一种高温超导电磁悬浮轨道系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高温超导电磁悬浮轨道系统，包括电磁轨道、推进系统和设置于列车下端绝热器中的高温超导块材；电磁轨道包括轨道梁和电磁铁，电磁铁设置为两排，分别沿长度方向设置于轨道梁上端两侧，每排中的电磁铁彼此间均等间距设置；推进系统的线性电机定子沿长度方向设置于轨道梁上端中部，线性电机转子沿长度方向设置于列车下端中部；电磁铁通电后产生的磁场将列车悬浮起来，并利用高温超导块材对磁通的钉扎力把列车约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车沿着电磁轨道行进。本发明专利技术安全、节能、环保，可以有效利用风能、太阳能等可再生能源。

A high temperature superconducting electromagnetic suspension track system

The invention discloses a high temperature superconducting electromagnetic suspension track system, including the electromagnetic orbit, the propulsion system and the high temperature superconducting block which is set in the lower end of the train. The electromagnetic track includes the track beam and the electromagnet. The electromagnet is set up to two rows, and the electromagnetic field is arranged on both sides of the upper end of the rail beam along the length direction, and the electromagnetic field in each row. The linear motor stator of the propulsion system is set in the middle of the upper end of the track beam along the length direction. The rotor of the linear motor is set in the middle of the lower end of the train along the length direction. The magnetic field produced by the electromagnetic iron is suspended in the train, and the train is bound to the train by using the high temperature superconducting block to the magnetic flux. Above the electromagnetic orbit, under the action of the propulsion system, the train is suspended and restrained along the electromagnetic track. The invention is safe, energy saving and environmental friendly, and can effectively utilize renewable energy sources such as wind energy and solar energy.

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导电磁悬浮轨道系统
本专利技术属于磁悬浮轨道交通领域，更具体的说，是涉及一种高温超导电磁悬浮轨道系统。
技术介绍
依靠高温超导体的反磁性和对磁通的钉扎作用，高温超导磁悬浮列车可以悬浮于地面轨道上，既与轨道无机械接触又受轨道的导向约束。利用高温超导体可以构建一种比较理想的轨道交通系统，用于人员和货物的运输。高温超导体块材在实现稳定悬浮和约束导向两个方面都是不可缺少的因素。在到目前为止所设计、建造的实验性高温超导磁悬浮轨道交通系统中，高温超导块材及其绝热冷却装置一般安置在列车的底部，而轨道一般由永磁铁铺设。这种轨道和悬浮机制在实验室或在距离较小的线路上有一定的可行性，但是对于长距离的运输系统，永磁体轨道的缺点是显而易见的。主要缺点包括：(1)日常维护困难；(2)容易意外吸附磁性物质，安全隐患多；(3)悬浮力受永磁体磁通密度限制；(4)长时间使用后永磁体磁通密度衰减，需要不断的更新永磁体；(5)需要大量的永磁体，浪费稀有资源，而且铺设成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种安全、节能、环保的高温超导电磁悬浮轨道系统，可以有效利用风能、太阳能等可再生能源，具有完全的创新性和明确的先进性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种高温超导电磁悬浮轨道系统，包括电磁轨道、推进系统和设置于列车下端绝热器中的高温超导块材；所述电磁轨道包括轨道梁和电磁铁，所述电磁铁设置为两排，分别沿长度方向设置于轨道梁上端两侧，每排中的电磁铁彼此间均等间距设置；所述推进系统的线性电机定子沿长度方向设置于轨道梁上端中部，所述推进系统的线性电机转子沿长度方向设置于列车下端中部；所述电磁铁通电后产生的磁场将列车悬浮起来，并利用高温超导块材对磁通的钉扎力把列车约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车沿着电磁轨道行进。所述电磁铁由励磁线圈和铁芯构成，所述励磁线圈由常规导体或超导导体制作，所述铁芯采用U型或E型磁性铁芯，在轨道梁上铁芯的开口端均朝上设置。所述电磁铁通电时，对励磁线圈所通励磁电流的大小应根据所悬浮列车的重量进行调节。所述电磁轨道采用分段励磁方式，列车到达某段电磁轨道在设定时间之前对该区段内的电磁铁通电励磁，在列车离开该区段之后立即停止通电励磁。在电磁轨道沿线建立风能、太阳能再生能源发电厂，并将其并入电磁轨道的励磁供电系统。与现有技术相比，采本专利技术用电磁铁取代永磁体构建高温超导磁悬浮轨道交通系统的轨道不但可以克服上述永磁体轨道的缺点，而且还具有如下优势：(1)本专利技术中轨道梁上端两侧分别等间距设置电磁铁，电磁铁通电励磁后产生的磁场可以将安装有高温超导块材的列车悬浮起来，并利用高温超导块材对磁通的钉扎力把列车牢固地约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车可以沿着电磁轨道行进，运输人员或货物。(2)本专利技术中可根据列车的负荷大小对励磁线圈所通励磁电流的大小进行调节，在保证列车安全、稳定运行的前提下尽量节约电能。(3)本专利技术中电磁轨道采用分段励磁方试，只在列车通过时给所在路段的电磁轨道通电励磁，在没有列车通过时不需对电磁轨道通电，可以减少励磁的电能损耗即节省能源。(4)本专利技术提出的电磁轨道对励磁电源的要求特性使之可以与可再生能源(风能、太阳能等)的特性相匹配，有利于把可再生能源纳入其励磁电源系统。附图说明图1是本专利技术高温超导电磁悬浮轨道系统原理剖视图；图2是本专利技术中电磁铁的布置图；图3是本专利技术中电磁轨道分段励磁示意图。附图标记:1列车；2高温超导块材；3轨道梁；4线性电机定子；5线性电机转子；6电磁铁；601励磁线圈；602铁芯。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，本专利技术的高温超导电磁悬浮轨道系统，包括电磁轨道、推进系统和高温超导块材2。所述电磁轨道包括轨道梁3和电磁铁6，所述电磁铁6设置为两排，分别沿长度方向设置于轨道梁3上端两侧，每排中包含有多个电磁铁6，每排中的电磁铁6彼此间均等间距设置，沿轨道梁3长度方向延伸。所述电磁铁6由励磁线圈601和铁芯602构成，所述励磁线圈601可以采用常规导体制作，也可以采用超导导体制作，所述铁芯602采用U型或E型或类似结构的磁性铁芯，使用的是两端或多端开口铁芯，在轨道梁3上铁芯602的开口端均朝上设置。所述电磁铁6通电时，对励磁线圈601所通励磁电流的大小应根据所悬浮列车1的重量进行调节，在满足列车安全、稳定运行的前提下尽量节约电能。所述推进系统的线性电机定子4沿长度方向设置于轨道梁3上端中部，所述推进系统的线性电机转子5沿长度方向设置于列车1下端中部。所述高温超导块材2设置于列车1下端两侧的绝热器中，所述高温超导块材2工作在液氮或者制冷机所冷却的某一温区，处于超导状态。所述电磁铁6通电励磁后产生的磁场可以将安装有高温超导块材2的列车1悬浮起来，并利用高温超导块材2对磁通的钉扎力把列车1牢固地约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车1可以沿着电磁轨道行进，运输人员或货物。图2仅为本专利技术中电磁铁的一种布置实例，图中的铁芯602为E型铁芯，励磁线圈601绕在E型铁芯的中柱上，电磁铁6按照设计的电磁轨道路线排布。励磁线圈601通入直流电流后产生类似永磁铁轨道的磁场分布，可以与车载的高温超导块材2形成磁极排斥和对磁通的钉扎作用，这样列车1既可以悬浮于地面电磁轨道上，又可以受到导向约束力。本专利技术可以根据列车1的载重负荷变化，调节励磁线圈601中的励磁电流，进而调节列车1所受悬浮力和导向力的大小。为了节能，本专利技术提出的电磁轨道采用分段励磁方式，列车1到达某段电磁轨道在设定时间之前(设定的提前励磁时间可以是1秒或长于1秒的某个时间长度)对该区段内的电磁铁6通电励磁，在列车1离开该区段之后立即停止通电励磁，可以进一步降低电磁轨道励磁的电力消耗。如图3所示，A为列车1所在区段，对该区段电磁铁6通以电流，图中用实心箭头表示该区段的电磁铁6全处于励磁状态下。B为列车1即将到达的区段，可以在到达该区段之前的一个设定的时间点开始对该段电磁轨道通电励磁，图中空心箭头表示在某个时间点已经开始给电磁铁6通电励磁，保证列车1到达之处其下方电磁铁6已经处于励磁状态，在该区段中空心箭头的大小表示励磁的程度。C为列车1离开区段，在列车1离开该段电磁轨道后的一个设定的时间点停止对该段电磁轨道励磁，图中空心箭头大小表示电磁铁6断电后退磁的状态。这样可以减少励磁的电能损耗即节省能源。另外，本专利技术提出的电磁轨道对励磁电源的要求特性(间歇、短时对电力需求的特征)适合于利用风能、太阳能等产生的可再生能源，可以在电磁轨道沿线建立风能、太阳能等再生能源发电厂，并将其并入电磁轨道的励磁供电系统。尽管上面结合附图对本专利技术的功能及工作过程进行了描述，但本专利技术并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导电磁悬浮轨道系统，其特征在于，包括电磁轨道、推进系统和设置于列车(1)下端绝热器中的高温超导块材(2)；所述电磁轨道包括轨道梁(3)和电磁铁(6)，所述电磁铁(6)设置为两排，分别沿长度方向设置于轨道梁(3)上端两侧，每排中的电磁铁(6)彼此间均等间距设置；所述推进系统的线性电机定子(4)沿长度方向设置于轨道梁(3)上端中部，所述推进系统的线性电机转子(5)沿长度方向设置于列车(1)下端中部；所述电磁铁(6)通电后产生的磁场将列车(1)悬浮起来，并利用高温超导块材(2)对磁通的钉扎力把列车(1)约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车(1)沿着电磁轨道行进。

【技术特征摘要】
1.一种高温超导电磁悬浮轨道系统，其特征在于，包括电磁轨道、推进系统和设置于列车(1)下端绝热器中的高温超导块材(2)；所述电磁轨道包括轨道梁(3)和电磁铁(6)，所述电磁铁(6)设置为两排，分别沿长度方向设置于轨道梁(3)上端两侧，每排中的电磁铁(6)彼此间均等间距设置；所述推进系统的线性电机定子(4)沿长度方向设置于轨道梁(3)上端中部，所述推进系统的线性电机转子(5)沿长度方向设置于列车(1)下端中部；所述电磁铁(6)通电后产生的磁场将列车(1)悬浮起来，并利用高温超导块材(2)对磁通的钉扎力把列车(1)约束在电磁轨道上方，在推进系统的作用下，被悬浮和约束的列车(1)沿着电磁轨道行进。2.根据权利要求1所述的高温超导电磁悬浮轨道系统，其特征在于，所述电磁铁(6)由励磁线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：信赢，赵超群，洪玮，田波，李继春，夏芳敏，魏子镪，
申请(专利权)人：天津大学，富通集团天津超导技术应用有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12