一种确定超导磁体设计的输入参数的方法及装置与流程

1.本技术涉及交通技术领域，尤其涉及一种确定超导磁体设计的输入参数的方法及装置。


背景技术：

2.超导电动磁浮列车通过超导磁体与地面直线电机定子线圈作用产生牵引力驱动列车前进，超导磁体与地面8字线圈作用产生悬浮力、导向力实现列车的悬浮、导向，其中实现列车牵引和悬浮导向的关键部件为超导磁体。超导磁体的设计边界条件众多，超导磁体设计的输入参数无法确定，使得超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程较为复杂，耗时较多。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种确定超导磁体设计的输入参数的方法及装置，用于确定超导磁体设计的输入参数。
4.为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：
5.本技术实施例提供一种确定超导磁体设计的输入参数的方法该方法应用于超导电动磁悬浮列车的超导磁体，该方法包括：
6.获得超导磁体设计的输入参数的第一范围；超导磁体设计的输入参数包括超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面线圈结构尺寸和超导磁极与地面线圈的横向间距；
7.根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定超导电动磁悬浮列车受力参数的第二范围；
8.根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数；
9.根据目标受力参数在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。
10.在一些可能的实施例中，地面线圈结构尺寸包括8字地面线圈的结构尺寸，根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定超导电动磁悬浮列车受力参数的第二范围，包括：
11.根据超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面8字线圈的结构尺寸和超导磁极与地面8字线圈的横向间距确定磁悬浮列车的悬浮力特性、导向力特性和磁阻力特性；
12.悬浮力特性指示超导电动磁悬浮列车的悬浮力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系、超导电动磁悬浮列车的悬浮力与所述超导电动磁悬浮列车超导磁体相对于8字线圈垂向下沉量的映射关系；导向力特性指示超导电动磁悬浮列车的导向力与超导电动磁悬浮列车的横向偏移的映射关系；磁阻力特性指示超导电动磁悬浮列车的磁阻力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
13.在一些可能的实施例中，地面线圈结构尺寸还包括地面直线电机定子线圈的结构尺寸，方法还包括：
14.根据超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面直线电机定子线圈的结构尺寸和超导磁极与地面直线电机定子线圈的横向间距确定超导电动磁悬浮列车的牵引力特性；牵引力特性指示超导电动磁悬浮列车的牵引力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
15.在一些可能的实施例中，预设受力条件，包括下述条件：
16.超导电动磁悬浮列车的悬浮力的峰值大于或等于超导电动磁悬浮列车的车重的两倍；
17.超导电动磁悬浮列车的悬浮力的牵引力大于超导电动磁悬浮列车的车辆加速度与车重的乘积、空气阻力、胶轮阻力和磁阻力的和；
18.超导电动磁悬浮列车的导向力符合导向力条件；导向力条件指示超导电动磁悬浮列车与轨道发生偏移时能够自动校正；
19.超导电动磁悬浮列车的超导磁体的绕组宽度和厚度对超导电动磁悬浮列车的受力的影响在预设范围内。
20.在一些可能的实施例中，获得超导磁体设计的输入参数的第一范围，包括：
21.根据超导电动磁悬浮列车的导向动力学条件、悬浮条件、车辆速度条件、车辆重量和车辆尺寸确定超导磁体设计的输入参数的第一范围。
22.在一些可能的实施例中，还包括：根据超导磁体设计的输入参数中的超导磁极的结构尺寸确定超导电动磁悬浮列车的超导磁极的中心线尺寸范围。
23.在一些可能的实施例中，还包括：超导磁体相对8字线圈垂向下沉量的阈值、横向偏移量的阈值，将第二范围缩小为第三范围；
24.根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数，包括：
25.根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第三范围中确定目标受力参数。
26.根据上述的超导磁体设计的输入参数的方法，本技术还提供了一种确定超导磁体设计的输入参数的装置，该装置包括：
27.获得模块，用于获得超导磁体设计的输入参数的第一范围；超导磁体设计的输入参数包括超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面线圈结构尺寸和超导磁极与地面线圈的横向间距；
28.第一确定模块，根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定超导电动磁悬浮列车受力参数的第二范围；
29.第二确定模块，根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数；
30.第三确定模块，根据目标受力参数在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。
31.在一些可能的实施例中，地面线圈结构尺寸包括地面8字线圈的结构尺寸，第一确定模块具体用于：
32.根据超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面8字线圈的结构尺寸和超导磁极与地面8字线圈的横向间距确定磁悬浮列车的悬浮力特性、导向力特性和磁阻力特性；
33.悬浮力特性指示超导电动磁悬浮列车的悬浮力与超导电动磁悬浮列车的车速的
映射关系、超导电动磁悬浮列车的悬浮力与所述超导电动磁悬浮列车超导磁体相对于8字线圈垂向下沉量的映射关系；导向力特性指示超导电动磁悬浮列车的导向力与超导电动磁悬浮列车的横向偏移的映射关系；磁阻力特性指示超导电动磁悬浮列车的磁阻力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
34.在一些可能的实施例中，地面线圈结构尺寸还包括地面直线电机定子线圈的结构尺寸，第一确定模块还用于：
35.根据超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面直线电机定子线圈的结构尺寸和超导磁极与地面直线电机定子线圈的横向间距确定超导电动磁悬浮列车的牵引力特性；牵引力特性指示超导电动磁悬浮列车的牵引力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
36.通过上述技术方案可知，本技术具有以下有益效果：
37.本技术实施例提供了一种确定超导磁体设计的输入参数的方法，该方法应用于超导电动磁悬浮列车的超导磁体，该方法包括：获得超导磁体设计的输入参数的第一范围；超导磁体设计的输入参数包括超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面线圈的结构尺寸和超导磁极与地面线圈的横向间距；根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定磁悬浮列车受力参数的第二范围；根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数；根据目标受力参数在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。
38.由此可知，本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的方法，可以通过超导磁体设计的输入参数的第一范围和超导电动磁悬浮列车的预设受力条件，确定超导磁体设计的输入参数，从而为超导磁体设计提供辅助条件，简化了超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程，帮助快速推进超导磁体设计方案。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
40.图1为本技术实施例提供的一种确定超导磁体设计的输入参数的方法的流程图；
41.图2为本技术实施例提供的一种超导磁极的中心线的示意图；
42.图3为本技术实施例提供的一种确定超导磁体设计的输入参数的装置的示意图。
具体实施方式
43.为了帮助更好地理解本技术实施例提供的方案，在介绍本技术实施例提供的方法之前，先介绍本技术实施例方案的应用的场景。
44.超导电动磁浮列车通过超导磁体与地面直线电机定子线圈作用产生牵引力驱动列车前进，超导磁体与地面8字线圈作用产生悬浮力、导向力实现列车的悬浮、导向，其中实现列车牵引和悬浮导向的关键部件为超导磁体。超导磁体的设计边界条件众多，超导磁体设计的输入参数无法确定，使得超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程较为复杂，耗时
较多。
45.本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的方法，可以通过超导磁体设计的输入参数的第一范围和超导电动磁悬浮列车的预设受力条件，确定超导磁体设计的输入参数，从而为超导磁体设计提供辅助条件，简化了超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程，帮助快速推进超导磁体设计方案。
46.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术实施例作进一步详细的说明。
47.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种确定超导磁体设计的输入参数的方法的流程图。
48.如图1所示，本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的方法，包括：
49.s101：获得超导磁体设计的输入参数的第一范围；输出参数包括超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面线圈结构尺寸和超导磁极与地面线圈的横向间距。
50.需要说明的是，超导磁极与地面线圈的横向间距中横向指的是列车车宽方向，超导磁极与地面线圈的横向间距为在列车车宽方向，超导磁极与地面线圈的间距。超导磁极的结构尺寸可以包括超导磁极的内径、外径、直线边长度、厚度和绕组宽度等。地面线圈结构尺寸可以包括地面线圈的绕组宽度、内径、厚度和外轮廓宽度等。
51.本技术实施例中的地面线圈为铺设在超导电动磁悬浮列车轨道的线圈，可以包括8字线圈和直线电机定子线圈。超导电动磁悬浮列车可以为使用超导磁体和地面8字线圈、地面直线电机定子线圈的磁浮列车。超导磁体为一种应用超导线圈及其附属结构，能够为车辆运行提供稳定静磁场的装置。超导磁极即超导线圈，由超导带材绕制而成。超导磁极极距为列车上两个相邻的超导线圈间的中心距。
52.作为一种可能的实施方式，本技术实施例可以根据超导电动磁悬浮列车的导向动力学条件、悬浮条件、车辆速度条件、车辆重量和车辆尺寸确定超导磁体设计的输入参数的第一范围。需要说明的是，本技术实施例中超导电动磁悬浮列车的导向动力学条件、悬浮条件、车辆速度条件是根据超导电动磁悬浮列车的实际需求进行确定。本技术实施例中的超导磁体设计的输入参数的第一范围可以包括超导磁极磁动势的取值范围、超导磁极极距的取值范围、超导磁极的结构尺寸的取值范围、地面线圈结构尺寸的取值范围和超导磁极与地面线圈的横向间距的取值范围。
53.s102：根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定超导电动磁悬浮列车受力参数的第二范围。
54.在本技术实施例中，可以根据超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面8字线圈的结构尺寸和超导磁极与地面8字线圈的横向间距确定磁悬浮列车的悬浮力特性、导向力特性和磁阻力特性；悬浮力特性指示超导电动磁悬浮列车的悬浮力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系、超导电动磁悬浮列车的悬浮力与所述超导电动磁悬浮列车超导磁体相对于8字线圈垂向下沉量的映射关系；导向力特性指示超导电动磁悬浮列车的导向力与超导电动磁悬浮列车的横向偏移的映射关系；磁阻力特性指示超导电动磁悬浮列车的磁阻力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
55.在实际的应用中，还可以根据超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极
极距、超导磁极的结构尺寸、地面8字线圈的结构尺寸和超导磁极与地面8字线圈的横向间距开展超导磁体和地面8字线圈的电磁力计算得到悬浮力、导向力和磁阻力随超导磁体相对8字线圈垂向下沉量、横向偏移量的变化关系。为了保证超导电动磁悬浮列车处于悬浮的状态，超导磁体相对8字线圈垂向下沉量通常不能大于超导电动磁悬浮列车与轨道的初始距离，超导电动磁悬浮列车的横向偏移量也不能大于偏移量的上限值，根据超导磁体相对8字线圈垂向下沉量的阈值、横向偏移量的阈值，可以在第二范围中排除一些不符合设定的悬浮力、导向力和磁阻力的取值，从而将第二范围缩小为第三范围，简化后续的计算过程。
56.本技术实施例还可以根据超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面直线电机定子线圈的结构尺寸和超导磁极与地面直线电机定子线圈的横向间距确定超导电动磁悬浮列车的牵引力特性；牵引力特性指示超导电动磁悬浮列车的牵引力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
57.s103：根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数。
58.本技术实施例中的预设受力条件，包括下述条件中的至少一项：超导电动磁悬浮列车的悬浮力的峰值大于或等于超导电动磁悬浮列车的车重的两倍；超导电动磁悬浮列车的牵引力大于超导电动磁悬浮列车的车辆加速度与车重的乘积、空气阻力、胶轮阻力和磁阻力的和；超导电动磁悬浮列车的导向力符合导向力条件；导向力条件指示超导电动磁悬浮列车与轨道发生偏移时能够自动校正；超导电动磁悬浮列车的超导磁体的绕组宽度和厚度对超导电动磁悬浮列车的受力的影响在预设范围内。需要说明的是，超导电动磁悬浮列车的悬浮力的峰值指的是超导电动磁悬浮列车在超导磁体相对地面8字线圈垂向下沉量区间内悬浮力的最大值。
59.s104：根据目标受力参数在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。
60.本技术实施例可以根据目标受力参数，在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。具体地，超导磁体设计的输入参数包括超导磁极磁动势、超导磁极极距和超导磁极三维方向上的中心线尺寸。
61.参见图2，该图为本技术实施例提供的一种超导磁极的中心线的示意图。
62.作为一个示例，如图2所示超导磁极三维方向上的的中心线尺寸可以包括超导磁极直线段长度a、超导磁极圆弧段半径b。
63.本技术实施例还可以根据超导带材的特性及制造工艺确定超导磁极中的带材厚度，根据列车制造成本及低温恒温器重量要求等确定超导磁极工作温度，根据制造工艺和超导磁极磁场需求确定超导磁极中单线饼与单线饼之间的间距和双线饼与双线饼之间的间距，这些参数均可以作为超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计时的输入参数，帮助快速推进超导磁体设计方案。
64.综上所述，本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的方法，可以通过超导电动磁悬浮列车的相关条件、和相关设计需求确定超导磁体设计的系统输入，从而为超导磁体设计提供辅助条件，简化了超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程，帮助快速推进超导磁体设计方案。
65.根据上述实施例提供的一种确定超导磁体设计的输入参数的方法，本技术实施例还提供了一种确定超导磁体设计的输入参数的装置。
66.如图3所示，本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的装置，包括：
67.获得模块100，用于获得超导磁体设计的输入参数的第一范围；超导磁体设计的输入参数包括超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面线圈结构尺寸和超导磁极与地面线圈的横向间距；
68.第一确定模块200，根据超导磁体设计的输入参数的第一范围确定超导电动磁悬浮列车受力参数的第二范围；
69.第二确定模块300，根据超导电动磁悬浮列车的预设受力条件在第二范围中确定目标受力参数；
70.第三确定模块400，根据目标受力参数在预设范围内确定超导磁体设计的输入参数。
71.作为一种可能的实施方式，地面线圈结构尺寸包括地面8字线圈的结构尺寸，第一确定模块具体用于：根据超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面8字线圈的结构尺寸和超导磁极与地面8字线圈的横向间距确定磁悬浮立车的悬浮力特性、导向力特性和磁阻力特性；悬浮力特性指示超导电动磁悬浮列车的悬浮力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系、超导电动磁悬浮列车的悬浮力与所述超导电动磁悬浮列车超导磁体相对于8字线圈垂向下沉量的映射关系；导向力特性指示超导电动磁悬浮列车的导向力与超导电动磁悬浮列车的横向偏移的映射关系；磁阻力特性指示超导电动磁悬浮列车的磁阻力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
72.作为一种可能的实施方式，地面线圈结构尺寸还包括地面直线电机定子线圈的结构尺寸，第一确定模块还用于：根据超导电动磁悬浮列车的超导磁极磁动势、超导磁极极距、超导磁极的结构尺寸、地面直线电机定子线圈的结构尺寸和超导磁极与地面直线电机定子线圈的横向间距确定超导电动磁悬浮列车的牵引力特性；牵引力特性指示超导电动磁悬浮列车的牵引力与超导电动磁悬浮列车的车速的映射关系。
73.作为一种可能的实施方式，预设受力条件，包括下述条件中的至少一项：超导电动磁悬浮列车的悬浮力的峰值大于或等于超导电动磁悬浮列车的车重的两倍；超导电动磁悬浮列车的悬浮力的牵引力大于超导电动磁悬浮列车的车辆加速度与车重的乘积、空气阻力、胶轮阻力和磁阻力的和；超导电动磁悬浮列车的导向力符合导向力条件；导向力条件指示超导电动磁悬浮列车与轨道发生偏移时能够自动校正；超导电动磁悬浮列车的超导磁体的绕组宽度和厚度对超导电动磁悬浮列车的受力的影响在预设范围内。
74.综上所述，本技术实施例提供的确定超导磁体设计的输入参数的装置，可以通过超导电动磁悬浮列车的相关条件、和相关设计需求确定超导磁体设计的输入参数，从而为超导磁体设计提供辅助条件，简化了超导电动磁悬浮列车的超导磁体设计过程，帮助快速推进超导磁体设计方案。
75.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
76.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
77.还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。