專利名稱：一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域。
磁浮列車是21世紀(jì)速度最高、安全舒適、噪聲低的地面交通工具，發(fā)展前景很好。磁浮列車的核心技術(shù)是磁懸浮系統(tǒng)。德國的電磁懸浮(EML)式常導(dǎo)磁浮列車已經(jīng)在修建柏林至漢堡的運(yùn)營線，設(shè)計(jì)速度420km／h。這種常導(dǎo)磁浮列車的優(yōu)點(diǎn)是能靜止懸浮，缺點(diǎn)是懸浮高度較低(8mm)，控制系統(tǒng)較復(fù)雜；日本的電動(dòng)懸浮(EDL)式低溫超導(dǎo)磁浮列車在18．4km的示范線上速度已達(dá)552km／h。這種電動(dòng)懸浮式低溫超導(dǎo)磁浮列車懸浮高度較高(100mm)，速度高。缺點(diǎn)是不能靜止懸浮，工作在液氦溫度(4．2K)，制造和運(yùn)行成本高，所需磁場高(5T)，磁場對(duì)乘客的影響較難克服；一種高溫超導(dǎo)磁浮車是直接懸浮式的，即整個(gè)地面軌道全是用常規(guī)永久磁體做成的磁軌道，用這個(gè)地面磁軌道與車載高溫超導(dǎo)體塊材直接實(shí)現(xiàn)懸浮。缺點(diǎn)是沿地面全是磁軌道，在工程應(yīng)用上受到一定限制；懸浮高度較高(100mm)的電動(dòng)懸浮式高溫超導(dǎo)磁浮列車的缺點(diǎn)是不能靜止懸浮，所需磁場高(5T)，磁場對(duì)乘客的影響較難克服。
本發(fā)明的目的是提供一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，它既能有效地實(shí)現(xiàn)靜止懸浮，又能達(dá)到較高懸浮高度，且地面軌道無磁場，懸浮裝置上的磁體磁場較低(1．5-2．0T)。
本發(fā)明可以由下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)采用工作在液氮溫區(qū)(77K)的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成。懸浮系統(tǒng)中的鐵質(zhì)參照系正對(duì)在高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置的上面，高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置懸掛在鐵質(zhì)參照系的下面。懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)磁體繞組或高溫超導(dǎo)永磁體提供。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心、高溫超導(dǎo)磁體繞組或高溫超導(dǎo)永磁體、常導(dǎo)控制線圈、液氮低溫容器組成，高溫超導(dǎo)磁體繞組或高溫超導(dǎo)永磁體置于薄壁液氮低溫容器中。
具體方案包括下列兩種類型1用高溫超導(dǎo)磁體繞組的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置構(gòu)成。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心、高溫超導(dǎo)磁體繞組、常導(dǎo)控制線圈、薄壁液氮低溫容器組成。高溫超導(dǎo)磁體繞組置于薄壁液氮低溫容器中。懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)磁體繞組提供。該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛，常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度，高溫超導(dǎo)磁體繞組用鉍系或釔系高溫超導(dǎo)體帶材繞制，工作在液氮溫度(77K)。這種電磁懸浮式高溫超導(dǎo)包括有以下三種形式。三種形式的鐵質(zhì)參照系相同，懸浮裝置結(jié)構(gòu)不同。
(1)高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由橫截面為圓形的U型鐵心、高溫超導(dǎo)磁體繞組、薄壁液氮低溫容器、常導(dǎo)控制線圈組成。U型鐵心分成3段，以便U型鐵心底部套置薄壁液氮低溫容器。將先繞好的高溫超導(dǎo)磁體繞組置于圓環(huán)柱形的薄壁液氮低溫容器中，并用液氮低溫容器蓋整體密封后套置在U型鐵心底部。高溫超導(dǎo)磁體繞組提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。
(2)將直接繞制在U型鐵心中間段上的高溫超導(dǎo)磁體繞組固定在圓筒形的薄壁液氮低溫容器中，并用液氮低溫容器蓋整體密封。U型鐵心的兩邊分別安裝在所述容器兩端壁上，并與置于圓筒形液氮低溫容器中的鐵心中間段保持同心度。其余部分與1-(1)同。
(3)將高溫超導(dǎo)磁體繞組直接繞在U型鐵心底部，再將U型鐵心的兩邊豎直段與U型鐵心底部固定。然后將繞有高溫超導(dǎo)磁體繞組和常導(dǎo)控制線圈的U型鐵心放置在薄壁液氮低溫容器中，并用液氮低溫容器蓋整體密封。其余部分與1-(1)同。
2 用高溫超導(dǎo)永磁體的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置構(gòu)成。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心、高溫超導(dǎo)永磁體、常導(dǎo)控制線圈、薄壁液氮低溫容器組成。高溫超導(dǎo)永磁體置于薄壁液氮低溫容器中。懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)永磁體提供。該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛，常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度，高溫超導(dǎo)永磁體用熔融織構(gòu)法高溫超導(dǎo)體塊材實(shí)現(xiàn)。工作在液氮溫度(77K)。這種電磁懸浮式高溫超導(dǎo)包括有以下兩種形式。
(1)高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由橫截面為圓形的鐵心、高溫超導(dǎo)永磁體、薄壁液氮低溫容器、液氮低溫容器蓋、常導(dǎo)控制線圈組成。高溫超導(dǎo)永磁體的橫截面與鐵心的橫截面均為圓形并大小相等。將高溫超導(dǎo)永磁體固定在圓筒形薄壁液氮低溫容器中，并用液氮低溫容器蓋整體密封。U型鐵心的兩邊分別安裝在所述容器的兩端壁上，并與置于所述容器中的高溫超導(dǎo)永磁體保持同心度。高溫超導(dǎo)永磁體提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。
(2)將高溫超導(dǎo)永磁體固定連接在U型鐵心底部并保持同心度，將組成磁懸浮裝置的鐵心、高溫超導(dǎo)永磁體、常導(dǎo)控制線圈一起放置在的薄壁液氮低溫容器中固定，并用薄壁液氮低溫容器蓋整體密封。其余部分與2-(1)同。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列效果和優(yōu)點(diǎn)與常導(dǎo)磁浮比較，本發(fā)明的磁懸浮高度高(30-100mm)，懸浮高度可根據(jù)實(shí)際情況選取，控制系統(tǒng)比常導(dǎo)磁浮簡單；與電動(dòng)懸浮式的低溫或高溫超導(dǎo)磁懸浮比較，本發(fā)明能靜止懸浮。本發(fā)明在磁懸浮裝置上磁體的磁場(1．5-2．0T)比電動(dòng)懸浮式的低溫或高溫超導(dǎo)磁懸浮要求磁場(5T)低，不僅易于實(shí)現(xiàn)，而且因磁路閉合，環(huán)境磁場很低，磁場對(duì)乘客的影響??；與電動(dòng)懸浮式的低溫超導(dǎo)磁懸浮比較工作溫度更高(工作在77K)，制造和運(yùn)行成本更低；與直接懸浮式高溫超導(dǎo)磁浮列車比較，地面軌道無磁場，便于工程實(shí)際應(yīng)用。
本發(fā)明的


如下圖1為本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁體繞組在圓環(huán)柱形液氮低溫容器中的磁懸浮裝置截面2為本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁體繞組與鐵心中間段在圓筒形液氮低溫容器中的磁懸浮裝置截面3為本發(fā)明的高溫超導(dǎo)磁體繞組和鐵心整體置于液氮低溫容器中的磁懸浮裝置截面圖
圖4為本發(fā)明的高溫超導(dǎo)永磁體置于圓筒形液氮低溫容器中的磁懸浮裝置截面5為本發(fā)明的高溫超導(dǎo)永磁體和鐵心整體置于液氮低溫容器中的磁懸浮裝置截面圖本發(fā)明的實(shí)施例如下采用工作在液氮溫度(77K)的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)。懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成。懸浮系統(tǒng)中的鐵質(zhì)參照系1正對(duì)在高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置的上面，高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置懸掛在鐵質(zhì)參照系1的下面。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心3、高溫超導(dǎo)磁體繞組4、圓環(huán)柱形液氮低溫容器5和圓環(huán)形液氮低溫容器蓋6、常導(dǎo)控制線圈2組成。橫截面為圓形的U型鐵心分成3段，以便U型鐵心中間段置上液氮低溫容器5。將先繞好的高溫超導(dǎo)磁體繞組置于圓環(huán)柱形液氮低溫容器5中，再將圓環(huán)形液氮低溫容器用蓋6整體密封。高溫超導(dǎo)磁體繞組用鉍系或釔系高溫超導(dǎo)體帶材繞制，懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)磁體繞組4提供。高溫超導(dǎo)磁體繞組提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度。
高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心3、鐵心中間段9、高溫超導(dǎo)磁體繞組4、圓筒形液氮低溫容器7和圓形液氮低溫容器蓋8、常導(dǎo)控制線圈2組成。鐵心為U型，橫截面為圓形。鐵心分成3段，以便U型鐵心中間段套上薄壁液氮低溫容器7。將先繞好的高溫超導(dǎo)磁體繞組固定在圓筒形液氮低溫容器7中，再將圓形液氮低溫容器用蓋8整體密封。高溫超導(dǎo)磁體繞組用鉍系或釔系高溫超導(dǎo)體帶材繞制，懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)磁體繞組4提供。高溫超導(dǎo)磁體繞組提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度。
高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心3、高溫超導(dǎo)磁體繞組4、液氮低溫容器10和液氮低溫容器蓋11、常導(dǎo)控制線圈2組成。橫截面為圓形的U型鐵心分成3段，以便在U型鐵心中間段套置繞制高溫超導(dǎo)磁體繞組4。將直接繞在U型鐵心中間段高溫超導(dǎo)磁體繞組與U型鐵心的兩邊豎直段連接。再將組成磁懸浮裝置的鐵心3、高溫超導(dǎo)磁體繞組4、常導(dǎo)控制線圈2一起放置在薄壁液氮低溫容器10中，再將薄壁液氮低溫容器用蓋密封。高溫超導(dǎo)磁體繞組用鉍系或釔系高溫超導(dǎo)體帶材繞制，懸浮裝置上的磁場由高溫超導(dǎo)磁體繞組4提供。高溫超導(dǎo)磁體繞組提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度。
采用工作在液氮溫度(77K)的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)。懸浮系統(tǒng)中的鐵質(zhì)參照系1正對(duì)在高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置的上面，高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置懸掛在鐵質(zhì)參照系1的下面。懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心3、高溫超導(dǎo)永磁體12、圓筒形液氮低溫容器7和圓形液氮低溫容器蓋8、常導(dǎo)控制線圈2組成。鐵心為U型，橫截面為圓形。U型鐵心中間段是高溫超導(dǎo)永磁體。高溫超導(dǎo)永磁體12橫截面與U型鐵心3的橫截面相等。先將高溫超導(dǎo)永磁體固定在圓筒形液氮低溫容器7中，再將其與圓形液氮低溫容器蓋8整體密封。高溫超導(dǎo)永磁體用熔融織構(gòu)法高溫超導(dǎo)體塊材實(shí)現(xiàn)。高溫超導(dǎo)永磁體提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度。
采用工作在液氮溫度(77K)的電磁懸浮式高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)。懸浮系統(tǒng)中的鐵質(zhì)參照系1正對(duì)在高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置的上面，高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置懸掛在鐵質(zhì)參照系1的下面。懸浮系統(tǒng)由鐵質(zhì)參照系和高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置組成。高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置由鐵心3、高溫超導(dǎo)永磁體12、薄壁液氮低溫容器10和圓形液氮低溫容器蓋11、常導(dǎo)控制線圈2組成。橫截面為圓形的U型鐵心底部是橫截面與U型鐵心相等的高溫超導(dǎo)永磁體。先將高溫超導(dǎo)永磁體12固定在U型鐵心3底部并保持同心度，再將組成磁懸浮裝置的鐵心3、高溫超導(dǎo)永磁體12、常導(dǎo)控制線圈2一起放置在的薄壁液氮低溫容器10中，再將其與圓形液氮低溫容器蓋11整體密封。高溫超導(dǎo)永磁體用熔融織構(gòu)法高溫超導(dǎo)體塊材實(shí)現(xiàn)。高溫超導(dǎo)永磁體提供1．5～2T的磁場，該磁場通過鐵心與鐵質(zhì)參照系產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)對(duì)在鐵質(zhì)參照系下面的磁懸浮裝置的懸掛。常導(dǎo)控制線圈繞組繞在U型鐵心兩端。常導(dǎo)控制線圈控制高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置與鐵質(zhì)參照系之間的懸浮高度。
權(quán)利要求
1．一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，主要由高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)、橫截面為圓形的U型鐵心(3)、常導(dǎo)控制線圈(2)、液氮低溫容器(5)及液氮低溫容器蓋(6)組成的磁懸浮裝置和鐵質(zhì)參照系(1)構(gòu)成，其特征在于高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)置于圓環(huán)柱形的液氮低溫容器(5)中并用液氮低溫容器蓋(6)密封，圓環(huán)柱形液氮低溫容器(5)套置在U型鐵心(3)底部，常導(dǎo)控制線圈(2)繞組繞在U型鐵心兩端，高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)由鉍系或釔系高溫超導(dǎo)體帶材繞制，工作在液氮溫度(77K)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于在U型鐵心中間段(9)上繞制的高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)固定在圓筒形的液氮低溫容器(7)中并用液氮低溫容器蓋(8)密封，U型鐵心(3)的兩邊分別安裝在所述容器(7)兩端壁上，并與置于圓筒形液氮低溫容器中的鐵心中間(9)段保持同心度。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)繞制在U型鐵心(3)底部，再將繞有高溫超導(dǎo)磁體繞組(4)、常導(dǎo)控制線圈(2)的U型鐵心(3)放置在液氮低溫容器(10)中并用液氮低溫容器蓋(11)密封。
4．一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，主要由高溫超導(dǎo)永磁體(12)、橫截面為圓形的U型鐵心(3)、常導(dǎo)控制線圈(2)、液氮低溫容器(7)及液氮低溫容器蓋(8)組成的磁懸浮裝置和鐵質(zhì)參照系(1)構(gòu)成，其特征在于液氮低溫容器(7)為圓筒形，所述容器中固定一塊截面積與U型鐵心(3)橫截面相等的高溫超導(dǎo)永磁體(12)并用液氮低溫容器蓋(8)密封，U型鐵心(3)的兩邊分別安裝在所述容器的兩端壁上，并與置于所述容器中的高溫超導(dǎo)永磁體(12)保持同心度，常導(dǎo)控制線圈(2)繞組繞在U型鐵心(3)兩端，工作在液氮溫度(77K)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于高溫超導(dǎo)永磁體(12)固定連接在U型鐵心(3)底部，U型鐵心(3)、高溫超導(dǎo)永磁體(12)、常導(dǎo)控制線圈(2)一起放置在液氮低溫容器(10)中固定并用液氮低溫容器蓋(11)密封。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng),屬于超導(dǎo)電工技術(shù)領(lǐng)域。采用電磁懸浮式。其特征是:鐵質(zhì)參照系在懸浮裝置的上面,高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置懸掛在鐵質(zhì)參照系的下面,用懸浮裝置上高溫超導(dǎo)繞組磁體或高溫超導(dǎo)永磁體實(shí)現(xiàn)磁懸浮。沿地面軌道無磁場,能靜止懸浮,懸浮高度較高(30—100mm)。懸浮裝置上的磁場較低(1.5—2.0T),且因磁路閉合,環(huán)境磁場很低。工作在液氮溫度(77K),制造和運(yùn)行成本較低。適用于需要磁懸浮的場合。
文檔編號(hào)H02K55/00GK1292600SQ9911495
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
發(fā)明者王家素, 王素玉 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)