CN112644291A

CN112644291A - 底部悬浮导向系统

Info

Publication number: CN112644291A
Application number: CN201910956286.3A
Authority: CN
Inventors: 胡道宇; 毛凯; 张艳清; 翟茂春; 陈慧星; 夏委; 冯馨月; 刘坤; 龚珺; 邹玲; 吕民东; 周伟; 王岩
Original assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Current assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-13

Abstract

本发明涉及磁悬浮技术领域，公开了一种底部悬浮导向系统。其中，该系统包括真空管道、车体、超导磁体、线圈、冷却装置和轨道，所述车体和所述轨道均置于所述真空管道内，在所述车体内的底部表面上对称设置所述超导磁体，在所述轨道的底部对应所述超导磁体设置所述线圈，所述线圈为非对称8字线圈，所述超导磁体与所述线圈相互作用为所述车体提供导向力和悬浮力，所述冷却装置设置在所述轨道的底部用于对所述线圈进行降温。由此，仅在轨道底部设置冷却装置就可以解决线圈的散热问题，简化了制冷结构。并且，轨道底部设置的线圈采用非对称8字线圈，可以增大系统浮导比，为车体提供充足的悬浮力，保证车辆的安全稳定运行。

Description

底部悬浮导向系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种底部悬浮导向系统。

背景技术

速度是人类永恒追求的目标，拉近了城市与城市、甚至国家与国家的距离，大力促进了信息沟通和人才流动。伴随着人类对高速的渴求，磁悬浮技术应运而生。磁悬浮技术主要分电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮。其中，电动悬浮是一种被动自稳定悬浮系统，无需额外的悬浮导向控制，非常适用于高速和超高速的应用领域，如日本山梨线超导电动悬浮列车(＞600km/h)和美国Holloman火箭橇(＞1000km/h)等。

日本电动悬浮车主要是利用车载超导磁体与地面8字线圈之间相互作用力实现车体悬浮以及车体横向稳定所需的导向力，其悬浮导向系统拓扑为侧壁悬浮式，即8字线圈安装在U型轨道的两侧。为进一步提高车的运行速度，必须将现有车辆放入真空管道环境以降低列车运行时的气动阻力。但是此系统存在如下难题：1)轨道侧壁8字线圈感应电流会使得其发热，真空环境下散热难，散热系统设置较为困难；2)侧壁悬浮式道岔结构复杂，需架高轨道梁，该方式使轨道梁设计复杂、增加轨道梁耗材，并且存在过道岔时上层列车掉落的风险。

发明内容

本发明提供了一种底部悬浮导向系统，能够解决现有技术中线圈散热难以及道岔结构复杂且存在危险的技术问题。

本发明提供了一种底部悬浮导向系统，其中，该系统包括真空管道、车体、超导磁体、线圈、冷却装置和轨道，所述车体和所述轨道均置于所述真空管道内，在所述车体内的底部表面上对称设置所述超导磁体，在所述轨道的底部对应所述超导磁体设置所述线圈，所述线圈为非对称8字线圈，所述超导磁体与所述线圈相互作用为所述车体提供导向力和悬浮力，所述冷却装置设置在所述轨道的底部用于对所述线圈进行降温。

优选地，所述轨道包括平面式轨道道岔，所述平面式轨道道岔包括铺设在地面的正向轨道和铺设在地面的侧向轨道，所述侧向轨道从所述正向轨道的一侧开口穿出延伸。

优选地，所述线圈包括设置在所述正向轨道底部的正向轨道线圈和设置在所述侧向轨道底部的侧向轨道线圈。

优选地，所述超导磁体为以下中任一者：超导线圈、超导块材、永磁体、Halbach永磁阵列和电磁铁。

优选地，非对称8字线圈为铝或铜绕制的非对称零磁通线圈。

通过上述技术方案，轨道和车体均置于真空管道中，车体内的底部表面对称设置有超导磁体，轨道底部对应超导磁体设置有线圈，并在轨道底部设置冷却装置对轨道底部的线圈进行冷却降温。由此，仅在轨道底部设置冷却装置就可以解决线圈的散热问题，简化了制冷结构。更进一步地，轨道底部设置的线圈采用非对称8字线圈，可以增大系统浮导比，为车体提供充足的悬浮力，保证车辆的安全稳定运行。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的一种底部悬浮导向系统的结构示意图；

图2A-2B示出了根据本发明实施例的一种非对称8字线圈与超导磁体的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的一种轨道道岔示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本发明实施例的一种底部悬浮导向系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种底部悬浮导向系统，其中，该系统包括真空管道1、车体2、超导磁体(车载超导磁体)3、线圈4、冷却装置5和轨道6，所述车体2和所述轨道6均置于所述真空管道1内，在所述车体2内的底部表面上对称设置所述超导磁体3，在所述轨道6的底部对应所述超导磁体3设置所述线圈4，所述线圈4为非对称8字线圈，所述超导磁体3与所述线圈4相互作用为所述车体2提供导向力和悬浮力，所述冷却装置5设置在所述轨道6的底部用于对所述线圈4进行降温。

其中，轨道6例如可以为只有底面没有侧壁的轨道。由此，轨道采用仅具有底面的轨道，降低了轨道维护成本。

举例来讲，一组超导磁体可以对应设置一组线圈，一组超导磁体可以与对应的一组线圈面对面布置(例如，可以设置两组超导磁体和两组线圈，两组超导磁体包括左侧超导磁体和右侧超导磁体，两组线圈包括左侧线圈和右侧线圈，如图2所示)。每组超导磁体中超导磁体的数量和每组线圈中线圈的数量可以根据实际情况进行设定，本发明不对此进行限定。

图2A-2B示出了根据本发明实施例的一种非对称8字线圈与超导磁体的示意图。

如图2A-2B所示，非对称8字线圈两部分(两回路)完全不对称。

在图2A-2B中，数字标号7表示左侧超导磁体，数字标号8表示右侧超导磁体，数字标号9表示左侧非对称8字线圈，数字标号10表示右侧非对称8字线圈，数字标号11表示左侧超导磁体中心线，数字标号12表示右侧超导磁体中心线，数字标号13表示左侧非对称8字线圈两回路间隙中心线，标号14表示右侧非对称8字线圈两回路间隙中心线。

如图2A所示，当超导磁体向左侧偏移时，左侧非对称8字线圈对超导磁体向右的作用力增大，右侧非对称8字线圈对超导磁体向左的作用力减小，左右非对称8字线圈共同作用实现车体导向功能。

如图2B所示，当超导磁体向左偏移时，左侧非对称8字线圈对超导磁体向左的作用力减小，右侧非对称8字线圈对超导磁体向右的作用力增大，左右非对称8字线圈共同作用实现车体导向功能。

图3示出了根据本发明实施例的一种轨道道岔示意图。

如图3所示，所述轨道6可以包括平面式轨道道岔，所述平面式轨道道岔包括铺设在地面的正向轨道(即，图3中所示的线路A所在的轨道)和铺设在地面的侧向轨道(即，图3中所示的线路B所在的轨道)，所述侧向轨道从所述正向轨道的一侧开口穿出延伸。

举例来讲，可以采用电子开关控制8字线圈通断来实现列车的变轨行驶，为了不混淆本发明，在此不再赘述。

由于正向轨道和侧向轨道均铺设在地面上，相比于变轨处的轨道梁必须架高的侧壁悬浮式道岔，该平面式轨道道岔无需假设额外的高空轨道，降低了线路的复杂度和成本；并且，列车在正向轨道和侧向轨道上运行时均离地面很近，不会发生列车因道岔变轨处脱轨从高空掉落至地面的危险，道岔结构的安全系数更高，易于实现列车的安全稳定变轨。

根据本发明一种实施例，如图2所示，所述线圈4包括设置在所述正向轨道底部的正向轨道线圈15和设置在所述侧向轨道底部的侧向轨道线圈16。

也就是，在正向轨道和侧向轨道底部对应设置线圈。

根据本发明一种实施例，所述超导磁体3为以下中任一者：超导线圈、超导块材、永磁体、Halbach永磁阵列和电磁铁。

本领域技术人员应当理解，上述关于超导磁体的示例描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

根据本发明一种实施例，非对称8字线圈为铝或铜绕制的非对称零磁通线圈。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种底部悬浮导向系统，其特征在于，该系统包括真空管道(1)、车体(2)、超导磁体(3)、线圈(4)、冷却装置(5)和轨道(6)，所述车体(2)和所述轨道(6)均置于所述真空管道(1)内，在所述车体(2)内的底部表面上对称设置所述超导磁体(3)，在所述轨道(6)的底部对应所述超导磁体(3)设置所述线圈(4)，所述线圈(4)为非对称8字线圈，所述超导磁体(3)与所述线圈(4)相互作用为所述车体(2)提供导向力和悬浮力，所述冷却装置(5)设置在所述轨道(6)的底部用于对所述线圈(4)进行降温。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轨道(6)包括平面式轨道道岔，所述平面式轨道道岔包括铺设在地面的正向轨道和铺设在地面的侧向轨道，所述侧向轨道从所述正向轨道的一侧开口穿出延伸。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述线圈(4)包括设置在所述正向轨道底部的正向轨道线圈和设置在所述侧向轨道底部的侧向轨道线圈。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述超导磁体(3)为以下中任一者：超导线圈、超导块材、永磁体、Halbach永磁阵列和电磁铁。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，非对称8字线圈为铝或铜绕制的非对称零磁通线圈。