新型超导磁悬浮系统技术方案

本发明专利技术提供一种新型超导磁悬浮系统，其结构特征是：永磁轨道(1)主要由上下两侧的侧极板(4)和中间的双层主磁极板(3)及之间的永磁体(2)组成，主磁极板(3)为导磁性材料，主磁极板(3)的大平面沿水平方向设置，主磁极板(3)的上下两侧都设置永磁体(2)，主磁极板(3)两侧相邻的永磁体(2)的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，两个主磁极板(3)的端面对外磁极的极性相反，超导线圈(5)外部填充有液氮的低温容器，超导线圈(5)的上下平直段(12)与永磁轨道(1)的上下两个主磁极板(3)的端面平行设置或同心设置。本发明专利技术的超导悬浮力能大，可用于高温超导磁悬浮列车和真空管道磁悬浮飞行高铁系统，时速可达千公里以上。

【技术实现步骤摘要】
新型超导磁悬浮系统
本专利技术涉及公路交通和轨道交通、风力发电、生产装备、科研教学等
，具体涉及高温超导磁悬浮车辆的磁悬浮系统、微风发电、高速悬浮储能、科研教学演示用具、高速物流，尤其是用于节能公路交通和轨道交通以及真空管道超高速列车的磁悬浮系统。
技术介绍
现有技术存在的主要问题有：EMS电磁悬浮系统和电磁导向系统需要复杂的主动控制系统，列车重量大，耗能高，结构复杂。超导电动悬浮列车采用低温超导系统悬浮存在明显的电磁辐射，需要辐射屏蔽设施，结构更复杂，同时在低速下需要橡胶轮子支撑，低温超导由于采用液氦维持极低的温度，制冷和维护成本更高。中低速磁浮列车结构简单，但悬浮能耗高，采用直线异步感应电机驱动效率低下。轮轨列车结构简单，应用历史长，但开放式轮轨结构随时有可能脱轨的安全隐患，另外车轮轴承在高速和重载下磨损严重，需要经常换修维护，使用寿命低，高速下黏着系数低，传动和降速困难，虽然一次性基建成本低，但后期运行维护成本很高，不适合超高速。目前研发高速列车技术方案之一的是高温超导磁悬浮列车技术，高温超导悬浮采用低廉的液氮维持低温环境，容易实现，维护成本低，高温超导悬浮体主要钇钡铜氧等超导块材完成自动超导悬浮和超导自动导向。受高温超导块材的悬浮能力限制，轨道的磁场必须达到很强才能产生足够的悬浮能力，悬浮能力弱。
技术实现思路
长期以来人们一直在孜孜不倦地寻找着一种能够同时克服上述技术中存在的不足的新型轨道交通技术。本专利技术旨在应用现有的成熟技术的基础上提出一种新型结构的磁浮列车技术，公开一种结构简单、悬浮能力大的高温超导磁悬浮列车系统，用于中低速地铁和城市快速轨道交通系统和真空管道超高速列车及轨道系统，既安全又经济节能的高性价比的轨道交通系统，解决高温超导磁悬浮列车的工程化应用中的关键技术问题。也可以用于微风发电、高速悬浮储能、高速物流线、科研教学演示用具等场所。本专利技术采用的技术手段如下：一种永磁轨道1，其特征在于：主要由永磁体2、主磁极板3组成，主磁极板3为导磁性材料，主磁极板3大平面沿水平方向设置，主磁极板3的上下两侧都设置永磁体2，主磁极板3两侧相邻的永磁体2的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，下部的主磁极板3与上部的主磁极板3的对外磁极极性相反。所述的永磁轨道1由上下两侧的侧极板4和之间的双层主磁极板3及之间的永磁体2组成，轨道的截面为矩形，沿直线或曲线延伸而成永磁轨道1。所述的永磁轨道1由上下两侧的侧极板4和之间的双层主磁极板3及之间的永磁体2组成，轨道的截面为矩形，沿竖直轴线旋转而成的圆柱形永磁轨道。所述的永磁轨道1的侧面设置侧极板4，侧极板4与多种形状的型钢连接成便于连接的永磁轨道1，型钢包括工字钢、T型钢、π型钢、角钢、、C型钢、方钢或矩形钢。一种新型超导磁悬浮系统，其特征在于：永磁轨道1由上下两侧的侧极板4和中间的双层主磁极板3及之间的永磁体2组成，主磁极板3为导磁性材料，主磁极板3的大平面沿水平方向设置，主磁极板3的上下两侧都设置永磁体2，主磁极板3两侧相邻的永磁体2的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，两个主磁极板3的端面对外磁极的极性相反，整个轨道的截面为矩形，沿直线或曲线延伸而成的直线或曲线或圆柱形永磁轨道1，两个主磁极板3的端面平行或同心设置，主磁极板3的端面距离一定距离设置闭合的超导体环10或超导线圈5，超导体环10或超导线圈5的上下平直段12与上下两个主磁极板3的端面平行设置或同心设置，超导体环10的两个平直段12之间的距离与两个主磁极板3的距离基本相等。所述的超导体环10或超导线圈5的材料含有超导材料，外部设置低温容器并加以固定，填充入液氮和/或与低温制冷机相连。整个轨道的截面为矩形，沿竖立的轴线回转而成的圆柱形永磁轨道1，即所述的侧极板4和中间的双层主磁极板3及之间的永磁体2都为圆柱形或圆台形，之间的永磁体2整体也为圆柱形或圆台形，相互同心设置。所述的闭合超导线圈5为多层超导带材绕制的超导线圈5，超导线圈5的首尾连接成闭合环状的超导线圈5，超导线圈5为下列结构之一或其组合：a.所述的超导线圈5为跑道形闭合环状的超导线圈5，超导线圈5的两个平直段12与两侧半圆环段18相切连接。b、所述的超导线圈5为矩形闭合环状的超导线圈5，超导线圈5的两个水平直线段12与两侧的直线段通过圆弧与两侧的直线段相接。c、所述的超导线圈5为哑铃形闭合环状的超导线圈5，哑铃形超导线圈5由圆环段6、圆弧过渡段15、平直段12组成，位于两端的圆环段12为圆弧形，与中间的平直段12通过圆弧过渡段15连接。所述的闭合超导体环10含有超导材料，整体为闭合的环状，中部为空心13，中间为平直段12，该闭合环具有一定宽度并沿直线或曲线延伸而成一定厚度的环，超导体环10为下列结构之一或其组合：a.所述的超导体环10的整体形状为矩形，即中间为两个平直段12，两端为竖直段14，两个平直段12与两端的竖直段14直接连接成闭合的环；b.所述的超导体环10的整体形状为圆角矩形，即中间为两个平直段12，两端为竖直段14，两个平直段12与两端的竖直段14之间通过圆弧过渡段15连接成闭合的环；c.所述的超导体环10的整体形状为跑道形，即中间为两个平直段12，两侧的半圆环段18与中间的平直段12相切，平直段12两端通过半圆环段18连接成闭合的环；d.所述的超导体环10的整体形状为弯曲的跑道形，即中间为两个弧形平直段16，两侧的半圆环段18与中间的弧形平直段12连接成闭合的弧形环；e.所述的超导体环10的整体形状为弯曲的矩形，即中间为两个弧形平直段16，两个弧形平直段12与两侧的竖直段14直接连接成闭合的弧形环；f.所述的超导体环10的整体形状为弯曲的矩形，即中间为两个弧形平直段16，两个平直段12与两侧的竖直段14之间通过圆弧过渡段15连接成闭合的弧形环；g.所述的多个弧形超导体环10沿圆周排布成直径更大的超导体环；h.所述的超导体环10沿竖直方向设置多层；i.所述的超导体环10沿水平方向排布多个超导体环10。所述的永磁轨道1设置在路基或箱梁20的顶部或底部的轨道两侧，左右两条永磁轨道1由紧固件21平行固定设置在轨道的两端；轨道通过绝缘板或绝缘座30或直接固定设置直线电机的牵引线圈28；所述牵引线圈28的安装方式包括下列方式之一或其组合：a、所述牵引线圈28为无铁芯牵引线圈，通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧；b、所述牵引线圈28为嵌入导磁铁芯31的直线电机线圈绕组，通过绝缘板29或直接固定连接在所述永磁轨道1一侧或两侧；c、所述牵引线圈28为嵌入导磁铁芯31的直线电机线圈绕组，通过绝缘板29或直接固定连接在轨道的中央或两侧。所述的永磁轨道1设置在路基或箱梁20的顶部或底部的轨道两侧，左右两条永磁轨道1由紧固件21平行固定设置在轨道的两端；所述的超导体环10或超导线圈5及外部填充有液氮的低温容器固定连接在列车25上，超导体环10或超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁轨道(1)，其特征在于：主要由永磁体(2)、主磁极板(3)组成，主磁极板(3)为导磁性材料，主磁极板(3)大平面沿水平方向设置，主磁极板(3)的上下两侧都设置永磁体(2)，主磁极板(3)两侧相邻的永磁体(2)的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，下部的主磁极板3与上部的主磁极板(3)的对外磁极极性相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁轨道(1)，其特征在于：主要由永磁体(2)、主磁极板(3)组成，主磁极板(3)为导磁性材料，主磁极板(3)大平面沿水平方向设置，主磁极板(3)的上下两侧都设置永磁体(2)，主磁极板(3)两侧相邻的永磁体(2)的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，下部的主磁极板3与上部的主磁极板(3)的对外磁极极性相反。


2.根据权利要求1所述的永磁轨道(1)，其特征在于：所述的永磁轨道(1)由上下两侧的侧极板(4)和之间的双层主磁极板(3)及之间的永磁体(2)组成，轨道的截面为矩形，沿直线或曲线延伸而成永磁轨道(1)。


3.根据权利要求1所述的永磁轨道(1)，其特征在于：所述的永磁轨道(1)由上下两侧的侧极板(4)和之间的双层主磁极板(3)及之间的永磁体(2)组成，轨道的截面为矩形，沿竖直轴线旋转而成的圆柱形永磁轨道。


4.根据权利要求1所述的永磁轨道(1)，其特征在于：所述的永磁轨道(1)的侧面设置侧极板(4)，侧极板(4)与多种形状的型钢连接成便于连接的永磁轨道(1)，型钢包括工字钢、T型钢、π型钢、角钢、、C型钢、方钢或矩形钢。


5.一种新型超导磁悬浮系统，其特征在于：永磁轨道(1)由上下两侧的侧极板(4)和中间的双层主磁极板(3)及之间的永磁体(2)组成，主磁极板(3)为导磁性材料，主磁极板(3)的大平面沿水平方向设置，主磁极板(3)的上下两侧都设置永磁体(2)，主磁极板(3)两侧相邻的永磁体(2)的磁极方向相对于主磁极板的方向为同极相对设置，两个主磁极板(3)的端面对外磁极的极性相反，整个轨道的截面为矩形，沿直线或曲线延伸而成的直线或曲线或圆柱形永磁轨道(1)，两个主磁极板(3)的端面平行或同心设置，主磁极板(3)的端面距离一定距离设置闭合的超导体环(10)或超导线圈(5)，超导体环(10)或超导线圈(5)的上下平直段12与上下两个主磁极板(3)的端面平行设置或同心设置，超导体环(10)的两个平直段(12)之间的距离与两个主磁极板(3)的距离基本相等。所述的超导体环(10)或超导线圈(5)的材料含有超导材料，外部设置低温容器并加以固定，填充入液氮或液氦和/或与低温制冷机相连。


6.根据权利要求5所述的新型超导磁悬浮系统，其特征在于：整个轨道的截面为矩形，沿竖立的轴线回转而成的圆柱形永磁轨道1，即所述的侧极板(4)和中间的双层主磁极板(3)及之间的永磁体(2)都为圆柱形或圆台形，之间的永磁体(2)整体也为圆柱形或圆台形，相互同心设置。


7.根据权利要求5或6所述的超导线圈(5)，其特征在于：所述的闭合超导线圈(5)为多层超导带材绕制的超导线圈(5)，超导线圈(5)的首尾连接成闭合环状的超导线圈(5)，超导线圈(5)为下列结构之一或其组合：
a.所述的超导线圈(5)为跑道形闭合环状的超导线圈(5)，超导线圈(5)的两个平直段(12)与两侧半圆环段(18)相切连接。
b、所述的超导线圈(5)为矩形闭合环状的超导线圈(5)，超导线圈(5)的两个水平直线段(12)与两侧的直线段通过圆弧与两侧的直线段相接。
c、所述的超导线圈(5)为哑铃形闭合环状的超导线圈(5)，哑铃形超导线圈(5)由圆环段(6)、圆弧过渡段(15)、平直段(12)组成，位于两端的圆环段(12)为圆弧形，与中间的平直段(12)通过圆弧过渡段(15)连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠臣，
申请(专利权)人：大连奇想科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21