磁懸浮機構(gòu)及磁懸浮列車的制作方法

本發(fā)明涉及磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高車輛磁懸浮性能及導(dǎo)向性能的磁懸浮機構(gòu)及磁懸浮列車。

背景技術(shù)：

磁懸浮列車已成為客運、貨運領(lǐng)域發(fā)展的一個重要方向，通常，磁懸浮列車可分為永磁懸浮列車、常導(dǎo)磁懸浮列車和高溫超導(dǎo)磁懸浮列車。

永磁懸浮與高溫超導(dǎo)磁懸技術(shù)浮均屬于被動磁懸浮，共同點在于結(jié)構(gòu)簡單、幾乎無需主動控制。對于永磁懸浮來說，使用矯頑力較強的釹鐵硼永磁材料時，得益于這種永磁材料的優(yōu)越性能，可以獲得較常導(dǎo)磁懸浮、高溫超導(dǎo)磁懸浮較優(yōu)的載重能力。但是根據(jù)Earnshaw定理，單純由永磁體構(gòu)成的系統(tǒng)無法維持穩(wěn)定。即缺點在于當永磁懸浮實現(xiàn)車輛重力與磁體間斥力垂向方向的平衡時，車體橫向并不存在回復(fù)力維持軌道磁體與車載磁體始終處于平衡位置，而是偏離平衡位置的橫向力。這種橫向力在軌道磁體與車載磁體中心對齊的情況下最小，一旦車載磁體發(fā)生橫向偏移，所受到的橫向力將急劇增大，為保持車體始終處于平衡位置，通常使用導(dǎo)向輪控制磁體的橫向偏移量，因此單獨使用永磁懸浮技術(shù)難以真正實現(xiàn)無機械摩擦的理想懸浮狀態(tài)。

在新型磁懸浮技術(shù)的設(shè)計中，為回避Earnshaw定理并繼承被動懸浮結(jié)構(gòu)簡單控制量少的特點，引入同屬于被動懸浮的高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)具有自無源穩(wěn)定懸浮的優(yōu)點。特別是，高溫超導(dǎo)材料處于混合態(tài)時，其產(chǎn)生的釘扎力可以根據(jù)超導(dǎo)塊材受力狀態(tài)的需要提供恢復(fù)到平衡位置的回復(fù)力，缺點就是懸浮力和回復(fù)力有限，載重能力有限，難以滿足軌道交通大運量的需求。

根據(jù)上述描述，一種既具有足夠磁懸浮力，又具有足夠橫向回復(fù)力的磁懸浮機構(gòu)和磁懸浮列車成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有足夠磁懸浮力和足夠?qū)蛄蚧貜?fù)力以使移動車輛在較大載荷下穩(wěn)定行駛的磁懸浮機構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種磁懸浮機構(gòu)，應(yīng)用于移動車輛，包括：永磁軌道、車載永磁體、移動車輛的底盤以及高溫超導(dǎo)塊，其中：

所述車載永磁體和所述高溫超導(dǎo)塊均設(shè)置在所述底盤上，并且所述車載永磁體和所述高溫超導(dǎo)塊均與所述永磁軌道豎直相對。

優(yōu)選地，所述永磁軌道包括兩條，兩條所述永磁軌道平行設(shè)置；所述車載永磁體包括兩個，兩個所述車載永磁體均設(shè)置在所述底盤的底部并分別與兩條所述永磁軌道相對；所述高溫超導(dǎo)塊包括兩個，兩個所述高溫超導(dǎo)塊均設(shè)置在所述底盤的底部并分別與兩條所述永磁軌道相對。

優(yōu)選地，每兩個分別設(shè)置在與兩條所述永磁軌道相對位置的車載永磁體形成一個永磁體對，每兩個分別設(shè)置在與兩條所述永磁軌道相對位置的所述高溫超導(dǎo)塊形成一個超導(dǎo)塊對；所述底盤上設(shè)置有兩對超導(dǎo)塊對和一對永磁體對，所述永磁體對設(shè)置在兩對所述超導(dǎo)塊對之間。

優(yōu)選地，兩對所述超導(dǎo)塊對中的四個高溫超導(dǎo)塊分別設(shè)置在所述底盤的四個角處。

優(yōu)選地，每條所述永磁軌道的寬度不小于與該永磁軌道相對的高溫超導(dǎo)塊的寬度的80％。

優(yōu)選地，所述高溫超導(dǎo)塊設(shè)置在超導(dǎo)低溫杜瓦內(nèi)。

優(yōu)選地，所述超導(dǎo)低溫杜瓦通過一安裝座固定在所述底盤的安裝面上。

優(yōu)選地，所述高溫超導(dǎo)塊的外部包覆有銅殼，多個包覆有銅殼的所述高溫超導(dǎo)塊排列在所述超導(dǎo)低溫杜瓦中。

優(yōu)選地，所述超導(dǎo)低溫杜瓦開設(shè)有通氣孔。

本發(fā)明還公開了一種磁懸浮列車，包括上述的磁懸浮機構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)及磁懸浮列車的有益效果是：應(yīng)用了本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)的移動車輛，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的永磁懸浮列車具有較大的導(dǎo)向力和橫向穩(wěn)定性；相對于現(xiàn)有技術(shù)中的高溫超導(dǎo)磁懸浮列車，具有較大的懸浮力以具有較大的承載能力，從而彌補兩種磁懸浮列車的缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)的主視圖；

圖2為本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)的仰視圖。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提供了一種磁懸浮機構(gòu)，該磁懸浮機構(gòu)可應(yīng)用于多種移動車輛，如城市地鐵、貨運列車以及客運列車等。該磁懸浮機構(gòu)包括永磁軌道1、車載永磁體4、移動車輛的底盤2以及高溫超導(dǎo)塊3，其中：車載永磁體4和高溫超導(dǎo)塊3均設(shè)置在底盤2上，并且車載永磁體4和高溫超導(dǎo)塊3均與永磁軌道1豎直相對。如此，車載永磁體4永磁軌道1為車輛提供足夠的懸浮力，以使車輛承載較大載荷的貨物或乘客；高溫超導(dǎo)塊3與永磁軌道1之間具有無源自穩(wěn)定的懸浮力，從而為車輛提供穩(wěn)定的導(dǎo)向力，并能夠限制車輛的橫向移動或竄動。

應(yīng)用了本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)的移動車輛，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的永磁懸浮列車具有較大的導(dǎo)向力和橫向穩(wěn)定性；相對于現(xiàn)有技術(shù)中的高溫超導(dǎo)磁懸浮列車，具有較大的懸浮力以具有較大的承載能力，從而彌補兩種磁懸浮列車的缺陷。

本發(fā)明的磁懸浮機構(gòu)具有較大載荷能力，還能實現(xiàn)無源自穩(wěn)定，從而使車輛承載能力大，行駛穩(wěn)定安全。

如圖1所示，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，永磁軌道1包括兩條，兩條永磁軌道1平行設(shè)置；車載永磁體4包括兩個，兩個車載永磁體4均設(shè)置在底盤2的底部并分別與兩條永磁軌道1相對；超導(dǎo)高溫塊包括兩個，兩個高溫超導(dǎo)塊3均設(shè)置在底盤2的底部并分別與兩條永磁軌道1相對。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，每兩個分別設(shè)置在與兩條永磁軌道1相對位置的車載永磁體4形成一個永磁體對，每兩個分別設(shè)置在與兩條永磁軌道1相對位置的高溫超導(dǎo)塊3形成一個超導(dǎo)塊對；底盤2上設(shè)置有一對永磁體對和兩對超導(dǎo)塊對，永磁體對設(shè)置在兩對超導(dǎo)塊對之間。兩對超導(dǎo)塊對中的四個高溫超導(dǎo)塊3分別設(shè)置在底盤2的四個角處。將超導(dǎo)塊對設(shè)置在永磁體對之間以及將四個高溫超導(dǎo)塊3設(shè)置在四個角的好處在于：使得車輛行駛更加穩(wěn)定。

為充分利用永磁軌道1的磁場，每條永磁軌道1的寬度大于與該永磁軌道1相對的高溫超導(dǎo)塊3的寬度。如此實施能夠增大磁斥力和橫向回復(fù)力以及導(dǎo)向力，提高車輛的承載能力、導(dǎo)向性能以及橫向穩(wěn)定性。

如圖2所示，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，高溫超導(dǎo)塊3設(shè)置在超導(dǎo)低溫杜瓦5內(nèi)，超導(dǎo)低溫杜瓦5通過安裝座6固定在底盤2的下安裝面上。

使用液氮為制冷劑時，為保證超導(dǎo)低溫杜瓦5的安全性需要在超導(dǎo)低溫杜瓦5上設(shè)置至少兩個通氣孔，保證氣化的氮氣可以及時的疏散出空間有限的超導(dǎo)低溫杜瓦5，有效避免因內(nèi)外壓差差異較大而引發(fā)的爆炸問題。

另外，超導(dǎo)低溫杜瓦5內(nèi)的高溫超導(dǎo)塊3均用銅盒包裹，一方面保護易潮解的高溫超導(dǎo)塊3，另一方面利用銅導(dǎo)熱率較高的特性，使超導(dǎo)低溫杜瓦5的高溫超導(dǎo)塊3即使在只有半盒液氮的情況也可以利用銅傳遞冷量，維持所有高溫超導(dǎo)塊3均工作在混合態(tài)。

應(yīng)該說明的是：永磁懸浮部分與高溫超導(dǎo)磁懸浮部分共用同一條永磁軌道，可大幅度節(jié)約系統(tǒng)線路成本。車載永磁體組合則按照向懸浮間隙聚磁、與永磁軌道斥力關(guān)系的組合方式安裝，利用二者間的斥力支撐車體重量，提高系統(tǒng)的運載能力，兩種懸浮裝置與車架的連接方式不做限制，可以實現(xiàn)可靠安裝即可。轉(zhuǎn)向架的材料盡量使用空心鋁等密度小、剛度強的輕量化材料。

本發(fā)明還公開了一種磁懸浮列車，該磁懸浮列車安裝了上述的磁懸浮機構(gòu)，該磁懸浮列車因安裝了上述的磁懸浮機構(gòu)而具有承載能力強、導(dǎo)向力大、行駛安全的優(yōu)點。

以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。