專利名稱：車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)講是一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，由于高溫超導(dǎo)體獨(dú)特的磁通釘扎特性，具有無(wú)源自穩(wěn)定的懸浮優(yōu)勢(shì)，在無(wú)摩擦軸承、飛輪儲(chǔ)能、軌道交通等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。其中，2000年我國(guó)世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車的誕生展示了高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)在未來(lái)新型(高速、環(huán)保、舒適等特點(diǎn))軌道交通工具的巨大吸引力，引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。目前，德國(guó)、俄羅斯、巴西、日本等國(guó)均研制出高溫超導(dǎo)磁懸浮車實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，各國(guó)都在努力推進(jìn)高溫超導(dǎo)磁懸浮車的實(shí)用化進(jìn)程。如何進(jìn)一步提高現(xiàn)有高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)的承載能力和穩(wěn)定性能，成為其中一個(gè)技術(shù)重點(diǎn)。在現(xiàn)有的各國(guó)高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)中，都是采用單層高溫超導(dǎo)體塊材與永磁軌道相互作用實(shí)現(xiàn)懸浮?？紤]到超導(dǎo)塊材的制備工藝，商業(yè)應(yīng)用的塊材厚度一般在12-15 mm間，在此范圍內(nèi)，塊材的懸浮力近似達(dá)到飽和。在傳統(tǒng)的單層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)中，已經(jīng)很難再通過(guò)增加每塊超導(dǎo)塊材的厚度來(lái)達(dá)到懸浮性能優(yōu)化的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，該發(fā)明中的雙層高溫超導(dǎo)體能同時(shí)提高懸浮系統(tǒng)的懸浮能力和導(dǎo)向能力。采用該種磁懸浮系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮能力強(qiáng)，有利于高溫超導(dǎo)磁懸浮車的推廣應(yīng)用。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于包括由永磁體及聚磁材料等構(gòu)成的軌道、固定于車體架子中的低溫容器，低溫容器內(nèi)固定有高溫超導(dǎo)塊材層，高溫超導(dǎo)塊材層為下層塊材103a與上層塊材103b疊放的雙層設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明所述的一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于所述雙層設(shè)計(jì)為下層塊材103a與上層塊材103b直接疊放。根據(jù)本發(fā)明所述的一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于所述雙層設(shè)計(jì)為下層塊材103a與上層塊材103b錯(cuò)位疊放。根據(jù)本發(fā)明所述的一種車用雙層的高溫超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)，其特征在于高溫超導(dǎo)塊材層各層塊材對(duì)應(yīng)厚度為12-15 mm。本發(fā)明增加上層超導(dǎo)體可以起到同時(shí)提高原有單層懸浮系統(tǒng)懸浮力和導(dǎo)向力性能的目的，可用于優(yōu)化現(xiàn)有單層高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，提高超導(dǎo)磁懸浮列車的載重能力和穩(wěn)定性能。在高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)中，懸浮力是超導(dǎo)塊材內(nèi)部感應(yīng)電流與外磁場(chǎng)相互作用的宏觀表現(xiàn)，屬于洛倫茲力。因此，外磁場(chǎng)條件是懸浮力產(chǎn)生的必要條件。在現(xiàn)有的單層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)中，一方面，超導(dǎo)塊材特有的磁通釘扎能力使一部分應(yīng)用磁場(chǎng)磁通可以穿透高溫超導(dǎo)體；另一方面，塊材內(nèi)部的超導(dǎo)區(qū)域?qū)?yīng)用磁場(chǎng)表現(xiàn)出一種屏蔽作用。最終塊材上方的磁場(chǎng)由磁通穿透和屏蔽的疊加作用決定，這使得在現(xiàn)有單層高溫超導(dǎo)塊材的上方仍然有一定的應(yīng)用磁場(chǎng)可以利用。因此在現(xiàn)有單層高溫超導(dǎo)體表面新增加的一層超導(dǎo)體，能獲得一定的懸浮力，達(dá)到提高懸浮系統(tǒng)的載重能力的目的；故與原有單層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)相比，本發(fā)明所述車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)的懸浮力和導(dǎo)向力均能獲得提高，穩(wěn)定懸浮能力更強(qiáng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于增加上層超導(dǎo)體可以起到同時(shí)提高原有單層懸浮系統(tǒng)懸浮力和導(dǎo)向力性能的目的。實(shí)驗(yàn)證明，在典型的場(chǎng)冷高度30mm和工作高度15mm的工作條件下，可帶來(lái)16. 9%的懸浮力提高和8. 8%的導(dǎo)向力提高；同時(shí)在零場(chǎng)冷工作條件和更低工作高度條件下，雙層超導(dǎo)體的增益效果將更加顯著。在實(shí)際應(yīng)用中，由于超導(dǎo)塊材價(jià)格相對(duì)昂貴，就單獨(dú)計(jì)算超導(dǎo)材料成本來(lái)看，增加的新層超導(dǎo)體的性價(jià)比較低。然而，對(duì)于最終應(yīng)用的長(zhǎng)距離高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)整體成本來(lái)看，在同樣懸浮能力要求下，采用雙層超導(dǎo)體方案比靠增大永磁軌道截面的方案相比 要經(jīng)濟(jì)的多，具有應(yīng)用價(jià)值。


圖I為本發(fā)明懸浮系統(tǒng)實(shí)施例剖視示意圖，其中軌道中的粗箭頭表示永磁體的磁化方向。圖2為高溫超導(dǎo)塊材采用錯(cuò)層疊放示意圖，其中軌道中的粗箭頭表示永磁體的磁化方向。圖3為場(chǎng)冷情況下單層及雙層高溫超導(dǎo)體懸浮力曲線。圖4為場(chǎng)冷情況下單層及雙層高溫超導(dǎo)體導(dǎo)向力曲線。圖中101、軌道，102、低溫容器，103、高溫超導(dǎo)塊材層，103a、下層塊材，103b、上層塊材。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
實(shí)施例I
圖I所示，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為
一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，包括由永磁體及聚磁材料等構(gòu)成的軌道101、固定于車體架子中的低溫容器102，低溫容器內(nèi)固定有高溫超導(dǎo)塊材層103。高溫超導(dǎo)塊材層為下層塊材103a與上層塊材103b直接疊放的雙層設(shè)計(jì)。高溫超導(dǎo)塊材層103各層塊材對(duì)應(yīng)厚度為12-15 mm。實(shí)施例2
圖2所示，本發(fā)明的另一種具體實(shí)施方式
為
一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，包括由永磁體及聚磁材料等構(gòu)成的軌道101、固定于車體架子中的低溫容器102，低溫容器內(nèi)固定有高溫超導(dǎo)塊材層103。高溫超導(dǎo)塊材層為下層塊材103a與上層塊材103b錯(cuò)位疊放的雙層設(shè)計(jì)。高溫超導(dǎo)塊材層103各層塊材對(duì)應(yīng)厚度為12-15 mm。下面進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，各層高溫超導(dǎo)體塊材的厚度為13 mm，采用圖I所示的直接疊放方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示，雙層超導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的懸浮力和導(dǎo)向力曲線均優(yōu)于現(xiàn)有的單層超導(dǎo)體懸浮系統(tǒng)。表I給出了在典型的場(chǎng)冷高度30mm、工作高度15mm工作條件下單層和雙層超導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的懸浮力和導(dǎo)向力數(shù)據(jù)，可以看出對(duì)于雙層超導(dǎo)體系統(tǒng)而言，懸浮力提高了16. 9%，導(dǎo)向力提高了 8. 8%。這說(shuō)明采用雙層高溫超導(dǎo)體來(lái)提高現(xiàn)有系統(tǒng)的懸浮能力和穩(wěn)定性能是可行的。上述實(shí)施例的一個(gè)顯著效果是懸浮系統(tǒng)的懸浮能力和導(dǎo)向能力得到了同時(shí)提高，這對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)合是十分有利的。同時(shí)，上層超導(dǎo)塊材帶來(lái)的成本增加相比長(zhǎng)距離的高溫超導(dǎo)磁懸浮車運(yùn)行線而言是極小的；相反，在同樣懸浮能力需求下，采用雙層超導(dǎo)體方案比靠增大永磁軌道截面的方案相比要經(jīng)濟(jì)的多。對(duì)于應(yīng)用而言，采用雙層高溫超導(dǎo)體的磁懸浮 系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮能力強(qiáng)，有利于高溫超導(dǎo)磁懸浮車的推廣應(yīng)用。本專利除實(shí)施例所示案例外，還包括對(duì)各類永磁軌道、各類超導(dǎo)塊材。表I典型的場(chǎng)冷高度30_、工作高度15_工作條件下單層和雙層高溫超導(dǎo)體最大懸浮力和導(dǎo)向力比較。
權(quán)利要求
1.一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于包括由永磁體及聚磁材料等構(gòu)成的軌道(101 )、固定于車體架子中的低溫容器(102)，低溫容器內(nèi)固定有高溫超導(dǎo)塊材層(103)，所述高溫超導(dǎo)塊材層為下層塊材(103a)與上層塊材(103b)疊放的雙層設(shè)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于所述雙層設(shè)計(jì)為下層塊材(103a)與上層塊材(103b)直接疊放。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于所述雙層設(shè)計(jì)為下層塊材(103a)與上層塊材(103b)錯(cuò)位疊放。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車用雙層的高溫超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)，其特征在于高溫超導(dǎo)塊材層(103)各層塊材對(duì)應(yīng)厚度為12-15 mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種車用雙層高溫超導(dǎo)體磁懸浮系統(tǒng)，其特征在于包括由永磁體及聚磁材料等構(gòu)成的軌道、固定于車體架子中的低溫容器，低溫容器內(nèi)固定有高溫超導(dǎo)塊材層，高溫超導(dǎo)塊材層為下層塊材103a與上層塊材103b疊放的雙層設(shè)計(jì)。本發(fā)明增加上層超導(dǎo)體可以起到同時(shí)提高原有單層懸浮系統(tǒng)懸浮力和導(dǎo)向力性能的目的，可用于優(yōu)化現(xiàn)有單層高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，提高超導(dǎo)磁懸浮列車的載重能力和穩(wěn)定性能。
文檔編號(hào)B60L13/04GK102700431SQ20121020889
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者王家素, 王素玉, 鄧自剛, 鄭珺 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)