[實(shí)用新型]一種集懸浮、導(dǎo)向及驅(qū)動(dòng)于一體的高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820064034.7
• 申請(qǐng)日: 2008-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN201240289Y
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬光同;王家素;王素玉;宋宏海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L13/04
• 分類號(hào): B60L13/04
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)。

背景技術(shù)

磁懸浮技術(shù)因其具有的無機(jī)械接觸特性在交通、能源等領(lǐng)域廣受青睞。目前用于交通的磁懸浮車包括以德國(guó)為首的常導(dǎo)磁懸浮列車(EMS)、以日本為首的低溫超導(dǎo)磁懸浮車(EDS)以及2000年底在中國(guó)實(shí)驗(yàn)成功的高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮車(HTS-Maglev)等。

常導(dǎo)磁懸浮列車(EMS)通過車載懸浮導(dǎo)向電磁鐵與鐵磁性軌道的電磁吸力實(shí)現(xiàn)列車的穩(wěn)定懸浮，以直線電機(jī)作為列車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。低溫超導(dǎo)磁懸浮車(EDS)以運(yùn)動(dòng)的車載超導(dǎo)或者永久磁體與非磁性導(dǎo)電軌道(線圈)的電磁排斥力作為車體的懸浮力，以基于零磁通原理的導(dǎo)向線圈實(shí)現(xiàn)車體的側(cè)向穩(wěn)定，為了利用車載磁體的磁場(chǎng)，采用同步直線電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。高溫超導(dǎo)塊材磁懸浮車(HTS-Maglev)通過高溫超導(dǎo)塊材與永磁軌道的電磁互作用提供系統(tǒng)穩(wěn)定工作必需的懸浮與導(dǎo)向力，利用直線電機(jī)完成系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。

EMS必須有一套復(fù)雜的懸浮導(dǎo)向控制單元才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定懸浮，必須沿線鋪設(shè)初級(jí)線圈才能保證驅(qū)動(dòng)單元的正常工作。另外，大量的車載電磁鐵導(dǎo)致車體的自重大，有效載荷低，同時(shí)系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)靜止懸浮，但需要消耗大量的電能。

以低溫超導(dǎo)磁體為場(chǎng)源的EDS以液氦為冷制，價(jià)格較高且需要復(fù)雜龐大的低溫循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)超導(dǎo)磁體的高磁場(chǎng)(達(dá)5T)容易對(duì)車廂造成電磁污染。以Halbach結(jié)構(gòu)的永久磁體為場(chǎng)源的EDS需要大量的車載磁體，自重很大，車體有效載荷較低，并且EDS不能實(shí)現(xiàn)靜止懸浮，需要輔助輪。

HTS-Maglev中涉及的高溫超導(dǎo)塊材可工作在液氮溫度下，成本低且對(duì)低溫部分的要求較低。由于同樣使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，HTS-Maglev也需要沿線鋪設(shè)線圈。另外，現(xiàn)有的HTS-Maglev涉及的永磁軌道的上下部空間的磁場(chǎng)對(duì)稱分布，但目前系統(tǒng)僅利用了上部空間磁場(chǎng)，這對(duì)永磁軌道是一個(gè)極大的浪費(fèi)。

以上三種磁懸浮方式均未能將懸浮、導(dǎo)向及驅(qū)動(dòng)三個(gè)子系統(tǒng)集成為一體。

為了提供驅(qū)動(dòng)力而需要在軌道沿線鋪設(shè)直線電機(jī)的初級(jí)電磁線圈，電磁線圈使用量很大，成本高，使其在磁懸浮列車系統(tǒng)的總體造價(jià)中占據(jù)很大的比例，大大增加了高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的造價(jià)，不利于提高磁懸浮列車在軌道交通領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種集懸浮、導(dǎo)向及驅(qū)動(dòng)于一體的高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，該磁懸浮系統(tǒng)不用沿線鋪設(shè)線圈，磁懸浮系統(tǒng)的造價(jià)低，在保證低能耗靜止懸浮的同時(shí)，具有較高的每延米懸浮重量和較低的自重，有效載荷高。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的方案如下：一種集懸浮、導(dǎo)向及驅(qū)動(dòng)于一體的高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，包括永磁體及兩邊的聚磁極構(gòu)成的左、右永磁軌道；車體左、右兩側(cè)固定的低溫容器及低溫容器中的高溫超導(dǎo)塊材，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

左、右永磁軌道通過橫向穿過的緊固螺桿螺紋連接在離地的軌道梁上，左、右永磁軌道的下方均設(shè)有與車體相連的、由鐵磁材料組成的“山”字形的附加聚磁極，附加聚磁極向上凸起的外側(cè)聚磁極，中間聚磁極和內(nèi)側(cè)聚磁極分別位于永磁軌道聚磁極的正下方；附加聚磁極繞有由車體上的車載直流電源供電的驅(qū)動(dòng)線圈，驅(qū)動(dòng)線圈繞過附加聚磁極的三個(gè)聚磁極的頂部且外側(cè)聚磁極，內(nèi)側(cè)聚磁極頂部線圈中流過的電流方向相同，而與中間聚磁極頂部線圈中流過的電流方向相反。

本實(shí)用新型的工作原理是：

懸浮作用：系統(tǒng)的懸浮力主要由車體上的高溫超導(dǎo)塊材與永磁軌道之間的電磁排斥力產(chǎn)生；同時(shí)，附加聚磁極被永磁軌道磁化，二者之間產(chǎn)生吸引力，使車體向上，起懸浮力的作用；系統(tǒng)的懸浮能力得到增強(qiáng)。

導(dǎo)向作用：系統(tǒng)的導(dǎo)向力主要由高溫超導(dǎo)塊材與永磁軌道作用產(chǎn)生的釘扎力形成，同時(shí)被磁化的“山”字形的附加聚磁極與永磁軌道之間也有側(cè)向電磁吸引力。二者共同作用，形成系統(tǒng)穩(wěn)定的導(dǎo)向能力。