阅读说明：本技术 高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置及测量方法 (High-temperature superconducting magnetic suspension system linear translation dynamic performance testing device and measuring method ) 是由 周大进 史景文 程翠华 赵勇 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置及测量方法,其包括底座、水平滑台模组、垂直滑台模组、三轴力传感器、低温杜瓦和永磁轨道；所述水平滑台模组设于底座上,所述永磁轨道连接于水平滑台模组上并由水平滑台模组带动做直线平移往返运动；所述低温杜瓦设于永磁轨道的上方,低温杜瓦的底部固定有高温超导块,所述低温杜瓦的顶部通过三轴力传感器与垂直滑台模组连接,所述垂直滑台模组带动低温杜瓦做垂直运动。本发明通过直线平移往返运动,实现了系统连续动态运行,同时解决了永磁轨道线路长度有限及圆环形永磁轨道线路带来的轨道曲率偏差,使测量结果更加接近系统实际运行状况下的动态特性。(The invention discloses a device and a method for testing linear translation dynamic performance of a high-temperature superconducting magnetic suspension system, wherein the device comprises a base, a horizontal sliding table module, a vertical sliding table module, a triaxial force sensor, a low-temperature Dewar and a permanent magnet track; the permanent magnet track is connected to the horizontal sliding table module and is driven by the horizontal sliding table module to do linear translation reciprocating motion; the low temperature dewar is located permanent magnetism orbital top, and the bottom of low temperature dewar is fixed with high temperature superconductive piece, the top of low temperature dewar is passed through triaxial force sensor and is connected with perpendicular slip table module, perpendicular slip table module drives the low temperature dewar and is vertical motion. The invention realizes the continuous dynamic operation of the system through the linear translation reciprocating motion, and simultaneously solves the problems of limited length of the permanent magnet track circuit and track curvature deviation caused by the circular ring-shaped permanent magnet track circuit, so that the measurement result is closer to the dynamic characteristic of the system under the actual operation condition.)

高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置及测量方法

技术领域

本发明涉及高温超导磁浮系统动态性能测试领域，尤其涉及一种高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置及测量方法。

背景技术

在高温超导磁浮系统的动态性能测量中，受永磁轨道长度及场地的限制，常采用以曲代直的方法，使用圆环形永磁轨道转盘替代直线永磁轨道，在环形永磁轨道上方设置低温杜瓦，通过转盘的转动，间接模拟低温杜瓦在永磁轨道上的连续动态运行。由于圆环形永磁轨道具有一定的曲率，与实际永磁轨道存在差异，使基于转盘系统的动态性能测量结果不能真实反应系统实际直线平移下的磁浮性能。

发明内容

本发明基于现有技术的不足，提出一种高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置及测量方法，在测试轨道长度有限条件下，实现系统连续动态运行效果的模拟，使测量结果更加接近实际系统的动态磁浮特性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置，其包括底座、水平滑台模组、垂直滑台模组、三轴力传感器、低温杜瓦和永磁轨道；

所述水平滑台模组设于底座上，所述永磁轨道连接于水平滑台模组上并由水平滑台模组带动做直线平移往返运动；

所述低温杜瓦设于永磁轨道的上方，低温杜瓦的底部固定有高温超导块，所述低温杜瓦的顶部通过三轴力传感器与垂直滑台模组连接，所述垂直滑台模组带动低温杜瓦做垂直运动从而改变低温杜瓦与永磁轨道间的悬浮间隙。

进一步的，所述水平滑台模组为机械滑台、高温超导磁浮滑台、常导磁浮滑台、永磁磁浮滑台、气浮滑台中的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

进一步的，所述水平滑台模组为机械滑台，该机械滑台包括水平驱动电机、水平滑台支撑座、水平丝杆和水平滑块；所述水平滑块沿水平方向滑动连接于水平滑台支撑座上，所述水平丝杆的两端转动连接于水平滑台支撑座的两端，且水平丝杆的一端与水平驱动电机传动连接，所述水平丝杆与水平滑块底部的螺母座传动连接，所述的永磁轨道通过基底固定在水平滑块上，通过水平驱动电机控制永磁轨道的水平运动速度与行程。

进一步的，所述垂直滑台模组包括垂直支柱、垂直移动横梁、垂直丝杆、二级换向器、横向丝杆、一级转向器和垂直驱动电机；所述低温杜瓦的顶部依次连接“Ⅱ”形连接件、三轴力传感器和垂直移动横梁；所述垂直移动横梁沿竖直方向滑动连接于垂直支柱上，所述垂直驱动电机依次通过一级转向器、横向丝杆、二级转向器、垂直丝杆控制垂直移动横梁的垂直运动。

进一步的，所述低温杜瓦通过注入液氮、低压处理或制冷机制冷的单一方法或任意二种及以上的组合方法，对高温超导块进行制冷。

进一步的，所述高温超导块为ReBaCuO（Re为稀土元素）的块材、带材堆叠或线圈的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

进一步的，所述永磁轨道为永磁体、电磁体或超导线圈磁体的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

进一步的，所述永磁轨道采用永磁体沿横向按Halbach阵列结构进行排列。

本发明高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置的测量方法，所述的测量方法步骤包括：

1）使低温杜瓦正对永磁轨道，通过垂直滑台模组移动低温杜瓦至设置的初始冷却高度；

2）向低温杜瓦内注入液氮，直到高温超导块完全进行入超导态；

3）通过垂直滑台模组带动低温杜瓦上升或下降至设置的工作高度；

4）设置水平滑台模组的往返行程、次数、速度，使低温杜瓦在永磁轨道两端进行往返运动；

5）通过三轴力传感器测量系统动态运行过程中的悬浮力、导向力、磁阻力，测试结束后导出数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过直线平移往返运动，实现了系统连续动态运行，同时解决了永磁轨道线路长度有限及圆环形永磁轨道线路带来的轨道曲率偏差，使测量结果更加接近系统实际运行状况下的动态特性。

附图说明

以下结合附图和

具体实施方式

对本发明做进一步详细说明；

图1本发明测量装置的横向视图；

图2本发明测量装置的测量装置的正向视图；

图3本发明测量装置动态往返运行的示意图；

附图中标号的名称：

1-水平滑台模组，101-水平驱动电机，102-水平滑台支撑座，103-水平丝杆，104-水平滑块，2-垂直滑台模组，201-垂直支柱，202-垂直移动横梁，203-三轴力传感器，204-“Ⅱ”形连接件，205-低温杜瓦，206-高温超导块，207-永磁轨道，208-轨道基底，209-垂直丝杆，210-二级转向器，211-横向丝杆，212-一级转向器，213-垂直驱动电机，3-底座，Gap-悬浮间隙，CH-初始冷却高度，WH-工作高度。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明提出一种高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置，其包括底座3、水平滑台模组1、垂直滑台模组2、三轴力传感器203、低温杜瓦205和永磁轨道207；

所述水平滑台模组1设于底座3上，所述永磁轨道207连接于水平滑台模组1上并由水平滑台模组1带动做直线平移往返运动；

所述低温杜瓦205设于永磁轨道207的上方，低温杜瓦205的底部固定有高温超导块206，所述低温杜瓦205的顶部通过“Ⅱ”形连接件204、三轴力传感器203与垂直滑台模组2连接，所述垂直滑台模组2带动低温杜瓦205做垂直运动从而改变低温杜瓦205与永磁轨道207间的悬浮间隙Gap。

通过水平滑台模组1控制永磁轨道207进行直线平移往返运动，间接模拟低温杜瓦205在直导轨上的连续运动，通过三轴力传感器203测量系统直线平移过程中的悬浮力、导向力、磁阻力的动态特性。

所述水平滑台模组1为机械滑台、高温超导磁浮滑台、常导磁浮滑台、永磁磁浮滑台、气浮滑台中的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

本实施例中，所述水平滑台模组1为机械滑台，该机械滑台包括水平驱动电机101、水平滑台支撑座102、水平丝杆103和水平滑块104；所述水平滑块104沿水平方向滑动连接于水平滑台支撑座102上，所述水平丝杆103的两端转动连接于水平滑台支撑座102的两端，且水平丝杆103的一端与水平驱动电机101传动连接，所述水平丝杆103与水平滑块104底部的螺母座传动连接，所述的永磁轨道207通过基底208固定在水平滑块104上，通过水平驱动电机101控制永磁轨道207的水平运动速度与行程。

所述垂直滑台模组2包括垂直支柱201、垂直移动横梁202、垂直丝杆209、二级换向器210、横向丝杆211、一级转向器212和垂直驱动电机213；所述低温杜瓦205的顶部依次连接“Ⅱ”形连接件204、三轴力传感器203和垂直移动横梁202；所述垂直移动横梁202沿竖直方向滑动连接于垂直支柱201上，所述垂直驱动电机213依次通过一级转向器212、横向丝杆211、二级转向器、垂直丝杆209控制垂直移动横梁202的垂直运动。

所述低温杜瓦205通过注入液氮、低压处理或制冷机制冷的单一方法或任意二种及以上的组合方法，对高温超导块206进行制冷。

所述高温超导块为ReBaCuO（Re为稀土元素）的块材、带材堆叠或线（带）圈的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

所述永磁轨道207为永磁体、电磁体或超导线（带）圈磁体的单一结构或任意二种及以上的组合结构。

所述永磁轨道207采用永磁体沿横向按Halbach阵列结构进行排列。

如图3所示，本发明高温超导磁浮系统直线平移动态性能测试装置的测量方法，所述的测量方法步骤包括：

1）使低温杜瓦205正对永磁轨道207，通过垂直滑台模组移动低温杜瓦205至设置的初始冷却高度CH；

2）向低温杜瓦205内注入液氮，直到高温超导块206完全进行入超导态；

3）通过垂直滑台模组带动低温杜瓦205上升或下降至设置的工作高度WH；

4）设置水平滑台模组的往返行程s、次数n、速度v，使低温杜瓦205在永磁轨道207两端进行往返运动；

5）通过三轴力传感器测量系统动态运行过程中的悬浮力、导向力、磁阻力，测试结束后导出数据。

可以看出，与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过直线平移往返运动，实现了系统连续动态运行，同时解决了永磁轨道线路长度有限及圆环形永磁轨道线路带来的轨道曲率偏差，使测量结果更加接近系统实际运行状况下的动态特性。

上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。