磁懸浮機(jī)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(jī)構(gòu)及磁懸浮列車。

背景技術(shù)：

磁懸浮列車已成為客運(yùn)、貨運(yùn)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)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(diǎn)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(qiáng)的釹鐵硼永磁材料時(shí)，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。但是基于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(diǎn)在于當(dāng)永磁懸浮實(shí)現(xiàn)車輛重力與磁體間斥力垂向方向的平衡時(shí)，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(dú)使用永磁懸浮技術(shù)難以真正實(shí)現(xiàn)無機(jī)械摩擦的理想懸浮狀態(tài)。在新型磁懸浮技術(shù)的設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(diǎn)。特別地，高溫超導(dǎo)材料處于混合態(tài)時(shí)的釘扎力與可以根據(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，懸浮高度的浮動范圍較小，缺點(diǎn)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(yùn)量的需求。

根據(jù)上述描述，提供一種既具有足夠磁懸浮力，又具有足夠?qū)蛄蚧貜?fù)力的磁懸浮機(jī)構(gòu)和磁懸浮列車成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)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(jī)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(jī)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：

所述車載永磁體固定在所述底盤上并與所述永磁軌道同極且豎直相對，所述高溫超導(dǎo)塊能夠相對所述底盤豎直移動的設(shè)置在所述底盤上并與所述永磁軌道相對。

優(yōu)選地，還包括連接在所述底盤上的導(dǎo)向座，所述導(dǎo)向座沿所述底盤豎直移動，所述高溫超導(dǎo)塊固定在所述導(dǎo)向座上。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向座上安裝有導(dǎo)向輪，所述底盤上開設(shè)有豎直延伸的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)向輪嵌設(shè)在所述導(dǎo)軌中并能夠在導(dǎo)軌上行走。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向座上形成有燕尾型凸起，所述底盤上開設(shè)有豎直延伸的燕尾槽，所述燕尾凸起嵌設(shè)在所述燕尾槽中并能夠沿所述燕尾槽滑動。

優(yōu)選地，所述車載永磁體固定在所述底盤的底部，所述高溫超導(dǎo)塊設(shè)置在超導(dǎo)低溫杜瓦內(nèi)，所述超導(dǎo)低溫杜瓦通過安裝座固定在所述導(dǎo)向座的下安裝面上。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向座為兩個(gè)，兩所述安裝座分別設(shè)置在所述底盤的兩側(cè)，每個(gè)所述導(dǎo)向座上均固定有所述高溫超導(dǎo)塊。

優(yōu)選地，所述車載永磁體為兩個(gè)，兩所述車載永磁體對稱設(shè)置。

本發(fā)明還公開了一種磁懸浮列車，包括上述的磁懸浮機(jī)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的磁懸浮機(jī)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(jī)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(bǔ)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(jī)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的磁懸浮機(jī)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

具體實(shí)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(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種磁懸浮機(jī)構(gòu)，該磁懸浮機(jī)構(gòu)可應(yīng)用于多種移動車輛，如城市地鐵、貨運(yùn)列車以及客運(yùn)列車等。該磁懸浮機(jī)構(gòu)包括永磁軌道2、車載永磁體3、移動車輛的底盤1以及高溫超導(dǎo)塊4。永磁軌道2鋪設(shè)在路基上，底盤1位于永磁軌道2的正上方。其中，車載永磁體3固定在底盤1上并與永磁軌道2同極且豎直相對，高溫超導(dǎo)塊4能夠相對底盤1豎直移動的設(shè)置在底盤1上并與永磁軌道2相對。如此，車載永磁體3與永磁軌道2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4與永磁軌道2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(jī)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(bǔ)兩種磁懸浮列車的缺陷。

本發(fā)明的磁懸浮機(jī)構(gòu)具有較大載荷能力，還能實(shí)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。

能夠使高溫超導(dǎo)塊4能夠相對底盤1豎直移動的結(jié)構(gòu)有多種，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，磁懸浮機(jī)構(gòu)還包括連接在底盤1上的導(dǎo)向座5，導(dǎo)向座5沿底盤1豎直移動，高溫超導(dǎo)塊4固定在導(dǎo)向座5上。如此，高溫超導(dǎo)塊4通過導(dǎo)向座5實(shí)現(xiàn)了相對底盤1的豎直移動。

使高溫超導(dǎo)塊4實(shí)現(xiàn)相對底盤1或者說相對永磁軌道2豎直移動的原因在于：盡量減小高溫超導(dǎo)塊4與永磁軌道2之間的磁力對懸浮力的影響，以使車輛的懸浮力盡量由車載永磁體3和永磁軌道2之間的磁斥力提供。

能夠使導(dǎo)向座5實(shí)現(xiàn)在底盤1豎直移動的結(jié)構(gòu)可以有多種。

如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向座5上安裝有導(dǎo)向輪，底盤1上開設(shè)有豎直延伸的導(dǎo)軌7，導(dǎo)向輪6嵌設(shè)在導(dǎo)軌7中并能夠在導(dǎo)軌7上行走。如此，導(dǎo)向輪6與導(dǎo)軌7之間的摩擦力很小，從而使高溫超導(dǎo)塊4在豎直方向可以自由移動。

如圖2所示，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向座5上形成有燕尾型凸起11，底盤1上開設(shè)有豎直延伸的燕尾槽10，燕尾凸起嵌設(shè)在燕尾槽10中并能夠沿燕尾槽10滑動。由于燕尾型凸起11與燕尾槽10既相對滑動，又相對卡設(shè)，使得導(dǎo)向座5穩(wěn)定的在底盤1上滑動而不會與底盤1分離。

車載永磁體3可固定在底盤1的多個(gè)位置，高溫超導(dǎo)塊4也可以有多種方式固定方式，如，車載永磁體3固定在底盤1的底部，高溫超導(dǎo)塊4設(shè)置在超導(dǎo)低溫杜瓦8內(nèi)，超導(dǎo)低溫杜瓦8通過安裝座9固定在導(dǎo)向座5的下安裝面上。

為進(jìn)一步提高車輛的導(dǎo)向力和橫向穩(wěn)定性，導(dǎo)向座5設(shè)置為兩個(gè)，兩安裝座9分別設(shè)置在底盤1的兩側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向座5上均固定有高溫超導(dǎo)塊4。

為進(jìn)一步增加車輛的承載能力，車載永磁體3設(shè)置為兩個(gè)，兩車載永磁體3對稱設(shè)置。

使用液氮為制冷劑時(shí)，為保證超導(dǎo)低溫杜瓦8的安全性需要在超導(dǎo)低溫杜瓦8上設(shè)置至少兩個(gè)通氣孔，保證氣化的氮?dú)饪梢约皶r(shí)的疏散出空間有限的超導(dǎo)低溫杜瓦8，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8內(nèi)的高溫超導(dǎo)塊4均用銅盒包裹，一方面保護(hù)易潮解的高溫超導(dǎo)塊4，另一方面利用銅導(dǎo)熱率較高的特性，使超導(dǎo)低溫杜瓦8的高溫超導(dǎo)塊4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4均工作在混合態(tài)。

本發(fā)明的磁懸浮機(jī)構(gòu)利用高溫超導(dǎo)技術(shù)的導(dǎo)向力彌補(bǔ)永磁懸浮技術(shù)的橫向不穩(wěn)定缺點(diǎn)，以永磁懸浮技術(shù)的較強(qiáng)的運(yùn)載能力彌補(bǔ)高溫超導(dǎo)技術(shù)的在載重方面的不足，最終實(shí)現(xiàn)在不增加任何輔助導(dǎo)向裝置的情況下真正實(shí)現(xiàn)無源自穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、無機(jī)械接觸摩擦、無噪音、耗能低、可重載等優(yōu)點(diǎn)。

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(jī)構(gòu)，該磁懸浮列車因安裝了上述的磁懸浮機(jī)構(gòu)而具有承載能力強(qiáng)、導(dǎo)向力大、行駛安全的優(yōu)點(diǎn)。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)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(shí)質(zhì)和保護(hù)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(hù)范圍內(nèi)。