CN201049595Y - 一种t型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统 - Google Patents

Abstract

一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，其永磁导轨是由横向永磁体组(2)和竖向永磁体组(3)组成的T型永磁导轨；横向永磁体组(2)中的三个以上的奇数个永磁体排列，使导轨上方的磁场强度最大，下方的磁场强度最小，竖向永磁体组(3)由二个以上的偶数个竖向永磁体组成，与横向永磁体组(2)接触的第一个竖向永磁体(3a)的磁化方向与横向永磁体组(2)中间的永磁体的磁化方向相同，且相邻竖向永磁体的磁化方向相反，相邻竖向永磁体之间安装有聚磁铁(4)；车体支撑架(1)覆盖在T型永磁导轨上且与其形状适配。该种系统的导向力大，列车在拐弯段能够稳定运行，且永磁导轨的磁场利用率高，永磁体用量减小，节省成本。

Description

一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统

技术领域

本实用新型涉及一种高温超导磁悬浮系统。

背景技术

磁悬浮技术具有节能、环保、高速、安全舒适的特点，是未来重要的轨道交通工具。目前的磁浮列车有三种主要类型，即常导、低温超导和高温超导磁悬浮车。

以德国为代表的常导磁悬浮车起步较早，有较重且需要车载供电的电磁铁，控制系统和系统结构较为复杂，悬浮高度较低，要求高精度轨道。日本HSST和中国低速常规电磁悬浮车与德国的具有类似的缺点。

以日本为代表的低温超导磁悬浮列车在静止状态不能悬浮，启动和停止时能耗高，噪音污染大。工作在液氦温度制造和运行成本较高。近年来做了将其NbTi线材改为Bi系带材试验，仍然具有上述缺陷。

高温超导(用高温超导块材)磁悬浮是一种悬浮和导向无需控制的自稳定悬浮系统，自1988年发现以来，在国际上形成了一股研究和应用的热潮，已成为超导应用的重要方向之一。

2000年世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车在中国西南交通大学研制成功后，俄罗斯和德国进行了跟进研究，相继在2004年研制成功了高温超导磁悬浮实验车。实验车的悬浮力来自于高温超导块材对永磁导轨磁场的排斥力，而车体在永磁导轨上横向稳定的导向力来自于高温超导块材对永磁导轨的磁通钉扎力。显然，永磁导轨在提高车体的悬浮能力和导向能力方面起到了重要的作用。

现有的高温超导磁悬浮车所使用的永磁导轨是由“一”字型的导轨构成，在“一”字型的导轨的上方的车体支撑架上安装有低温容器及其超导块材，构成高温超导磁悬浮系统。高温超导磁悬浮车运行时，其侧向复位的导向力是由上方的高温超导块材与下方的永磁导轨相互的钉扎力产生，导向力较低，当车体高速运行于轨道的拐弯段时，车体的离心力将大于导向力，而易发生侧向偏移，影响列车的稳定运行。并且，车体只利用了“一”字型轨道(导轨)上方的磁场，下方的磁场没得到利用，永磁导轨的利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种新型的T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，该种系统的导向力大，列车在拐弯段能够稳定运行，且永磁导轨的磁场利用率高，永磁体用量减小，节省成本。

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，包括永磁导轨和车体支撑架，其结构特点是：永磁导轨是横向永磁体组和竖向永磁体组组成的T型永磁导轨，且横向永磁体组的竖向中心线与竖向永磁体组的竖向中心线重合；

横向永磁体组由三个及以上的基数个永磁体构成，各永磁体的磁化方向按照使导轨上方的磁场强度最大，下方的磁场强度最小且中间的永磁体磁化方向向下的方式排列。

竖向永磁体组由二个及以上的偶数个竖向永磁体组成，与横向永磁体组接触的第一个竖向永磁体的磁化方向与横向永磁体组中间的永磁体的磁化方向相同，且相邻竖向永磁体的磁化方向相反，相邻竖向永磁体之间安装有聚磁铁。

车体支撑架的形状与T型永磁导轨的形状适配，覆盖在T型永磁导轨的上面和侧面；横向永磁体组上方的车体支撑架部位固定有低温容器，低温容器中横向安放有高温超导块材；竖向永磁体组边的车体支撑架部位固定有低温容器，低温容器中竖向安放有高温超导块材。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该系统的永磁导轨采用T字形，其中的横向永磁体组在导轨的下方产生弱磁场，而在上方产生强磁场，该强磁场与上方块材相互作用，利用块材的抗磁性形成高温超导磁悬浮车运行所需要的悬浮力；并利用块材的钉扎力产生导向力。而增加的竖向永磁体组由于其永磁体磁化方向两两相对，根据磁路理论分析可知，磁力线在两个永磁体之间将相互排斥，从而大多数磁力线将不会经过永磁体的内部，而会向旁穿出，并聚集在聚磁铁附近。也即竖向永磁体组在聚磁铁处的左右两边将对称地在形成强磁场。该强磁场与其侧边竖向安放的高温超导块材发生相互作用，利用块材的抗磁性产生了很强的侧向复位力，该侧向复位力对高温超导磁悬浮系统的实际效果就是导向力。而且这种导向力远大于因块材的钉扎力产生的导向力，使得高温超导磁悬浮车实际受到的导向力大大增加，列车高速运行在拐弯段时，导向力仍能克服离心力的作用，保持列车的平稳运行。

同时，竖向永磁体与竖向安放的块材因钉扎力而产生的作用力，可进一步提高了整个系统的悬浮力。

本实用新型的竖向永磁体左右两侧的磁场均得到利用，并且由于横向永磁体组中间的永磁体与其靠近的第一个竖向永磁体的磁化方向相同，横向永磁体组下方的磁场也能被竖向永磁体聚集利用，而竖向永磁体上端的磁场又能被横向永磁体聚集利用。这样，本实用新型的永磁导轨的磁场利用率非常充分，减少了永磁体的浪费，节省了成本。

上述的T型永磁导轨的横向永磁体组由五个永磁体构成，各永磁体的磁化方向分别是，中间的永磁体向下，中间左边的第一个永磁体向左，中间右边的第一个永磁体向右，中间左边及右边的第二个永磁体均向上；或者各个永磁体的磁化方向均反向。

上述的T型永磁导轨的横向永磁体组中的永磁体增加两个成为七个，最左边的永磁体的磁化方向向右，最右边的永磁体的磁化方向向左；或者各个永磁体的磁化方向均反向。

采用五、七个永磁体组成横向永磁体组，既能在上方形成很强的磁场，而下方的磁场很弱；同时，永磁体之间的排列安装也方便、实施容易。

上述的T型永磁导轨的竖向永磁体组的竖向永磁体为4个。4个永磁体既方便安装，同时也便于在其两侧聚集形成对称的强磁场。

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一的结构示意图。图中的箭头方向为永磁体的磁化方向。

图2是本实用新型实施例一中T型永磁导轨的磁场分布示意图。

图3是本实用新型实施例二的结构示意图。图中的箭头方向为永磁体的磁化方向。

图4是本实用新型实施例二中T型永磁导轨的磁场分布示意图。

具体实施方式

实施例一

图1示出，  本实用新型的一种具体实施方式为：一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，永磁导轨是由横向永磁体组2和竖向永磁体组3组成的T型永磁导轨，且横向永磁体组2的竖向中心线与竖向永磁体组3的竖向中心线重合；

横向永磁体组2由三个及以上的基数个永磁体构成，各永磁体的磁化方向按照使导轨上方的磁场强度最大，下方的磁场强度最小且中间的永磁体磁化方向向下的方式排列。本例的T型永磁导轨的横向永磁体组2由五个永磁体构成，各永磁体的磁化方向分别是，中间的永磁体20向下，中间左边的第一个永磁体2a向左，中间右边的第一个永磁体2A向右，中间左边及右边的第二个永磁体2b、2B均向上。根据磁路理论分析可知，五个永磁体只有采取这种排列方式或者将该种排列方式中的每个永磁体的磁化方向反向，可使得横向永磁体组2上方的磁场强度最大，而下方的磁场强度最小。

竖向永磁体组3由二个及以上的偶数个竖向永磁体组成，与横向永磁体组2接触的第一个竖向永磁体3a的磁化方向与横向永磁体组2中间的永磁体的磁化方向相同，且相邻竖向永磁体的磁化方向相反，相邻竖向永磁体之间安装有聚磁铁4。

本例的T型永磁导轨的竖向永磁体组3的竖向永磁体为4个，靠近横向永磁体组2的第一个竖向永磁体3a磁化方向向下，依次向下的第二个竖向永磁体3b的磁化方向向上，第三个竖向永磁体3c的磁化方向向下，第四个竖向永磁体3d的磁化方向向上。

图2则示出了本例的T型永磁导轨的磁场分布。从图中可以看出，由于本例的横向永磁体组2中各永磁体的特定排列方式，使得横向永磁体组2上方的磁场强度远大于其下方的磁场强度；而竖向永磁体组3由于相邻的两个永磁体磁化方向相反，且中间嵌有聚磁铁4，因此，在聚磁铁4处的竖向永磁体组3两侧对称分布形成了强磁场。

将横向永磁体组2的每个永磁体及竖向永磁体组3中的每个竖向永磁体均反向，也可得到与图2相同的磁场分布情况，只是磁力线的方向相反而已。

本实用新型的车体支撑架1的形状与T型永磁导轨的形状适配，覆盖在T型永磁导轨的上面和侧面；横向永磁体组2上方的车体支撑架1部位固定有低温容器5，低温容器5中横向安放有高温超导块材8；竖向永磁体组3边的车体支撑架1部位固定有低温容器5，低温容器5中竖向安放有高温超导块材8。

实施例二

图3示出，本实施例的结构与实施例一基本相同，不同的仅仅是：  T型永磁导轨的横向永磁体组2中的永磁体由实施例一的五个增加两个成为七个，左边增加的一个也即最左边的永磁体2c的磁化方向向右，右边增加的一个也即最右边的永磁体2C的磁化方向向左。根据磁路理论分析可知，七个永磁体采取这种排列方式或在该种排列方式中的每一个永磁体的磁化方向反向，可使得横向永磁体组2上方的磁场强度最大，而下方的磁场强度最小。

图4则示出了本例的T型永磁导轨8的磁场分布。从图中可以看出，由于本例的横向永磁体组2中七个永磁体的特定排列方式，使得横向永磁体组2上方的磁场强度远大于其下方的磁场强度；而竖向永磁体组3由于相邻的两个永磁体磁化方向相反，且中间嵌有聚磁铁4，因此，在聚磁铁4处的竖向永磁体组3两侧对称分布形成了强磁场。

将横向永磁体组2的每个永磁体及竖向永磁体组3中的每个竖向永磁体均反向，也可得到与图4相同的磁场分布情况，只是磁力线的方向相反。

在实际实施时，竖向永磁体组3的竖向永磁体个数除可以是上述两实施例的四个，还可以是二、六、八、十等偶数。但只选两个其侧边的磁场强度较弱，而超过八个则安装及维护较麻烦，通常采用四、六、八个较佳。

本实用新型的横向永磁体组2的永磁体个数除可以是上述两实施例的五个、七个，还可以是三、九、十一等奇数。但超过九个则安装及维护较麻烦，通常采用三、五、七、九个较佳。

由于本实用新型的导向力很大，悬浮力也得到增强，磁场利用率很高，因此可以仅用一根导轨即能保证列车稳定运行，不发生侧向偏移及摆动。从而可以开发出单轨式的高温超导磁悬浮车系统，减少车体的运行空间，结构更简单，有利于高温超导磁悬浮车的推广应用。当然，本实用新型也可用于各种两根导轨组成的双轨式高温超导磁悬浮系统。

Claims (4)

1.一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，包括永磁导轨和车体支撑架(1)，其特征在于：所述的永磁导轨是横向永磁体组(2)和竖向永磁体组(3)组成的T型永磁导轨，且横向永磁体组(2)的竖向中心线与竖向永磁体组(3)的竖向中心线重合；

横向永磁体组(2)由三个及以上的基数个永磁体构成，各永磁体的磁化方向按照使导轨上方的磁场强度最大，下方的磁场强度最小且中间的永磁体磁化方向向下的方式排列；

竖向永磁体组(3)由二个及以上的偶数个竖向永磁体组成，与横向永磁体组(2)接触的第一个竖向永磁体(3a)的磁化方向与横向永磁体组(2)中间的永磁体的磁化方向相同，且相邻竖向永磁体的磁化方向相反，相邻竖向永磁体之间安装有聚磁铁(4)；

车体支撑架(1)的形状与T型永磁导轨的形状适配，覆盖在T型永磁导轨的上面和侧面；横向永磁体组(2)上方的车体支撑架(1)部位固定有低温容器(5)，低温容器(5)中横向安放有高温超导块材(8)；竖向永磁体组(3)边的车体支撑架(1)部位固定有低温容器(5)，低温容器(5)中竖向安放有高温超导块材(8)。

2.根据权利要求1所述一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，其特征在于：所述的T型永磁导轨的横向永磁体组(2)由五个永磁体构成，各永磁体的磁化方向分别是，中间的永磁体(20)向下，中间左边的第一个永磁体(2a)向左，中间右边的第一个永磁体(2A)向右，中间左边及右边的第二个永磁体(2b、2B)均向上；或者各个永磁体的磁化方向均反向。

3.根据权利要求2所述的一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，其特征在于：所述的T型永磁导轨的横向永磁体组(2)中的永磁体增加两个成为七个，最左边的永磁体(2c)的磁化方向向右，最右边的永磁体(2C)的磁化方向向左；或者各个永磁体的磁化方向均反向。

4.根据权利要求1所述的一种T型永磁导轨的高温超导磁悬浮系统，其特征在于：所述的T型永磁导轨的竖向永磁体组(3)的竖向永磁体为4个。

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