CN200977868Y - 车用高温超导磁悬浮系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车用高温超导磁悬浮系统，其低温容器内的高温超导块材层的上面增设两层永磁体：第一层为左右两排复位永磁体，沿轨道中心线对称固定在高温超导块材层上面，两排复位永磁体的磁化方向与所在位置的轨道磁场的水平分量方向相同；第二层为中心线与轨道中心线重合的一排悬浮永磁体，该悬浮永磁体的底部位于或高于第一层复位永磁体的上表面，悬浮永磁体的磁化方向与所在位置的轨道磁场的垂直方向相反。它综合利用永磁铁的强磁特性及高温超导块材的强钉扎能力，同时提高了磁悬浮系统的悬浮和导向两种性能。采用该种磁悬浮系统的磁悬浮车系统稳定悬浮能力强，结构简单，制备加工容易，有利于高温超导磁悬浮车的推广应用。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种车用高温超导磁悬浮系统。
背景技术
目前磁悬浮轨道交通已经成为铁路发展的必然要求，尤其适用于城市、旅游景点中短距离的运输。就已研制的磁悬浮轨道交通工具而言，按使用磁体的类型一般有三种类型。首先第一种是永磁悬浮列车。利用同性相斥异性相吸的原理实现，一般将永久磁体组合装配在轨道和运动的列车实现列车的悬浮。中国大连永磁补偿式悬浮车“中华一号”使用稀土永磁材料，垂直悬浮不耗电能，悬浮能力强，磁场传感电磁导向。上海师范大学也研制出类似的小型磁悬浮车方案。但是车载永磁材料的利用必然加重车体重量，磁屏蔽要求要高。同时其导向(侧向)稳定性，完全由一系列的传感器和控制结构来控制实现，结构复杂，导向稳定性差。国外大多停止车载永磁—永磁磁悬浮在轨道交通领域的研究。
第二种称为电磁悬浮车，可分为电磁吸引式(EMS)和磁斥式(EDL)。
电磁吸引式磁悬浮方法是利用车载电磁体(通常置于悬浮车体的下方)与铁磁性轨道之间的吸引力来实现悬浮。如德国Transrapid系列和日本的HSST系列的常导电磁吸引式列车、2001年中国引进德国Transrapid技术在上海建造的一条30km试验线。这种方式采用常导电磁铁时悬浮间距通常限于10mm左右，必须一系列传感器及相应的电流反馈系统控制悬浮高度。并且车载常规导体磁体的载流能力差，能耗大极易发热等问题使得这个磁悬浮系统设计复杂造价高。即使利用超导线材代替常规导体，也只能在直流通电的情况下解决减少能耗大的问题。由于低温装置的引入和超导线材交流损耗的不可控性必然带来了更多的实际问题，如造价提高稳定性差等。
磁斥式磁悬浮的代表产品是日本于1972年开始的LSM、ML和MLU系列的研究。采用了低温超导线圈，1979年12月21日ML-500磁悬浮列车实现了517km/h的最高速。2006年美国应用超导会发布了用高温超导替代部分低温超导线圈成功运行的消息。但是这些破纪录的试验系统并不能避免大型制冷机的配置，尺寸重量大维修难度增加。车载磁体没有产生完整的磁路，磁屏蔽装置需要增加，使得磁斥式磁悬浮系统的复杂性。可以看出这种电磁式磁悬浮系统相当复杂，制约于很多因素。
第三种可行的车载高温超导块材形式的高温超导磁悬浮车，其形成原理是利用高温超导块材的强钉扎能力。这种不需人为反馈控制的非主动式悬浮带来了较大的静磁能量的稳定及车体无磁通泄漏，并保证了运行稳定。相比其他两种磁悬浮列车，车载悬浮方案具有构造简单、无磁屏蔽或控制等辅助系统、低温系统简单等优点。从系统的角度而言，这种高温超导磁悬浮列车是极具开发前景的方案。目前已研制出的高温超导磁悬浮车或实验车采用的是车载纯高温超导块材实现列车静态稳定在永磁轨道上方，在直线电机的驱动下平稳运行。但受限于现有高温超导块材悬浮性能和研制能力，使得磁悬浮列车的悬浮能力和导向稳定性还有待进一步提高。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种新型的车用高温超导磁悬浮系统，该种磁悬浮系统的悬浮能力强并且导向能力也强，采用该种磁悬浮系统的磁悬浮车系统稳定悬浮能力强。并且结构简单，制备加工容易，有利于高温超导磁悬浮车的推广应用。
本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种车用高温超导磁悬浮系统，包括磁化方向相对的两条永磁体及三条聚磁铁构成的轨道、固定于车体架子下面的低温容器，低温容器内固定的高温超导块材层，其结构特点是：低温容器内的高温超导块材层的上面增设两层永磁体，该两层永磁体的构成为：
第一层为左右两排复位永磁体，沿轨道中心线对称固定在车载高温超导块材层上面，两排复位永磁体的磁化方向与所在位置轨道磁场的水平分量方向相同；且两排复位永磁体之间相距整个高温超导块材层宽度的1/3-1/4。
第二层为中心线与轨道中心线重合的一排悬浮永磁体，该悬浮永磁体的底部位于或高于第一层复位永磁体的上表面，悬浮永磁体的磁化方向与所在位置轨道磁场的垂直方向相反；其宽度为整个高温超导块材层宽度的1/3-1/4。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
当左右两排的复位永磁体对称固定在永磁轨道中心线两侧时，左右复位永磁体所受的轨道磁场的磁力，方向相反(一左一右)，大小相同。从而两排复位永磁体在水平方向上的合力为零。而当车体向左侧发生位移时，左排复位永磁体在轨道磁场中受到的左向磁力将小于右排复位永磁体受到时的右向磁力，两排复位永磁体受到的磁力的合力向右。相反车体向右侧位移时，两排复位永磁体受到的磁力的合力向左。也即如果由于外界未知的干扰，使整个车体与永磁轨道发生侧向位移时，复位永磁体将提供较强的侧向恢复力。从而使得本实用新型在已有的高温超导块材导向力的基础上增加了较强的与导向力方向一致的回复力。对车用磁悬浮系统而言，其效果就是导向能力得到了明显增强。
而悬浮永磁体，其磁化方向为该处轨道磁场的磁力线的垂直分量反向，从而受到下方的永磁轨道磁场的相斥作用力，即悬浮力。并且由于悬浮永磁体悬空位于高温超导块材层上方，对高温超导块材自身的悬浮特性影响很小。因此本实用新型的车体，在已有的高温超导块材悬浮力的基础上，新增了悬浮永磁体产生的悬浮力。
总之，本实用新型综合利用了永磁铁的强磁特性及高温超导块材的强钉扎能力，达到了同时提高了磁悬浮系统的悬浮和导向两种性能的效果。
本实用新型仅仅是在现有的高温超导磁悬浮系统上高温超导块材层上方增设了两排价格低廉的永磁体，其结构简单，制备加工容易，是一种构造简单且便于推广的高温超导磁悬浮车系统。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例的永磁轨道的磁场分布云图。图中的箭头方向为轨道磁场的磁力线方向。
图2是本实用新型实施例的剖视结构示意图。图中的箭头方向为永磁体的磁化方向。
具体实施方式
实施例
图1、2示出，本实用新型的一种具体实施方式为：
一种车用高温超导磁悬浮系统，包括磁化方向相对的两条永磁体及三条聚磁铁构成的轨道1、固定于车体架子2下面的低温容器3，低温容器3内固定的高温超导块材层4。低温容器3内的高温超导块材层4的上面增设两层永磁体，该两层永磁体的构成为：
第一层为左右两排复位永磁体5，沿轨道1中心线对称固定在车载高温超导块材层4上面，两排复位永磁体5的磁化方向与所在位置的轨道1磁场的水平分量方向相同；且两排复位永磁体5之间相距整个高温超导块材层4宽度的1/3-1/4。
第二层为中心线与轨道1中心线重合的一排悬浮永磁体6，该悬浮永磁体6的底部位于或高于第一层复位永磁体5的上表面，悬浮永磁体6的磁化方向与所在位置的轨道1磁场的垂直方向相反；其宽度为整个高温超导块材层4宽度的1/3-1/4。
本实用新型除可以是两条永磁体及三条聚磁铁构成，轨道磁场呈双波峰的M状分布的高温超导磁悬浮系统外；稍加改进，还可以是多条永磁体构成的，水平磁场呈多个波峰状分布的高温超导磁悬浮系统：只是在设计时，需要多排复位永磁体，每排复位永磁体位于轨道磁场的每个波峰处，并且通过多排复位永磁体形状大小的匹配，使其在车体未发生偏移时，多排复位永磁体受到的轨道磁场水平合力为零；而车体偏移时，多排复位永磁体受到轨道磁场水平合力与偏移方向相反。同时也需要多排悬浮永磁体，每排悬浮永磁体位于轨道磁场的相邻两个波峰之间的波谷上方。
Claims (1)
1、一种车用高温超导磁悬浮系统，包括磁化方向相对的两条永磁体及三条聚磁铁构成的轨道(1)、固定于车体架子(2)下面的低温容器(3)，低温容器(3)内固定的高温超导块材层(4)，其特征是：所述的低温容器(3)内的高温超导块材层(4)的上面增设两层永磁体，该两层永磁体的构成为：
第一层为左右两排复位永磁体(5)，沿轨道(1)中心线对称固定在车载高温超导块材层(4)上面，两排复位永磁体(5)的磁化方向与所在位置的轨道(1)磁场的水平分量方向相同；且两排复位永磁体(5)之间相距整个高温超导块材层(4)宽度的1/3-1/4；
第二层为中心线与轨道(1)中心线重合的一排悬浮永磁体(6)，该悬浮永磁体(6)的底部位于或高于第一层复位永磁体(5)的上表面，悬浮永磁体(6)的磁化方向与所在位置的轨道(1)磁场的垂直方向相反；其宽度为整个高温超导块材层(4)宽度的1/3-1/4。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071121 Termination date: 20101214 |