[发明专利]一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构方法及装置

权利要求书

1.一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构方法，该方法包括以下步骤：

配置两个呈垂直关系放置的高温超导磁体对(磁场由电磁铁产生)与一个呈水平关系放置的高温超导体磁体对(磁场由永磁铁产生)钉扎铰链；

场冷呈水平关系放置的高温超导体，形成非接触的转动轴；

顺序控制电磁铁通电和液氮冷却高温超导体时间，从而先后实现预设的两个平衡稳定状态；

完成两个预设的平衡状态之后，通过控制电磁铁通电时间和方向实现非接触结构的重构过程；

其中所述方法依赖于高温超导体捕获磁力线，与其对应电磁铁与永磁铁的相互作用，并利用电磁铁磁场易控制的特点，实现模块化结构的重构。

2.一种实现权利要求1中所述模块化可重构方法的可重构装置，其特征在于：可重构装置是由磁体模块(1)和超导体模块(4)所组成；由Ф40×10mm钕铁硼永磁铁(7)与EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)低温容器(8)中的液氮冷却的Ф35×10mm钇钡铜氧(YBCO)高温超导体面面相对提供非接触的转动轴；由电磁铁(2)与EVA低温容器(3)中的液氮冷却的Ф30×14mm钇钡铜氧(YBCO)高温超导体面面相对设定第一个稳定平衡位置；由电磁铁XDA-100(10)与EVA低温容器(6)中的液氮冷却的Ф30×14mm钇钡铜氧(YBCO)高温超导体面面相对设定第二个稳定平衡位置；

构建好非接触转动轴和设定好两个平衡位置后，电磁铁(2)断电，且使磁体模块(1)与超导体模块(4)处于第二个平衡位置，电磁铁(10)的通电电流大小不变方向相反，由于电磁铁(10)的磁场反向使其与低温容器(6)中的高温超导体产生斥力，驱动超导体模块(4)在由永磁铁(7)与低温容器(8)中的高温超导体构造的非接触转动轴下旋转，当超导体模块(4)旋转超过90°后，电磁铁(2)通入与设定平衡位置大小和方向相同的电流，由于电磁铁(2)的磁场与低温容器(3)中超导态的高温超导体的相互作用，超导体模块(4)将稳定在第一个平衡位置，要使超导体模块(4)回到第二个平衡位置，只需改变电磁铁(2)的电流方向，在超导体模块(4)转动超过90°后，改变电磁铁(10)的电流使其恢复到与设定平衡位置时的电流即可。

3.如权利要求2中所述的一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构装置，其特征在于：电磁铁(2)和电磁铁(10)磁场方向容易通过改变电流的方向实现，使其与各自在平衡位置面对的YBCO高温超导体产生引力和斥力来实现重构过程。

4.如权权利要求2中所述的一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构装置，其特征在于：圆柱形永磁铁(8)产生对称分布的磁场，高温超导体在磁场不变方向上自由度不限制，二者形成了钉扎铰链形式，此铰链具有非接触无摩擦的特点。

5.在权利要求1中所述的一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构方法基础上构建的一种基于超导磁通钉扎连接的模块化可重构扩展结构，其特征在于：通过一个主动模块A和两个相对固定的模块B、C，通过改变主动模块A上的四块电磁铁的电流方向和控制模块B和C上分布在四角上的高温超导体的超导与失超，实现三个模块十二种不同的非接触连接构型。