混合悬浮系统及磁浮列车的制作方法

本发明涉及磁浮列车，具体涉及一种混合悬浮系统及磁浮列车。

背景技术：

1、对于磁浮列车来说，超高速运行要求磁浮列车具备更高的悬浮能力。以国内运行的高速磁浮列车为例，其最高运行速度达到503km/h，目前高速磁浮列车设计时速600公里，常导悬浮电磁铁可以满足运行需求。

2、众所周知，超高速、大承载力的运输工具也是未来轨道交通的一个发展方向，随着速度的进一步提升，车辆垂向动态载荷加剧，对承载能力提出了更高要求。常导悬浮电磁铁可以通过增加电流提高悬浮能力，增大电流会导致发热严重，存在烧毁的风险，因此，无法通过进一步增大工作电流的方式提升承载能力。

3、有鉴于此，亟待针对现有磁浮列车的悬浮系统进行改进优化，以克服现有常导悬浮电磁铁工作发热影响承载能力提升的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种混合悬浮系统及磁浮列车，在有效提高悬浮能力的基础上，可有效控制悬浮电磁铁的工作发热，并可兼顾良好的主动控制性能。

2、本发明提供的混合悬浮系统，包括设置在悬浮架上的悬浮电磁铁和导向电磁铁，还包括设置在悬浮架上的斥力形成磁体，以及用于设置在轨道上的导电非导磁部件，且所述导电非导磁部件与所述斥力形成磁体在竖直方向上相对设置，以在车辆运行时产生形成斥力。

3、可选地，所述导电非导磁部件具体为配置在轨道表面的板状结构。

4、可选地，所述导电非导磁部件具体为铝板或铜板。

5、可选地，还包括力传感器，所述力传感器设置在所述斥力形成磁体与悬浮架之间，用于检测所述斥力形成磁体与所述导电非导磁部件产生的斥力值，以根据所述斥力值控制所述斥力形成磁体所形成的斥力。

6、本发明还提供一种磁浮列车，包括如前所述的混合悬浮系统。

7、进一步可选地，所述斥力形成磁体为超导磁体，且可根据所述斥力值调节所述超导磁体的超导线圈工作电流，以控制所形成的斥力。

8、进一步可选地，所述超导磁体设置为沿车体长度方向依次设置的多个，每个所述超导磁体包括非导磁骨架和偶数个超导线圈，所述偶数个超导线圈沿车体横向依次配置在所述非导磁骨架中，且所构建的磁极极性依次交错布置。

9、进一步可选地，每个所述超导线圈均为沿车体长度方向布置的长环形，且其长度方向的两端侧为外凸弧状。

10、进一步可选地，所述非导磁骨架的本体表面具有铜镀层或银镀层。

11、进一步可选地，所述非导磁骨架的本体采用不锈钢材料制成。

12、进一步可选地，所述超导磁体设置在每个所述悬浮架的顶部横梁上，所述悬浮电磁铁间隔设置在相邻两个所述悬浮架的悬浮臂上。

13、进一步可选地，所述导电非导磁部件替换为配置在轨道表面的多个“8”字型线圈，沿车体横向，所述“8”字型线圈依次布置且分别与所述超导线圈一一对应，每个所述“8”字型线圈相对于相应的所述超导线圈偏向外侧布置。

14、进一步可选地，所述悬浮电磁铁和所述导向电磁铁，均间隔设置在相邻两个所述悬浮架的悬浮臂上。

15、又进一步可选地，所述斥力形成磁体为陈列永磁体，所述陈列永磁体与所述力传感器之间设置有竖向长度可调节的连接装置，且可根据所述斥力值调节所述连接装置的竖向长度，以控制所形成的斥力。

16、又进一步可选地，所述陈列永磁体为海尔贝克阵列永磁体。

17、又进一步可选地，所述连接装置为通过电机控制的机械伸缩装置，或者为液压伸缩装置。

18、又进一步可选地，所述连接装置上集成有位移传感器，以检测所述陈列永磁体与所述导电非导磁部件之间的间隙。

19、本发明提供了另一种磁浮列车，包括如前进一步可选地所述的混合悬浮系统。

20、可选地，所述超导磁体的超导线圈与所述悬浮电磁铁的常导线圈分别独立供电，且分别通过超导磁体控制器和常导电磁铁控制器控制供电。

21、可选地，还包括间隙传感器，用于检测所述悬浮电磁铁与轨道的间隙值，所述常导电磁铁控制器根据所述间隙值控制第二供电电源输出至所述悬浮电磁铁的电压；所述超导磁体控制器根据运行速度和斥力值控制第一供电电源输出至所述超导磁体的电流。

22、可选地，所述超导磁体控制器以所述运行速度位于高速运行区间且所述斥力值大于第一斥力阈值为判断条件，控制所述第一供电电源减小输出至所述超导磁体的电流，并以所述运行速度位于低速运行区间且所述斥力值小于第二斥力阈值为判断条件，控制所述第一供电电源增大输出至所述超导磁体的电流；其中，所述第一斥力阈值大于所述第二斥力阈值。

23、可选地，所述超导磁体控制器和所述常导电磁铁控制器，以所述间隙值小于或等于间隙阈值为判断条件分别执行防撞控制操作，并在执行所述防撞控制操作后执行再次起浮操作。

24、可选地，所述防撞控制操作包括：所述超导磁体控制器输出断电信号至所述第一供电电源，以便所述超导线圈内的电流引出，且所述常导电磁铁控制器输出断电信号至所述第二供电电源。

25、本发明提供了又一种磁浮列车，包括如前又进一步可选地所述的混合悬浮系统。

26、可选地，所述连接装置通过连接装置控制器控制其竖向长度，所述悬浮电磁铁的常导线圈通过常导电磁铁控制器控制供电。

27、可选地，还包括间隙传感器，用于检测所述悬浮电磁铁与轨道的间隙值，所述常导电磁铁控制器根据所述间隙值控制第二供电电源输出至所述悬浮电磁铁的电压；所述连接装置控制器根据运行速度和斥力值控制所述连接装置的竖向长度。

28、可选地，所述连接装置控制器以所述运行速度位于高速运行区间且所述斥力值大于第一斥力阈值为判断条件，控制减小所述连接装置的竖向长度，并以所述运行速度位于低速运行区间且所述斥力值小于第二斥力阈值为判断条件，控制增大所述连接装置的竖向长度；其中，所述第一斥力阈值大于所述第二斥力阈值。

29、针对高速磁浮列车常导电磁铁工作发热的问题，本发明另辟蹊径提出了一种混合悬浮系统，具体地，除悬浮电磁铁和导向电磁铁外，在悬浮架上还设置有斥力形成磁体，与该斥力形成磁体相应地，在轨道上设置有导电非导磁部件，且该导电非导磁部件与斥力形成磁体在竖直方向上相对设置，以在车辆运行时产生形成斥力。与现有技术相比，本方案具有下述有益技术效果：

30、首先，本方案提供的混合悬浮系统兼具常导悬浮和电动斥力的特点，在车辆运行过程中，利用斥力形成磁体与导电非导磁部件产生的电动斥力，产生满足高速运行的承载要求，同时利用悬浮电磁体工作电流的可控性进行主动控制；例如但不限于，斥力形成磁体可以为超导磁体或者无源永磁体。换言之，超导磁体用于产生主要悬浮力，悬浮电磁体用于悬浮力动态调整，并协助产生小部分悬浮力，解决了高速磁浮列车悬浮电磁铁发热严重及承载能力提升受限问题；与此同时，本方案在保证悬浮能力的基础上，同时能够实现悬浮的主动调节，保证平稳性及安全性，为车辆进一步提速提供了技术支撑。

31、其次，在本发明的进一步可选方案中，该斥力形成磁体为超导磁体，且可根据所述斥力值调节所述超导磁体的超导线圈工作电流，以控制所形成的斥力。具体地，每个所述超导磁体包括非导磁骨架和偶数个超导线圈，所述偶数个超导线圈沿车体横向依次配置在所述非导磁骨架中，且所构建的磁极极性依次交错布置；也即，相邻两超导线圈的极性相反，通过空气相互间形成磁场回路，基于较大的超导线圈安匝数，能够产生较高的磁场回路，且该形成该回路的路径通过轨道表面的铝板或铜板。这样，当车辆运行时，磁场切割铝板或铜板产生电涡流，电涡流感应的磁场反作用于超导线圈产生斥力，随着速度提升斥力增大，能够可靠地满足高速运行的承载能力。

32、再次，在本发明的另一可选方案中，非导磁骨架的本体表面具有铜镀层或银镀层。如此设置，当超导磁体因磁场变化在骨架内产生电涡流式时，表面镀层的配置可以有效减少热损耗，从而能够减少超导磁体内部低温环境的热量输入，超导磁体得以运行在良好的环境下。

33、第三，在本发明的又一可选方案中，超导磁体设置在每个悬浮架的顶部横梁上，悬浮电磁铁可间隔设置在相邻两个悬浮架的悬浮臂上；换言之，可根据需要在邻接悬浮架之间设置悬浮电磁铁，而非在每组邻接悬浮架上均配置。基于电动斥力提供部分悬浮力的特点，可适当减少电磁悬浮系统配置，整体上降低了系统复杂程度。

34、第四，在本发明的又一可选方案中，将用于产生电动斥力的导电非导磁部件替换为配置在轨道表面的多个“8”字型线圈，沿车体横向，“8”字型线圈依次布置且分别与超导线圈一一对应，每个“8”字型线圈81相对于相应的超导线圈偏向外侧布置，每个超导线圈与8字型线圈均不对中。如此设置，车辆运行时，超导磁体与地面线圈之间不仅存在垂向斥力，协助悬浮。此外，左侧两个产生向左的力，右侧两个产生向右的力，并且f1+f2＝f3+f4，此时处于力平衡、对中状态，从而能够起到被动导向的作用，运行效能得以进一步合理配置。

35、最后，在本发明的另一可选方案中，悬浮电磁铁和导向电磁铁可均间隔设置在相邻两个悬浮架的悬浮臂上。也就是说，基于电动斥力提供部分悬浮力和横向恢复力的特点，可进一步减少电磁悬浮系统配置，整体结构更加紧凑合理。