CN219325932U - 一种新型超高速悬浮推进拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，包括第一、第二超导动子线圈组、第一、第二推进线圈组、第一、第二8字零磁通线圈组以及第一、第二悬浮感应板组，第一推进线圈组与第一超导动子线圈组相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第二推进线圈组与第二超导动子线圈组相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第一、第二8字零磁通线圈组分别与第一、第二超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，第一、第二悬浮感应板组分别与第一、第二超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力。应用本实用新型的技术方案，以解决现有技术中Holloman高速测试轨道试验线存在结构拓扑复杂，磁场利用率低、浮阻比低且经济性低的技术问题。

Description

一种新型超高速悬浮推进拓扑结构

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种新型超高速悬浮推进拓扑结构。

背景技术

大推力、高悬浮刚度的超导电动悬浮推进一体化系统在商业航天电磁助推发射领域具有广阔的应用前景。

目前已有的航天发射技术所需费用极高，无法满足未来更加密集的太空发射需求。超导电磁助推发射作为一种新型的发射技术具有更大载荷量、成本低、经济性好，可大大有利于开展空间探索和商业使用。

美国Holloman高速测试轨道试验线与磁悬浮电磁助推航天发射在应用场景多处具有较高的相似性，Holloman试验线采用超导磁悬浮技术，悬浮、导向系统采用双槽导轨，每个槽主要由两块超导磁体和四块悬浮感应铜板组成。推进系统采用火箭助推。然而，美国Holloman高速测试轨道试验线存在结构拓扑复杂，磁场利用率低、浮阻比低且经济性低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，能够解决现有技术中Holloman高速测试轨道试验线存在结构拓扑复杂，磁场利用率低、浮阻比低且经济性低的技术问题。

根据本实用新型的一方面，提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，新型超高速悬浮推进拓扑结构包括：第一超导动子线圈组和第二超导动子线圈组，第一超导动子线圈组设置在列车上且位于轨道梁的第一凹槽内，第二超导动子线圈组设置在列车上且位于轨道梁的第二凹槽内；第一推进线圈组和第二推进线圈组，第一推进线圈组设置在第一凹槽的侧壁上，第一推进线圈组与第一超导动子线圈组相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第二推进线圈组设置在第二凹槽的侧壁上，第二推进线圈组与第二超导动子线圈组相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力；第一8字零磁通线圈组和第二8字零磁通线圈组，第一8字零磁通线圈组设置在第一凹槽的侧壁上，第一8字零磁通线圈组与第一超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，第二8字零磁通线圈组设置在第二凹槽的侧壁上，第二8字零磁通线圈组与第二超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力；第一铜制悬浮感应板组和第二铜制悬浮感应板组，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的侧壁上，第一铜制悬浮感应板组与第一超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的侧壁上，第二铜制悬浮感应板组与第二超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力。第一推进线圈组包括多个第一推进线圈段，多个第一推进线圈段依次串联连接，第二推进线圈组包括多个第二推进线圈段，多个第二推进线圈段依次串联连接。第一8字零磁通线圈组包括多个第一8字零磁通线圈，多个第二8字零磁通线圈组包括多个第二8字零磁通线圈，多个第一8字零磁通线圈与多个第二8字零磁通线圈一一对应设置；新型超高速悬浮推进拓扑结构的速度范围大于600km/h。

进一步地，任一第一推进线圈段包括n个第一定子线圈，任一第二推进线圈段包括n个第二定子线圈，n个第一定子线圈与n个第二定子线圈依次并联连接。

进一步地，任一第一8字零磁通线圈包括第一8字线圈和第二8字线圈，第一8字线圈与第二8字线圈绕向相反，第一8字线圈和第二8字线圈的首尾串联连接；任一第二8字零磁通线圈包括第三8字线圈和第四8字线圈，任一第二8字零磁通线圈与任一第一8字零磁通线圈相对应，任一第三8字线圈与第四8字线圈绕向相反，第三8字线圈与第一8字线圈绕向相同，第四8字线圈与第二8字线圈绕向相同，第三8字线圈和第四8字线圈的首尾串联连接；第一8字线圈、第二8字线圈、第三8字线圈和第四8字线圈通过铰链线依次并联连接。

进一步地，第一铜制悬浮感应板组包括多个第一悬浮感应板段，第二铜制悬浮感应板组包括多个第二悬浮感应板段，多个第一悬浮感应板段与多个第二悬浮感应板段一一对应设置。

进一步地，任一第一悬浮感应板段包括第一悬浮感应板和第二悬浮感应板，第一悬浮感应板与第二悬浮感应板沿竖直方向间隔设置；任一第二悬浮感应板段包括第三悬浮感应板和第四悬浮感应板，第三悬浮感应板与第四悬浮感应板沿竖直方向间隔设置，第三悬浮感应板与第一悬浮感应板相对设置，第四悬浮感应板与第二悬浮感应板相对设置。

进一步地，第一超导动子线圈组和第二超导动子线圈组均设置在撬车的下部，第一推进线圈组设置在第一凹槽的左侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组设置在第一推进线圈组上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的右侧侧壁上；第二推进线圈组设置在第二凹槽的右侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组设置在第二推进线圈组上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的左侧侧壁上。

进一步地，第一超导动子线圈组和第二超导动子线圈组均设置在撬车的下部，第一推进线圈组设置在第一凹槽的右侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组设置在第一推进线圈组上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的左侧侧壁上；第二推进线圈组设置在第二凹槽的左侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组设置在第二推进线圈组上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的右侧侧壁上。

进一步地，第一超导动子线圈组设置在撬车的左侧，第二超导动子线圈组设置在撬车的右侧，第一推进线圈组设置在第一凹槽的下侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组设置在第一推进线圈组上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的上侧侧壁上；第二推进线圈组设置在第二凹槽的上侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组设置在第二推进线圈组上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的下侧侧壁上。

进一步地，第一超导动子线圈组设置在撬车的左侧，第二超导动子线圈组设置在撬车的右侧，第一推进线圈组设置在第一凹槽的上侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组设置在第一推进线圈组上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的下侧侧壁上；第二推进线圈组设置在第二凹槽的下侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组设置在第二推进线圈组上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的上侧侧壁上。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用“超导同步直线电机+超导电动悬浮”一体化方案，8字零磁通线圈组与超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，推进线圈组与超导动子线圈组互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，悬浮感应板组与超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，悬浮推进一体化拓扑，动子部分共用一套超导磁体，该系统具有结构拓扑紧凑、磁体质量轻、磁场利用率高、经济性高等优点；此外，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用双u型槽设计，可提高撬车系统侧滚稳定性；再者，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用“零磁通线圈式+感应板”混合式悬浮感应装置，零磁通线圈式悬浮方案具有浮阻比高(磁阻力小，效率高)的优点，感应板式悬浮方案具有悬浮刚度高的优点，但其磁阻力相对较大，效率低，本方案将两个结合起来形成“零磁通线圈式+感应板”混合式悬浮感应方案，该方案结合了两者的优点达到了浮阻比高，悬浮刚度高的目的，比较适合未来大吨位商业航天发射的应用；当撬车带动磁体发生导向偏移，该系统表现为导向回复力，可确保超导磁体导向方向的稳定性。因此，本实用新型所提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构与现有技术相比，结构拓扑更加紧凑，磁体质量轻、磁场利用率高且经济性高。其中，该新型超高速悬浮推进拓扑结构的速度范围为大于600km/h。在本发明中，推进部分采用超导长定子同步直线电机，推力密度大，通过将推进线圈配置为由多个推进线圈段组成，在列车运行时，长定子分段供电可满足长距离推进的需求。8字零磁通线圈与超导动子线圈组相互作用可为列车提供悬浮力和导向力。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出了根据本实用新型的第一具体实施例提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构的正视图；

图2示出了图1中提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构的俯视图；

图3示出了根据本实用新型的第二具体实施例提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构的正视图；

图4示出了图3中提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构的俯视图；

图5示出了根据本实用新型的具体实施例提供的推进线圈推进的原理示意图；

图6示出了根据本实用新型的具体实施例提供的第一8字零磁通线圈与第二8字零磁通线圈连接的示意图；

图7示出了根据本实用新型的具体实施例提供的8字零磁通线圈的悬浮原理示意图；

图8示出了根据本实用新型的具体实施例提供的8字零磁通线圈的导向原理示意图；

图9示出了根据本实用新型的具体实施例提供的悬浮感应板的悬浮导向原理示意图；

图10示出了根据本实用新型的第三具体实施例提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构的正视图；

图11a和图11b示出了现有技术中提供的Holloman高速测试轨道试验线的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一超导动子线圈组；20、第二超导动子线圈组；30、第一推进线圈组；40、第二推进线圈组；50、第一8字零磁通线圈组；51、第一8字零磁通线圈；511、第一8字线圈；512、第二8字线圈；60、第二8字零磁通线圈组；61、第二8字零磁通线圈；611、第三8字线圈；612、第四8字线圈；70、第一悬浮感应板段；71、第一悬浮感应板；72、第二悬浮感应板；80、第二悬浮感应板段；81、第三悬浮感应板；82、第四悬浮感应板；100、轨道梁；100a、第一凹槽；100b、第二凹槽；200、撬车；300、铰链线。

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。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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实用新型的范围。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。

如图1至图9所示，提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，该新型超高速悬浮推进拓扑结构包括第一超导动子线圈组10、第二超导动子线圈组20、第一推进线圈组30、第二推进线圈组40、第一8字零磁通线圈组50、第二8字零磁通线圈组60、第一铜制悬浮感应板组和第二铜制悬浮感应板组，第一超导动子线圈组10设置在列车上且位于轨道梁的第一凹槽内，第二超导动子线圈组20设置在列车上且位于轨道梁的第二凹槽内，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的侧壁上，第一推进线圈组30与第一超导动子线圈组10相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第二推进线圈组40设置在第二凹槽的侧壁上，第二推进线圈组40与第二超导动子线圈组20相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第一8字零磁通线圈组50设置在第一凹槽的侧壁上，第一8字零磁通线圈组50与第一超导动子线圈组10相互作用以产生悬浮力和导向力，第二8字零磁通线圈组60设置在第二凹槽的侧壁上，第二8字零磁通线圈组60与第二超导动子线圈组20相互作用以产生悬浮力和导向力，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的侧壁上，第一铜制悬浮感应板组与第一超导动子线圈组10相互作用以产生悬浮力和导向力，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的侧壁上，第二铜制悬浮感应板组与第二超导动子线圈组20相互作用以产生悬浮力和导向力。第一推进线圈组30包括多个第一推进线圈段，多个第一推进线圈段依次串联连接，第二推进线圈组40包括多个第二推进线圈段，多个第二推进线圈段依次串联连接。第一8字零磁通线圈组50包括多个第一8字零磁通线圈51，多个第二8字零磁通线圈组60包括多个第二8字零磁通线圈61，多个第一8字零磁通线圈51与多个第二8字零磁通线圈61一一对应设置；新型超高速悬浮推进拓扑结构的速度范围大于600km/h。

应用此种配置方式，提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用“超导同步直线电机+超导电动悬浮”一体化方案，8字零磁通线圈组与超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，推进线圈组与超导动子线圈组互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，悬浮感应板组与超导动子线圈组相互作用以产生悬浮力和导向力，悬浮推进一体化拓扑，动子部分共用一套超导磁体，该系统具有结构拓扑紧凑、磁体质量轻、磁场利用率高、经济性高等优点；此外，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用双u型槽设计，可提高撬车系统侧滚稳定性；再者，该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用“零磁通线圈式+感应板”混合式悬浮感应装置，零磁通线圈式悬浮方案具有浮阻比高(磁阻力小，效率高)的优点，感应板式悬浮方案具有悬浮刚度高的优点，但其磁阻力相对较大，效率低，本方案将两个结合起来形成“零磁通线圈式+感应板”混合式悬浮感应方案，该方案结合了两者的优点达到了浮阻比高，悬浮刚度高的目的，比较适合未来大吨位商业航天发射的应用；当撬车带动磁体发生导向偏移，该系统表现为导向回复力，可确保超导磁体导向方向的稳定性。因此，本实用新型所提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构与现有技术相比，结构拓扑更加紧凑，磁体质量轻、磁场利用率高且经济性高。其中，该新型超高速悬浮推进拓扑结构的速度范围为大于600km/h。在本发明中，推进部分采用超导长定子同步直线电机，推力密度大，通过将推进线圈配置为由多个推进线圈段组成，在列车运行时，长定子分段供电可满足长距离推进的需求。8字零磁通线圈与超导动子线圈组相互作用可为列车提供悬浮力和导向力。由涡流效应的特点可知，悬浮感应板的材料应选择非导磁材料，常见的如不锈钢、铝、铜等。在上述材料中铜材料的电导率最高，在同样的间隙、板厚度和速度条件下，铜材料的浮阻比最大，提供的悬浮力最大，所以悬浮感应板材料为铜，从而能够保证大的浮阻比。

在本实用新型中，任一第一推进线圈段包括n个第一定子线圈，任一第二推进线圈段包括n个第二定子线圈，n个第一定子线圈与n个第二定子线圈依次并联连接。作为本实用新型的一个具体实施例，任一第一推进线圈段包括第一定子线圈A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4和C4，定子线圈A1、A2、A3和A4依次串联连接，定子线圈B1、B2、B3和B4依次串联连接，定子线圈C1、C2、C3和C4依次串联连接，定子线圈A1、A2、A3和A4、定子线圈B1、B2、B3和B4以及定子线圈C1、C2、C3和C4的一端与变流器连接，另一端星型连接。任一第二推进线圈段包括第二定子线圈A1’、B1’、C1’、A2’、B2’、C2’、A3’、B3’、C3’、A4’、B4’和C4’，定子线圈A1’、A2’、A3’和A4’依次串联连接，定子线圈B1’、B2’、B3’和B4’依次串联连接，定子线圈C1’、C2’、C3’和C4’依次串联连接，定子线圈A1’、A2’、A3’和A4’、定子线圈B1’、B2’、B3’和B4’以及定子线圈C1’、C2’、C3’和C4’的一端与变流器连接，另一端星型连接；第一定子线圈A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4和C4与第二定子线圈A1’、B1’、C1’、A2’、B2’、C2’、A3’、B3’、C3’、A4’、B4’和C4’一一对应并联连接。作为本实用新型的其他实施例，第一定子线圈A1、A2、A3和A4与定子线圈A1’、A2’、A3’和A4’也可依次串联连接。在本实用新型中，n个第一定子线圈与n个第二定子线圈串联、并联的选择是：考虑变流系统若电压足够高，电流有限的时候，此时选择两侧串联；考虑变流系统若电流足够高，电压有限的时候，此时选择两侧并联；其中，推进线圈两侧并联的优点在于，可以提高导向刚度，当车体沿导向向偏移中心位置时，电机会产生回到中心位置的自回复力，提高了车体运行的稳定性。

作为本实用新型的第一具体实施例，如图1和图2所示，轨道梁采用双U型槽设计。单个槽内一侧安装悬浮、导向8字线圈与推进线圈、另一侧安装悬浮导向感应板。左右槽模组以导向中线进行镜面对称安装。作为本实用新型的第二具体实施例，也可在单个槽内一侧安装悬浮导向感应板，另一侧安装悬浮、导向8字线圈与推进线圈。

推进线圈和超导磁体共同组成超导同步直线电机，该直线电机为长初级、短次级结构，初级固定于地面上又称定子，次级随车体运动，又称动子。其工作原理是电机动子超导磁体产生的磁场与电机定子初级绕组产生的行波磁场相互作用产生电磁驱动力，驱动动子做直线运动。电机定子为m相集中式绕组，由第一推进线圈组和第二推进线圈组构成，左右各1排地面线圈。定义将沿运动方向的m个线圈为一个单元定子。沿运动方向单元定子对应相串联。左右两侧推进线圈对应相并联或相串联设置。左右两侧对称布置。电机动子包括低温容器和超导线圈固定在车体下方，超导线圈形成的磁极N、S交替排列，左右两列对应的磁极极性相同。电机定子采用分段供电形式，每段由一定数量的单元定子串联组成。左右两侧的定子独立供电。

进一步地，在本实用新型中，对于任一第一8字零磁通线圈51以及第二8字零磁通线圈61而言，如图6至图8所示，任一第一8字零磁通线圈51包括第一8字线圈511和第二8字线圈512，第一8字线圈511与第二8字线圈512绕向相反，第一8字线圈511和第二8字线圈512的首尾串联连接；任一第二8字零磁通线圈61包括第三8字线圈611和第四8字线圈612，任一第二8字零磁通线圈61与任一第一8字零磁通线圈51相对应，任一第三8字线圈611与第四8字线圈612绕向相反，第三8字线圈611和第四8字线圈612的首尾串联连接；第一8字线圈511和第三8字线圈611绕向相同，第二8字线圈512和第四8字线圈612绕向相同，第一8字线圈511、第二8字线圈512、第三8字线圈611和第四8字线圈612通过铰链线依次并联连接。

此结构保证了线圈上下环路所产生的磁极极性总是相反，同时由于零磁通原理，8字线圈中由同步直线电机产生的感应电流相互抵消，使得同步直线电机对8字线圈基本无影响。车载超导磁体产生的磁场被“8”字形零磁通轨道线圈切割，线圈上下绕组磁通不均衡，于是在轨道中产生感应电流，并阻止轨道线圈磁通量的变化，上部线圈电流产生的磁场方向与动子超导磁体磁场方向相同，于是二者相互作用会产生一个吸引力，吸引动子向上；而下部线圈电流产生的磁场方向与动子超导磁体磁场方向相反，于是二者相互作用会产生一个排斥力，托动动子向上，当作用于动子向上的电磁力大于动子重量时，便会使动子悬浮起来。

当高速运动的动子超导线圈处于左右导向线圈中间位置时，动子超导磁体磁场在左右导向线圈中产生的电动势相等，二者方向相反，正好相互抵消；当动子偏离中间位置时，动子超导磁体磁场在左右导向线圈中产生的电动势大小不相等，而且二者方向相同，与动子靠近线圈中电流产生的电磁力排斥动子，与动子远离线圈中电流产生的电磁力吸引动子，在两侧电磁力的作用下，推动动子趋向中间位置。

进一步地，在本实用新型中，悬浮感应板组与超导动子线圈组相互作用可为列车提供悬浮力和导向力。第一铜制悬浮感应板组包括多个第一悬浮感应板段70，第二铜制悬浮感应板组包括多个第二悬浮感应板段80，多个第一悬浮感应板段70与多个第二悬浮感应板段80一一对应设置。此种方式能够保证列车在整个运行轨道段内，均能够为列车提供悬浮力和导向力。

具体地，如图9所示，任一第一悬浮感应板段70包括第一悬浮感应板71和第二悬浮感应板72，第一悬浮感应板71与第二悬浮感应板72沿竖直方向间隔设置；任一第二悬浮感应板段80包括第三悬浮感应板81和第四悬浮感应板82，第三悬浮感应板81与第四悬浮感应板82沿竖直方向间隔设置，第三悬浮感应板81与第一悬浮感应板71相对设置，第四悬浮感应板82与第二悬浮感应板72相对设置。

在垂直方向上，当超导磁体中心线位于上、下两感应板中心线以下时，下侧悬浮感应板产生的斥力高于上侧悬浮感应板产生的斥力，故总体表现为悬浮力；在导向方向上，上、下悬浮感应板对超导磁体均表现为斥力。当超导磁体发生导向偏移时，靠近一侧感应板将产生更大的导向力，故左右两侧合力指向中心位置，表现为导向回复力，确保超导磁体导向方向的稳定性。

进一步地，作为本实用新型的第一具体实施例，如图1和图2所示，第一超导动子线圈组10和第二超导动子线圈组20均设置在撬车的下部，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的左侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组50设置在第一推进线圈组30上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的右侧侧壁上；第二推进线圈组40设置在第二凹槽的右侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组60设置在第二推进线圈组40上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的左侧侧壁上。

作为本实用新型的第二具体实施例，如图3和图4所示，第一超导动子线圈组10和第二超导动子线圈组20均设置在撬车的下部，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的右侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组50设置在第一推进线圈组30上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的左侧侧壁上；第二推进线圈组40设置在第二凹槽的左侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组60设置在第二推进线圈组40上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的右侧侧壁上。

在本实用新型的第一具体实施例和第二具体实施例中，轨道梁采用双U型槽设计。单个槽内一侧安装悬浮、导向8字线圈与推进线圈、另一侧安装悬浮导向感应板。左右槽模组以导向中线进行镜面对称安装。

作为本实用新型的第三具体实施例，如图10所示，第一超导动子线圈组10设置在撬车的左侧，第二超导动子线圈组20设置在撬车的右侧，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的下侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组50设置在第一推进线圈组30上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的上侧侧壁上；第二推进线圈组40设置在第二凹槽的上侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组60设置在第二推进线圈组40上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的下侧侧壁上。

作为本实用新型的第四具体实施例，图中未示出，第一超导动子线圈组10设置在撬车的左侧，第二超导动子线圈组20设置在撬车的右侧，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的上侧侧壁上，第一8字零磁通线圈组50设置在第一推进线圈组30上，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的下侧侧壁上；第二推进线圈组40设置在第二凹槽的下侧侧壁上，第二8字零磁通线圈组60设置在第二推进线圈组40上，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的上侧侧壁上。

在第三和第四具体实施例中，轨道梁采用横向双U型槽设计，单个槽内一侧安装悬浮、导向8字线圈与推进线圈、另一侧安装悬浮导向感应板。左右槽模组以撬车质心点进行中心对称安装。悬浮导向8字线圈、推进线圈、悬浮导向感应板、超导磁体均横向安装。其中，实施例一、实施例二所达到的悬浮效果，在实施例三和四中表现为导向效果，实施例一、实施例二所达到的导向效果，在实施例三和四中表现为悬浮效果。在实际应用过程中，可根据具体情况进行结构形式的选用。

实施例一、实施例二、实施例三和四在悬浮刚度和导向刚度方面都较高，在悬浮、导向两个方向均具备较高的稳定性。实施例一、实施例二比较适合悬浮力要求更高的场合，例如大吨位商业航天发射。实施例三、实施例四比较适合导向力要求更高的场合，例如运行轨迹有较多弯道的轻型系统。

为了对本实用新型有进一步地了解，下面结合图1至图9对本实用新型所提供的新型超高速悬浮推进拓扑结构进行详细说明。

如图1至图9所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，该新型超高速悬浮推进拓扑结构包括第一超导动子线圈组10、第二超导动子线圈组20、第一推进线圈组30、第二推进线圈组40、第一8字零磁通线圈组50、第二8字零磁通线圈组60、第一铜制悬浮感应板组和第二铜制悬浮感应板组，第一超导动子线圈组10设置在撬车的第一动子适配器上且位于轨道梁的第一凹槽内，第二超导动子线圈组20设置在撬车的第二动子适配器上且位于轨道梁的第二凹槽内，第一推进线圈组30设置在第一凹槽的侧壁上，第一推进线圈组30与第一超导动子线圈组10相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第二推进线圈组40设置在第二凹槽的侧壁上，第二推进线圈组40与第二超导动子线圈组20相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，第一8字零磁通线圈组50设置第一推进线圈组30上，第一8字零磁通线圈组50与第一超导动子线圈组10相互作用以产生悬浮力和导向力，第二8字零磁通线圈组60设置在第二推进线圈组40上，第二8字零磁通线圈组60与第二超导动子线圈组20相互作用以产生悬浮力和导向力，第一铜制悬浮感应板组设置在第一凹槽的侧壁上，第一铜制悬浮感应板组与第一超导动子线圈组10相互作用以产生悬浮力和导向力，第二铜制悬浮感应板组设置在第二凹槽的侧壁上，第二铜制悬浮感应板组与第二超导动子线圈组20相互作用以产生悬浮力和导向力。轨道梁采用双U型槽设计。单个槽内一侧安装悬浮、导向8字线圈与推进线圈、另一侧安装悬浮导向感应板。左右槽模组以导向中线进行镜面对称安装。

电机定子为m相集中式绕组，由第一推进线圈组和第二推进线圈组构成，左右各1排地面线圈。定义将沿运动方向的m个线圈为一个单元定子。沿运动方向单元定子对应相串联。左右两侧推进线圈对应相并联或相串联设置。左右两侧对称布置。电机动子包括低温容器和超导线圈固定在车体下方，超导线圈形成的磁极N、S交替排列，左右两列对应的磁极极性相同。电机定子采用分段供电形式，每段由一定数量的单元定子串联组成。左右两侧的定子独立供电。

第一8字零磁通线圈组50包括多个第一8字零磁通线圈51，多个第二8字零磁通线圈组60包括多个第二8字零磁通线圈61，多个第一8字零磁通线圈51与多个第二8字零磁通线圈61一一对应设置。对于任一第一8字零磁通线圈51以及第二8字零磁通线圈61而言，如图6至图8所示，任一第一8字零磁通线圈51包括第一8字线圈511和第二8字线圈512，第一8字线圈511与第二8字线圈512绕向相反，第一8字线圈511和第二8字线圈512的首尾串联连接；任一第二8字零磁通线圈61包括第三8字线圈611和第四8字线圈612，任一第二8字零磁通线圈61与任一第一8字零磁通线圈51相对应，任一第三8字线圈611与第四8字线圈612绕向相反，第三8字线圈611和第四8字线圈612的首尾串联连接；第一8字线圈511和第三8字线圈611绕向相同，第二8字线圈512和第四8字线圈612绕向相同，第一8字线圈511、第二8字线圈512、第三8字线圈611和第四8字线圈612通过铰链线依次并联连接。

第一铜制悬浮感应板组包括多个第一悬浮感应板段70，第二铜制悬浮感应板组包括多个第二悬浮感应板段80，多个第一悬浮感应板段70与多个第二悬浮感应板段80一一对应设置。此种方式能够保证列车在整个运行轨道段内，均能够为列车提供悬浮力和导向力。

如图9所示，任一第一悬浮感应板段70包括第一悬浮感应板71和第二悬浮感应板72，第一悬浮感应板71与第二悬浮感应板72沿竖直方向间隔设置；任一第二悬浮感应板段80包括第三悬浮感应板81和第四悬浮感应板82，第三悬浮感应板81与第四悬浮感应板82沿竖直方向间隔设置，第三悬浮感应板81与第一悬浮感应板71相对设置，第四悬浮感应板82与第二悬浮感应板72相对设置。

综上所述，本实用新型提供了一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，该系统采用“超导同步直线电机+超导电动悬浮”一体化方案，通过采用悬浮推进一体化拓扑，动子部分共用一套超导磁体，相比于美国Holloman高速测试轨道试验线具有结构拓扑紧凑、磁体质量轻、磁场利用率高、经济性高等优点；可作为一种新型的商业航天发射技术，具有更大推力、更大悬浮刚度、可重复发射经济性好的特点；该新型超高速悬浮推进拓扑结构采用双u型槽设计，可提高撬车系统侧滚稳定性；新型超高速悬浮推进拓扑结构采用“零磁通线圈式+感应板”混合式悬浮感应装置，该方案悬浮系统的浮阻比高，悬浮刚度高，当撬车带动磁体发生导向偏移，该系统表现为导向回复力，可确保超导磁体导向方向的稳定性；推进部分采用超导长定子同步直线电机，推力密度大，长定子分段供电可满足可长距离推进的需求。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制；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实用新型保护范围的限制。

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

Claims (9)

1.一种新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述新型超高速悬浮推进拓扑结构包括：

第一超导动子线圈组(10)和第二超导动子线圈组(20)，所述第一超导动子线圈组(10)设置在列车上且位于轨道梁的第一凹槽内，所述第二超导动子线圈组(20)设置在列车上且位于轨道梁的第二凹槽内；

第一推进线圈组(30)和第二推进线圈组(40)，所述第一推进线圈组(30)设置在所述第一凹槽的侧壁上，所述第一推进线圈组(30)与所述第一超导动子线圈组(10)相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力，所述第二推进线圈组(40)设置在所述第二凹槽的侧壁上，所述第二推进线圈组(40)与所述第二超导动子线圈组(20)相互作用以产生驱动列车前进的电磁驱动力；

第一8字零磁通线圈组(50)和第二8字零磁通线圈组(60)，所述第一8字零磁通线圈组(50)设置在所述第一凹槽的侧壁上，所述第一8字零磁通线圈组(50)与所述第一超导动子线圈组(10)相互作用以产生悬浮力和导向力，所述第二8字零磁通线圈组(60)设置在所述第二凹槽的侧壁上，所述第二8字零磁通线圈组(60)与所述第二超导动子线圈组(20)相互作用以产生悬浮力和导向力；

第一铜制悬浮感应板组和第二铜制悬浮感应板组，所述第一铜制悬浮感应板组设置在所述第一凹槽的侧壁上，所述第一铜制悬浮感应板组与所述第一超导动子线圈组(10)相互作用以产生悬浮力和导向力，所述第二铜制悬浮感应板组设置在所述第二凹槽的侧壁上，所述第二铜制悬浮感应板组与所述第二超导动子线圈组(20)相互作用以产生悬浮力和导向力；

所述第一推进线圈组(30)包括多个第一推进线圈段，多个所述第一推进线圈段依次串联连接，所述第二推进线圈组(40)包括多个第二推进线圈段，多个所述第二推进线圈段依次串联连接；

所述第一8字零磁通线圈组(50)包括多个第一8字零磁通线圈(51)，多个所述第二8字零磁通线圈组(60)包括多个第二8字零磁通线圈(61)，多个所述第一8字零磁通线圈(51)与多个第二8字零磁通线圈(61)一一对应设置；所述新型超高速悬浮推进拓扑结构的速度范围大于600km/h。

2.根据权利要求1所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，任一所述第一推进线圈段包括n个第一定子线圈，任一所述第二推进线圈段包括n个第二定子线圈，n个所述第一定子线圈与n个所述第二定子线圈依次并联连接。

3.根据权利要求1所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，任一所述第一8字零磁通线圈(51)包括第一8字线圈(511)和第二8字线圈(512)，所述第一8字线圈(511)与所述第二8字线圈(512)绕向相反，所述第一8字线圈(511)和所述第二8字线圈(512)的首尾串联连接；任一所述第二8字零磁通线圈(61)包括第三8字线圈(611)和第四8字线圈(612)，任一所述第二8字零磁通线圈(61)与任一所述第一8字零磁通线圈(51)相对应，任一所述第三8字线圈(611)与所述第四8字线圈(612)绕向相反，所述第三8字线圈(611)与所述第一8字线圈(511)绕向相同，所述第四8字线圈(612)与所述第二8字线圈(512)绕向相同，所述第三8字线圈(611)和所述第四8字线圈(612)的首尾串联连接；所述第一8字线圈(511)、所述第二8字线圈(512)、所述第三8字线圈(611)和所述第四8字线圈(612)通过铰链线依次并联连接。

4.根据权利要求1所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述第一铜制悬浮感应板组包括多个第一悬浮感应板段(70)，所述第二铜制悬浮感应板组包括多个第二悬浮感应板段(80)，多个所述第一悬浮感应板段(70)与多个所述第二悬浮感应板段(80)一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，任一所述第一悬浮感应板段(70)包括第一悬浮感应板(71)和第二悬浮感应板(72)，所述第一悬浮感应板(71)与所述第二悬浮感应板(72)沿竖直方向间隔设置；任一所述第二悬浮感应板段(80)包括第三悬浮感应板(81)和第四悬浮感应板(82)，所述第三悬浮感应板(81)与所述第四悬浮感应板(82)沿竖直方向间隔设置，所述第三悬浮感应板(81)与所述第一悬浮感应板(71)相对设置，所述第四悬浮感应板(82)与所述第二悬浮感应板(72)相对设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述第一超导动子线圈组(10)和所述第二超导动子线圈组(20)均设置在撬车的下部，所述第一推进线圈组(30)设置在所述第一凹槽的左侧侧壁上，所述第一8字零磁通线圈组(50)设置在所述第一推进线圈组(30)上，所述第一铜制悬浮感应板组设置在所述第一凹槽的右侧侧壁上；所述第二推进线圈组(40)设置在所述第二凹槽的右侧侧壁上，所述第二8字零磁通线圈组(60)设置在所述第二推进线圈组(40)上，所述第二铜制悬浮感应板组设置在所述第二凹槽的左侧侧壁上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述第一超导动子线圈组(10)和所述第二超导动子线圈组(20)均设置在撬车的下部，所述第一推进线圈组(30)设置在所述第一凹槽的右侧侧壁上，所述第一8字零磁通线圈组(50)设置在所述第一推进线圈组(30)上，所述第一铜制悬浮感应板组设置在所述第一凹槽的左侧侧壁上；所述第二推进线圈组(40)设置在所述第二凹槽的左侧侧壁上，所述第二8字零磁通线圈组(60)设置在所述第二推进线圈组(40)上，所述第二铜制悬浮感应板组设置在所述第二凹槽的右侧侧壁上。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述第一超导动子线圈组(10)设置在撬车的左侧，所述第二超导动子线圈组(20)设置在所述撬车的右侧，所述第一推进线圈组(30)设置在所述第一凹槽的下侧侧壁上，所述第一8字零磁通线圈组(50)设置在所述第一推进线圈组(30)上，所述第一铜制悬浮感应板组设置在所述第一凹槽的上侧侧壁上；所述第二推进线圈组(40)设置在所述第二凹槽的上侧侧壁上，所述第二8字零磁通线圈组(60)设置在所述第二推进线圈组(40)上，所述第二铜制悬浮感应板组设置在所述第二凹槽的下侧侧壁上。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的新型超高速悬浮推进拓扑结构，其特征在于，所述第一超导动子线圈组(10)设置在撬车的左侧，所述第二超导动子线圈组(20)设置在所述撬车的右侧，所述第一推进线圈组(30)设置在所述第一凹槽的上侧侧壁上，所述第一8字零磁通线圈组(50)设置在所述第一推进线圈组(30)上，所述第一铜制悬浮感应板组设置在所述第一凹槽的下侧侧壁上；所述第二推进线圈组(40)设置在所述第二凹槽的下侧侧壁上，所述第二8字零磁通线圈组(60)设置在所述第二推进线圈组(40)上，所述第二铜制悬浮感应板组设置在所述第二凹槽的上侧侧壁上。

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