[发明专利]以水泥为基材电气线圈绕组结构及包括该结构的真空管道

说明书

本发明公开了一种水泥为基材电气线圈绕组结构及包括该结构的真空管道，其中，所述电气线圈绕组结构，包括水泥或水泥复合材料模块结构和电气线圈；所述电气线圈由表面涂有绝缘材料的导线绕制而成；所述电气线圈封装在水泥或水泥复合材料模块结构内。本发明电气线圈绕组结构能够为受载的金属线芯提供有力的约束和支撑作用，大大减小线芯在受力过程中的错位，从而提高了地面线圈的推进和悬浮效率，并且有利于提高其使用寿命；可有效地将线圈在工作过程中的发热传导出去，降低线圈的发热，从而提高其使用寿命；使用的材料廉价，可大大降低真空管道的建设成本。线圈模块使用报废后的树脂属于有害垃圾，极难降解，而水泥废弃水泥则对环境无污染。

技术领域

本发明属于磁浮真空管道交通系统领域，尤其是涉及以水泥为基材的电气线圈绕组结构及包括该结构的真空管道。

背景技术

对于高速运行的大众交通工具而言，无论飞机还是高铁，其运行的主要阻力都是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗，为了提升运行速度人们早已提出了真空管道+磁悬浮的概念，为了降低车辆运行的空气阻力，将车辆封闭在真空管道内运行以消除空气阻力，同时采用磁悬浮技术代替车轮和钢轨以消除机械摩擦阻力。

磁悬浮技术以强磁体和电气线圈取代车轮和钢轨，强磁体安装在列车上而电气线圈则安装在轨道上，通过强磁体与电气线圈的电磁力作用来提供列车运行所需要的悬浮力、导向力、牵引力和制动力。

为施工方便，电气线圈通常是缠绕或封装在一个机械结构上，称为电气线圈绕组结构，业内简称之为“模组”，机械结构必须有一定的机械强度并且是非导电的，当前一般采用树脂或以树脂为基材的复合材料制成机械结构。

电气线圈在工作过程中不仅承受力的作用还会产生热量，在真空管道中由于空气密度极低，对流散热性能极差，线圈发热难以散失会导致线圈温升问题，力的作用和温升作用会影响线圈及整个模组的使用寿命。

例如，目前日本山梨磁浮试验线上安装的电气线圈结构有两种形式，其一是用线缆101直接缠绕在树脂复合材料制成的基座100上，参见图1和图2所示。另一种是用表面涂有绝缘漆的金属导线绕制成线圈200之后，封装在树脂模块201之中，参见图3和图4所示。

上述电气线圈结构存在的几个问题如下：

1.采用线缆绕制的模组问题：线缆由金属线芯、绝缘层和护套层构成(参见图3 所示)。线缆内真正受力部分为金属线芯，其绝缘层及护套一般为塑料、橡胶等材料制成，这些材料的弹性模量很低，而且为了达到一定的绝缘要求，这些绝缘层及护套层要达到一定的厚度，所以绝缘层及护套层的刚度很小，无法为金属线芯提供足够的约束作用，所以线缆在工作过程中会产生较大的错位，这种错位一方面降低了线圈的推进、悬浮的效率，并且长期使用后，线芯金属、绝缘层和护套层由于反复的变形而导致其使用寿命的降低(参见图4所示)。线缆绕制在树脂制成的框架上，树脂本身的弹性模量也很小，同样存在降低效率和降低使用寿命的问题。

2.上述电气线圈结构都存在散热不良问题，因为树脂本身的热容量及导热性能均不佳，线圈在工作过程中产生的热量难以散失，特别是在真空管道内空气密度极低，对流散热效果很弱，极易导致线圈温度升高，影响线圈的工作性能和使用寿命。

3.上述电气线圈结构，都大量使用树脂或以树脂为基材的复合材料，而作为线路铺设设备需要使用大量的的线圈结构，而使用树脂或以树脂为基材的复合材料成本较高，从而抬高了线路的建设成本。

4.电气线圈模块在使用一定年限报废之后，会产生大量的废弃树脂垃圾，由于树脂材料难以降解，所以这些树脂废弃物属于有害垃圾，对环境造成不利影响。

发明内容