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。但是基于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。特别地，高温超导材料处于混合态时的钉扎力与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，悬浮高度的浮动范围较小，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，提供一种既具有足够磁悬浮力，又具有足够导向力或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：

所述车载永磁体固定在所述底盘上并与所述永磁轨道同极且竖直相对，所述高温超导块能够相对所述底盘竖直移动的设置在所述底盘上并与所述永磁轨道相对。

优选地，还包括连接在所述底盘上的导向座，所述导向座沿所述底盘竖直移动，所述高温超导块固定在所述导向座上。

优选地，所述导向座上安装有导向轮，所述底盘上开设有竖直延伸的导轨，所述导向轮嵌设在所述导轨中并能够在导轨上行走。

优选地，所述导向座上形成有燕尾型凸起，所述底盘上开设有竖直延伸的燕尾槽，所述燕尾凸起嵌设在所述燕尾槽中并能够沿所述燕尾槽滑动。

优选地，所述车载永磁体固定在所述底盘的底部，所述高温超导块设置在超导低温杜瓦内，所述超导低温杜瓦通过安装座固定在所述导向座的下安装面上。

优选地，所述导向座为两个，两所述安装座分别设置在所述底盘的两侧，每个所述导向座上均固定有所述高温超导块。

优选地，所述车载永磁体为两个，两所述车载永磁体对称设置。

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一个优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的磁悬浮机构的另一个优选实施例的结构示意图。

图中：

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和图2所示，本发明的优选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2、车载永磁体3、移动车辆的底盘1以及高温超导块4。永磁轨道2铺设在路基上，底盘1位于永磁轨道2的正上方。其中，车载永磁体3固定在底盘1上并与永磁轨道2同极且竖直相对，高温超导块4能够相对底盘1竖直移动的设置在底盘1上并与永磁轨道2相对。如此，车载永磁体3与永磁轨道2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4与永磁轨道2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。

能够使高温超导块4能够相对底盘1竖直移动的结构有多种，在本发明的一个优选实施例中，磁悬浮机构还包括连接在底盘1上的导向座5，导向座5沿底盘1竖直移动，高温超导块4固定在导向座5上。如此，高温超导块4通过导向座5实现了相对底盘1的竖直移动。

使高温超导块4实现相对底盘1或者说相对永磁轨道2竖直移动的原因在于：尽量减小高温超导块4与永磁轨道2之间的磁力对悬浮力的影响，以使车辆的悬浮力尽量由车载永磁体3和永磁轨道2之间的磁斥力提供。

能够使导向座5实现在底盘1竖直移动的结构可以有多种。

如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，导向座5上安装有导向轮，底盘1上开设有竖直延伸的导轨7，导向轮6嵌设在导轨7中并能够在导轨7上行走。如此，导向轮6与导轨7之间的摩擦力很小，从而使高温超导块4在竖直方向可以自由移动。

如图2所示，在本发明的另一个优选实施例中，导向座5上形成有燕尾型凸起11，底盘1上开设有竖直延伸的燕尾槽10，燕尾凸起嵌设在燕尾槽10中并能够沿燕尾槽10滑动。由于燕尾型凸起11与燕尾槽10既相对滑动，又相对卡设，使得导向座5稳定的在底盘1上滑动而不会与底盘1分离。

车载永磁体3可固定在底盘1的多个位置，高温超导块4也可以有多种方式固定方式，如，车载永磁体3固定在底盘1的底部，高温超导块4设置在超导低温杜瓦8内，超导低温杜瓦8通过安装座9固定在导向座5的下安装面上。

为进一步提高车辆的导向力和横向稳定性，导向座5设置为两个，两安装座9分别设置在底盘1的两侧，每个导向座5上均固定有高温超导块4。

为进一步增加车辆的承载能力，车载永磁体3设置为两个，两车载永磁体3对称设置。

使用液氮为制冷剂时，为保证超导低温杜瓦8的安全性需要在超导低温杜瓦8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8，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8内的高温超导块4均用铜盒包裹，一方面保护易潮解的高温超导块4，另一方面利用铜导热率较高的特性，使超导低温杜瓦8的高温超导块4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4均工作在混合态。

本发明的磁悬浮机构利用高温超导技术的导向力弥补永磁悬浮技术的横向不稳定缺点，以永磁悬浮技术的较强的运载能力弥补高温超导技术的在载重方面的不足，最终实现在不增加任何辅助导向装置的情况下真正实现无源自稳定、结构简单、无机械接触摩擦、无噪音、耗能低、可重载等优点。

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。