磁悬浮脉冲弹射运输系统的制作方法

1.本发明涉及物流运输技术领域，尤其涉及一种磁悬浮脉冲弹射运输系统。


背景技术：

2.随着社会的科学技术的进步，人际关系的进一步密切，特别是互联网技术在近十年里急速发展，配合着物流技术解决了人类经济生活中远距离购物等重要问题。目前，根据相关数据分析，采用主流的物流运输方式是陆路运输，其运输成本相对海运或铁路运输大大增加。特别地，在城市圈内的物流运输，仅能通过陆路运输这一种形式，多数物流公司目前的物流调配方式是以大区为划分，在区域中建立集中仓储和分配点，再进行周边地区的物流辐射。
3.然而，各大区区域集中仓储和分配点之间的物流效率，决定了整个城市的物流协调能力，在类似北京和上海这种一线城市中，物流的效率因城市交通的拥堵的特殊性而大打折扣。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种磁悬浮脉冲弹射运输系统，能够解决现有技术中的技术问题。
5.本发明提供了一种磁悬浮脉冲弹射运输系统，其中，该系统包括：
6.真空管道；
7.磁悬浮轨道，设置在所述磁悬浮真空管道内，所述磁悬浮轨道底部设置有轨道磁体；
8.能量存储与变换装置，用于对电网电能进行存储并将存储的电能转换为变频变幅电能；
9.电磁弹射器，包括弹射直线电机、弹射物流车和悬浮磁体，所述弹射直线电机的定子设置在所述磁悬浮轨道的初始段，所述弹射直线电机的动子设置在所述弹射物流车上，所述弹射物流车用于运输货物，所述定子在所述变频变幅电能的激励下与所述动子相互作用带动所述弹射物流车行进，所述悬浮磁体设置在所述弹射物流车的底部并与所述轨道磁体相互作用为所述弹射物流车提供悬浮力和导向力。
10.优选地，所述能量存储与变换装置包括储能单元和变换单元，所述储能单元包括整流模块和储能模块，所述整流模块用于对电网电能进行整流，所述储能模块用于对整流后的电能进行存储，所述变换单元用于将存储的电能转换为变频变幅电能。
11.优选地，所述定子以线圈方式设置在所述磁悬浮轨道的初始段的左右侧壁内部，且所述定子的端部接线穿过侧壁与所述能量存储与变换装置连接，所述动子以磁体方式设置在所述弹射物流车左右两侧。
12.优选地，所述动子采用halbalch单侧聚磁方式辐射磁场，所述动子的非聚磁侧靠近货物，所述动子的聚磁侧靠近所述定子。
13.优选地，所述动子为超导磁体。
14.优选地，所述动子为永磁体。
15.优选地，所述悬浮磁体为高温超导块材磁体。
16.优选地，所述轨道磁体为永磁体。
17.优选地，所述储能模块为飞轮储能模块、电池储能模块、超级电容储能模块和/或超导磁储能模块。
18.优选地，所述弹射物流车包括车架，所述车架为u型。
19.通过上述技术方案，可以在区域物流集中点处建立弹射货物的能量中心(即，能量存储与变换装置)，在区域间设置真空管道和磁悬浮轨道，通过电磁弹射器利用点对点的电磁弹射与磁悬浮技术将物流商品在区域物流集中点之间运输，从而解决大城市间陆路运输与复杂城市交通之间的矛盾，同时提高物流系统效率。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了根据本发明实施例的一种磁悬浮脉冲弹射运输系统的示意图；
22.图2示出了根据本发明实施例的一种电磁弹射器轨道断面图；
23.图3示出了根据本发明实施例的一种永磁体制halbalch排布示意图；
24.图4示出了根据本发明实施例的一种超导/普通电励磁halbalch排布示意图；
25.图5示出了根据本发明实施例的一种第二代高温超导块材工作原理示意图。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号
和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
29.图1示出了根据本发明实施例的一种磁悬浮脉冲弹射运输系统的示意图。
30.图2示出了根据本发明实施例的一种电磁弹射器轨道断面图。
31.如图1和2所示，本发明实施例提供了一种磁悬浮脉冲弹射运输系统，其中，该系统包括：
32.真空管道(未示出)；
33.磁悬浮轨道10，设置在所述磁悬浮真空管道内，所述磁悬浮轨道10底部设置有轨道磁体12；
34.能量存储与变换装置14，用于对电网16电能进行存储并将存储的电能转换为变频变幅电能；
35.其中，所述能量存储与变换装置14为一种脉冲能量装置，用于将电网的电能进行存储，并将存储的电能转化为电磁弹射器所需的变频变幅电能。
36.举例来讲，能量存储与变换装置14可以设置在各个物流区集中点。
37.电磁弹射器18，包括弹射直线电机、弹射物流车180和悬浮磁体181，所述弹射直线电机的定子182设置在所述磁悬浮轨道10的初始段，所述弹射直线电机的动子183设置在所述弹射物流车180上，所述弹射物流车180用于运输货物，所述定子182在所述变频变幅电能的激励下与所述动子183相互作用带动所述弹射物流车180行进，所述悬浮磁体181设置在所述弹射物流车180的底部并与所述轨道磁体12相互作用为弹射物流车180提供悬浮力和导向力。
38.其中，电磁弹射器18为该系统的能量传递装置，弹射直线电机的定子的设置长度可以根据传递物件的大小、质量以及出口速度进行设定，弹射电机的动子作为弹射物流车加速的主要动力来源。
39.通过上述技术方案，可以在区域物流集中点处建立弹射货物的能量中心(即，能量存储与变换装置)，在区域间设置真空管道和磁悬浮轨道，通过电磁弹射器利用点对点的电磁弹射与磁悬浮技术将物流商品在区域物流集中点之间运输，从而解决大城市间陆路运输与复杂城市交通之间的矛盾，同时提高物流系统效率。
40.根据本发明一种实施例，所述能量存储与变换装置14包括储能单元和变换单元，所述储能单元包括整流模块和储能模块，所述整流模块用于对电网电能进行整流，所述储能模块用于对整流后的电能进行存储，所述变换单元用于将存储的电能转换为变频变幅电能。
41.举例来讲，利用整流模块将电网的电能变换为储能模块可以存储的电能形式，然后存储在储能模块之中。由此可以避免电磁弹射器大功率输出时造成的电网电压波动，从而避免对电网的质量造成损害。其中，所述储能单元的能量规模可以根据物流传送需求设定，本发明不对此进行限定。所述变换单元可以为变流器(例如，功率模块和驱动模块)等电子电力设备，所述变换单元将储能单元释放的电能转换为电磁弹射器的弹射直线电机需要的变频电能，确保电机动子在此能量转化下带动弹射物流车达到目标的出口速度。其中，变换单元的能量变换规模可以根据物流系统传递物件的大小以及出口速度进行设定，本发明不对此进行限定。
42.根据本发明一种实施例，继续参考图2，所述定子182以线圈方式设置在所述磁悬浮轨道10的初始段的左右侧壁内部，且所述定子182的端部接线穿过侧壁与所述能量存储与变换装置14连接，所述动子183以磁体方式设置在所述弹射物流车180左右两侧。
43.也就是，定子以线圈的方式设置在磁悬浮轨道的初始段的轨道梁侧壁内部，定子的端部接线穿过轨道梁通过电缆与能量存储与变换装置14连接，由能量存储与变换装置14为定子供电。当定子线圈通入交变电流时，在空间中形成沿航向方向的行波磁场，与弹射物流车上的动子相互作用，将电能转化为动子上的动能，带动弹射物流车及车上的物流商品行进。
44.根据本发明一种实施例，所述动子183采用halbalch单侧聚磁方式辐射磁场，所述动子183的非聚磁侧靠近货物，所述动子183的聚磁侧靠近所述定子182。
45.也就是，动子采用halbalch单侧聚磁方式，可以仅向定子侧辐射磁场。由此，可以防止弹射物流车上的动子对物流商品的磁性影响。
46.根据本发明一种实施例，所述动子183为超导磁体，例如高温超导磁体。
47.可替换地，所示动子183为普通电励磁磁体。
48.在动子采用超导磁体或普通电励磁磁体的情况下，halbalch单侧聚磁方式如图4所示。在图4中，a指代励磁铁芯，b指代超导线或普通励磁线(在采用超导磁体时，b具体为超导线；在采用普通电励磁磁体时，b具体为普通励磁线)。
49.可替换地，所述动子183为永磁体。
50.在动子采用永磁体的情况下，halbalch单侧聚磁方式如图3所示。
51.在图3和4中，磁体两侧分为聚磁侧(即，图中所示的下侧)与非聚磁侧(即，图中所示的上侧)，非聚磁侧靠物流商品，聚磁侧靠定子侧，磁场与定子磁场耦合发生作用。
52.根据本发明一种实施例，所述悬浮磁体181为高温超导块材磁体。
53.举例来讲，高温超导块材磁体可以为第二代高温超导块材磁体，用于实现整车在运动过程中的磁悬浮功能。
54.图5示出了根据本发明实施例的一种第二代高温超导块材工作原理示意图。
55.如图5所示，超导线圈的磁场在励磁过程中具有磁场梯度。冷却后进入超导态的二代高温超导块材磁体，由于自身内部的晶体缺陷如空位、杂质、错位等形成钉扎中心，俘获磁通。当超导线圈开始励磁时，高温超导磁体块材所处的磁场环境开始变化，超导块材内部产生感应电流，由于超导体具有零电阻特性故电流一直存在。由楞次定律可知，产生的感应电流磁场将产生阻碍原超导线圈磁场增加的趋势，所以二者产生的磁场方向相反，磁极相同，产生斥力。
56.当使用第二代高温超导块材作为磁源体时，仅需安装即可，磁源体会根据线圈励磁方向自动生成于其产生斥力的磁极。同时，高温超导块材位于承载超导磁体内部，与超导线圈可共用同一套低温冷却系统，无需增加额外设备。在超导线圈未进行励磁时，高温超导块材对外不具备磁场特性，设备整体更加安全可靠。
57.根据本发明一种实施例，所述轨道磁体12为永磁体。
58.根据本发明一种实施例，所述储能单元为飞轮储能单元、电池储能单元、超级电容储能单元和/或超导磁储能单元。
59.本领域技术人员应当理解，上述关于储能单元的描述仅仅是示例性的，并非用于
限定本发明。
60.根据本发明一种实施例，所述弹射物流车180包括车架，所述车架为u型。
61.也就是，可以在u型车架的中间安放物流商品。
62.在本发明中，真空管道(减阻管道)和磁悬浮轨道是磁悬浮脉冲弹射运输系统中物流运输的通道和减阻系统，采用这样的设置，可以提高单次弹射行程，减小系统阻力，提高效率。其中，轨道磁体与车载悬浮磁体相互作用，在真空管道内为弹射物流车及车载物流商品提供悬浮和导向力；真空管道主要为具备抽真空能力的指向性管道，铺设于两个物流集中点之间。采用磁悬浮的方式可以消除弹射物流车载运动过程中产生的机械摩擦消耗，同时也减小了机械振动对物流商品的影响；采用低阻可抽真空管道，可以进一步降低运动过程中的风阻消耗和影响。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
64.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
65.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。