[发明专利]一种基于高温超导磁悬浮演示模型的驱动系统

说明书

本发明公开了一种基于高温超导磁悬浮演示模型的驱动系统，包括模型小车、永磁轨道、位移传感器、单片机、电源和驱动线圈，模型小车放置在永磁轨道上，模型小车包括外壳和保温内壳，外壳内部四个角设有车载永磁铁，外壳上设有液氮灌液口和液氮出气口，液氮灌液口和液氮出气口与保温内壳相连通，保温内壳底部设有高温超导块材，位移传感器设置在驱动线圈上端中部，驱动线圈底面固定在永磁轨道上，电源分别与位移传感器、单片机和驱动线圈电性连接，位移传感器用于检测模型小车的通过或离去，单片机用于控制驱动线圈通电/断电，位移传感器和单片机相连。本发明具有曲线通过性能高、成本低和加速减速稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于电磁技术领域，具体涉及一种基于高温超导磁悬浮演示模型的驱动系统。

背景技术

磁悬浮技术起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。1922年，德国赫尔曼·肯佩尔提出的电磁悬浮原理使得在过去三四十年来，磁悬浮技术无论是车辆性能还是运行控制技术，技术层面的多数难题都已经得到解决，研制的不少设备达到了最初设想的技术水平。

超导技术的发展以及设备制造工艺和系统建设水平的提高，使磁悬浮技术的应用能力得到了更快的提升。按照线圈导体属性，磁悬浮技术可分为常导型和超导型；按照悬浮原理磁悬浮技术可分为电磁悬浮系统(EMS)和电动悬浮系统(EDS)。从原理上，磁悬浮技术可分为/常导+EMS0(常导磁吸型)和/超导+EDS0(超导磁斥型)两种主要模式。德国的TR技术采用/常导+EMS0，而日本的ML技术采用/超导+EDS0，他们分别代表了目前国际上两种比较接近实用水平的磁悬浮运输技术

倒挂磁悬浮演示系统就是利用了高温超导的原理，传统的倒挂磁悬浮演示系统是将超导块固定在小车模型里，给超导块用液氮降温，当达到超导状态后，小车钉扎在永磁轨道上，形成一种既可以悬浮又可以悬挂的稳定状态。现有技术是通过直线电机进行驱动，具体是将一块铝板固定于高温超导磁悬浮小模型的上方，之后将直线电机固定于永磁轨道上方，模型可以在直线电机与永磁轨道中间通过，每次通过时在直线电机行波磁场的作用下，铝板上感应出涡流，从而产生一定的驱动力，驱动载有铝板的小车前进。

现有的直线电机驱动技术驱动力较小，并且在驱动过程中模型车体会发生抖动的现象影响模型的展示效果，直线电机的驱动控制虽然已经成熟，但是一般用于大型设备，驱动控制系统复杂，而且价格非常昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于高温超导磁悬浮演示模型的驱动系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于高温超导磁悬浮演示模型的驱动系统，其特征在于：包括模型小车、永磁轨道、位移传感器、单片机、电源和驱动线圈，所述模型小车放置在永磁轨道上，所述模型小车包括外壳和设置在外壳内部的保温内壳，所述外壳内部的四个角设置有容纳槽，所述容纳槽中设置有车载永磁铁，所述外壳上设置有液氮灌液口和液氮出气口，所述液氮灌液口和液氮出气口与保温内壳相连通，所述保温内壳底部设置有高温超导块材，所述位移传感器设置在驱动线圈上端中部，所述驱动线圈底面固定在永磁轨道上，所述电源分别与位移传感器、单片机和驱动线圈电性连接，所述位移传感器用于检测模型小车的通过或离去，所述单片机用于控制驱动线圈通电/断电，所述位移传感器和单片机相连。

优选的，所述车载永磁铁排布方式采用N极朝向模型小车外部。

优选的，所述保温内壳底部设置有两块高温超导块材。

优选的，所述驱动线圈采用直径为1mm的漆包线缠绕制成截面为矩形的螺线管。

优选的，所述驱动线圈的长度与模型小车的长度相同。