專利名稱：一種超導磁懸浮列車系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超導電工技術領域。
本發(fā)明可以由下列技術方案來實現高溫超導體是第二類超導體，利用第二類超導體對磁場的排斥來實現懸浮。高溫超導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懸浮高度控制的要求，或者基本上不需要對懸浮高度實施控制。高溫超導材料的物性決定其對于通過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軌橫向穩(wěn)定的導向力來自高溫超導體對永磁導軌的磁通釘扎力。本發(fā)明使得這個釘扎力足以使高溫超導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磁懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)由永磁導軌和高溫超導磁懸浮裝置組成。懸浮系統(tǒng)中有兩條平行永磁導軌，其導軌托架及基座沿路徑縱向成對排列。兩組高溫超導磁懸浮裝置在正對永磁導軌的上面，并剛性連接成一個轉向架。永磁導軌之間設有直線電機定子，感應板設在磁懸浮轉向架的底部并置于定子上方。
高溫超導磁浮裝置由長方形液氮低溫容器、高溫超導體塊材、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導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向架的兩側。液氮低溫容器用零鉻18鎳9鈦做為內膽和外殼，以滿足無磁要求。在內膽與外殼的底盤之間用約1mm厚的絕熱材料，以此實現液氮溫區(qū)與室溫之間的絕熱。為保持底部的剛度和平整度，整個底部總厚度等于或小于3.5mm。內、外膽底盤用壓力加工制作，底盤四周壁高10mm。這種不在內膽、外殼最底部的焊接縫，可以避免有導磁性的焊縫對高溫超導磁懸浮系統(tǒng)的影響。焊接時將底部絕熱材料適當壓緊，以保證小的底壁厚度且能有抽空通路。內膽、外殼的夾層之間設有支架，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。
高溫超導體塊材的懸浮力與磁場梯度成正比，為了獲得大的懸浮力，用濃縮磁場的方法來提高磁場和磁場梯度。利用本發(fā)明中的導軌裝置，即在兩塊常規(guī)永磁體之間加一塊導磁性好的鐵磁物質，且相間隔的永磁體同極性一端相對由此獲得高磁場和大磁場梯度。常規(guī)永磁體采用釹鐵硼或鐵氧體。當需要時，增加鐵磁物質及永磁體的組合數量可增加承載力。大的懸浮力也通過高溫超導體塊材在永磁導軌上的優(yōu)化排列來實現。永磁導軌也可以用電磁體來實現。
本發(fā)明中的導軌裝置使得沿永磁導軌縱向無磁場梯度，不產生力，所以縱向阻力為零。磁懸浮列車的向前驅動只需要很小的力，用常規(guī)直線電機(直線同步電機或直線感應電機)實現推進。在沿整個永磁導軌用全透明或部分透明的磁隔離罩，防止任何鐵磁物質偶然性的附著在永磁導軌上，以至產生對系統(tǒng)運行的可能破壞。磁隔離罩的橫截面尺寸大于永磁導軌和高溫超導磁懸浮列車的橫截面尺寸。這種磁隔離罩用非導磁或弱導磁材料。磁隔離罩只是為了防止任何鐵磁物質偶然性的附著在永磁導軌上，并不是與大氣的隔離，即來自任何方向的鐵磁物質都進不去，但可以讓高溫超導磁懸浮列車系統(tǒng)中蒸發(fā)的液氮與大氣環(huán)境相通。其方法是在遠離永磁導軌的磁隔離罩上部開一系列開口朝下的百葉窗，這些百葉窗無鐵磁物質的直接通路。磁隔離罩的兩端安裝在離永磁導軌起點和終點一定距離(磁場已經很弱)處。在設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磁懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)由永磁導軌3和液氮低溫容器1組成高溫超導磁懸浮裝置。懸浮系統(tǒng)中有兩條平行永磁導軌3，其導軌托架5及基座6沿路徑縱向成對排列。兩組高溫超導磁懸浮裝置在正對永磁導軌3的上面，并剛性連接成一個轉向架2。永磁導軌3之間設有直線電機4定子，感應板設在磁懸浮轉向架2的底部并置于定子上方。
高溫超導磁浮裝置由長方形液氮低溫容器1、高溫超導體塊材12、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導體塊材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安放在磁懸浮轉向架2的兩側。液氮低溫容器1用零鉻18鎳9鈦做為內膽11和外殼8，以滿足無磁要求。在內膽11與外殼8的底盤之間用約1mm厚的絕熱材料9，以此實現液氮溫區(qū)與室溫之間的絕熱。為保持底部的剛度和平整度，整個底部總厚度等于或小于3.5mm。內膽11和外殼8的底盤用壓力加工制作，底盤四周壁高10mm。這種不在內膽11、外殼8最底部的焊接縫，可以避免有導磁性的焊縫對高溫超導磁懸浮系統(tǒng)的影響。焊接時將底部絕熱材料適當壓緊，以保證小的底壁厚度且能有抽空通路。內膽11、外殼8的夾層之間設有支架10，封口處用法蘭7焊接，容器蓋13上設有輸液孔14，在一側壁上還有一個抽真空用的氣嘴15，與普通液氮低溫容器制作工藝一樣的密封和抽空。
高溫超導體塊材12的懸浮力與磁場梯度成正比，為了獲得大的懸浮力，用濃縮磁場的方法來提高磁場和磁場梯度。即在兩塊常規(guī)永磁體17之間加一塊導磁性好的鐵磁物質18，且相間隔的永磁體17同極性一端相對，由此獲得高磁場和大磁場梯度。常規(guī)永磁體17采用釹鐵硼或鐵氧體。當需要時，增加鐵磁物質及永磁體的組合數量可增加承載力。大的懸浮力也通過高溫超導體塊材12在永磁導軌3上的優(yōu)化排列來實現。永磁導軌3也可以用電磁體來實現。
本發(fā)明中的導軌3設計，使得沿永磁導軌縱向無磁場梯度，不產生力，所以縱向阻力為零。磁懸浮列車的向前驅動只需要很小的力，用常規(guī)直線電機4(直線同步電機或直線感應電機)實現推進。在沿整個永磁導軌3用全透明或部分透明的磁隔離罩19，防止任何鐵磁物質偶然性的附著在永磁導軌3上，以至產生對系統(tǒng)運行的可能破壞。磁隔離罩19的橫截面尺寸大于永磁導軌3和高溫超導磁懸浮列車車箱21的橫截面尺寸。這種磁隔離罩19用非導磁或弱導磁材料。磁隔離罩19只是為了防止任何鐵磁物質偶然性的附著在永磁導軌3上，并不是與大氣的隔離，即來自任何方向的鐵磁物質都進不去，但可以讓高溫超導磁懸浮列車系統(tǒng)中蒸發(fā)的液氮與大氣環(huán)境相通。其方法是在遠離永磁導軌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無鐵磁物質的直接通路。磁隔離罩19的兩端安裝在離永磁導軌3起點和終點一定距離(磁場已經很弱)處。在設車站的地方留有通道22。
權利要求
1.一種超導磁懸浮列車系統(tǒng)，包括基座、永磁導軌、磁懸浮轉向架、直線電機和磁隔離罩，基座沿路徑縱向成對排列，上方設有導軌托架，其特征在于導軌托架的兩側均設有永磁導軌，兩側永磁導軌之間設有直線電機的定子，感應板在磁懸浮轉向架的底部并置于定子上方。
2.根據權利要求1所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于磁懸浮轉向架的兩側設有液氮低溫容器。
3.根據權利要求2所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述液氮低溫容器為長方形真空保溫容器，保溫層內、外底部為整體壓力加工成形的凹形體。
4.根據權利要求3所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述液氮低溫容器的底部設有高溫超導體塊材。
5.根據權利要求1所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述永磁導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。
6.據權利要求1所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述磁隔離罩的頂部為封閉或半密封結構，密封結構兩側設有通風窗，站臺位置設有通道。
7.據權利要求1所述的超導磁懸浮列車系統(tǒng)，其特征在于所述永磁導軌可以是一條或兩條永磁導軌。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超導磁懸浮列車系統(tǒng)，屬于超導電工技術領域。懸浮系統(tǒng)由兩條平行的永磁導軌和高溫超導磁懸浮裝置組成一個高溫超導轉向架，兩個高溫超導轉向架組成高溫超導磁浮系統(tǒng)。高溫超導磁浮裝置由液氮低溫容器、高溫超導體塊材、液氮和一些附屬裝置組成，高溫超導體塊材被固定在薄底液氮低溫容器的底部。多個長方型液氮低溫容器平行地排列在轉向架的兩邊，并與兩條平行的永磁導軌的磁場最佳組合。用濃縮磁場的永磁導軌來提高磁場梯度，永磁導軌中的永久磁體用釹鐵硼、鐵氧體或電磁體。用高溫超導體對永磁導軌磁通釘扎力實現列車水平橫向穩(wěn)定。主要用于磁懸浮車。
文檔編號B61B13/08GK1408593SQ0112886
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月18日 優(yōu)先權日2001年9月18日
發(fā)明者王家素, 王素玉 申請人:西南交通大學