[实用新型]一种用于演示超导悬浮现象的模型及教具

说明书

一种用于演示超导悬浮现象的模型及教具，包括两条永磁导轨，与所述永磁导轨配合设置的带有直线感应电机的加速模块，两条永磁导轨之间设有悬浮小车，其特征在于所述永磁导轨由若干个不同充磁方向是多边形永磁体拼接而成，在所述永磁导轨的对应表面形成悬浮面，所述悬浮小车设有与所述永磁导轨悬浮面相配合的侧面设有超导悬浮材料，所述悬浮小车还设有与加减速单元直线电机相配合加减速用的鼠笼条结构。本实用新型的优点在于其悬浮性能更好，采用相同材料相同质量的永磁体做导轨时，本实用新型所述的导轨可以提供更大的悬浮力；当悬浮力的需求不变时，选择这种方案组成的导轨可以减少永磁体的使用质量，降低成本。

技术领域

本实用新型涉及超导磁悬浮技术领域，具体为一种用于演示超导悬浮现象的模型及教具。

背景技术

超导体在超导状态下将展现电阻骤降的零电阻特性以及完全抗磁通的迈斯纳效应，两种效应相叠加将会使得超导材料形成一个与已有磁场相互抵抗的作用力，使合力为零，出现超导材料稳定的悬浮在一个恒定的磁场之上的现象。

CN105006192 B、CN105810066 A、CN100577465C等实用新型中，可以概括其永磁体导轨为传统的竖直方向相反充磁的矩形磁钢阵列，其组合旨在于永磁体轨道上方形成稳定的单峰磁场或者双峰磁场；

CN106240399 B、CN2027345548 U、CN105463957 B、CN102717725 A以及CN105803872 B、CN201049595 Y、以及CN106240398 B等实用新型为一个系列，在这一系列实用新型中，可以看出对上述永磁体阵列的永磁轨道的改进。传统永磁体阵列的充磁方向为竖直方向相反，这一系列实用新型中，永磁体的充磁方向不但有竖直方向相反，而且在水平方向相反，以起到对于传统永磁导轨磁上方磁场强度的增益。这些实用新型中所描述的用于超导列车悬浮的永磁体导轨均为特定的矩形磁钢，以沿水平、竖直两个方向上的特定充磁方向进行排列，以达到增加轨道上方磁场强度的目的。这些实用新型中对5块、7块、9块矩形磁钢的排列方式也进行了介绍，但其中的区别仅在于不同的磁钢排列产生单峰与多峰的磁场的区别。这一系列实用新型中不仅对矩形磁钢的长宽比，矩形磁钢与不同软磁材料的组合以及不同矩形磁钢组合之后的再组合进行了保护，其共同的目的与本实用新型相同，都是为了增加永磁体导轨上表面的磁场强度。这一系列实用新型仅就所选用的矩形磁钢进行了限定，并未限定磁钢可以使用不同拓扑结构，而且更没有涉及因为多边形拓扑结构磁钢的选择，永磁体可以有更多的充磁方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足而提供的一种用于演示超导悬浮现象的模型及教具。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案是：一种用于演示超导悬浮现象的模型及教具，包括两条永磁导轨，与所述永磁导轨配合设置的带有直线感应电机的加速模块，两条永磁导轨之间设有悬浮小车，其特征在于所述永磁导轨由若干个不同充磁方向是多边形永磁体拼接而成，在所述永磁导轨的对应表面形成悬浮面，所述悬浮小车设有与所述永磁导轨悬浮面相配合的侧面设有超导悬浮材料，所述悬浮小车还设有与加减速单元直线电机相配合加减速用的鼠笼条结构。

进一步地，所述多边形永磁体为可以通过平面旋转排列以填充整个平面的多边形组合或单一多边形，其目的在于通过不同充磁方向的组合，模拟磁感线在空气中自由的能量传导路线，以最大程度的增强其表面单边磁场。

进一步地，所述永磁导轨由若干块等边三角形永磁体上下相扣，组装方便。

进一步地，对于单排等边三角形阵列永磁体个数Z满足 Z＝4*n+3，(n∈N^*)。

采用三角形截面的磁钢沿着固定方式排列后可以增强轨道单边(即上表面) 的磁场，从而根据下述两算式可以计算得出超导悬浮的悬浮力F_B。