[发明专利]适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构

说明书

本发明涉及适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构，包括密封杜瓦，贯穿安装在密封杜瓦中的转轴、套设在转轴中段外侧且与转轴紧密贴合的永磁体、套设在永磁体中段外侧且与永磁体间隙配合的超导块材环以及粘接在超导块材环外侧壁上的导热环。所述永磁体与超导块材环之间的间隙大于0。所述永磁体包括若干永磁环和若干铁磁环，永磁环与铁磁环交替排列，且相邻永磁环的充磁方向相反。本发明所述的适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构具有最佳轴向力和径向力，能提供强而稳定的外磁场强度，从而增强了悬浮效率，提高了超导磁悬浮系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及高温超导磁悬浮系统技术领域，具体涉及适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构。

背景技术

基于超导体的完全抗磁特性和磁通钉扎的现象，高温超导材料制备的块材可以稳定地悬浮(悬挂)在永磁体上方或下方，施加给永磁体一个初始的扭矩后，它就会围绕和块材相互作用力的对称轴旋转起来，利用这一原理制作的高温超导磁悬浮轴承(SMB)，应用于飞轮储能系统中，具有无机械接触、自稳定、结构简单等优点。

飞轮储能要提高其储能效率（包括储能密度、转换效率），就必须不断提高飞轮的转速，减少轴承及空气摩擦的能量损耗，有效的办法就是实现飞轮转子的悬浮高速旋转，一种办法是采用电磁力悬浮，另一种则是采用超导磁悬浮技术，其基本机理为超导体的完全抗磁特性，即超导体处于超导态之后，任何磁场都不能穿透其体内，无需任何外部力，永磁体能悬浮在超导材料之上。

超导飞轮储能就是利用超导磁悬浮实现无摩擦轴承实现高速旋转的一种高效储能技术，相对于电磁斥力悬浮来说，它有两大明显技术优势：一是它无需能量消耗及电磁力大小精确控制就能实现永久悬浮（只要处于超导态）；二是它具有自稳定特性，即悬浮在超导体上的转子当受到横向的作用力偏转时，超导体一种特有的叫做磁通钉扎的现象将产生反作用力使得偏转修正，因此高速旋转时稳定性极高，而电磁悬浮不具备这种能力，高速旋转时消除来自侧向的冲击力等动量控制难度非常大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构，该机构能够增强悬浮效率，提高超导磁悬浮系统的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

适用于高温超导磁悬浮系统的永磁聚磁机构，包括密封杜瓦，贯穿安装在密封杜瓦中的转轴、套设在转轴中段外侧且与转轴紧密贴合的永磁体、套设在永磁体中段外侧且与永磁体间隙配合的超导块材环以及粘接在超导块材环外侧壁上的导热环。所述永磁体与超导块材环之间的间隙大于0。所述永磁体包括若干永磁环和若干铁磁环，永磁环与铁磁环交替排列，且相邻永磁环的充磁方向相反。

进一步的，所述永磁体、超导块材环和导热环均位于密封杜瓦内，使得组件工作在真空环境；所述转轴的中段位于密封杜瓦内，上下两端分别从密封杜瓦的顶部和底部穿出且密封。

进一步的，所述转轴采用合金钢材料。

进一步的，所述永磁环采用NdFeB （钕铁硼）材料。

进一步的，所述超导块材环采用非理想第二类高温超导YBa₂Cu₃O_7-Δ材料，其具有钉扎效应，实现自稳定。

进一步的，所述导热环采用无氧铜材料，导热环通过低温环氧胶粘接在超导块材环的外侧壁上。

进一步的，所述密封杜瓦采用无磁不锈钢材料。