[发明专利]一种超导迈斯纳效应过程做功连续输出装置

说明书

技术领域

本发明属于超导材料的应用技术领域，具体涉及一种超导迈斯纳效应过程做功连续输出装置。

背景技术

超导电性自从发现以来经历了一个世纪的成长，由于其需要特殊的工作环境-低温，使得超导技术的实用化和产业化应用中受到了很大的限制。然而，人类在新能源研究上目光一直没有离开过超导技术，以及目前国际热核实验反应堆（ITER）计划也称为“人造太阳”计划，都在研究和利用超导技术。

超导材料的一个重要特性是迈斯纳效应，超导磁悬浮列车是迈斯纳效应的静态应用。由于技术或者理论以及机械工程上的限制，超导体的迈斯纳效应未能得到充分发挥，人们无法认识到超导电性所具有的可开发的能量转化潜力。如当前中国、美国、英国、德国和日本等国家都在研究开发超导体发电机和电动机，有的船用超导电动机功率甚至达到几百兆瓦，就报道出来的这些设备和装置是旋转磁场分布仍然和常规导体电动机相同，必须应用交流电源，超导电线仍然显示出电阻，或者将超导体仅仅像普通永磁铁一样应用。因此，更深入的理解超导特性和利用开发超导技术，对人类生产生活有着重要的意义和价值。

然而，超导迈斯纳效应过程伴随着对外做功，如果通过合理的磁路设计，将超导迈斯纳效应对外做功过程连续化，可以利用永久磁体构成强磁场的磁极，并使其作用于获得超导态的超导体上，即可以产生强大的排斥力。当前各种超导电缆和超导块体制备技术已臻于成熟，这为超导技术的开发和实施奠定了材料基础，也为实现迈斯纳效应的磁场排斥力变成连续输出的机械动力提供了保证。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种结构简单且设计合理的超导迈斯纳效应过程做功连续输出装置，即在冷媒形成的低温环境中将迈斯纳排斥力变为连续输出的动力装置。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种超导迈斯纳效应过程做功连续输出装置，其特征在于包括冷媒腔及设置于冷媒腔两侧立壁上的转轴，转轴的中部固定有圆形支架，圆形支架两侧的转轴上通过轴承固定有转轮，转轮的外侧圆周上均布有超导体，圆形支架的一侧设有与转轮相对的永磁铁，冷媒腔的内部填充有液体冷媒，冷媒腔的内部侧壁上设有液位检测装置，冷媒腔的一侧设有与冷媒腔相连的冷媒输入管，冷媒输入管上设有电磁阀，液位检测装置检测冷媒腔内液体冷媒的液位低于永磁铁的最低位置时，控制开启电磁阀向冷媒腔内输入液体冷媒，液位检测装置检测冷媒腔内液体冷媒的液位达到转轮圆心所在水平面位置时，控制关闭电磁阀停止向冷媒腔内输入液体冷媒。

进一步限定，所述的液体冷媒为液氦、液氢、液氖、液氮、液氩或液氧。

本发明的工作原理为：超导体在正常态和磁体之间没有力的作用，并且磁场线能穿过；当超导体由正常态进入超导态时会把体内的磁场排出去，这个过程伴随超导体和磁体之间形成排斥力，也就是迈斯纳效应，表现为超导体推开磁铁。并且这个推动力与磁场梯度成正比。而当超导态超导体吸热，会变成正常态，失去超导电性，并和磁体之间作用力也消失。在形成温度梯度的冷媒腔中，用冷媒（如液氮、液氩、液氢或液氦等）设置适当环境温差（上高下低），液态冷媒在冷媒腔下部形成低温区，液面上部是有温度梯度的相对高温区。把超导块沿圆周方向均匀分布在转动轮上，在转轮顶部高温区的超导块是正常态，超导块随转轮转动进入低温区，在低温区超导体由正常态变成超导态，同时遇到在其外边放置的永磁体，此时超导体与永磁体之间发生迈斯纳效应，进而之间产生强的排斥作用，永磁体固定在圆形支架上，超导块被这一排斥力推动，转轮受到一个转动力矩作用而转动。在受力推走一个超导块时，在转轮上排布的另一超导块紧接着进入超导态，再遇到永磁体发生排斥作用被推走。如此连续的超导块到来进入超导态被推走，就形成转轮稳定的转动。而在被推走的超导块随转轮转出液体冷媒液面，就进入冷媒腔的高温区，失超变为正常态，随着转轮转动，再次进入低温区，在没有变为超导态之前与迎面的永磁体不发生作用，顺利变为超导态正好遇到永磁体把它向前推走。如此，布满超导块的转轮不停地转动，在转轮的转轴上形成转动力矩，可以承载负载。这样就能把超导体和永磁体之间的迈斯纳径向排斥力形成连续的动力输出。

本发明具有以下有益效果：

1、动力来源于磁场中超导体产生的迈斯纳效应，通过转轮上沿圆周方向均布的超导体进入和离开冷媒而获超或失超推动转轮连续转动，并输出动力，能量来源于外界环境；

2、它不需要消耗目前所用的各种常规能源，是一种全新的清洁能源形式，所消耗的物质为空气中的气体液化冷媒，如液氦、液氢、液氖、液氮、液氩或液氧等；