[发明专利]一种用于超导磁悬浮列车超导磁体系统的超导开关

说明书

本发明提供一种用于超导磁悬浮列车超导磁体系统的超导开关，包括氧化镁基体，超导开关为薄膜式结构，氧化镁基体的前端面上镀有超导带材YBCO薄膜，超导带材YBCO薄膜在氧化镁基体的前端面上设计为有间隙的蛇形走线，并在位于氧化镁基体上下两端的超导带材YBCO薄膜上镀上一层金箔，氧化镁基体的后端面还缠绕有蛇形走线的加热丝。本发明的超导开关能够实现超导线圈自身的闭环运行，实现较长时间的高稳定无噪声磁场，并可取消线圈励磁的车载电源，降低磁悬浮列车的重量，在使用中可与低温二极管进行并联使用，实现对超导开关的有效安全保护，降低超导开关的损坏率。

技术领域

本发明涉及电磁系统技术领域，具体涉及一种用于超导磁悬浮列车超导磁体系统的超导开关。

背景技术

超导现象自1911年被发现，因其零电阻等优良特性被广泛适用于电磁领域，但由于超导体的临界温度较低，极大的限制了超导体的应用场合；而随着越来越多的高临界温度超导材料被发现，特别是第二类高温超导材料ReBCO的发现，极大降低了超导应用的低温环境，推动了超导的应用范围，使第二类高温超导材料完全具备了商业化应用的基础。城市之间对交通速度和舒适性的要求越来越高，而磁悬浮列车作为高科技轨道交通的代表，成为了新一代高速轨道交通发展的主流方向之一。

磁悬浮列车是通过轨道和车体上的电磁铁之间的相互电磁作用实现列车的悬浮和导向，因此，电磁铁是列车悬浮系统和推进系统的核心部件。传统电磁铁主要通过铝电磁线圈通电产生电磁力使得列车达到悬浮和推进的目的，但由于传统电磁铁重量大、耗能高，导致磁悬浮列车的经济运营成本居高不下。在线圈尺寸和匝数均相同的情况下，线圈所通的电流越大，磁体产生的磁场就会越强，因此当导体截面相同时，高温超导线圈可以比铝线圈承载高出几十倍的电流，即产生更强的磁场；与此同时，铝线圈在通电时会不断产生焦耳损耗，而超导线圈因为无电阻不会产生焦耳损耗，因此高温超导磁体相比常规磁体来说，在相同悬浮和驱动力要求下，可以做到结构更为紧凑，重量更低，耗能更少等特点。将高温超导磁体系统运用于磁悬浮列车中，可降低列车运行成本，提高列车运行稳定性，同时还可提高列车载客量，但目前高温超导磁悬浮列车还处于研发阶段，未真正投入到商业运用中。

因此，开发一种用于超导磁悬浮列车的超导磁体系统，满足磁悬浮列车对悬浮和推进力的要求，解决超导磁体及低温系统在运行中的供电问题，使其满足磁悬浮列车运行的各种复杂服役工况，为磁悬浮列车的悬浮和推进系统设计提供技术支持，即所使用的超导磁体在运行过程中需实现闭环运行，并与外界供电电源断开，因此设计专门的超导开关用于在完成线圈励磁后实现线圈和外界电源系统的切断，确保线圈处于闭环运行环境中。

发明内容

本发明目的就是针对现有技术中的不足，提供一种用于超导磁悬浮列车超导磁体系统的超导开关，满足磁悬浮列车运行的各种复杂服役工况，降低列车运行成本，提高列车运行稳定性，解决现有超导磁体及低温系统在运行中的供电问题。为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于超导磁悬浮列车超导磁体系统的超导开关，包括氧化镁基体，其特征在于，所述超导开关为薄膜式结构，所述氧化镁基体的前端面上镀有超导带材 YBCO薄膜，所述超导带材YBCO薄膜在氧化镁基体的前端面上设计为有间隙的蛇形走线，并在位于所述氧化镁基体上下两端的超导带材YBCO薄膜上镀上一层金箔，所述氧化镁基体的后端面还缠绕有蛇形走线的加热丝。

优选的，所述超导带材YBCO薄膜的厚度为300nm。

优选的，所述金箔的厚度为1-5um。

优选的，所述加热丝可选为铁铬铝电热丝或镍铬电热丝。

优选的，所述加热丝的直径不低于3mm，扁带厚度不小于2mm。

本发明的有益效果：