基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台及方法

本发明涉及演示模型，具体而言，涉及基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台及方法。

背景技术：

1、在传统的高温超导磁悬浮演示平台中，高温超导磁悬浮车模型的驱动通常利用人工的推力完成，导致高温超导磁悬浮车模型的自由悬浮时间较短，无法实现电磁无接触驱动，演示效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台及方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、本申请提供了一种基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台及方法，包括：

3、超导模型车，所述超导模型车包括绝缘壳体、超导体和导体板，所述绝缘壳体内部的前后端分别设有所述超导体，所述绝缘壳体的左右两侧分别固定有所述导体板，所述绝缘壳体上设有与绝缘壳体内部导通的液氮注入口；

4、轨道，所述轨道包括永磁轨道和驱动装置，所述永磁轨道左右两侧分别对称固定有驱动装置，所述驱动装置包括设置于下部的旋转电机和设置于上部的永磁电动轮，所述旋转电机与所述永磁电动轮驱动连接，所述永磁轨道左右两侧的所述永磁电动轮相对设置，所述超导模型车设置于所述永磁轨道上；

5、电机转速控制器，所述电机转速控制器与所述旋转电机相连。

6、所述永磁轨道包括注液段和运行段，所述注液段与运行段相连构成闭环路径，所述驱动装置设置于所述运行段两侧，所述注液段一侧设有液氮加注装置，所述液氮加注装置的上设有用于与所述液氮注入口适配可拆卸对接的液氮输出口。

7、本发明还提供一种基于永磁电动轮的高温超导磁浮演示方法，包括：

8、在超导模型车中预注入液氮，当所述超导模型车在永磁电动轮的作用区间以初速度启动时，通过电机转速控制器和旋转电机控制所述永磁电动轮的转速，进而控制超导模型车的运行速度，超导模型车在永磁轨道上运行；

9、当超导模型车加速至一定速度后经过永磁电动轮的作用区间时，通过所述电机转速控制器和旋转电机控制所述永磁电动轮的转速，所述永磁电动轮为超导模型车提供的推进力恰好能使其保持匀速运行；

10、当需要超导模型车制动停车时，通过调节电机转速控制器改变永磁电动轮的旋转方向，当超导模型车经过永磁电动轮的作用区间时，导体板在永磁电动轮的行波磁场下产生反向作用，实现制动停车；

11、在注液杆未工作状态下，所述注液杆设有加液嘴的一端位于注液段的起始端，当超导模型车运动至所述注液段的起始端时，所述注液杆端部的加液嘴与所述输液嘴对位插接，所述液氮存储腔中的液氮通过所述输液嘴进入到加液嘴中，并最终注入到所述超导模型车的绝缘壳体内部；

12、当超导模型车沿切线方向离开所述注液段时，注液杆受约束继续作圆周运动，所述输液嘴与加液嘴随之分离，复位重块受自身重力作用沿所述导向滑槽向下滑动，并驱使所述注液杆逆向旋转归位，所述注液杆返回所述注液段的起始端等待下一轮液氮加注，至此完成一个液氮加注周期。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明通过旋转式永磁电动轮与弱磁性的导体板之间相互作用产生电磁感应的方法，利用二者之间的相对运动产生电磁力，为超导模型车提供推进力，保证超导模型车在永磁轨道上持续运行。从驱动形式上看，永磁电动轮系统可以视为一种旋转式感应电机，与一般的直线感应电机不同的是，这种方法采用旋转形式的永磁电动轮作为驱动系统可以将电动轮原本的磁阻力转化为推进力，从而实现了资源的最大化利用。另外，本发明还可以有效提升对空间的利用率，使高温超导磁浮演示平台更加简洁美观。

15、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述永磁轨道(1)包括注液段(11)和运行段(12)，所述注液段(11)与运行段(12)相连构成闭环路径，所述驱动装置(4)设置于所述运行段(12)两侧，所述注液段(11)一侧设有液氮加注装置(2)，所述液氮加注装置(2)的上设有用于与所述液氮注入口适配可拆卸对接的液氮输出口。

3.根据权利要求2所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述液氮注入口设置于所述超导模型车(3)的前端，所述注液段(11)为环形段，所述液氮加注装置(2)包括：

4.根据权利要求3所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述固定座(22)包括基座(221)和设置于基座(221)上的中空柱(222)，所述注液杆(281)的一端设有转动环盘(23)，所述转动环盘(23)套设在所述中空柱(222)上，所述转动环盘(23)的底部与所述基座(221)之间通过旋转轴承(24)转动连接，所述旋转坡体(231)沿所述转动环盘(23)的内圈设置，所述复位腔(212)内设有支柱(25)，所述支柱(25)顶部与所述液氮存储腔(211)底部支撑连接，所述支柱(25)插入所述中空柱(222)内并与所述中空柱(222)固定连接，所述导向滑槽包括第一凹槽(291)和第二凹槽(292)对接构成的限位腔，所述限位腔的下端为开口端，所述第一凹槽(291)为突出设置在所述复位腔(212)内壁上的槽体，所述第二凹槽(292)为凹设在所述液氮存储腔(211)外壁上的槽体。

5.根据权利要求3所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述旋转坡体(231)包括旋转坡段(2310)和限位坡段(2311)，所述旋转坡段(2310)为朝逆时针方向旋转升高的坡体，所述限位坡体为以旋转坡段(2310)最低段为起始点朝顺时针方向旋转升高的坡体，所述旋转坡段(2310)的长度大于所述限位坡段(2311)的长度。

6.根据权利要求3所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述液氮注入口处连通设有加液嘴(37)，所述液氮输出口连通设有用于与所述加液嘴(37)可拆卸适配对接的输液嘴(282)，所述输液嘴(282)为一侧设有开口的腔体(2820)，所述开口的上下侧各铰接有朝向腔体(2820)内部的挡板(2821)，上下侧的所述挡板(2821)共同构成可开闭的结构，在所述超导模型车(3)运动作用下所述加液嘴(37)对接打开所述可开闭的结构并插入所述腔体(2820)内。

7.根据权利要求3所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述运行段(12)为环形段，所述运行段(12)与所述注液段(11)交叉连接构成“8”字型轨道，所述运行段(12)的起始端通过平面直段(13)与所述注液段(11)的结束端相连，所述运行段(12)的结束端通过倾斜坡段(14)与所述注液段(11)的起始端相连，所述倾斜坡段(14)由所述运行段(12)向所述注液段(11)倾斜向下设置。

8.根据权利要求7所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述平面直段(13)连接所述注液段(11)的一端旁侧设有测速装置(5)。

9.根据权利要求7所述的基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台，其特征在于，所述平面直段(13)连接所述运行段(12)的一端两侧设有所述驱动装置(4)。

10.基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮演示方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种基于电动轮驱动的循环冷却式高温超导磁浮试验台及方法，涉及演示模型技术领域，包括超导模型车；轨道，轨道包括永磁轨道和驱动装置，永磁轨道左右两侧分别对称固定有驱动装置，驱动装置包括设置于下部的旋转电机和设置于上部的永磁电动轮，旋转电机与永磁电动轮驱动连接，永磁轨道左右两侧的永磁电动轮相对设置，超导模型车设置于永磁轨道上；电机转速控制器，电机转速控制器与旋转电机相连。本发明通过旋转式永磁电动轮与弱磁性的导体板之间相互作用产生电磁感应的方法，利用二者之间的相对运动产生电磁力，为超导模型车提供推进力，保证超导模型车在永磁轨道上保持持续运行。技术研发人员：邓自刚,鲁浩,邓嘉阳,胡仙洪受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27