[实用新型]零磁通电动悬浮线圈单元及超导磁悬浮系统

说明书

本实用新型涉及高速磁悬浮交通技术领域，公开了一种零磁通电动悬浮线圈单元及超导磁悬浮系统。该线圈单元包括在导向方向上靠近超导线圈的靠近侧零磁通线圈和远离超导线圈侧的远离侧零磁通线圈，靠近侧零磁通线圈和远离侧零磁通线圈在航向方向上相互错开预定距离，靠近侧零磁通线圈包括靠近侧零磁通上线圈和靠近侧零磁通下线圈，远离侧零磁通线圈包括远离侧零磁通上线圈和远离侧零磁通下线圈，靠近侧零磁通上线圈与远离侧零磁通上线圈串联且电流流向和幅值均相同，靠近侧零磁通下线圈与远离侧零磁通下线圈串联且电流流向和幅值均相同，靠近侧零磁通上线圈与远离侧零磁通上线圈及靠近侧零磁通下线圈与远离侧零磁通下线圈电流流相反且电流幅值相同。

技术领域

本实用新型涉及高速磁悬浮交通技术领域，尤其涉及一种零磁通电动悬浮线圈单元及超导磁悬浮系统。

背景技术

由零磁通线圈和超导磁体组成的超导磁悬浮系统具有浮阻比高、悬浮导向自稳定、悬浮间隙大等优点，在未来高速、超高速磁悬浮轨道交通中具有广阔的应用前景。

零磁通线圈由上下反向绕制的两个线圈串联而成，在磁体高速掠过线圈时产生感应电流和感应磁场，与磁体相互作用产生悬浮和导向力，由于其为被动悬浮，不需要主动控制，因此系统具有很高的可靠性。

与零磁通线圈相互作用为车体提供悬浮导向力的超导磁体在受到结构振动和谐波涡流损耗时，容易引起超导线圈温度升高导致线圈失超，从而使电动悬浮系统失效，因此减少地面线圈在超导磁体表面产生的谐波磁场对降低磁体振动、发热，进而提高磁体稳定性有很大帮助。

现有零磁通线圈方案主要有60°相带/120°相带单层布置的零磁通线圈方案、加长节距倾斜层叠布置的零磁通线圈方案和加长节距双层布置的方案。前者为常规零磁通线圈方案，在此基础上还衍生出上下线圈高度不等的不对称零磁通方案以提高悬浮导向刚度；后两者为消除地面线圈谐波、加长单个线圈节距而设计的两种线圈布置方案。

传统的单层零磁通线圈其感应电流在空间中会产生较大幅值的高次谐波，如以60°相带布置的单层零磁通线圈会在空间产生幅值较大的五次谐波，以120°相带布置的零磁通线圈会在空间产生幅值较大的二次谐波，上述谐波在超导磁体高速运行时会在磁体外杜瓦产生较大的涡流损耗引起杜瓦发热，且谐波磁场与超导磁体恒定磁场相互作用还会产生较大的结构振动，容易导致超导磁体失超，不利于磁悬浮列车，尤其是运行于低真空环境、散热困难的磁悬浮列车长期稳定运行。

加长单个线圈节距的倾斜层叠布置结构可以较为有效的降低主要谐波磁场含量，但会导致其他阶次谐波磁场的增加。如以60°相带布置的零磁通线圈，当节距增加到线圈距的1.16倍时可以有效降低五次谐波幅值，但会引起七次谐波幅值增大，由于七次谐波更容易引起磁体的整体振动，因此该拓扑结构会在降低磁体涡流损耗的同时增大磁体整体悬浮、导向振动。

加长单个线圈节距的方案在层叠布置和双层布置两种结构下均会导致所占用的导向空间大幅增大，由于零磁通线圈后方还设置有作为推进用的推进线圈，因此该方案会极大增加推进线圈与超导磁体间的电磁间隙，从而影响直线电机的功率因数和容量。并且，由于零磁通线圈感应反电势与阻抗之比即感应电流随速度变化而变化，因此加长单个线圈节距的双层布置方案还会在超导磁体上引入额外的同频振动，不利于超导磁体的稳定运行。

实用新型内容

本实用新型提供了一种零磁通电动悬浮线圈单元及超导磁悬浮系统，能够解决现有技术中的技术问题。