[发明专利]应用于电磁悬浮式高速磁浮列车的高温超导磁体

说明书

技术领域：

本发明是关于高温超导的悬浮磁体，特别是关于一种应用于电磁悬浮式高速磁浮列车的高温超导磁体结构。

背景技术：

在磁悬浮交通领域中，目前主要以德国的TR(Transrapid)技术和日本的HSST(High Speed Surface Transportaion)技术为代表，我国也采用德国的TR技术建筑了一条从浦东龙阳路到国际机场的商业示范运行线路。该TR技术的悬浮系统主要有长定子、悬浮电磁铁和磁极支承铁轭三大组成部分，其中除长定子部分为敷设在固定的轨线上外，悬浮电磁铁和磁极支承铁轭设置在列车底部走行架两侧，且与敷设在轨线上的两列并行的长定子对应。悬浮电磁铁包括磁极铁芯、励磁绕组和车载直线发电机绕组。当励磁绕组通电时，悬浮电磁铁和长定子间产生吸引力，将处于长定子下方的悬浮电磁铁吸引向上，通过磁极支承铁轭使固定在车厢底部的走行架上升，从而将整个列车悬浮在轨线上。在列车运行的过程中，可以根据需要和外界条件的不同来调节励磁绕组的励磁电流，达到稳定的悬浮。

这种常导型悬浮磁铁由于技术成熟，具有一定的优势，但这种常导型悬浮磁铁其励磁电流密度受励磁绕组材料和散热能力所限，其磁场强度不高，最终影响到磁浮列车的悬浮力，也即承载能力受到限制。为此，不少文献资料提出用超导材料和技术来制造磁浮列车的悬浮系统，其中典型的如申请号为200410009084.1，名称为《高温超导磁悬浮装置》的中国发明专利申请，该专利申请中揭示了一种由液氮低温杜瓦、U型铁芯和高温超导线圈构成的高温超导磁体。申请号为99114953.X，名称为《一种超导磁悬浮系统》的中国发明专利申请也公开了一种主要由高温超导磁体绕组、U型铁芯、常导控制线圈、液氮低温容器和液氮低温容器盖组成的磁悬浮装置。这些主要由液氮低温杜瓦或容器、铁芯、高温超导线线圈或绕组构成的高温超导悬浮磁体与由高温超导体块材和永磁导轨组成的悬浮列车系统(如申请号01128867.1，名称为《一种超导磁悬浮列车系统》)相比除了轨道基础建设费用小、无轨道附近铁磁性物质对列车运行的危害的优点外，还在于可以通过控制励磁电流来主动控制列车的悬浮状态。但是这种高温超导悬浮磁体为增加磁场强度而引入铁芯，这就使其自身重量大，在低速磁浮列车来说问题不大，但对高速磁浮列车却成了影响承载能力的重要因素之一。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种应用于电磁悬浮式高速磁浮列车的高温超导磁体，解决具有励磁线圈的高温超导磁体自身重量的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种应用于电磁悬浮式高速磁浮列车的高温超导磁体，包含高温超导励磁绕组和低温液氮容器，其特征在于：该高温超导磁体没有铁芯；该低温液氮容器具有中心距与该高温超导磁体两磁极极距相同的两个封闭环绕空腔；该超导励磁绕组分别设于该两个封闭环绕空腔内，并分别用设置在低温液氮容器外部的两个连接器与外部电路和制冷系统连接。

其特征在于：该两个封闭环绕空腔相互连通。

其特征在于：设置有分别位于低温液氮容器两个封闭环绕空腔的中间空穴内用来与磁悬浮列车走行架连接的非磁性安装支架，该非磁性固定支架上安装车载直线发电机绕组。

本发明的有益效果是：

1.巧妙利用超导体在同样断面的条件下可以流过比常规导体大得多的电流特性，因此可以通过加大励磁电流而不必采用铁芯就可获得增强磁场强度的效果。

2.由于无须铁芯，再加上超导励磁绕组能承受的电流密度是常导悬浮磁铁铝箔励磁线圈的10倍以上，其体积小于常导磁体，因此本发明重量大为减轻。

3.由于重量的减轻，既有益于提高承载能力，更有利于减轻列车高速运行中机车自重所产生的各种不利影响。

附图说明：

图1是本发明和长定子导轨整个悬浮系统的结构示意图。

图2是本发明的三维电磁场有限无分析模型。

图3是图2模型有限元分析结果中磁力线的分布情况。

图4是图2模型有限元分析结果中气隙磁通密度的大小。

具体实施方式：