способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников
Классы МПК: | G01C19/24 с использованием магнитного или электростатического поля G12B3/10 с использованием вихревых токов |
Автор(ы): | Голев И.М., Милошенко В.Е., Андреева Н.А. |
Патентообладатель(и): | Воронежский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-10-26 публикация патента:
10.09.2000 |
Изобретение относится к области электротехники, а точнее к устройствам с использованием сверхпроводников. Предлагается способ бесконтактного вывешивания в магнитном поле сверхпроводников, имеющих малые значения нижнего критического поля. Изобретение направлено на увеличение удерживающей силы. Сущность изобретения заключается в том, что в левитирующем теле формируется пятно магнитного потока в виде вихрей Абрикосова, при этом ее магнитный момент взаимодействует с полем магнитной системы. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников в магнитном поле, отличающийся тем, что в левитирующем теле формируют локальную область с магнитным потоком в виде вихрей Абрикосова, при этом ее магнитный момент взаимодействует с полем магнитной системы.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники, а точнее к устройствам с использованием сверхпроводников. Известен способ бесконтактного удержания сверхпроводников, основанный на их идеальном диамагнетизме (эффект Мейснера) [1], при этом сверхпроводящее тело располагается над магнитом, поле которого, если оно меньше первого критического Bк1, будет выталкиваться из его объема, тем самым создавая силу, удерживающую сверхпроводник в бесконтактном положении. При этом величина поля магнита не должна превышать Вк1 сверхпроводника, и удельная удерживающая сила равна:![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155935/2155935-2t.gif)
Для реализации этого метода необходимы сверхпроводники с большим значением нижнего критического поля Bк1. В устройствах используются ниобий и его сплавы с Bк1 порядка 0,1 Тл, работающие при температуре жидкого гелия, что в большинстве случаев экономически не целесообразно. Однако этот способ не позволяет получить большие значения удерживающей силы, в случае использования сверхпроводников с малыми значениями нижнего критического поля, к которым относятся высокотемпературные сверхпроводники с Вк1
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155067/916.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155067/916.gif)
M = pmBSin
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155028/945.gif)
а приложенная к нему сила будет равна:
f = pmBSin
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155067/916.gif)
где pm - магнитный момент вихря,
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155935/934.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155935/934.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155935/934.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155935/934.gif)
Fп=F0
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
где F0 - объемная сила пиннинга, параметр, характеризующий данный сверхпроводник, который определяется кристаллической структурой и величиной магнитного поля (количеством вихрей); Vв - объем области, где существуют вихри. Если вес тела P =
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155123/961.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155123/961.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155100/8805.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155100/8805.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155123/961.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
Принимая, например, что объем Vв занимает половину Vт, получаем
F0
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155100/8805.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155123/961.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
Так как F0= jkВ, где jk - критический ток, то (6) можно представить в виде
jkB
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155100/8805.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155123/961.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
Характерные значения p для высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) 5000- 6000 кг/м3, тогда F0 должно превышать значение (1-1,2)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155098/8773.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![способ бесконтактного вывешивания сверхпроводников, патент № 2155935](/images/patents/316/2155017/183.gif)
1. Ковалев В.П. Опоры и подвесы гироскопических устройств. - М.: Машиностроение, 1970. - 286 с. 2. Иродов И. Е. Основные законы электромагнетизма. - М.: Высшая школа, 1983.- 279 с. 3. Свистунов В.М., Таренко В.Ю., Дьяченко А.И. и др. О природе большого критического тока в текстурированных металлооксидах иттрия. //ЖЭТФ. - 1991. - 100, N 6.- С. 1945-1950. 4. Quincey P.G. Working with ceramic superconducting materials: process and problems. // Meas. Sci. and Tehnol. 1990.- N 9. - Р.710-715. 5. Голев И.М., Андреева Н.А., Милошенко В.Б. Установка для исследования динамики магнитного потока в сверхпроводниках механическим методом. //Приборы и техника эксперимента. - 1998. -N 5.- С.161-163. 6. Чечерников В.И. Магнитные измерения, Издательство Московского Университета, 1963, стр. 24.
Класс G01C19/24 с использованием магнитного или электростатического поля