高温超导磁体支撑装置及磁悬浮列车的制作方法

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，尤其涉及一种高温超导磁体支撑装置及磁悬浮列车。

背景技术：

在高温超导磁悬浮列车中，高温超导磁体安装在列车的转向架两侧，地面轨道两侧安装一系列的八字常导线圈，列车的牵引、悬浮以及导向功能均由高温超导磁体与八字线圈之间的电磁相互作用力来实现。

高温超导磁体需要在液氦至液氮温区环境下才能保证稳定运行。与常规超导磁体结构不同，高温超导磁体支撑装置作为连接转向架与高温超导磁体之间的桥梁，一方面，支撑装置需要支撑起几十吨质量车体的悬浮载荷与加速过载冲击，受力状态复杂，对支撑装置的结构强度要求更高。另一方面，支撑装置一端固定在常温的转向架上，另一端连接在极低温度的超导磁体上面，为了防止高温超导磁体的冷量泄露，需要尽量减小支撑装置漏热。因此，如何在降低传导漏热的同时，尽可能的提高支撑装置的稳定性，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种高温超导磁体支撑装置及磁悬浮列车，解决如何在降低传导漏热的同时，尽可能的提高高温超导磁体支撑装置的稳定性的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温超导磁体支撑装置，包括超导磁体线圈骨架、第一支撑机构和第二支撑机构，所述超导磁体线圈骨架包括环形磁体和至少一个连接梁，每个所述连接梁的两端分别与所述环形磁体的内圈相对两侧相连，所述环形磁体的四周分布有第一安装孔，每个所述连接梁上分别设有第二安装孔；所述第一支撑机构包括与所述第一安装孔一一对应的金属杆，所述金属杆贯穿所述第一安装孔；所述第二支撑机构包括与所述第二安装孔一一对应的第一金属管，所述第一金属管贯穿所述第二安装孔。

具体地，所述金属杆的外侧壁与所述第一安装孔的内侧壁紧配合，所述第一金属管的外侧壁与所述第二安装孔的内侧壁间隙配合。

进一步地，还包括冷屏，所述冷屏套装在所述超导磁体线圈骨架的外部，所述超导磁体线圈骨架与所述冷屏的内侧壁间隔设置；所述冷屏分别设有与所述第一安装孔相对应的第一冷屏通孔、以及与所述第二安装孔相对应的第二冷屏通孔，所述金属杆还贯穿所述第一冷屏通孔，所述第一金属管还贯穿所述第二冷屏通孔。

进一步地，还包括真空容器，所述真空容器套装在所述冷屏的外部，所述冷屏的外侧壁与所述真空容器的内侧壁间隔设置；所述真空容器分别设有与所述第一安装孔相对应的第一容器通孔、以及与所述第二安装孔相对应的第二容器通孔，所述金属杆还贯穿所述第一容器通孔，所述第一金属管还穿设在所述第二容器通孔中。

进一步地，所述金属杆的外侧面设有限位凸起，所述限位凸起与所述冷屏的外侧壁连接固定。

进一步地，还包括第二金属管，所述第二金属管贯穿所述第二安装孔，所述第二金属管套装于所述第一金属管的外部，所述第二金属管与所述第一金属管间隙配合；所述第二金属管的两端分别设有法兰，所述法兰与所述冷屏的内侧壁连接固定。

进一步地，所述第二金属管的内侧壁设有绝缘膜。

具体地，所述第一金属管采用不锈钢管，所述第二金属管采用铜管。

具体地，所述金属杆的两端分别设有端盖，所述端盖与所述真空容器的外侧壁连接固定；所述第一金属管的两端分别与所述真空容器的外侧壁连接固定。

具体地，所述金属杆内设有中空腔，所述中空腔沿所述金属杆的轴向延伸设置；所述金属杆上设有抽真空孔，所述抽真空孔的一端与所述中空腔相连通，所述抽真空孔的另一端与所述金属杆的外部相连通。

本发明提供了一种磁悬浮列车，包括上述的高温超导磁体支撑装置。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的高温超导磁体支撑装置，通过在环形磁体的四周设置第一安装孔，将金属杆贯穿第一安装孔，从而对超导磁体线圈骨架的四周进行有效支撑，通过在连接梁上设置第二安装孔，将第一金属管贯穿第二安装孔，从而对超导磁体线圈骨架的中心位置处进行有效支撑。由此，根据本发明的高温超导磁体支撑装置，不仅保证了力传导的有效性，而且保证了结构的稳定性，同时还能够有效降低传导漏热。根据本发明的磁悬浮列车，由于采用该高温超导磁体支撑装置，能够确保磁悬浮列车的稳定运行，提高磁悬浮列车的工作可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例高温超导磁体支撑装置的结构示意图；

图2是本发明实施例高温超导磁体支撑装置中超导磁体线圈骨架的结构示意图；

图3是本发明实施例高温超导磁体支撑装置中真空容器的外部结构示意图；

图4是本发明实施例高温超导磁体支撑装置中金属杆的装配结构示意图；

图5是本发明实施例高温超导磁体支撑装置中第一金属管的装配结构示意图。

图中：1：超导磁体线圈骨架；11：环形磁体；111：第一安装孔；12：连接梁；121：第二安装孔；2：金属杆；201：限位凸起；202：端盖；203：中空腔；204：抽真空孔；3：第一金属管；4：冷屏；5：真空容器；6：第二金属管；601：法兰。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

如图1至图5所示，本发明实施例提供一种高温超导磁体支撑装置，包括超导磁体线圈骨架1、第一支撑机构和第二支撑机构。其中，超导磁体线圈骨架1用于安装高温超导磁体，第一支撑机构和第二支撑机构用于连接支撑超导磁体线圈骨架1。

超导磁体线圈骨架1包括环形磁体11和至少一个连接梁12，每个连接梁12的两端分别与环形磁体11的内圈相对两侧相连，环形磁体11的四周分布有第一安装孔111，每个连接梁12上分别设有第二安装孔121。高温超导磁体安装于环形磁体11内部。其中，需要说明的是，高温超导磁体，是指在液氦至液氮温区环境下工作运行的，具有高临界转变温度的超导磁体，是本领域技术人员通用的技术用语。

第一支撑机构包括与第一安装孔111一一对应的金属杆2，金属杆2贯穿第一安装孔111。其中，金属杆2的外侧壁与第一安装孔111的内侧壁紧配合。也即，通过金属杆2能够实现对环形磁体11的有效支撑，进而实现对超导磁体线圈骨架1四周的有效支撑。

第二支撑机构包括与第二安装孔121一一对应的第一金属管3，第一金属管3贯穿第二安装孔121。其中，第一金属管3的外侧壁与第二安装孔121的内侧壁间隙配合。也即，通过第一金属管3能够实现对连接梁12的有效支撑，进而实现对超导磁体线圈骨架1中心位置处的有效支撑。

由此，本发明实施例所述的高温超导磁体支撑装置，通过对超导磁体线圈骨架1的中心位置处以及四周的有效支撑，不仅保证了力传导的有效性，而且保证了结构的稳定性，同时还能够有效降低高温超导磁体的传导漏热。

具体来说，金属杆2可以采用tc4钛合金材质制成，第一金属管3可以采用不锈钢管，从而保证所述的高温超导磁体支撑装置的结构强度。

具体来说，环形磁体11的内圈可以根据实际使用需求设置一个或多个连接梁12。

当环形磁体11的内圈设置一个连接梁12时，该连接梁12应当处于环形磁体11的对称轴的位置处，从而保证通过连接梁12能够对超导磁体线圈骨架1的中心位置处进行有效支撑。并且在该连接梁12上均匀设置至少两个第二安装孔121，从而能够通过至少两个第一金属管3对超导磁体线圈骨架1的中心位置处进行支撑，不仅能够保证结构强度，而且能够保证受力均匀。

当环形磁体11的内圈设置多个连接梁12时，各连接梁12均匀布置在环形磁体11的内圈中，各连接梁12之间相互平行。并且每个连接梁12上设有至少一个第二安装孔121，从而能够通过至少两个第一金属管3对超导磁体线圈骨架1的中心位置处进行支撑，不仅能够保证结构强度，而且能够保证受力均匀。

具体来说，环形磁体11的四周可以布置多个第一安装孔111，其中第一安装孔111的具体设置数量可以根据实际使用情况而定，只要保证对环形磁体11的有效支撑即可。

在一种具体实施例中，环形磁体11的外圈为矩形，在环形磁体11的四角处对应布置四个第一安装孔111。在环形磁体11的内圈设有两个连接梁12，每个连接梁12上设置两个第二安装孔121，从而在保证所述的高温超导磁体支撑装置的结构强度、力传导性能、防漏热性能以及工作稳定性的前提下，兼顾高温超导磁体支撑装置的加工以及装配的方便性，从而便于维护和检修。

在本发明的进一步实施例中，所述的高温超导磁体支撑装置还包括冷屏4，冷屏4套装在超导磁体线圈骨架1的外部，超导磁体线圈骨架1与冷屏4的内侧壁间隔设置。其中，冷屏4用于保证超导磁体线圈骨架1的温度，减少超导磁体线圈骨架1与外界的热传导，进而降低高温超导磁体的漏热。

其中，冷屏4设有与第一安装孔111相对应的第一冷屏通孔，金属杆2还贯穿第一冷屏通孔。冷屏4设有与第二安装孔121相对应的第二冷屏通孔，第一金属管3还贯穿第二冷屏通孔，且第一金属管3与冷屏4不接触。

具体来说，金属杆2的外侧面设有限位凸起201，限位凸起201与冷屏4的外侧壁连接固定，从而通过金属杆2对冷屏4进行连接支撑，同时实现金属杆2与冷屏4之间的热接触，有效降低高温超导磁体的传导漏热。

具体来说，第二支撑机构还包括第二金属管6，第二金属管6贯穿第二安装孔121，第二金属管6套装于第一金属管3的外部，第二金属管6与第一金属管3间隙配合。其中，第二金属管6与第一金属管3之间具有1～3mm的间隙。

第二金属管6的两端分别设有法兰601，法兰601与冷屏4的内侧壁连接固定。也即，通过第二金属管6能够对冷屏4进行连接支撑，同时有效防止第一金属管3与超导磁体线圈骨架1的接触，有效降低高温超导磁体的传导漏热，并且降低辐射。

具体来说，第二金属管6可以采用铜管，从而保证降低高温超导磁体的辐射和传导漏热的性能。

具体来说，第二金属管6的内侧壁设有绝缘膜，能够进一步降低辐射，降低漏热。

在本发明的进一步实施例中，所述的高温超导磁体支撑装置还包括真空容器5，真空容器5套装在冷屏4的外部，冷屏4的外侧壁与真空容器5的内侧壁间隔设置。其中，真空容器5用于进一步减少超导磁体线圈骨架1与外界的热传导，进而降低高温超导磁体的漏热。

其中，真空容器5设有与第一安装孔111相对应的第一容器通孔，金属杆2还贯穿第一容器通孔。真空容器5设有与第二安装孔121相对应的第二容器通孔，第一金属管3还穿设在第二容器通孔中。

具体来说，金属杆2的两端分别设有端盖202，端盖202与真空容器5的外侧壁连接固定。通过端盖202能够实现金属杆2与真空容器5的支撑固定。也即，通过金属杆2能够实现环形磁体11与真空容器5之间的支撑固定，既保证了力传递的有效性，又保证了结构的稳定性。

其中，金属杆2与端盖202之间可以设置为一体结构，也可以设置为分体结构。

具体来说，第一金属管3的两端分别与真空容器5的外侧壁连接固定。也即，通过第一金属管3与真空容器5之间的支撑固定，以及金属杆2分别与真空容器5、冷屏4以及环形磁体11的连接固定，能够实现第一金属管3相对于连接梁12的非接触支撑。

具体来说，金属杆2内设有中空腔203，中空腔203沿金属杆2的轴向延伸设置。其中，中空腔203内部用于抽真空。通过对金属杆2的中空腔203进行抽真空，能够进一步降低高温超导磁体的漏热。

具体来说，金属杆2上设有抽真空孔204，抽真空孔204的一端与中空腔203相连通，抽真空孔204的另一端与金属杆2的外部相连通，从而便于通过抽真空孔204对中空腔203进行抽真空。

在本发明的具体实施例中，超导磁体线圈骨架1的温度可以设置为15～30k，冷屏4的温度可以设置为50～80k。

在本发明的具体实施例中，可以在第一金属管3中穿设由高强度无磁材料制成的连接轴，将该连接轴与转向架相连，进而能够将整个超导磁体线圈骨架1的受力传递给转向架，进一步提高了所述的高温超导磁体支撑装置的强度、刚度和稳定性。而且该连接轴作为超导磁体线圈骨架1的机械强度和疲劳强度校核的薄弱点，安装拆卸简单快捷，不会对超导磁体线圈骨架1造成损伤。

在本发明的具体实施例中，真空容器5内部可以设置两个超导磁体线圈骨架1，每个超导磁体线圈骨架1分别通过4个金属杆2和4个第一金属管3支撑固定在真空容器5内部。

本发明实施例还提供一种磁悬浮列车，该磁悬浮列车采用上述实施例的高温超导磁体支撑装置，能够确保磁悬浮列车的稳定运行，提高磁悬浮列车的工作可靠性。

综上所述，本发明实施例所述的高温超导磁体支撑装置，通过对超导磁体线圈骨架的四周以及中心位置处的有效支撑，不仅保证了力传导的有效性，而且保证了结构的稳定性，同时还能够有效降低传导漏热。本发明实施例所述的磁悬浮列车，由于采用该高温超导磁体支撑装置，能够确保磁悬浮列车的稳定运行，提高磁悬浮列车的工作可靠性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。