新型悬浮电磁推进装置及悬浮列车

本实用新型涉及悬浮列车和电磁推进技术领域，特别涉及新型悬浮电磁推进装置及悬浮列车。

背景技术：

悬浮电磁推进装置为悬浮列车的核心部件，具有悬浮、导向、牵引和制动的功能。悬浮列车运行时，通过安装在悬浮架上的电磁铁产生电磁吸力，将车辆悬浮在轨道上。通过安装在悬浮架上的直线电机产生纵向力，牵引车辆前进。目前电磁吸力型磁浮列车，悬浮导向系统不稳定，需要主动控制，结构复杂、质量大且发热严重，牵引系统采用传统的直线同步电机或感应电机，牵引速度低，无法实现超高速运行。而目前超导电动型高速磁浮列车，只利用超导磁体单面磁场，另一面向车厢内辐射，超导磁体利用率不高且磁辐射较大。

因此如何能够在磁浮列车高速运行的基础上研发一种新型悬浮电磁推进装置及悬浮列车，实现全程可控，减小震动，降低成本，提高效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种新型悬浮电磁推进装置及悬浮列车，在磁浮列车高速运行的基础上，能够实现全程可控，减小震动，降低成本，提高效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供的新型悬浮电磁推进装置，包括车体结构及对称设置于车体结构底部的左右两侧的悬浮系统、电磁推进系统、支撑结构，所述悬浮系统一部分与所述车体结构连接，另一部分设于所述支撑结构上，形成对所述车体结构的悬浮力，所述电磁推进系统一部分与所述车体结构连接，另一部分设于所述支撑结构上，形成对所述车体结构的悬浮推进导向力，所述悬浮系统包括eds悬浮结构及ems悬浮结构，所述eds悬浮结构及所述ems悬浮结构均分别与所述车体结构及所述支撑结构连接，所述电磁推进系统及所述eds悬浮结构均包括超导线圈，所述电磁推进系统及所述eds悬浮结构共用一个所述超导线圈，为所述eds悬浮结构提供励磁磁场，且作为所述电磁推进系统的动子，所述车体结构包括支撑轮，所述支撑轮设于所述支撑结构相对上方，所述支撑轮可在所述支撑结构上移动，所述超导线圈竖向设置，且设于所述车体结构的相对下方。

优选地，所述eds悬浮结构还包括金属感应板，所述金属感应板设于所述支撑结构上，所述金属感应板与所述超导线圈相邻设置，所述电磁推进系统还包括空芯长定子线圈，所述空芯长定子线圈与所述支撑结构连接，所述空芯长定子线圈与所述超导线圈相邻设置，所述金属感应板与所述空芯长定子线圈分别设于所述超导线圈两侧部，所述ems悬浮结构包括电磁铁及钢轨，所述电磁铁与所述车体结构连接，所述钢轨与所述支撑结构连接，所述电磁铁与所述钢轨相邻设置，相互之间可产生悬浮力。

优选地，所述支撑结构包括支撑轨及线圈支架，所述支撑轨及所述线圈支架平行设置，且均竖向设置，所述金属感应板、所述钢轨均设于所述支撑轨上，所述空芯长定子线圈设于所述线圈支架上，所述线圈支架为绝缘材料，所述支撑轮设于所述支撑轨相对上方。

优选地，所述车体结构包括车厢、转向架及减震弹簧，所述车厢通过所述减震弹簧与所述转向架连接，所述悬浮系统及所述电磁推进系统均设于所述转向架上。

优选地，所述转向架包括连接设置的超导线圈架及ems悬浮架，所述超导线圈设于所述超导线圈架上，所述电磁铁设于所述ems悬浮架上。

优选地，所述空芯长定子线圈为集中式绕组结构，通电用的三相电流线圈依次循环排列式设置，所述超导线圈为磁场ns交替分布。

本实用新型提供的应用所述新型悬浮电磁推进装置的悬浮列车，所述悬浮列车应用所述新型悬浮电磁推进装置。

采用本实用新型在磁浮列车高速运行的基础上，可实现过程全程可控，减小震动，降低成本，提高效率。

附图说明

图1为本实用新型的新型悬浮电磁推进装置的一较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的新型悬浮电磁推进装置的悬浮系统及电磁推进系统的部分结构示意图；

图3为本实用新型的新型悬浮电磁推进装置的eds悬浮结构及ems悬浮结构的结构示意图

图4为现有技术中“8”字线圈感应轨的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有的问题，提供了一种新型悬浮电磁推进装置，参见图1，包括车体结构1及对称设置于车体结构1底部的左右两侧的悬浮系统2、电磁推进系统3、支撑结构4，所述悬浮系统2一部分与所述车体结构1连接，另一部分设于所述支撑结构4上，形成对所述车体结构1的悬浮力，所述电磁推进系统3一部分与所述车体结构1连接，另一部分设于所述支撑结构4上，形成对所述车体结构1的悬浮推进导向力。所述车体结构1包括支撑轮10，所述支撑轮10设于所述支撑结构4相对上方，所述支撑轮10可在所述支撑结构1上移动。所述悬浮系统2包括eds(electrodynamicsuspension，电动悬浮)悬浮结构21及ems(electromagneticsuspension，电磁悬浮)悬浮结构22，所述eds悬浮结构21及所述ems悬浮结构22均分别与所述车体结构1及所述支撑结构4连接，所述电磁推进系统3及所述eds悬浮结构21均包括超导线圈5，所述电磁推进系统3及所述eds悬浮结构21共用一个所述超导线圈5，为所述eds悬浮结构21提供励磁磁场，且作为所述电磁推进系统3的动子。所述超导线圈5竖向设置，且设于所述车体结构1的相对下方。

所述eds悬浮结构21还包括金属感应板6，所述金属感应板6设于所述支撑结构4上，所述金属感应板6与所述超导线圈5相邻设置。采用所述超导线圈5励磁，提供强磁场，使在金属感应板6与所述超导线圈5之间产生磁力，为与所述超导线圈5连接的所述车体结构1提供大部分悬浮力。

所述ems悬浮结构22包括电磁铁7及钢轨8，所述电磁铁7与所述车体结构1连接，所述钢轨8与所述支撑结构4连接，所述电磁铁7与所述钢轨8相邻设置，相互之间可产生悬浮力。需要说明的是，该钢轨8为f轨。

所述电磁推进系统3还包括空芯长定子线圈9，所述空芯长定子线圈9与所述支撑结构4连接，所述空芯长定子线圈9与所述超导线圈5相邻设置，所述金属感应板6与所述空芯长定子线圈9分别设于所述超导线圈5两侧部。

所述支撑结构4包括支撑轨41及线圈支架42，所述支撑轨41及所述线圈支架42平行设置，且均竖向设置，所述金属感应板6、所述钢轨8均设于所述支撑轨41上，所述空芯长定子线圈9设于所述线圈支架42上，所述线圈支架42为绝缘材料，所述支撑轮10设于所述支撑轨41相对上方。

所述车体结构1包括车厢11、转向架12及减震弹簧13，所述车厢11通过所述减震弹簧13与所述转向架12连接，所述悬浮系统2及所述电磁推进系统3均设于所述转向架12上。所述减震弹簧13为二次系减振弹簧，在所述车厢11和所述转向架12之间引入一定机械阻尼。

所述转向架12包括连接设置的超导线圈架121及ems悬浮架122，所述超导线圈5设于所述超导线圈架121上，所述电磁铁7设于所述ems悬浮架122上。

如图3所示，悬浮系统采用eds-ems混合悬浮结构。悬浮系统2采用超导线圈5与间隔分布的金属感应板6(或感应线圈)作用的eds悬浮结构21，与电磁铁7与钢轨8作用的ems悬浮结构22相结合的混合悬浮结构。其中所述eds悬浮结构21采用超导线圈5励磁，提供强磁场，提供大部分悬浮力；如图4所示的“8”字线圈感应轨，考虑到为了避免“8”字线圈感应轨的电磁力波动，以及能够同时提供导向力，采用前后间隔分布的金属感应板6(图3中的金属感应板6为纵向截面图，显示为上下分布的金属感应板6，然而在纵深面为前后间隔分布，图2中的金属感应板两侧部的省略号即显示为前后间隔分布的金属感应板6)，在竖直方向提供被动悬浮力、水平方向提供导向力。所述ems悬浮机构22的所述电磁铁7与所述钢轨8作用，提供小部分悬浮力，减小电磁铁重量，主要作用时通过主动控制，提高系统的悬浮性能。

所述空芯长定子线圈9通三相交流电，产生行波磁场，与所述超导线圈5动子励磁磁场作用，产生电磁推力，实现同步运动。减速时，定子电流反向可以产生制动力。

电磁推进系统3采用超导线圈5与空芯长定子线圈9作用的超导空芯直线同步电机结构。其中超导线圈5磁场ns交替分布，安装在车体结构1上运动，充分利用超导线圈5两侧的强磁场，在eds悬浮结构21和超导空芯直线同步电机结构的所述空芯长定子线圈9中复用；为绕线和装配方便，超导空芯直线同步电机结构的定子采用集中式绕组。如图2所示，所述空芯长定子线圈9为集中式绕组结构，通电用的三相电流线圈依次循环排列式设置，所述超导线圈5为磁场ns交替分布。

本实用新型提供的悬浮列车，应用所述新型悬浮电磁推进装置。

采用本实用新型在磁浮列车高速运行的基础上，可实现过程全程可控，减小震动，降低成本，提高效率。本实用新型提出的超高速系统结构，利用电磁作用可以实现磁悬浮、导向、推进、制动、发电等功能。

所述电磁推进系统3及所述eds悬浮结构21共用一个所述超导线圈5，充分利用空芯长定子线圈9和超导线圈的双边磁场，在不同系统中复用，优化设计一方面使得结构简单，同时还降低成本。各部分结构参数和数量根据需求具体设计。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。