一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具

本发明属于钻孔工具，具体涉及一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具。

背景技术：

1、月球环境完全不同于地球大气圈，在月球表面进行矿物岩石的钻探工程将有别于地球，因此关注并解决月球环境下的钻探技术便尤为重要，同时，在月夜的极低温环境下，高温超导材料却可以展现出超导状态，在不需要外加低温环境的条件下便可以顺利的实现超导，因此十分有必要研究一种适用于月夜环境下的高温超导磁悬浮钻孔工具。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，包括外壳和磁悬浮轴承，所述外壳包括上端盖，所述上端盖的内底壁固定有ybco高温超导块定子，所述ybco高温超导块定子的底部套接有超导磁悬浮轴承转子，所述超导磁悬浮轴承转子处设有飞轮，所述磁悬浮轴承包括转轴，所述转轴两端的侧面均套接有永磁体环，所述永磁体环的侧面固定有聚磁铁环，所述聚磁铁环的侧面固定有高温超导体外壳，所述转轴的中部套接有电机，所述转轴位于电机的两侧依次套接有径向有源磁悬浮轴承和轴向永磁磁悬浮轴承，所述转轴的底端固定有钻头夹持头，所述钻头夹持头的底部通过安装孔连接有pcbn涂层钻头。

4、优选的，所述pcbn涂层钻头的表面孕镶有pcbn颗粒。

5、优选的，所述钻头夹持头的安装孔通过强磁化处理。

6、优选的，所述超导磁悬浮轴承转子包括大转子和小转子。

7、优选的，所述飞轮包括永磁圆柱，所述永磁圆柱的一端内嵌在超导磁悬浮轴承转子的侧面，所述永磁圆柱的底部固定有永磁环，所述永磁环的底部通过联轴器与转轴过盈配合连接。

8、优选的，所述径向有源磁悬浮轴承、电机和轴向永磁磁悬浮轴承的定子和转子分别通过过盈配合固定在高温超导体外壳和转轴的表面。

9、优选的，所述上端盖的底部固定有下端盖，所述下端盖的内壁固定在高温超导体外壳的外侧。

10、优选的，所述轴向永磁磁悬浮轴承的定子采用铷铁硼磁体，所述铷铁硼磁体由套接在圆环内的中心圆柱体组成,所述中心圆柱体与圆环的磁化方向相反。

11、优选的，所述径向有源磁悬浮轴承的定子为电磁铁。

12、本发明的技术效果和优点：本发明提出的模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具装置，与现有技术相比，具有以下优点：

13、1、本发明通过设置顶端采用轴向永磁磁悬浮轴承，用以轴向卸载，悬浮转子，装置底部的轴向永磁磁悬浮轴承，轴向卸载，以保持钻具稳定。

14、2、本发明通过设置两个径向有源磁悬浮轴承，约束转子由静态稳浮过渡到稳定运转的动态过程时产生的不稳定摆动，使转子高速运转。

15、3、本发明通过pcbn涂层钻头，能够克服常规钻头质量大、高温性能不稳定等问题，减少能耗、提高钻具的使用寿命。

16、4、本发明通过ybco高温超导块定子、超导磁悬浮轴承转子、轴向永磁磁悬浮轴承和径向有源磁悬浮轴承，能够提高钻具的钻孔机械效率，克服常规钻具在真空环境钻进过程中机械自身的黏着摩擦损耗大、寿命低等问题，同时ybco高温超导块定子、超导磁悬浮轴承转子和飞轮的设置，减少了机械自身耗能和由于摩擦引起的机械自身损耗。

技术特征：

1.一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，包括外壳(1)和磁悬浮轴承(8)，其特征在于：所述外壳(1)包括上端盖(101)，所述上端盖(101)的内底壁固定有ybco高温超导块定子(7)，所述ybco高温超导块定子(7)的底部套接有超导磁悬浮轴承转子(2)，所述超导磁悬浮轴承转子(2)处设有飞轮(9)，所述磁悬浮轴承(8)包括转轴(801)，所述转轴(801)两端的侧面均套接有永磁体环(802)，所述永磁体环(802)的侧面固定有聚磁铁环(803)，所述聚磁铁环(803)的侧面固定有高温超导体外壳(804)，所述转轴(801)的中部套接有电机(4)，所述转轴(801)位于电机(4)的两侧依次套接有径向有源磁悬浮轴承(3)和轴向永磁磁悬浮轴承(5)，所述转轴(801)的底端固定有钻头夹持头(6)，所述钻头夹持头(6)的底部通过安装孔连接有pcbn涂层钻头(10)。

2.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述pcbn涂层钻头(10)的表面孕镶有pcbn颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述钻头夹持头(6)的安装孔通过强磁化处理。

4.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述超导磁悬浮轴承转子(2)包括大转子和小转子。

5.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述飞轮(9)包括永磁圆柱(901)，所述永磁圆柱(901)的一端内嵌在超导磁悬浮轴承转子(2)的侧面，所述永磁圆柱(901)的底部固定有永磁环(902)，所述永磁环(902)的底部通过联轴器与转轴(801)过盈配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述径向有源磁悬浮轴承(3)、电机(4)和轴向永磁磁悬浮轴承(5)的定子和转子分别通过过盈配合固定在高温超导体外壳(804)和转轴(801)的表面。

7.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述上端盖(101)的底部固定有下端盖(102)，所述下端盖(102)的内壁固定在高温超导体外壳(804)的外侧。

8.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述轴向永磁磁悬浮轴承(5)的定子采用铷铁硼磁体，所述铷铁硼磁体由套接在圆环内的中心圆柱体组成,所述中心圆柱体与圆环的磁化方向相反。

9.根据权利要求1所述的一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，其特征在于：所述径向有源磁悬浮轴承(3)的定子为电磁铁。

技术总结
本发明公开了一种模拟月夜环境下的高温超导磁悬浮电动钻孔工具，包括外壳和磁悬浮轴承，所述外壳包括上端盖，所述上端盖的内底壁固定有YBCO高温超导块定子，所述YBCO高温超导块定子的底部套接有超导磁悬浮轴承转子，所述超导磁悬浮轴承转子处设有飞轮，所述磁悬浮轴承包括转轴，所述转轴两端的侧面均套接有永磁体环，所述永磁体环的侧面固定有聚磁铁环，所述聚磁铁环的侧面固定有高温超导体外壳，所述转轴的中部套接有电机，所述转轴位于电机的两侧依次套接有径向有源磁悬浮轴承和轴向永磁磁悬浮轴承。本发明在月夜环境下，高温超导材料处于超导状态，整个系统具有安全性能高，高速转动适应性能好，使用寿命长。

技术研发人员：孟德忠,岳文,侯东旭,吴哲,佘丁顺,康嘉杰,王尉,王青青
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12