Способ магнитного подвешивания сверхпроводникового витка Советский патент 1993 года по МПК H01L39/24 

Изобретение относится к навигацион- ому и гравиметрическому приборостроеию, энергетике, транспорту и другим бластям. Оно предназначено для создания еконтактного магнитного подвешивания ела (магнитной левитации) на основе исользования эффекта Магнитная потенцильная яма. Суть эффекта состоит в том. что агнитное притяжение при сближении потоянного магнита и сверхпроводящего витка с током не увеличивается, как это должно ыть по известным представлениям о магнитной силе двух магнитов, а уменьшается, исчезает и затем,превращается в магнитное отталкивание.

Цель изобретения -- повысить перегрузочную способность подвески (отношение максимальной уде.рживающей магнитной силы к.весу подвешенного тела).

На фиг.1 представлено устройство на основе предлагаемого способа: на фиг.2 - графические зависимости магнитных сил от вертикального зазора. ,.

Устройство содержит постоян ный мэг- нит 1, сверхпроводниковый виток 2, подставки 3. -тело 4 из магнитомягкого материала, фиксатор 5 битка, к риостат 6, жидкий гелий 7. PI сила магнитного взаимодействия магнита 1 и витка 2 в отсутствие тела 4, Ра - сила магнитного взаимодействия магнита 1 и витка 2 при наличии тела 4 в зоне поля.магн-ита 1, G - вес витка 2, .(3 вертикальный зазор.

Способ, реализующий магнитное подвешивание витка 2 в поле магнита 1, рсуще- стйляется следующим образом.

Вначале под магнитом 1 размещают виток 2 и фиксируют его на подложкеЗ фиксатором 5. Затем в зону поля магнита 1 вводят тело .4, которое занимает .положение под витком 2 и притягивается к магниту 1, прижимаясь к верхней плоскости прорезм в подложке 3. (Одновременная фиксация витка 2 и тела 4 или с временным приоритетом витка 2 или тела 4 показана на фиг.1 а). После этого виток 2 переводят сверхпроводящее-состой ние, опуская систему-магнит 1, витох 2, подставка 3 с телом 4 и фиксатор 5, в криостат 6 с жидким гелием 7 (фиг. 16). При , этом сохраняется неизменным зазор до между магнитом 1 и витком 2. Возможны и другие варианты перевода витка 2 в сверх- проводящее состояние-(например, путем заливки гелием тороидального криосгата. внутри которого нзходится виток 2). После перевода витка 2 в сверхпроводя1.цее состояние отводят тело 4 из зоны поля магнита 1 (фиг. 1в). Последняя оперрция -; рзсфикса- ция витка 2 (фиг. li). П(м:лр этой операции

виток 2 всплывает, поднимаясь к магниту 1, и находится в свободном состоянии устойчивого равновесия на зазоре (h- Всплыва- ние витка 2 .объявляется следующим

образом. В результате перевода витка 2 в сверхпроводящее состояние в нем замораживается часть силовых линий магнитного поля магнита 1 (свойством постоянства или замороженности числа силовых линий обладает любой замкнутый виток с нулевым активным сопротивлением). Число замороженных силовых линий на основе закона электромагнитной индукции не должно изменяться. Поэтому при увеличении д ,

попадая в зону более . слабого магнита 1, в витке проходит ток для увеличения недостающего числа силовых линий. Этот тОк, взаимодействуя с магнитом 1, приводит к магнитно.му пр.итяжению витка 2 к магниту

1. При уменьшении зазора д. где более сильное магнитное поле, в витке проходит ток р братного, направления для компенсирования лишних силовых линий, а обус- л:овленнэя этим током магнитная сила

между витком 2 и м-агнит:ом 1 имеет ха- .рактер

отталки-вания. Поэтому характер магнитной

силы между витком. 2 и агнитом 1 имеет

вид, по азанный-ар с.2 кривой Р1-(с.лева от

силы Р.1макс). Наличие тела 4 под витком 2 yвeлмчивaetчиc/tocилoвыxлиний, пронизывающих плоскость витка 2. Поэтому величина замороженного магнитного потока витка 2, а значит и магнитной .силы, при наличии

.- ., 1тела 4 будет больш ем, чем .в отсутствии тела 4. Вмес т с тем характер зависимости магнитной силы сохранится, поэтому график магнитной силы между магнитом 1 и витком 2 при наличии тела 4 будет иметь вид, показанны й на ри.с.2 кривой Р2..При этом максимальная магнитная си-ла Р2макс будет больше силь Р1макс. При наличии тела 4 на зазоре до магнитное напряжение витк-а 2 к магниту 1 больше веса G на величину .ДР.

Поэтому виток 2 при сдвинутом вправо фиксаторе 5 поднимается вверх и занимает по- ,ложен.ие с зазором di в. котором сила Рг уравновесит силу веса G.

Положение магнитно-взвешенного витка 2 устойчиво. Устойчивость по вертикали обязана эффекту Магнитная потенциальная яма (сила притяжения аналогична силе обычной растянутой пружины). Боковая устойчивость обязана притягивающему характеру магнитной силы. Устойчивость по углу поворота вокруг оси. перпендикулярной плоскости чертежа, обусловлена свойством ориентации витка с током по магнитному полю внешнего источника. Таким образом.

способность устройства магнитной подвески на фиг.1,

Так как максимальная магнитная сила Р2мак. больше сипы Р1макс. перегрузочная способность магнитной гюдвески при наличии операций предлагаемого способа больше перегрузочной способности известного способа. Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что уровень поля в витке при наличии тела из магнитомягкого

Формула изобретения

СПОСОБ МАГНИТНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ СВЕРХПРОВОДНМКОВОГО ВИТКА в поле источника постоянного магнитного поля, включающий размещение витка в зоне магнитного поля источника в положении, когда плоскость витка перпендикулярна направлению поля источника, и перевод витка в сверхпроводяг

материала может быть увеличен в 3-7 рэз. Так как магнитные силы пропорциональны квадрату напряженности магнитного полч. указанное увеличение поля приведет к уве5 личению магнитной силы и перегрузочной способности в 10-50 раз. (56) Козорез В.В. Динамические системы магнито- взаимодейстующих свободных тел. Киев . Наукова думка,1981, с 1330 136,140.

щее состояние, отличающийся тем, что, с целыр увеличения перегрузочной способности подвески. До перевода витка в сверхпроводящее состояние фиксируют виток, затем в зону магнитного поля источника вводят и фиксируют тело из магнитомягкого материала, после перевода витка в Q сверхпроводящее состояние расфиксируют и отводят тело из магнитомягкого материала из зоны магнитного поля источника, затем расфиксируют виток.

5

fe.2

Изобретение относится к области науки и техники, где используется магнитное подвешивание тел (магнитная левитация). Цель изобретения повысить перегрузочную способность подвески (т.е повысить отношение максимальной удерживающей Магнитной силы к весу подвешенного тела). Для этого, зафиксировав сверхпроводииковыи виток в постоянном магнитном поле источника попя, вводят в это поле teno из магнитомягкого материала, так что оно увеличивает магнитный пбток через виток. После перевода витка в сверхпроводящее состояние убирают это тело и расфиксируют виток. Поскольку замороженный в витке магнитный лоток при таком способе больше, чем в способе без введения ферромагнитного тела перегрузочная способность при этом увеличиваётса 2 ил.

Составитель А. Ваганов Техред М.Моргентал

Тираж НПО Поиск Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корре Подп

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина. 101

., 4/5

Корректор М.Максимишинец Подписное