一種電動旋轉式磁懸浮導電板式軌道的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動旋轉式磁懸浮導電板式軌道，包括導電板，導電板包括上導電板和下導電板；上導電板包括多層銅薄板和隔離相鄰銅薄板的絕緣層，下導電板包括多層鋁薄板和隔離相鄰鋁薄板的絕緣層；以及用于冷卻導電板的冷卻裝置。本實用新型的導電板采用了銅鋁組合，在集膚深度內采用銅薄板，在超過集膚深度的區(qū)域采用鋁薄板，不僅能夠保證升力，而且能極大的減小導軌建設成本。同時本實用新型配置了冷卻裝置，可以對導電板進行冷卻，避免溫度升高導致性能下降。
【專利說明】
一種電動旋轉式磁懸浮導電板式軌道
技術領域
[0001] 本實用新型涉及軌道運輸技術領域，具體涉及到一種電動旋轉式磁懸浮導電板式 軌道。
【背景技術】
[0002] 電動式導電板式導軌磁懸浮交通運輸系統(tǒng)是目前先進的地面高速交通運輸技術 之一，但是其相對較大的磁阻力是妨礙該技術實際應用的主要不利因素之一。
[0003] 當磁體相對導電板運動時，該種運動有兩種方式，一種是磁體在導電板上方以速 度v運動，另一種是磁體在導體板上方以角頻率w旋轉，都會在導體板中產生渦流J，進而產 生JXB的相互作用力，而實際中表現出來的就是懸浮力以及阻礙相對運動的電磁阻力。由 于外磁場在導體板中是三維空間分布，則導體板中感應出的渦流也是三維分布，其中z方向 的渦流Jz只產生電磁阻力，為有害渦流，該渦流分量增加了系統(tǒng)運行的阻力和能量損耗。若 能減小Jz，則能夠有效的減小能量損耗，并且不影響懸浮力。美國MIT推出的Magplane磁懸 浮列車采用單層導電板軌道實現懸浮和導向，在速度為150m/s時電磁阻力系數為1/40,低 速時電磁阻力系數更大，達到1.0左右，該值遠大于普通鋼鐵輪軌1/100的摩擦阻力系數。
[0004] 當磁體相對導電板運動時，導體內會感應出渦流，隨著相對運動速度的增大，導體 內的渦流由于集膚效應而趨于導體表面分布，分布的厚度S可表示為：
(1)
[0006] 其中，ω為磁體運動的等效角頻率，μ為導體的磁導率，〇為導體電導率。在實際應 用中，一般要求單層導電板的厚度不小于運營速度下的S，因此只要夾層結構的分層厚度小 于S，則就能起到減小電磁阻力的作用。理論上，分層結構的層數越多，即每片導體厚度越 小，對Jz的減弱作用越好，即削弱電磁阻力的效果就越好，而實際工程中導電板的分層數需 要從多方面綜合考慮。
[0007] 當磁體相對于導體板運動時，空間磁場B發(fā)生變化，根據電磁感應定律，產生空間 電場E，有：
(2)
[0009 ]其中t為時間。在導體板內部形成渦流J，J與磁場B之間存在洛倫茲力J X B。其中懸 浮力為導體板受到的來自磁體的壓力：
[0010] Fi = ///(JxBy-JyBx)dV (3)
[0011] 電磁阻力為導體板受到的來自磁體的推進力：
[0012] Fd = ///(JyBz-JzBy)dV (4)
[0013]從式*可以看到，懸浮力與Jz無關，Jz只與電磁阻力有關，因此J z為有害渦流，必須 進行減弱或者消除。
[0014]本實用新型人認為，當磁體運動速度提高時，由于集膚效應，導體板內的渦流會趨 于表面，由集膚深度公式可以計算出一定運動狀態(tài)下的集膚深度，在該深度內，分層數量越 多，即每層厚度越小，則對有害渦流的削弱就越明顯。根據公式(3)在水平方向即x-y平面內 的渦流強度增大的話能夠有效的提高升力，根據感應電流公式：
[0015] J = 〇E (5)
[0016] 若采用電導率更高的材料則能獲得更大的渦流，同時導電率高的材料一般導熱性 能也較好。根據公式(1)，在磁體運動狀態(tài)一定時，銅導電板中的集膚深度要小于鋁導電板， 這樣在采用更少導軌材料的同時，也能增大升力。在超過集膚深度的厚度時若繼續(xù)采用銅 導電板，對升力的增大效果會見減弱，導電板的性價比減少。
[0017] 當磁體相對導電板運動時，導電板內的渦流會造成熱損耗，而金屬的電導率隨著 其溫度的上升而減小，根據公式(5)渦流強度降低，從而造成升力的下降，影響整個軌道交 通的正常運行，所以必須采用降溫措施。 【實用新型內容】
[0018] 本實用新型的目的是提供一種電動旋轉式磁懸浮導電板式軌道。
[0019]為達上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：提供一種電動旋轉式磁懸浮導 電板式軌道，包括導電板，導電板包括被絕緣層隔離的上導電板和下導電板;上導電板包括 多層銅薄板和隔離相鄰銅薄板的絕緣層，下導電板包括多層鋁薄板和隔離相鄰鋁薄板的絕 緣層；以及用于冷卻導電板的冷卻裝置。
[0020] 優(yōu)選的，上導電板的銅薄板總厚度不大于集膚深度。
[0021] 優(yōu)選的，銅薄板和鋁薄板的單層厚度低于20mm。
[0022] 優(yōu)選的，冷卻裝置包括與導電板換熱的熱交換管道。
[0023]優(yōu)選的，冷卻裝置為水冷裝置，所述熱交換管道為水冷管道。
[0024]優(yōu)選的，熱交換管道鋪設于下導電板下方或者鋪設于導電板四周。
[0025]優(yōu)選的，導電板包括啟動段和高速段，其中啟動段配置的冷卻裝置的熱交換管道 密度高于高速段配置的熱交換管道密度。
[0026] 優(yōu)選的，導電板和冷卻裝置安裝在軌道基礎內。
[0027] 綜上所述，本實用新型具有以下優(yōu)點：
[0028] 1、本實用新型的導電板采用了銅鋁組合，在集膚深度內采用銅薄板，在超過集膚 深度的區(qū)域采用鋁薄板，不僅能夠保證升力，而且能極大的減小導軌建設成本。
[0029] 2、本實用新型的導電板配置有冷卻裝置，例如通過鋪設水冷管道的方式對軌道進 行降溫，同時根據運行狀態(tài)的不同，對水冷管道的鋪設要求也不同。在啟動或者減速運行 時，速度較低，熱量累計加快，并且有可能會保持靜止懸浮狀態(tài)，此時導電板中的熱損耗很 大，溫度上升很快，在這種運行狀態(tài)下，水冷管道鋪設加密。當磁體在高速運行狀態(tài)時，由于 相對速度很快，導電板中的熱功率較低，其自然散熱時間很長，自然散熱完全能夠滿足導電 板的散熱需求，不需要鋪設高密度的熱交換管道，甚至可以省略熱交換管道。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本實用新型一個實施例的示意圖；
[0031]圖2為導電板的一個側視圖。
[0032] 其中，1、導電板;2、上導電板;3、下導電板;4、冷卻裝置;5、熱交換管道;6、銅薄板； 7、鋁薄板;8、絕緣層;9、絕緣層；10、絕緣層；11、軌道基礎。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0034] 本實用新型的一個實施例中，如圖1所示，提供了一種電動旋轉式磁懸浮導電板式 軌道，包括導電板1、冷卻導電板1的冷卻裝置4以及安裝固定導電板和冷卻裝置的軌道基礎 11〇
[0035] 軌道基礎11用于穩(wěn)定導電板1以及將其他線路、冷卻管道等配套設施安裝在內部， 避免暴露在外部造成安全事故。導電板1是軌道的主體，導電板1包括被絕緣層9隔離的上導 電板2和下導電板3。上導電板2和下導電板3嵌入在軌道基礎11內平整的放置，當有磁體在 其上運動時可以產生磁懸浮力。上導電板2由多層銅薄板6和設置在相鄰銅薄板之間的絕緣 層8組成，下導電板3由多層鋁薄板7和設置在相鄰鋁薄板之間的絕緣層10組成。上導電板和 下導電板為金屬材料制成，均可以產生渦流形成磁懸浮力。上導電板為銅薄板材料，金屬銅 的集膚深度較低，使得超過一定深度后金屬材質對升力的影響降低，進而下導電板采用鋁 質材料不僅不會對磁懸浮力產生明顯影響，而且可以顯著降低運行成本。導電板在運行過 程中會產生大量熱量，通過配置冷卻裝置可以降低溫度，從而使性能更高。
[0036] 本實用新型的一個優(yōu)化實施例中，為了使成本和性能之間形成最佳優(yōu)化組合，可 以使上導電板的銅薄板總厚度不大于集膚深度。例如，在具體配置時，銅薄板和鋁薄板的單 層厚度低于20mm。
[0037] 本實用新型的一個優(yōu)化實施例中，冷卻裝置包括與導電板換熱的熱交換管道5。熱 交換管道內填充有冷卻介質，通過冷卻裝置配置的制冷機構或者散熱機構使得熱交換管道 內介質可以吸收導電板的熱量。
[0038] 更優(yōu)化的，冷卻裝置可以為水冷裝置，熱交換管道為水冷管道，即選擇的冷卻介質 為水。
[0039] 更優(yōu)化的，如圖2所示，為了解決熱交換管道的安裝結構和形式，熱交換管道鋪設 于下導電板下方或者鋪設于導電板四周。
[0040] 在實際運行過程中，不同運行狀態(tài)使得導電板內產生的熱量不一樣。例如在啟動 或者低速運行時可以理解為啟動段，磁體高速運行時下方的導電板為高速段。因此，導電板 包括啟動段和高速段，其中啟動段配置的冷卻裝置的熱交換管道密度高于高速段配置的熱 交換管道密度;這樣可以使得啟動段的熱量散熱更快，高速段鋪設數量較少，降低運行成 本。
[0041] 雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了詳細地描述，但不應理解為對 本專利的保護范圍的限定。在權利要求書所描述的范圍內，本領域技術人員不經創(chuàng)造性勞 動即可作出的各種修改和變形仍屬本專利的保護范圍。
【主權項】
1. 一種電動旋轉式磁懸浮導電板式軌道，其特征在于:包括導電板，所述導電板包括被 絕緣層隔離的上導電板和下導電板;所述上導電板包括多層銅薄板和隔離相鄰銅薄板的絕 緣層，下導電板包括多層鋁薄板和隔離相鄰鋁薄板的絕緣層；以及用于冷卻導電板的冷卻 裝置。2. 如權利要求1所述的軌道，其特征在于:所述上導電板的銅薄板總厚度不大于集膚深 度。3. 如權利要求1所述的軌道，其特征在于:所述銅薄板和鋁薄板的單層厚度低于20mm。4. 如權利要求1所述的軌道，其特征在于:所述冷卻裝置包括與導電板換熱的熱交換管 道。5. 如權利要求4所述的軌道，其特征在于:所述冷卻裝置為水冷裝置，所述熱交換管道 為水冷管道。6. 如權利要求4所述的軌道，其特征在于:所述熱交換管道鋪設于下導電板下方或者鋪 設于導電板四周。7. 如權利要求1所述的軌道，其特征在于:所述導電板包括啟動段和高速段，其中啟動 段配置的冷卻裝置的熱交換管道密度高于高速段配置的熱交換管道密度。8. 如權利要求1所述的軌道，其特征在于:所述導電板和冷卻裝置安裝在軌道基礎內。
【文檔編號】E01B25/30GK205674890SQ201620587016
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620587016.1, CN 201620587016, CN 205674890 U, CN 205674890U, CN-U-205674890, CN201620587016, CN201620587016.1, CN205674890 U, CN205674890U
【發(fā)明人】陳沖, 汪辰熱, 黃俊昌, 李小飛, 張力戈, 夏子敏
【申請人】成都浮星科技有限公司