CN112248822A - 一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，包括：悬浮车架、悬浮杜瓦、载荷、腿板；悬浮车架包括一体的两组安装角和一个连接段，悬浮车架的上表面呈中心对称的工字型，每组安装角的下表面为V型斜面，两组安装角的侧面呈对称形状；悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面用于安装载荷，每个安装角的下表面的斜面用于连接悬浮杜瓦，悬浮杜瓦内含高温超导材料；连接段的下表面设置腿板，腿板用于连接直线电机动子。悬浮车架呈对称结构，提升了稳定性，悬浮车架的V型结构使得悬浮杜瓦向内倾斜，在倾斜的方向上通过悬浮力的水平分量提供更多的导向力，提升高温超导载重悬浮车的静态悬浮稳定性，维持小车更加稳定地运行。

Description

一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置

技术领域

本发明属于高温超导悬浮推进的电磁发射领域，涉及一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置。

背景技术

传统轨道电磁推进载荷系统通过电磁力推动载荷在轨道上滑动进行发射，载荷与导轨的摩擦不可避免，最大发射速度受到了极大地限制，导轨因为摩擦产热温度迅速上升，降温时间久，发射周期长，难以实现连续发射。磁悬浮电磁发射装置将载荷与导轨分离，实现无接触式发射，有效地解决了导轨和载荷之间摩擦发热的问题，在发射初速上得到了极大地提升。

常规磁悬浮技术主要有常导的电磁吸力式和电磁斥力式以及低温超导磁浮，传统磁悬浮装置或无法实现静态悬浮，或需要额外辅助轮增加其导向力，设备结构复杂，控制难度高。

发明内容

为了解决相关技术中传统磁悬浮装置或无法实现静态悬浮，或需要额外辅助轮增加其导向力，设备结构复杂，控制难度高的问题，本发明提供了一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置。技术方案如下：

提供了一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，包括：悬浮车架、悬浮杜瓦、载荷、腿板；悬浮车架包括一体的两组安装角和连接在两组安装角之间的一个连接段，悬浮车架的上表面呈中心对称的工字型，每组安装角的下表面为V型斜面，每组安装角中的两个安装角关于连接段对称，两组安装角的侧面呈对称形状；悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面用于安装载荷，每个安装角的下表面的斜面用于连接悬浮杜瓦，悬浮杜瓦内含高温超导材料；连接段的下表面设置腿板，腿板用于连接直线电机动子，直线电机动子用于电磁推进，为悬浮车架提供推进力。

通过四个悬浮杜瓦支撑高温超导载重悬浮车，悬浮车架呈对称结构，提升了稳定性，悬浮车架的V型结构使得悬浮杜瓦向内倾斜，使得悬浮杜瓦在倾斜的方向上通过悬浮力的水平分量，在提供悬浮力的同时为高温超导载重悬浮车提供更多的导向力，提升高温超导载重悬浮车的静态悬浮稳定性，维持小车更加稳定地运行；高温超导载重悬浮车提供悬浮气隙，有效规避了电磁发射过程中发射载体与发射导轨之间的摩擦和发热问题，为导轨的使用寿命和连续发射提供技术支撑，高温超导悬浮方式的自身稳定性，简化了载重悬浮装置，通过悬浮车架的工字型和V型设计进一步加强了导向力，提高了高温超导载重悬浮车的稳定性。

可选的，悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面设置载荷连接口，载荷连接口用于安装载荷。

可选的，悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面设有与载荷相匹配的连接凸台，连接凸台上设置载荷连接口，载荷连接口用于安装所述载荷。

可选的，安装角的下表面的斜面设置悬浮杜瓦连接口，悬浮杜瓦连接口用于连接悬浮杜瓦。

可选的，悬浮杜瓦包括：盖板、外部壳体、进出液氮口、真空口、卡套；外部壳体为半封闭结构，外部壳体的外侧设置真空口和进出液氮口；进出液氮口用于为悬浮杜瓦提供液氮，为高温超导体提供低温环境；真空口用于为悬浮杜瓦的密闭空间提供真空，为液氮提供保温；外部壳体与盖板连接形成全封闭环境；悬浮杜瓦的上部两侧设有L型的卡套，卡套的下部用于连接外部壳体和盖板，卡套的上部用于连接悬浮杜瓦和悬浮车架；悬浮杜瓦的内部设有超导块材，超导块材用于为高温超导载重悬浮车提供悬浮力和导向力。

可选的，悬浮车架的整体采用铝合金材料制成。

通过使用铝合金制成的悬浮车架，提供稳定支撑的同时，可以使悬浮车架具有更轻的重量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一个实施例提供的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置的示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置的示意图；

图3是本发明一个实施例提供的悬浮车架的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的悬浮杜瓦的示意图。

其中，附图标记如下：

1、载荷；2、悬浮车架；3、悬浮杜瓦；4、载荷连接口；5、腿板；6、进出液氮口；7、真空口；8、卡套；9、连接凸台；10、盖板；11、悬浮杜瓦连接口；12、外部壳体。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

常规磁悬浮技术主要有常导的电磁吸力式和电磁斥力式以及低温超导磁浮，传统磁悬浮装置或无法实现静态悬浮，或需要额外辅助轮增加其导向力，设备结构复杂，控制难度高。

高温超导块材的完全抗磁性和磁通钉扎特性为其提供了稳定的悬浮力和导向力，同时也是目前发现的自然界唯一的一种可以自稳定的悬浮材料。这种悬浮方式不需要初始速度即可实现静态悬浮，且具有较强的抗干扰能力和自恢复特性，因而系统整体结构较为简单，控制简便，性能可靠，是一种具备良好工程应用特性的新型被动悬浮技术。

针对目前传统磁悬浮装置或无法实现静态悬浮，或需要额外辅助轮增加其导向力，设备结构复杂，控制难度高的问题。下面结合图1至图4对本申请提供的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置进行举例说明。

如图1至图4所示，该用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置包括：悬浮车架2、悬浮杜瓦3、载荷1、腿板5。

悬浮车架2包括一体的两组安装角和连接在两组安装角之间的一个连接段，悬浮车架2的上表面呈中心对称的工字型，每组安装角的下表面为V型斜面，每组安装角中的两个安装角关于连接段对称，两组安装角的侧面呈对称形状；悬浮车架2的连接段及轴线延伸区域的上表面用于安装载荷1，每个安装角的下表面的斜面用于连接悬浮杜瓦3，悬浮杜瓦3内含高温超导材料；连接段的下表面设置腿板5，腿板5用于连接直线电机动子，直线电机动子用于电磁推进，为悬浮车架提供推进力。

本申请中的高温超导载重悬浮车，含有高温超导材料的悬浮车架2与导轨作用形成稳定悬浮，同时悬浮车架2的车架本身采用V字型设计，更进一步提升了装置的稳定性。

两组安装角对称，即悬浮车架2整体的正面与背面对称，每组安装角包括两个关于连接段对称的安装角。示例性的，如图所示，悬浮车架2的安装角和连接段的上表面为平面，每组安装角的V型底端为平面，连接段的下表面为平面，连接段的底部超出安装角的底部。为了保证悬浮车架2结构的稳定可靠，在安装角及连接段的内部设置三角形的支撑结构，在安装角与连接段的连接位置也设置三角形的支撑结构。示例性的，连接段的下表面(即悬浮车架2的底部)设置两个腿板5。

悬浮车架2的上表面呈工字型，且整体呈中心对称，悬浮车架2的四个安装角分别连接四个悬浮杜瓦3形成四杜瓦小车结构。

在一种可能的实现中，悬浮车架2的连接段及轴线延伸区域的上表面设置载荷连接口4，载荷连接口4用于安装载荷1。即悬浮车架2的顶部中央区域设置与载荷1连接的载荷连接口4，将载荷1安装于悬浮车架2的顶部中央区域，有利于保持高温超导载重悬浮车的稳定。

在另一种可能的实现中，悬浮车架2的连接段及轴线延伸区域的上表面设有与载荷1相匹配的连接凸台9，连接凸台9上设置载荷连接口4，载荷连接口4用于安装载荷1。为了与载荷1匹配，还可以在悬浮车架2的上表面设置连接凸台9，在连接凸台9上设置载荷连接口4，示例性的，悬浮车架2的顶部中央区域设置了四个平行对齐的连接凸台9，每个连接凸台9的两端分别设置载荷连接口4，共设置八个载荷连接口4用于安装载荷1。

可选的，安装角的下表面的斜面设置悬浮杜瓦连接口11，悬浮杜瓦连接口11用于连接悬浮杜瓦3。

可选的，悬浮杜瓦3包括：盖板10、外部壳体12、进出液氮口6、真空口7、卡套8；外部壳体12为半封闭结构，外部壳体12的外侧设置真空口7和进出液氮口6；进出液氮口6用于为悬浮杜瓦3提供液氮，为高温超导体提供低温环境；真空口7用于为悬浮杜瓦3的密闭空间提供真空，为液氮提供保温；外部壳体12与盖板10连接形成全封闭环境；悬浮杜瓦3的上部两侧设有L型的卡套8，卡套8的下部用于连接外部壳体12和盖板10，卡套8的上部用于连接悬浮杜瓦3和悬浮车架2；悬浮杜瓦3的内部设有超导块材，超导块材用于为高温超导载重悬浮车提供悬浮力和导向力。同时悬浮车架2的V型斜面使得悬浮杜瓦3在倾斜的方向上通过悬浮力的水平分量为高温超导载重悬浮车提供更多的导向力，提升高温超导载重悬浮车的静态悬浮稳定性。示例性的，悬浮杜瓦3上部设有四个L型卡套8。

可选的，悬浮车架2的整体采用铝合金材料制成。提供稳定支撑的同时，具有更轻的重量。

在实际应用中，高温超导载重悬浮车装置安装于悬浮导轨上，其尺寸与轨道磁场位置对应，保证悬浮杜瓦3内部的超导块材能够在最大磁场位置捕获磁场，保证最大悬浮力，通过场冷方式产生悬浮，悬浮力更稳定，高温超导载重悬浮车提供至少10mm的悬浮气隙，为导轨的使用寿命和连续发射提供技术支撑，高温超导悬浮方式由于其自身稳定性，简化了载重悬浮装置，进一步加强了导向力，提高了高温超导载重悬浮车的稳定性。

综上所述，本申请提供的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，通过四个悬浮杜瓦支撑高温超导载重悬浮车，悬浮车架呈对称结构，提升了稳定性，悬浮车架的V型结构使得悬浮杜瓦向内倾斜，使得悬浮杜瓦在倾斜的方向上通过悬浮力的水平分量，在提供悬浮力的同时为高温超导载重悬浮车提供更多的导向力，提升高温超导载重悬浮车的静态悬浮稳定性，维持小车更加稳定地运行；高温超导载重悬浮车提供悬浮气隙，有效规避了电磁发射过程中发射载体与发射导轨之间的摩擦和发热问题，为导轨的使用寿命和连续发射提供技术支撑，高温超导悬浮方式的自身稳定性，简化了载重悬浮装置，通过悬浮车架的工字型和V型设计进一步加强了导向力，提高了高温超导载重悬浮车的稳定性。

另外，使用铝合金制成的悬浮车架，提供稳定支撑的同时，可以使悬浮车架具有更轻的重量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，包括：悬浮车架、悬浮杜瓦、载荷、腿板；

所述悬浮车架包括一体的两组安装角和连接在两组安装角之间的一个连接段，所述悬浮车架的上表面呈中心对称的工字型，每组所述安装角的下表面为V型斜面，每组安装角中的两个安装角关于所述连接段对称，两组安装角的侧面呈对称形状；

所述悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面用于安装所述载荷；每个所述安装角的下表面的斜面用于连接所述悬浮杜瓦，所述悬浮杜瓦内含高温超导材料；所述连接段的下表面设置所述腿板，所述腿板用于连接直线电机动子，所述直线电机动子用于电磁推进，为所述悬浮车架提供推进力。

2.根据权利要求1所述的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，所述悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面设置载荷连接口，所述载荷连接口用于安装所述载荷。

3.根据权利要求1所述的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，所述悬浮车架的连接段及轴线延伸区域的上表面设有与所述载荷相匹配的连接凸台，所述连接凸台上设置载荷连接口，所述载荷连接口用于安装所述载荷。

4.根据权利要求1所述的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，所述安装角的下表面的斜面设置悬浮杜瓦连接口，所述悬浮杜瓦连接口用于连接所述悬浮杜瓦。

5.根据权利要求1所述的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，所述悬浮杜瓦包括：盖板、外部壳体、进出液氮口、真空口、卡套；

所述外部壳体为半封闭结构，所述外部壳体的外侧设置所述真空口和所述进出液氮口；所述进出液氮口用于为所述悬浮杜瓦提供液氮，为高温超导体提供低温环境；所述真空口用于为所述悬浮杜瓦的密闭空间提供真空，为液氮提供保温；所述外部壳体与所述盖板连接形成全封闭环境；所述悬浮杜瓦的上部两侧设有L型的卡套，所述卡套的下部用于连接所述外部壳体和所述盖板，所述卡套的上部用于连接所述悬浮杜瓦和所述悬浮车架；

所述悬浮杜瓦的内部设有超导块材，所述超导块材用于为高温超导载重悬浮车提供悬浮力和导向力。

6.根据权利要求1至5任一所述的用于电磁推进的高温超导载重悬浮车装置，其特征在于，所述悬浮车架的整体采用铝合金材料制成。

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