專利名稱：一種超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明可以由下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體是第二類超導(dǎo)體，利用第二類超導(dǎo)體對(duì)磁場(chǎng)的排斥來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮。高溫超導(dǎo)體懸浮力的特性是懸浮高度越低懸浮力越大，這種特性可以大大減輕對(duì)懸浮高度控制的要求，或者基本上不需要對(duì)懸浮高度實(shí)施控制。高溫超導(dǎo)材料的物性決定其對(duì)于通過(guò)其中的磁力線有釘扎作用。利用該原理，可使決定磁懸浮列車在永磁導(dǎo)軌橫向穩(wěn)定的導(dǎo)向力來(lái)自高溫超導(dǎo)體對(duì)永磁導(dǎo)軌的磁通釘扎力。本發(fā)明使得這個(gè)釘扎力足以使高溫超導(dǎo)磁懸浮列車不左右偏移和搖擺，所以，不需要控制系統(tǒng)。
采用工作在液氮溫區(qū)(77K)的直接懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)由永磁導(dǎo)軌和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成。懸浮系統(tǒng)中有兩條平行永磁導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌托架及基座沿路徑縱向成對(duì)排列。兩組高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置在正對(duì)永磁導(dǎo)軌的上面，并剛性連接成一個(gè)轉(zhuǎn)向架。永磁導(dǎo)軌之間設(shè)有直線電機(jī)定子，感應(yīng)板設(shè)在磁懸浮轉(zhuǎn)向架的底部并置于定子上方。
高溫超導(dǎo)磁浮裝置由長(zhǎng)方形液氮低溫容器、高溫超導(dǎo)體塊材、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導(dǎo)體塊材放在薄底液氮低溫容器的底部并被壓緊。液氮低溫容器安放在磁懸浮轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)。液氮低溫容器用零鉻18鎳9鈦?zhàn)鰹閮?nèi)膽和外殼，以滿足無(wú)磁要求。在內(nèi)膽與外殼的底盤之間用約1mm厚的絕熱材料，以此實(shí)現(xiàn)液氮溫區(qū)與室溫之間的絕熱。為保持底部的剛度和平整度，整個(gè)底部總厚度等于或小于3.5mm。內(nèi)、外膽底盤用壓力加工制作，底盤四周壁高10mm。這種不在內(nèi)膽、外殼最底部的焊接縫，可以避免有導(dǎo)磁性的焊縫對(duì)高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的影響。焊接時(shí)將底部絕熱材料適當(dāng)壓緊，以保證小的底壁厚度且能有抽空通路。內(nèi)膽、外殼的夾層之間設(shè)有支架，封口處用法蘭焊接，與普通液氮低溫容器制作工藝一樣的密封和抽空。
高溫超導(dǎo)體塊材的懸浮力與磁場(chǎng)梯度成正比，為了獲得大的懸浮力，用濃縮磁場(chǎng)的方法來(lái)提高磁場(chǎng)和磁場(chǎng)梯度。利用本發(fā)明中的導(dǎo)軌裝置，即在兩塊常規(guī)永磁體之間加一塊導(dǎo)磁性好的鐵磁物質(zhì)，且相間隔的永磁體同極性一端相對(duì)由此獲得高磁場(chǎng)和大磁場(chǎng)梯度。常規(guī)永磁體采用釹鐵硼或鐵氧體。當(dāng)需要時(shí)，增加鐵磁物質(zhì)及永磁體的組合數(shù)量可增加承載力。大的懸浮力也通過(guò)高溫超導(dǎo)體塊材在永磁導(dǎo)軌上的優(yōu)化排列來(lái)實(shí)現(xiàn)。永磁導(dǎo)軌也可以用電磁體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明中的導(dǎo)軌裝置使得沿永磁導(dǎo)軌縱向無(wú)磁場(chǎng)梯度，不產(chǎn)生力，所以縱向阻力為零。磁懸浮列車的向前驅(qū)動(dòng)只需要很小的力，用常規(guī)直線電機(jī)(直線同步電機(jī)或直線感應(yīng)電機(jī))實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。在沿整個(gè)永磁導(dǎo)軌用全透明或部分透明的磁隔離罩，防止任何鐵磁物質(zhì)偶然性的附著在永磁導(dǎo)軌上，以至產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可能破壞。磁隔離罩的橫截面尺寸大于永磁導(dǎo)軌和高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的橫截面尺寸。這種磁隔離罩用非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料。磁隔離罩只是為了防止任何鐵磁物質(zhì)偶然性的附著在永磁導(dǎo)軌上，并不是與大氣的隔離，即來(lái)自任何方向的鐵磁物質(zhì)都進(jìn)不去，但可以讓高溫超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)中蒸發(fā)的液氮與大氣環(huán)境相通。其方法是在遠(yuǎn)離永磁導(dǎo)軌的磁隔離罩上部開一系列開口朝下的百葉窗，這些百葉窗無(wú)鐵磁物質(zhì)的直接通路。磁隔離罩的兩端安裝在離永磁導(dǎo)軌起點(diǎn)和終點(diǎn)一定距離(磁場(chǎng)已經(jīng)很弱)處。在設(shè)車站的地方留有通道。
采用工作在液氮溫區(qū)(77K)的直接懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)由永磁導(dǎo)軌3和液氮低溫容器1組成高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置。懸浮系統(tǒng)中有兩條平行永磁導(dǎo)軌3，其導(dǎo)軌托架5及基座6沿路徑縱向成對(duì)排列。兩組高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置在正對(duì)永磁導(dǎo)軌3的上面，并剛性連接成一個(gè)轉(zhuǎn)向架2。永磁導(dǎo)軌3之間設(shè)有直線電機(jī)4定子，感應(yīng)板設(shè)在磁懸浮轉(zhuǎn)向架2的底部并置于定子上方。
高溫超導(dǎo)磁浮裝置由長(zhǎng)方形液氮低溫容器1、高溫超導(dǎo)體塊材12、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導(dǎo)體塊材12放在薄底液氮低溫容器1的底部并被壓緊。液氮低溫容器1安放在磁懸浮轉(zhuǎn)向架2的兩側(cè)。液氮低溫容器1用零鉻18鎳9鈦?zhàn)鰹閮?nèi)膽11和外殼8，以滿足無(wú)磁要求。在內(nèi)膽11與外殼8的底盤之間用約1mm厚的絕熱材料9，以此實(shí)現(xiàn)液氮溫區(qū)與室溫之間的絕熱。為保持底部的剛度和平整度，整個(gè)底部總厚度等于或小于3.5mm。內(nèi)膽11和外殼8的底盤用壓力加工制作，底盤四周壁高10mm。這種不在內(nèi)膽11、外殼8最底部的焊接縫，可以避免有導(dǎo)磁性的焊縫對(duì)高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的影響。焊接時(shí)將底部絕熱材料適當(dāng)壓緊，以保證小的底壁厚度且能有抽空通路。內(nèi)膽11、外殼8的夾層之間設(shè)有支架10，封口處用法蘭7焊接，容器蓋13上設(shè)有輸液孔14，在一側(cè)壁上還有一個(gè)抽真空用的氣嘴15，與普通液氮低溫容器制作工藝一樣的密封和抽空。
高溫超導(dǎo)體塊材12的懸浮力與磁場(chǎng)梯度成正比，為了獲得大的懸浮力，用濃縮磁場(chǎng)的方法來(lái)提高磁場(chǎng)和磁場(chǎng)梯度。即在兩塊常規(guī)永磁體17之間加一塊導(dǎo)磁性好的鐵磁物質(zhì)18，且相間隔的永磁體17同極性一端相對(duì)，由此獲得高磁場(chǎng)和大磁場(chǎng)梯度。常規(guī)永磁體17采用釹鐵硼或鐵氧體。當(dāng)需要時(shí)，增加鐵磁物質(zhì)及永磁體的組合數(shù)量可增加承載力。大的懸浮力也通過(guò)高溫超導(dǎo)體塊材12在永磁導(dǎo)軌3上的優(yōu)化排列來(lái)實(shí)現(xiàn)。永磁導(dǎo)軌3也可以用電磁體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明中的導(dǎo)軌3設(shè)計(jì)，使得沿永磁導(dǎo)軌縱向無(wú)磁場(chǎng)梯度，不產(chǎn)生力，所以縱向阻力為零。磁懸浮列車的向前驅(qū)動(dòng)只需要很小的力，用常規(guī)直線電機(jī)4(直線同步電機(jī)或直線感應(yīng)電機(jī))實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。在沿整個(gè)永磁導(dǎo)軌3用全透明或部分透明的磁隔離罩19，防止任何鐵磁物質(zhì)偶然性的附著在永磁導(dǎo)軌3上，以至產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可能破壞。磁隔離罩19的橫截面尺寸大于永磁導(dǎo)軌3和高溫超導(dǎo)磁懸浮列車車箱21的橫截面尺寸。這種磁隔離罩19用非導(dǎo)磁或弱導(dǎo)磁材料。磁隔離罩19只是為了防止任何鐵磁物質(zhì)偶然性的附著在永磁導(dǎo)軌3上，并不是與大氣的隔離，即來(lái)自任何方向的鐵磁物質(zhì)都進(jìn)不去，但可以讓高溫超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)中蒸發(fā)的液氮與大氣環(huán)境相通。其方法是在遠(yuǎn)離永磁導(dǎo)軌3的磁隔離罩19上部開一系列開口朝下的百葉窗20，這些百葉窗20無(wú)鐵磁物質(zhì)的直接通路。磁隔離罩19的兩端安裝在離永磁導(dǎo)軌3起點(diǎn)和終點(diǎn)一定距離(磁場(chǎng)已經(jīng)很弱)處。在設(shè)車站的地方留有通道22。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，包括基座、永磁導(dǎo)軌、磁懸浮轉(zhuǎn)向架、直線電機(jī)和磁隔離罩，基座沿路徑縱向成對(duì)排列，上方設(shè)有導(dǎo)軌托架，其特征在于導(dǎo)軌托架的兩側(cè)均設(shè)有永磁導(dǎo)軌，兩側(cè)永磁導(dǎo)軌之間設(shè)有直線電機(jī)的定子，感應(yīng)板在磁懸浮轉(zhuǎn)向架的底部并置于定子上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于磁懸浮轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)設(shè)有液氮低溫容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述液氮低溫容器為長(zhǎng)方形真空保溫容器，保溫層內(nèi)、外底部為整體壓力加工成形的凹形體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述液氮低溫容器的底部設(shè)有高溫超導(dǎo)體塊材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述永磁導(dǎo)軌的永磁體之間有鐵磁物，且相間隔的永磁體同極性一端相對(duì)。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述磁隔離罩的頂部為封閉或半密封結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)有通風(fēng)窗，站臺(tái)位置設(shè)有通道。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述永磁導(dǎo)軌可以是一條或兩條永磁導(dǎo)軌。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)磁懸浮列車系統(tǒng)，屬于超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域。懸浮系統(tǒng)由兩條平行的永磁導(dǎo)軌和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成一個(gè)高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)向架，兩個(gè)高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)向架組成高溫超導(dǎo)磁浮系統(tǒng)。高溫超導(dǎo)磁浮裝置由液氮低溫容器、高溫超導(dǎo)體塊材、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導(dǎo)體塊材被固定在薄底液氮低溫容器的底部。多個(gè)長(zhǎng)方型液氮低溫容器平行地排列在轉(zhuǎn)向架的兩邊，并與兩條平行的永磁導(dǎo)軌的磁場(chǎng)最佳組合。用濃縮磁場(chǎng)的永磁導(dǎo)軌來(lái)提高磁場(chǎng)梯度，永磁導(dǎo)軌中的永久磁體用釹鐵硼、鐵氧體或電磁體。用高溫超導(dǎo)體對(duì)永磁導(dǎo)軌磁通釘扎力實(shí)現(xiàn)列車水平橫向穩(wěn)定。主要用于磁懸浮車。
文檔編號(hào)B61B13/08GK1408593SQ0112886
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者王家素, 王素玉 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)