[发明专利]一种设有软磁材料的超导悬浮导轨

说明书

本发明公开一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的若干块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数；多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢组合而成。实施中，采用软磁材料进行磁通传导，软磁材料的加入将会大大降低左右两个磁极的磁场强度，这样就会减少相同磁极汇聚起来导致的退磁问题；同时用软磁材料替换多边形永磁体，这样极大地降低了导轨的成本，同时又能让导轨接近全磁钢导轨的磁场强度效果，具有很高的性价比。

技术领域

本发明主要涉及超导悬浮导轨的技术领域，特别涉及一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，尤其涉及用软磁材料来传导磁场的超导悬浮导轨。

背景技术

现有技术中，超导体在超导状态下将展现电阻骤降的零电阻特性以及完全抗磁通的迈斯纳效应，两种效应相叠加将会使得超导材料形成一个与已有磁场相互抵抗的作用力，使合力为零，出现超导材料稳定的悬浮在一个恒定的磁场之上的现象。

目前通用的超导体为第二类超导体，其在混合状态中表现的迈斯纳效应并不完全，较薄的超导体会在内部形成量子化的磁通管道，以使得磁力线得以通过。通过的这部分磁力线将对超导材料实现钉扎作用，若产生位置偏离，磁力线将以更长的路径穿过磁通管道，则根据第一定理，会产生使超导材料回复到原有位置的作用力。因此，第二类超导体的高温超导悬浮系统具有自稳定的性质，而且并不需要额外的控制系统。

现有技术中，实现的高温超导材料悬浮是指常用的钇钡铜氧超导体(YBCO)、钆系氧化物超导体(GdBaCuO)等与稀土类ReBaCuO超导体的悬浮。悬浮过程通常为在恒定磁场中使得材料冷却至临界温度以下，被恒定磁场捕获，以实现超导体对于磁通的钉扎作用，此时的超导悬浮为自稳定的无源系统。

传统超导悬浮模型中的永磁体导轨，仅通过永磁体以N-S的方式排列，以形成稳定磁场，达到使超导材料悬浮的目的，普通方案中为了增强永磁轨道上方的磁场，通常永磁体选用稀土永磁体，即使是这样，其轨道提供的表面磁场强度也非常低，对于超导体悬浮力的增强作用十分有限。同时，由于采用充磁磁钢进行排列组成永磁体导轨，永磁体导轨上方的磁场也会发生磁极汇聚的现象，导致退磁问题的发生。

又由于超导材料价格昂贵，使得永磁体导轨的造价一直居高不下，无法大面积推广使用。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，通过在导轨的磁钢列阵拓扑结构中设置软磁材料，来替代其中的一块或者几块多边形磁钢，极大降低了导轨的成本，减少因磁极汇聚导致的退磁问题。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：

一种设有软磁材料的超导悬浮导轨，其特征在于，导轨由若干个多边形磁钢依次紧密单排并列而成，相邻的磁钢充磁方向不同，相邻的若干块磁钢的充磁方向发生磁极汇聚，在导轨的若干磁钢中填设至少一块软磁材料，采用软磁材料进行磁通传导；

多边形磁钢的边数为N，N为大于等于3的自然数；

多边形磁钢为相同结构的多边形磁钢组合或者两种及以上不同结构的多边形磁钢组合而成。

优选的，多边形磁钢块数Z，满足Z＝4*n+3，(n∈N^*)其中第4*n，(n∈N^*)块多边形永磁体用软磁材料进行替换。

进一步，多边形磁钢采用正三角形、等腰梯形、平行四边形、五边形或者六边形，软磁材料的外形与其左右相邻的两块多边形磁钢的形状相匹配。

进一步，多边形磁钢的四周设有倒角，倒角≥0.5mm*45°。