[發明專利]一種基于高溫超導磁懸浮演示模型的驅動系統

在審

• 申請號: 202010013852.X
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111081124A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 鄧自剛;孫紹磊;胡尊祥;楊旭;溫鵬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關兆輝

本發明公開了一種基于高溫超導磁懸浮演示模型的驅動系統，包括模型小車、永磁軌道、位移傳感器、單片機、電源和驅動線圈，模型小車放置在永磁軌道上，模型小車包括外殼和保溫內殼，外殼內部四個角設有車載永磁鐵，外殼上設有液氮灌液口和液氮出氣口，液氮灌液口和液氮出氣口與保溫內殼相連通，保溫內殼底部設有高溫超導塊材，位移傳感器設置在驅動線圈上端中部，驅動線圈底面固定在永磁軌道上，電源分別與位移傳感器、單片機和驅動線圈電性連接，位移傳感器用于檢測模型小車的通過或離去，單片機用于控制驅動線圈通電/斷電，位移傳感器和單片機相連。本發明具有曲線通過性能高、成本低和加速減速穩定性好等優點。

技術領域

本發明屬于電磁技術領域，具體涉及一種基于高溫超導磁懸浮演示模型的驅動系統。

背景技術

磁懸浮技術起源于德國，早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請了磁懸浮列車的專利。1970年以后，隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強，為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要，德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統的開發。1922年，德國赫爾曼·肯佩爾提出的電磁懸浮原理使得在過去三四十年來，磁懸浮技術無論是車輛性能還是運行控制技術，技術層面的多數難題都已經得到解決，研制的不少設備達到了最初設想的技術水平。

超導技術的發展以及設備制造工藝和系統建設水平的提高，使磁懸浮技術的應用能力得到了更快的提升。按照線圈導體屬性，磁懸浮技術可分為常導型和超導型；按照懸浮原理磁懸浮技術可分為電磁懸浮系統(EMS)和電動懸浮系統(EDS)。從原理上，磁懸浮技術可分為/常導+EMS0(常導磁吸型)和/超導+EDS0(超導磁斥型)兩種主要模式。德國的TR技術采用/常導+EMS0，而日本的ML技術采用/超導+EDS0，他們分別代表了目前國際上兩種比較接近實用水平的磁懸浮運輸技術

倒掛磁懸浮演示系統就是利用了高溫超導的原理，傳統的倒掛磁懸浮演示系統是將超導塊固定在小車模型里，給超導塊用液氮降溫，當達到超導狀態后，小車釘扎在永磁軌道上，形成一種既可以懸浮又可以懸掛的穩定狀態。現有技術是通過直線電機進行驅動，具體是將一塊鋁板固定于高溫超導磁懸浮小模型的上方，之后將直線電機固定于永磁軌道上方，模型可以在直線電機與永磁軌道中間通過，每次通過時在直線電機行波磁場的作用下，鋁板上感應出渦流，從而產生一定的驅動力，驅動載有鋁板的小車前進。

現有的直線電機驅動技術驅動力較小，并且在驅動過程中模型車體會發生抖動的現象影響模型的展示效果，直線電機的驅動控制雖然已經成熟，但是一般用于大型設備，驅動控制系統復雜，而且價格非常昂貴。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于高溫超導磁懸浮演示模型的驅動系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于高溫超導磁懸浮演示模型的驅動系統，其特征在于：包括模型小車、永磁軌道、位移傳感器、單片機、電源和驅動線圈，所述模型小車放置在永磁軌道上，所述模型小車包括外殼和設置在外殼內部的保溫內殼，所述外殼內部的四個角設置有容納槽，所述容納槽中設置有車載永磁鐵，所述外殼上設置有液氮灌液口和液氮出氣口，所述液氮灌液口和液氮出氣口與保溫內殼相連通，所述保溫內殼底部設置有高溫超導塊材，所述位移傳感器設置在驅動線圈上端中部，所述驅動線圈底面固定在永磁軌道上，所述電源分別與位移傳感器、單片機和驅動線圈電性連接，所述位移傳感器用于檢測模型小車的通過或離去，所述單片機用于控制驅動線圈通電/斷電，所述位移傳感器和單片機相連。

優選的，所述車載永磁鐵排布方式采用N極朝向模型小車外部。

優選的，所述保溫內殼底部設置有兩塊高溫超導塊材。

優選的，所述驅動線圈采用直徑為1mm的漆包線纏繞制成截面為矩形的螺線管。

優選的，所述驅動線圈的長度與模型小車的長度相同。