[發(fā)明專利]一種磁懸浮列車系統(tǒng)及其懸浮軌道

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010718516.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN111762028A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴瑞琳;高凌宇;張航;張翔健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州英磁新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): B60L13/04
• 分類號(hào): B60L13/04;E01B25/30;E01B25/32
• 代理公司: 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 王佳妮

一種磁懸浮列車系統(tǒng)及其懸浮軌道，包括并行排列的兩根軌道，其特征在于所述兩根軌道內(nèi)嵌有永磁體陣列和超導(dǎo)驅(qū)動(dòng)模塊，所述超導(dǎo)懸浮列車的兩側(cè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有懸浮與驅(qū)動(dòng)并用的超導(dǎo)懸浮線圈；所述永磁體陣列由若干個(gè)不同充磁方向的多邊形永磁體拼接而成，所述多邊形永磁體為可以通過平面旋轉(zhuǎn)排列以填充整個(gè)平面的多邊形組合或單一多邊形。本發(fā)明采用不同充磁方向的永磁體拼接形成永磁體陣列，通過三角形、矩形等的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅僅可以完成水平、豎直方向的磁鋼充磁，還可以完成與水平方向不同角度的充磁。通過充磁角度的調(diào)整，軌道截面有規(guī)律排布的永磁體的充磁方向?qū)⒖梢愿冉諝庵凶杂蓚鞑サ拇艌?chǎng)方向，以實(shí)現(xiàn)更好效果的磁場(chǎng)增強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種磁懸浮列車系統(tǒng)及其懸浮軌道。

技術(shù)背景

目前通用的超導(dǎo)體為第二類超導(dǎo)體，其在混合狀態(tài)中表現(xiàn)的邁斯納效應(yīng)并不完全，較薄的超導(dǎo)體會(huì)在內(nèi)部形成量子化的磁通管道，以使得磁力線得以通過。通過的這部分磁力線將對(duì)超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)釘扎作用，若產(chǎn)生位置偏離，磁力線將以更長(zhǎng)的路徑穿過磁通管道，則根據(jù)第一定理，會(huì)產(chǎn)生使超導(dǎo)材料回復(fù)到原有位置的作用力。因此，第二類超導(dǎo)體的高溫超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)具有自穩(wěn)定的性質(zhì)，而且并不需要額外的控制系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料懸浮是指常用的釔鋇銅氧超導(dǎo)體(YBCO)、釓系氧化物超導(dǎo)體(GdBaCuO)等與稀土類ReBaCuO超導(dǎo)體的懸浮。懸浮過程通常為在恒定磁場(chǎng)中使得材料冷卻至臨界溫度以下，被恒定磁場(chǎng)捕獲，以實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)體對(duì)于磁通的釘扎作用，此時(shí)的超導(dǎo)懸浮為自穩(wěn)定的無(wú)源系統(tǒng)。

傳統(tǒng)超導(dǎo)懸浮模型中的永磁體導(dǎo)軌，僅通過永磁體以N-S的方式排列，以形成穩(wěn)定磁場(chǎng)，達(dá)到使超導(dǎo)材料懸浮的目的，普通方案中為了增強(qiáng)永磁軌道上方的磁場(chǎng)，通常永磁體選用稀土永磁體，即使是這樣，其軌道提供的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度也非常低，對(duì)于超導(dǎo)體懸浮力的增強(qiáng)作用十分有限。

CN106240399 B、CN2027345548 U、CN105463957 B、CN102717725 A以及CN105803872 B、CN201049595 Y、以及CN106240398 B等發(fā)明為一個(gè)系列，在這一系列發(fā)明中，可以看出對(duì)上述永磁體陣列的永磁軌道的改進(jìn)。傳統(tǒng)永磁體陣列的充磁方向?yàn)樨Q直方向相反，這一系列發(fā)明中，永磁體的充磁方向不但有豎直方向相反，而且在水平方向相反，以起到對(duì)于傳統(tǒng)永磁導(dǎo)軌磁上方磁場(chǎng)強(qiáng)度的增益。這些發(fā)明中所描述的用于超導(dǎo)列車懸浮的永磁體導(dǎo)軌均為特定的矩形磁鋼，以沿水平、豎直兩個(gè)方向上的特定充磁方向進(jìn)行排列，以達(dá)到增加軌道上放磁場(chǎng)強(qiáng)度的目的。這些發(fā)明中對(duì)5塊、7塊、9塊矩形磁鋼的排列方式也進(jìn)行了介紹，但其中的區(qū)別僅在于不同的磁鋼排列產(chǎn)生單峰與多峰的磁場(chǎng)的區(qū)別。這一系列發(fā)明中不僅對(duì)矩形磁鋼的長(zhǎng)寬比，矩形磁鋼與不同軟磁材料的組合以及不同矩形磁鋼組合之后的再組合進(jìn)行了保護(hù)，其共同的目的與本發(fā)明相同，都是為了增加永磁體導(dǎo)軌上表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度。這一系列發(fā)明僅就所選用的矩形磁鋼進(jìn)行了限定，并未限定磁鋼可以使用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且更沒有涉及因?yàn)槎噙呅瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)磁鋼的選擇，永磁體可以有更多的充磁方向。

發(fā)明CN106218441B為上述特定充磁方向組合成的永磁體制成導(dǎo)軌的應(yīng)用，因?yàn)閷?dǎo)軌本身的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)不同，所以應(yīng)用原理不同，且本發(fā)明描述的永磁體導(dǎo)軌由于特定排列方式，會(huì)產(chǎn)生比此種方案更強(qiáng)的磁場(chǎng)，提供單位體積下更大的懸浮力。CN106671822A、CN206327183U也為超導(dǎo)懸浮列車的發(fā)明，與本發(fā)明屬于相同的技術(shù)領(lǐng)域。

懸浮列車也可以分為電磁吸力懸浮系統(tǒng)EMS(Electromagnetic Suspension)與電磁斥力懸浮EDS(Electrodynamic Suspension)。EMS系統(tǒng)成本較低，但需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁力的精確控制以達(dá)到懸浮效果，EDS懸浮穩(wěn)定，且超導(dǎo)體懸浮可以通過釘扎效應(yīng)提供導(dǎo)向力，是自穩(wěn)定系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供的一種磁懸浮列車系統(tǒng)及其懸浮軌道。