[实用新型]一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮领域，具体来讲是一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置。

背景技术

高温超导块材独特的零电阻、迈斯纳效应和磁通钉扎特性，使它能够在外磁场中实现无需能量输入的自稳定悬浮。因此，高温超导块材被广泛的应用于飞轮储能、航天助推发射和磁浮车系统等。高温超导磁悬浮系统的悬浮特性不仅与高温超导材料的磁通钉扎特性有关，还取决于外磁场的强度及分布。在现有的制备技术条件下，高温超导块材的钉扎性能已基本趋于稳定，难已有大幅度提升。为了满足磁悬浮系统更高悬浮性能的要求，增加外磁场的磁场强度和梯度，优化磁场位形，是当前工程化应用普遍采用的方法。目前，国内外在永磁体或永磁导轨产生的磁场中，对高温超导块材的静态、动态悬浮特性开展了大量的实验和理论研究，在一定程度上揭示了超导磁悬浮系统主要的力学特征和动态响应规律。但是，由于永磁体材料自身性能的限制，目前，对磁悬浮系统悬浮特性的研究受到永磁体或永磁导轨磁场梯度、强度、可控性差的制约。另外，磁场也是研究物理现象和机理的重要工具，在目前高温超导体的超导机制还不甚清晰的前提下，运用超导磁体磁场进行磁悬浮系统悬浮特性及机理的研究，可以揭示出一些在常规永磁体磁场中无法观察到的新物理现象及特征，有助于加深对高温超导体的超导机制及高温超导块材与外磁场相互作用机理的理解，为未来高温超导磁悬浮系统走向更广泛的应用提供一定的依据。目前，在超导磁体磁场中对磁悬浮系统的悬浮特性开展了为数不多的研究，但基本都是在超导磁体低磁场中对高温超导块材的悬浮特性进行测试，还尚未充分利用到超导磁体磁场可变、可控、强磁场、高梯度的特性，对高温超导块材在超导磁体高梯度磁场和强磁场中交流损耗的研究较少。而且，现有的大多数装置测试内容单一、结构复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在此提供了一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置，该装置具有结构简单、操作方便、测试内容多样等优点。装置中作为磁源的超导磁体产生的高梯度、强磁场的磁场位形，能充分地发挥高温超导块材的悬浮特性，有效地对磁悬浮系统在强磁场及变化磁场中的悬浮力、悬浮力弛豫以及交流损耗等特性进行测试，有助于揭示出一些新的物理现象及特征。

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的：

一种高梯度强磁场磁悬浮特性测试装置，为在高梯度强磁场对超导块的悬浮特性提供多维度的测试平台。测试装置主要由超导磁体10构成的外磁场和置于超导磁体上方的测试支架构成；其中:

所述测试支架具有三只支撑杆6，支撑杆的上端与顶板2固联,支撑杆的下端与超导磁体10上法兰9连接，构成一个固定的支架；呈三角形外形的顶板2中心置有伺服电机1，伺服电机驱动与其输出轴相联的移动杆3实现垂直于顶板平面的上下移动；移动杆上设置有位移传感器4；被测超导块14置于力传感器7下部的连接杆8上。

所述超导磁体10内置有两个结构完全相同的同轴超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13,在超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13中通大小相等、方向相反的励磁电流时，会产生比传统的以相同大小电流励磁的单个励磁线圈更高的磁场梯度。当在两个励磁线圈中通以不同大小和方向的励磁电流时，会产生低磁场、强磁场以及梯度和强度可变的变化磁场位形。

液氮低温容器11置于超导磁体10的室温通孔16内，置有被测超导块14的连接杆8伸入液氮低温容器11内，连接杆8的轴线与室温通孔的轴线重合；测试悬浮特性的力传感器7通过连接件5设置在位移传感器4的下方，被测超导块14由连接杆8与力传感器7相连。

伺服电机的速度可调，以便于测试运动速度对超导块悬浮特性的影响。为了防止超导磁体磁场对测试结果的影响，连接件和连接杆全部采用尼龙棒加工而成。

液氮低温容器不与力传感器连接，而直接放置在超导磁体室温通孔内，防止由于液氮挥发对测试结果的影响。

交流电磁线圈直接嵌套在超导块外部，用于测试不同幅值和频率的交流扰动磁场作用下，超导块的交流损耗。

采用如上的装置，通过调整被测超导块14与超导磁体10相对位置、改变超导磁体10内同轴的超导磁体励磁线圈A12和超导磁体励磁线圈B13的励磁电流大小和方向、向交流电磁线圈15中通入不同的交流信号，实现磁悬浮系统多方面悬浮特性的综合测试，其中包括并不限于：1)高梯度磁场中的悬浮特性测试、2)强磁场中的悬浮特性测试、3)交流磁扰动下的交流损耗测试。