磁悬浮机构及磁悬浮列车的制作方法

本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种提高车辆磁悬浮性能及导向性能的磁悬浮机构及磁悬浮列车。

背景技术：

磁悬浮列车已成为客运、货运领域发展的一个重要方向，通常，磁悬浮列车可分为永磁悬浮列车、常导磁悬浮列车和高温超导磁悬浮列车。

永磁悬浮与高温超导磁悬技术浮均属于被动磁悬浮，共同点在于结构简单、几乎无需主动控制。对于永磁悬浮来说，使用矫顽力较强的钕铁硼永磁材料时，得益于这种永磁材料的优越性能，可以获得较常导磁悬浮、高温超导磁悬浮较优的载重能力。但是根据Earnshaw定理，单纯由永磁体构成的系统无法维持稳定。即缺点在于当永磁悬浮实现车辆重力与磁体间斥力垂向方向的平衡时，车体横向并不存在回复力维持轨道磁体与车载磁体始终处于平衡位置，而是偏离平衡位置的横向力。这种横向力在轨道磁体与车载磁体中心对齐的情况下最小，一旦车载磁体发生横向偏移，所受到的横向力将急剧增大，为保持车体始终处于平衡位置，通常使用导向轮控制磁体的横向偏移量，因此单独使用永磁悬浮技术难以真正实现无机械摩擦的理想悬浮状态。

在新型磁悬浮技术的设计中，为回避Earnshaw定理并继承被动悬浮结构简单控制量少的特点，引入同属于被动悬浮的高温超导磁悬浮技术。高温超导磁悬浮技术具有自无源稳定悬浮的优点。特别是，高温超导材料处于混合态时，其产生的钉扎力可以根据超导块材受力状态的需要提供恢复到平衡位置的回复力，缺点就是悬浮力和回复力有限，载重能力有限，难以满足轨道交通大运量的需求。

根据上述描述，一种既具有足够磁悬浮力，又具有足够横向回复力的磁悬浮机构和磁悬浮列车成为本领域技术人员急需解决的关键问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种具有足够磁悬浮力和足够导向力或回复力以使移动车辆在较大载荷下稳定行驶的磁悬浮机构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种磁悬浮机构，应用于移动车辆，包括：永磁轨道、车载永磁体、移动车辆的底盘以及高温超导块，其中：

所述车载永磁体和所述高温超导块均设置在所述底盘上，并且所述车载永磁体和所述高温超导块均与所述永磁轨道竖直相对。

优选地，所述永磁轨道包括两条，两条所述永磁轨道平行设置；所述车载永磁体包括两个，两个所述车载永磁体均设置在所述底盘的底部并分别与两条所述永磁轨道相对；所述高温超导块包括两个，两个所述高温超导块均设置在所述底盘的底部并分别与两条所述永磁轨道相对。

优选地，每两个分别设置在与两条所述永磁轨道相对位置的车载永磁体形成一个永磁体对，每两个分别设置在与两条所述永磁轨道相对位置的所述高温超导块形成一个超导块对；所述底盘上设置有两对超导块对和一对永磁体对，所述永磁体对设置在两对所述超导块对之间。

优选地，两对所述超导块对中的四个高温超导块分别设置在所述底盘的四个角处。

优选地，每条所述永磁轨道的宽度不小于与该永磁轨道相对的高温超导块的宽度的80％。

优选地，所述高温超导块设置在超导低温杜瓦内。

优选地，所述超导低温杜瓦通过一安装座固定在所述底盘的安装面上。

优选地，所述高温超导块的外部包覆有铜壳，多个包覆有铜壳的所述高温超导块排列在所述超导低温杜瓦中。

优选地，所述超导低温杜瓦开设有通气孔。

本发明还公开了一种磁悬浮列车，包括上述的磁悬浮机构。

与现有技术相比，本发明的磁悬浮机构及磁悬浮列车的有益效果是：应用了本发明的磁悬浮机构的移动车辆，相对于现有技术中的永磁悬浮列车具有较大的导向力和横向稳定性；相对于现有技术中的高温超导磁悬浮列车，具有较大的悬浮力以具有较大的承载能力，从而弥补两种磁悬浮列车的缺陷。

附图说明

图1为本发明的磁悬浮机构的主视图；

图2为本发明的磁悬浮机构的仰视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种磁悬浮机构，该磁悬浮机构可应用于多种移动车辆，如城市地铁、货运列车以及客运列车等。该磁悬浮机构包括永磁轨道1、车载永磁体4、移动车辆的底盘2以及高温超导块3，其中：车载永磁体4和高温超导块3均设置在底盘2上，并且车载永磁体4和高温超导块3均与永磁轨道1竖直相对。如此，车载永磁体4永磁轨道1为车辆提供足够的悬浮力，以使车辆承载较大载荷的货物或乘客；高温超导块3与永磁轨道1之间具有无源自稳定的悬浮力，从而为车辆提供稳定的导向力，并能够限制车辆的横向移动或窜动。

应用了本发明的磁悬浮机构的移动车辆，相对于现有技术中的永磁悬浮列车具有较大的导向力和横向稳定性；相对于现有技术中的高温超导磁悬浮列车，具有较大的悬浮力以具有较大的承载能力，从而弥补两种磁悬浮列车的缺陷。

本发明的磁悬浮机构具有较大载荷能力，还能实现无源自稳定，从而使车辆承载能力大，行驶稳定安全。

如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，永磁轨道1包括两条，两条永磁轨道1平行设置；车载永磁体4包括两个，两个车载永磁体4均设置在底盘2的底部并分别与两条永磁轨道1相对；超导高温块包括两个，两个高温超导块3均设置在底盘2的底部并分别与两条永磁轨道1相对。

在本发明的一个优选实施例中，每两个分别设置在与两条永磁轨道1相对位置的车载永磁体4形成一个永磁体对，每两个分别设置在与两条永磁轨道1相对位置的高温超导块3形成一个超导块对；底盘2上设置有一对永磁体对和两对超导块对，永磁体对设置在两对超导块对之间。两对超导块对中的四个高温超导块3分别设置在底盘2的四个角处。将超导块对设置在永磁体对之间以及将四个高温超导块3设置在四个角的好处在于：使得车辆行驶更加稳定。

为充分利用永磁轨道1的磁场，每条永磁轨道1的宽度大于与该永磁轨道1相对的高温超导块3的宽度。如此实施能够增大磁斥力和横向回复力以及导向力，提高车辆的承载能力、导向性能以及横向稳定性。

如图2所示，在本发明的一个优选实施例中，高温超导块3设置在超导低温杜瓦5内，超导低温杜瓦5通过安装座6固定在底盘2的下安装面上。

使用液氮为制冷剂时，为保证超导低温杜瓦5的安全性需要在超导低温杜瓦5上设置至少两个通气孔，保证气化的氮气可以及时的疏散出空间有限的超导低温杜瓦5，有效避免因内外压差差异较大而引发的爆炸问题。

另外，超导低温杜瓦5内的高温超导块3均用铜盒包裹，一方面保护易潮解的高温超导块3，另一方面利用铜导热率较高的特性，使超导低温杜瓦5的高温超导块3即使在只有半盒液氮的情况也可以利用铜传递冷量，维持所有高温超导块3均工作在混合态。

应该说明的是：永磁悬浮部分与高温超导磁悬浮部分共用同一条永磁轨道，可大幅度节约系统线路成本。车载永磁体组合则按照向悬浮间隙聚磁、与永磁轨道斥力关系的组合方式安装，利用二者间的斥力支撑车体重量，提高系统的运载能力，两种悬浮装置与车架的连接方式不做限制，可以实现可靠安装即可。转向架的材料尽量使用空心铝等密度小、刚度强的轻量化材料。

本发明还公开了一种磁悬浮列车，该磁悬浮列车安装了上述的磁悬浮机构，该磁悬浮列车因安装了上述的磁悬浮机构而具有承载能力强、导向力大、行驶安全的优点。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。