МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС ИЗ ОБЪЕМНЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК H01F7/02 B60L13/00 

Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции магнитного полюса систем магнитной левитации и линейной тяги.

Известен магнитный полюс из объемных высокотемпературных сверхпроводников магнитолевитационного транспортного средства (Luhai Zheng and Jianxun Jin. Studying the force characteristics of a high temperature superconducting linear synchronous motor / J. Appl. Phys. 110, 043915 (2011)).

Магнитный полюс состоит из набора элементарных магнитов, выполненных из объемных высокотемпературных сверхпроводников, каждый из которых расположен в индивидуальном криостате. Однако индивидуальные криостаты, необходимые для обеспечения индивидуального намагничивания, монтажа и работы элементарных объемных высокотемпературных сверхпроводников, усложняют конструкцию магнитного полюса и его обслуживание. Кроме того, такая конструкция магнитного полюса не позволяет обеспечить намагничивание элементарных объемных высокотемпературных сверхпроводников по месту их штатного расположения без демонтажа магнитного полюса.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является магнитный полюс (US 6664880 В2, H01F 7/02; B60L 13/00, 16.12.2003). Он лежит в основе технологии «Inductrack» (General Atomics Low Speed Maglev Technology Development Program (Supplemental #3). - Final Report. - FTA-CA-26-7025.2005. - May 2005).

Магнитный полюс содержит элементарные постоянные магниты, установлленные по схеме «массива Хальбаха». Магнитный полюс из элементарных магнитов, выполненных из постоянных магнитов и собранных по схеме «массива Хальбаха», позволяет практически вдвое увеличить магнитную индукцию поля в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя, что повышает эффективность систем левитации и линейной тяги, и значительно снизить магнитные поля рассеяния.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая магнитная индукция поля в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя, которую могут создавать постоянные магниты.

Задачей заявляемого изобретения является создание магнитного полюса из объемных высокотемпературных сверхпроводников, позволяющего повысить его эффективность.

Технический результат достигается тем, что магнитный полюс магнитолевитационного транспортного средства, содержащий элементарные магниты, собранные по схеме «массива Хальбаха», причем элементарные магниты выполнены из объемных высокотемпературных сверхпроводников, каждый из которых снабжен электродами и плоским постоянным магнитом, создают в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя магнитолевитационного транспортного средства магнитное поле с повышенной индукцией.

За счет применения в качестве элементарных магнитов объемных высокотемпературных сверхпроводников с остаточным магнитным полем более высоким, чем у постоянных магнитов, собранных по схеме «массива Хальбаха», с электродами и плоскими постоянными магнитами, значительно повышается магнитная индукция в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя, при этом намагничивание объемных высокотемпературных сверхпроводников производится без демонтажа магнитного полюса - по месту их штатной установки.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, где приведен общий вид магнитного полюса из объемных высокотемпературных сверхпроводников магнитолевитационного транспортного средства.

Сущность заявляемого технического решения состоит в следующем. Магнитный полюс из объемных высокотемпературных сверхпроводников магнитолевитационного транспортного средства содержит элементарные магниты из объемных высокотемпературных сверхпроводников 1, 2, собранные по схеме «массива Хальбаха». На чертеже векторы намагниченности элементарных магнитов из объемных высокотемпературных сверхпроводников соответствуют схеме (↑↗→↘↓) «массива Хальбаха». Возможны другие варианты схем намагниченности элементарных магнитов из объемных высокотемпературных сверхпроводников согласно (↑↗↘↓) и (↑→↓), что принципиально не меняет сущность заявляемого технического решения. Каждый элементарный магнит из объемного высокотемпературного сверхпроводника 1, 2 снабжен плоским постоянным магнитом 3, выполненным, например, из неодим-железо-бор, а также парой электродов 4. Направление движения транспортного средства показано знаком →V.

Магнитный полюс из объемных высокотемпературных сверхпроводников магнитолевитационного транспортного средства работает следующим образом. После установки в криостат магнитного полюса, захолаживания и криостатирования через каждую пару электродов к каждому элементарному магниту, выполненному из объемного высокотемпературного сверхпроводника, подводится транспортный ток от внешнего источника постоянного тока (на чертеже не показан).

Поскольку элементарный магнит из объемного высокотемпературного сверхпроводника 1, 2 имеет магнитометрический коэффициент размагничивания, близкий к единице, магнитное поле плоского постоянного магнита 3, намагниченного перпендикулярно плоскости элементарного магнита, проникает в глубину элементарного магнита из объемного высокотемпературного сверхпроводника 1, 2, независимо от последовательности стадий монтажа, режима захолаживания и криостатирования. Процесс проникновения магнитного поля в элементарный магнит из объемного высокотемпературного сверхпроводника 1, 2 усиливается за счет транспортного тока, который подводится от внешнего источника питания. Данный процесс может быть улучшен путем периодического изменения направления транспортного тока.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение обладает повышенной эффективностью.

Изобретение относится к магнитолевитационной транспортной технологии, к конструкции магнитного полюса систем магнитной левитации и линейной тяги. Технический результат состоит в повышении эффективности левитации и тяги за счет создания в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя магнитного поля с повышенной индукцией. Магнитный полюс содержит элементарные магниты, собранные по схеме массива Хальбаха, выполненные из объемных высокотемпературных сверхпроводников, каждый из которых снабжен электродами и плоским постоянным магнитом. 1 ил.

Магнитный полюс из объемных высокотемпературных сверхпроводников магнитолевитационного транспортного средства, содержащий элементарные магниты, собранные по схеме массива Хальбаха, отличающийся тем, что элементарные магниты выполнены из объемных высокотемпературных сверхпроводников, каждый из которых снабжен электродами и плоским постоянным магнитом.