[发明专利]一种高稳定性高速永磁轨道及磁悬浮系统

说明书

本发明公开一种高稳定性高速永磁轨道，其由若干个永磁轨道模组沿线路方向级联组成，且相邻两个永磁轨道模组间的连接边界沿线路方向设置具有缓冲过渡效果的连接边界位形结构，所述永磁轨道模组由若干个永磁体单元沿轨道截面方向排列组成。本发明可以有效降低永磁轨道模组连接边界处的磁通衰减，减弱超导材料沿线路方向运行时产生的交流损耗、通过阻力及振动，从而实现磁悬浮系统可靠、平稳、安全运行。

技术领域

本发明属于高速磁浮及运载技术应用领域，特别涉及一种高稳定性高速永磁轨道及磁悬浮系统。

背景技术

高温超导钉扎磁浮系统理论最高运行速度达3000 km/h，在高速磁浮运输、电磁发射等相关领域具有广阔的应用前景。据有关文献及媒体报道，目前，基于侧向壁挂式永磁轨道的高温超导钉扎磁浮高速环线系统已达到160 km/h下的稳定运行。2018年底，福建师范大学建成全尺寸标准轨距载人永磁轨道试验线路。2021年初，西南交通大学高温超导磁浮工程样车下线。此外，德国、巴西等国外相关单位搭建了可供载人的高温超导磁浮列车试验平台。以上国内外研究进展表明，基于高温超导钉扎磁浮系统的相关研究工作，逐步从小规模基础研究朝向大规模应用研究发展。

永磁轨道作为高温超导磁浮列车系统的核心组件，主要为列车提供悬浮与导向，对整个系统的承载性能、可靠性、安全性起到了决定性作用。如图1、图2所示，在现有技术中，永磁轨道主要由永久磁性材料构成，受永磁体尺寸的限制，永磁轨道1通常采用有限长标准矩形磁体单元111沿轨道截面方向（y轴方向）组装得到矩形的永磁轨道模组11，进一步，矩形的永磁轨道模组11沿线路方向（x轴方向）级联铺设，永磁轨道模组间的连接边界使轨道上方磁场衰减，导致磁场沿线路方向不均匀，当超导材料通过时，会带来交流损耗、通过阻力及振动，从而影响系统高速运行下的稳定性与安全性。如图2所示，据相关文献与专利公布，在永磁轨道模组连接处沿轨道侧面（x-z平面）设置斜接与搭接结构，可以减弱磁场沿线路方向上的不均匀性，但仍存在以下不足：

由于永磁轨道高度（z轴方向尺寸）通常较小，对轨道侧面（x-z平面）上的斜接与搭接的磁体单元加工精度要求高，此外，斜接与搭接结构直接承受垂直方向（z轴方向）上的作用力F_z，受热胀冷缩与结构尺寸精度的影响，容易发生挤压断裂，同时，在工程上存在局部模组拆装不便，维护难度大等不足；

如图1所示，由于矩形永磁轨道模组11间的连接边界垂直于线路方向（x轴方向），使超导材料2集中通过连接边界，从而带来较大的振动与通过阻力，降低了系统动态运行时的平稳性。

发明内容

为了减弱永磁轨道上方磁场沿线路方向上的不均匀性，降低超导材料沿线路方向运行时产生的交流损耗、通过阻力及振动，本发明提供一种高稳定性高速永磁轨道及磁悬浮系统，目的在于提高磁浮系统高速运行下的平稳性、可靠性与安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高稳定性高速永磁轨道，其由若干个永磁轨道模组沿线路方向级联组成，且相邻两个永磁轨道模组间的连接边界沿线路方向设置具有缓冲过渡效果的连接边界位形结构，所述永磁轨道模组由若干个永磁体单元沿轨道截面方向排列组成。

进一步的，所述的连接边界位形结构为直线段、圆弧线段、曲线段及任意二种以上类型线段的组合多线段。

进一步的，所述的永磁轨道由若干各平行四边形的永磁轨道模组沿线路方向级联组成，且相邻两个永磁轨道模组间的连接边界沿水平方向呈倾斜θ角。