永磁体导轨，仅通过永磁体以N
‑
S的方式排列，以形成稳定磁场，达到使超导材料悬浮的目的，普通方案中为了增强永磁轨道上方的磁场，通常永磁体选用稀土永磁体，即使是这样，其轨道提供的表面磁场强度也非常低，对于超导体悬浮力的增强作用十分有限。同时，由于采用充磁磁钢进行排列组成永磁体导轨，永磁体导轨上方的磁场也会发生磁极汇聚的现象，导致退磁问题的发生。
[0006]又由于超导材料价格昂贵，使得永磁体导轨的造价一直居高不下，无法大面积推广使用。

技术实现思路

[0007]本技术针对上述问题，提供了一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，通过在导轨的磁钢列阵拓扑结构中设置软磁材料，来替代其中的一块或者几块多边形磁钢，极大降低了导轨的成本，减少因磁极汇聚导致的退磁问题。
[0008]本技术的目的可以通过下述技术方案来实现：
[0009]一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其特征在于，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的若干块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；
[0010]多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数，多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢单体组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢单体组合而成。
[0011]优选的，多边形磁钢块数Z，满足Z＝4*n+3其中第4*n块多边形永磁体用软磁材料
进行替换，其中n∈N
*
。
[0012]进一步，多边形磁钢采用正三角形、等腰梯形、平行四边形、五边形或者六边形，软磁材料的外形与其左右相邻的两块多边形磁钢的形状相匹配。
[0013]进一步，多边形磁钢的四周设有倒角，倒角≥0.5mm*45
°
。
[0014]更进一步，导轨由6块正三角形磁钢和一块正三角形软磁拼合构成，从左往右，软磁材料设置在第4块；规定从左往右第一块三角形磁钢块的底边为水平方向，第一块三角形磁钢的充磁方向与水平向右方形的夹角为α，则式中[]为取值范围，整个永磁体阵列组成的导轨的每块磁钢的充磁方向与水平向右方向的夹角θ，θ∈R，夹角逆时针方向为正，第i块材料若为永磁体材料，则该磁钢i∈N
*
的充磁方向这里的公式中的 []代表取整函数。
[0015]相对于现有技术，本技术的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
[0016]1、本技术所述的改进方案中，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的2
‑
3块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导，软磁材料的加入将会大大降低左右两个磁极的磁场强度，这样就会减少相同磁极汇聚起来导致的退磁问题；
[0017]2、本技术的技术方案中，多边形磁钢块数Z，满足Z＝4*n+3，其中第4*n块多边形永磁体用软磁材料进行替换，其中n∈N
*
，这样极大地降低了导轨的成本，同时能让导轨接近全磁钢导轨的磁场强度效果，具有非常高的性价比；
[0018]3、本技术的实施中，软磁材料可以与磁钢完美拼合，形成一体的导轨，同时软磁体的形状和面积可以根据磁极汇聚的强弱进行调整，保证导轨的单边能获得比较强的磁场分布；
[0019]4、本技术的结构布局合理，软磁材料较为便宜，降低了现有磁钢导轨的成本，使用效果良好，易于推广和利用。
附图说明
[0020]图1为本技术的磁钢列阵拓扑结构示意图。
[0021]图2为本技术没有设置软磁材料的磁钢列阵拓扑结构示意图。
[0022]图3
‑
图4为本技术的又一实施例结构示意图
[0023]图中标注如下：
[0024]1多边形磁钢、2充磁方向、3软磁材料。
具体实施方式
[0025]以下结合附图详细说明本技术的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本技术。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本技术，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本技术的范围。
[0026]如图1所示，一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其与现有技术的区别在于，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的2
‑
3块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚(参见图2中)，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；需要说明一下，磁性材料里的软磁材料是一种高磁导率、低矫顽力的导磁材料。比如常见的非奥氏体钢、普通碳钢等。或者其他高磁导率的导磁材料，例如钴基、硅基、镍基等导磁材料。
[0027]多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数，多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢单体组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢单体组合而成。
[0028]具体来说，相邻的2
‑
6块磁钢由于充磁方向和拼合方式的问题，容易发生磁极汇聚现象，这里需要解释下什么是磁极汇聚，磁极汇聚就是相同的磁极汇聚到一起，会产生退磁现象，不利于磁场增强；而磁场汇聚则是把磁钢线汇聚到一起，起到增强磁场的作用。通过在若干磁钢中间隔填设软磁材料，可以使得相邻两个磁极的磁场强度大大降低，可以减少相同磁极汇聚起来导致退磁的问题。同时，由于永磁体磁钢的造价比较高，如果在列阵拓扑结构中加入软磁材料，则也能起到磁通传导效果，可以获得接近全磁钢导轨的磁场强度效果，极大地降低了成本。
[0029]实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其特征在于，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的若干块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数，多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢单体组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢单体组合而成。2.根据权利要求1所述的一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其特征在于，多边形磁钢块数Z，满足Z＝4*n+3，其中第4*n块多边形永磁体用软磁材料进行替换，其中n∈N
*
。3.根据权利要求1所述的一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其特征在于，多边形磁钢采用等腰三角形、等腰梯形、平行四边形、五边形或者六边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴瑞琳，高凌宇，张航，
申请(专利权)人：苏州英磁新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：