磁悬浮轨道系统的制作方法

1.本发明涉及高速磁悬浮交通技术领域，尤其涉及一种磁悬浮轨道系统。


背景技术：

2.由零磁通悬浮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，结合空心定子直线同步电机，在高速、超高速磁悬浮列车中具有越来越广泛的应用。但该方式需要数量庞大的地面8字悬浮线圈定子模组和推进线圈定子模组，使轨道建设成本较高，地面线圈安装工作量大，悬浮、推进线圈间的相对位置精确调节难度大，需要考虑合适方式的将地面两种定子线圈集成在一起，以大幅减少地面模组个数以及线上安装次数。
3.地面模组承担着最重要的悬浮推进导向功能，需要具备较高的安装精度以避免对列车的悬浮力、推进力、导向力造成附加波动。因此地面模组安装结构需要三个自由度均可调节和固定，且方便拆卸。另外，模组安装结构承担着模组自身受到的三自由度交变载荷，需要有很高的牢固性和可靠性。
4.将侧壁悬浮线圈和推进线圈集成在一个模组中的方案最早由日本提出，其方案为将8字悬浮线圈和矩形推进线圈放在一个模具中使用环氧树脂一体灌封成型，在悬浮、推进线圈间额外加入具有导电能力的薄板材料并接地以防止推进线圈高电压对悬浮线圈击穿。成型后的模组底部落在地面上，直接使用螺栓固定在混凝土侧壁上。
5.由于推进线圈主要为高电压线圈，模组最重要的功能是绝缘防护，因此要求灌封树脂尽可能不含任何杂质以保证绝缘性能，但8字悬浮线圈主要为承受强电磁力的线圈，模组主要功能为结构支撑，需要使用掺杂纤维材料的树脂灌封，因此将二者集成在同一模组中的方式需要纯树脂承担较大载荷，由于树脂较脆，容易出现裂纹、疲劳等损坏的风险。
6.虽然悬浮线圈、8字线圈中间铺设大面积导电板材并接地，避免了推进线圈对悬浮线圈绝缘击穿的风险，但由于板材面积大而且较薄，灌封中其与推进悬浮线圈间的相对位置难以保证，容易导致推进线圈对地绝缘厚度不一致，使得推进线圈存在对接地导电板击穿的风险。
7.地面模组直接使用螺栓安装在侧壁的方式虽然操作简单，但由于侧壁内埋的螺母套筒具有一定安装误差，因此模组中的螺栓孔需要大于螺栓外径，这导致安装后地面模组推进力全部由螺栓压紧摩擦力承担，由于推进力是往复的交变载荷，因此容易导致紧固螺栓松动，另外由于模组仅自由放置在地面上，其与地面的接触面没有预压紧力，因此内部悬浮线圈产生的向下的压力会首先传递至螺栓压紧面，然后才会传递至地面，进一步增加了螺栓松动的风险。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种磁悬浮轨道系统，能够解决上述现有技术中的问题。
9.本发明提供了一种磁悬浮轨道系统，其中，该系统包括轨道梁、集成化悬浮推进模
组、地面调节组件和固定部件，所述轨道梁侧壁设置有多个上支撑凸台和与多个上支撑凸台对称的多个下支撑凸台，所述集成化悬浮推进模组包括非直角六面体的主体部分和直角六面体的从属部分，所述主体部分设置在相邻两个上支撑凸台和相邻两个下支撑凸台围成的框架内，所述从属部分与设置在地面上的地面调节组件接触，所述地面调节组件用于调节所述集成化悬浮推进模组与地面之间的距离，所述固定部件设置在所述上支撑凸台与所述壳体之间以及设置在所述下支撑凸台与所述壳体之间以将所述集成化悬浮推进模组固定在所述框架内。
10.优选地，所述集成化悬浮推进模组包括；8字型悬浮线圈、支撑骨架、绑扎结构、推进线圈组件、壳体、线鼻、高压连接器和低压连接器，所述8字型悬浮线圈、所述支撑骨架、所述绑扎结构、所述推进线圈组件、所述线鼻、所述高压连接器和所述低压连接器均设置在所述壳体中，所述8字型悬浮线圈的上下线圈分别绕制在对应的所述支撑骨架上并通过所述绑扎结构绑扎，所述支撑骨架的上表面设置有推进线圈定位骨架，所述推进线圈组件设置在所述推进线圈定位骨架上，所述推进线圈组件的两端分别连接有所述线鼻，每个线鼻连接有所述高压连接器，所述低压连接器与所述8字型悬浮线圈连接。
11.优选地，所述从属部分的底面还设置有底部凸台，所述从属部分通过所述底部凸台与所述地面调节组件接触，其中所述地面调节组件包括支撑螺栓和固定螺母。
12.优选地，该系统还包括紧固螺栓，所述集成化悬浮推进模组上还设置有螺栓孔，所述紧固螺栓与所述螺栓孔配合将所述集成化悬浮推进模组固定在所述轨道梁侧壁上。
13.优选地，所述支撑骨架的上表面与所述推进线圈定位骨架之间设置有调整凸台，所述调整凸台用于调整所述8字型悬浮线圈与所述推进线圈组件之间的间隔。
14.优选地，所述模组还包括玻璃纤维网格布，设置在所述壳体与所述支撑骨架的下表面之间。
15.优选地，所述支撑骨架上方设置有预制槽，所述8字型悬浮线圈的上线圈的上部横边通过所述绑扎结构绑扎在所述预制槽上。
16.优选地，所述8字型悬浮线圈的数量为两个，所述支撑骨架的数量为四个，所述推进线圈定位骨架为四分之一圆柱，四个所述支撑骨架上的所述推进线圈定位骨架共同配合用于设置所述推进线圈组件。
17.优选地，所述推进线圈组件为外包软质半导电材料的推进线圈，所述推进线圈组件通过导线引出至所述壳体外侧接地点。
18.优选地，所述高压连接器内置有插座，所述线鼻通过螺栓与所述插座压接，两个所述高压连接器在壳体厚度方向上错开预定距离。
19.通过上述技术方案，在轨道梁侧壁上设置的上支撑凸台和下支撑凸台构成的框架可以为集成化悬浮推进模组的主体部分提供安装空间，集成化悬浮推进模组的从属部分可以与设置在地面上的地面调节组件接触而不与地面直接接触，并且通过地面调节组件可以实现模组的空间安装位置的调整，在空间安装位置确定的情况下可以通过固定部件将模组固定在框架内。由此，可以实现集成化悬浮推进模组可调节、高可靠的安装，从而可以保证地面模组安装结构具有高精度和高可靠性。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了根据本发明一种实施例的一种磁悬浮轨道系统的示意图；
22.图2示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组的结构示意图；
23.图3示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组的支撑骨架的示意图；
24.图4示出了沿图2中a-a的截面图；
25.图5示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组中悬浮线圈各横边的受力方向示意图。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
29.图1示出了根据本发明一种实施例的一种磁悬浮轨道系统的示意图。
30.如图1所示，本发明提供了一种磁悬浮轨道系统，其中，该系统包括轨道梁9、集成化悬浮推进模组10、地面调节组件和固定部件，所述轨道梁9侧壁设置有多个上支撑凸台91和与多个上支撑凸台91对称的多个下支撑凸台92，所述集成化悬浮推进模组10包括非直角六面体的主体部分和直角六面体的从属部分，所述主体部分设置在相邻两个上支撑凸台91和相邻两个下支撑凸台92围成的框架内，所述从属部分与设置在地面上的地面调节组件接触，所述地面调节组件用于调节所述集成化悬浮推进模组10与地面之间的距离，所述固定
部件设置在所述上支撑凸台91与所述壳体5之间以及设置在所述下支撑凸台92与所述壳体5之间以将所述集成化悬浮推进模组10固定在所述框架内。
31.其中，非直角六面体可以为四角的直角被切掉的六面体，例如，切掉一个三棱柱。相应地，上支撑凸台和下支撑凸台的形状可以与切掉的直角的形状相适配，例如，上支撑凸台和下支撑凸台均为三棱柱。
32.举例来讲，上支撑凸台和下支撑凸台与模组的非直角之间可以预留预定的调整间隙(即，预留垂向和铺设方向的调整间隙)，模组在地面调节组件的支撑下不会与上支撑凸台和下支撑凸台接触，由此可以对模组在垂向和铺设方向(即，轨道梁延伸方向)的位置进行调整，其中垂向位置的调整可以通过地面调节组件实现(也就是，可以通过地面调节组件改变模组的垂向高度)。当模组的位置确定后，可以通过固定部件实现模组的固定。由此，可以使模组满足垂向方向和铺设方向的位置精度要求。
33.通过上述技术方案，在轨道梁侧壁上设置的上支撑凸台和下支撑凸台构成的框架可以为集成化悬浮推进模组的主体部分提供安装空间，集成化悬浮推进模组的从属部分可以与设置在地面上的地面调节组件接触而不与地面直接接触，并且通过地面调节组件可以实现模组的空间安装位置的调整，在空间安装位置确定的情况下可以通过固定部件将模组固定在框架内。由此，可以实现集成化悬浮推进模组可调节、高可靠的安装，从而可以保证地面模组安装结构具有高精度和高可靠性。
34.根据本发明一种实施例，固定部件可以为楔块，楔块的尺寸可以根据实际需要进行确定，本发明不对此进行限定。
35.通过塞入楔块，可以确保模组在垂向和铺设方向无松动和位移的可能。
36.其中，轨道梁例如可以为混凝土轨道梁。
37.图2示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组的结构示意图。
38.图3示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组的支撑骨架的示意图。
39.如图2和3所示，所述集成化悬浮推进模组10可以包括；8字型悬浮线圈1、支撑骨架2、绑扎结构3、推进线圈组件4、壳体5、线鼻6、高压连接器7和低压连接器8，所述8字型悬浮线圈1、所述支撑骨架2、所述绑扎结构3、所述推进线圈组件4、所述线鼻6、所述高压连接器7和所述低压连接器8均设置在所述壳体5中，所述8字型悬浮线圈1的上下线圈分别绕制在对应的所述支撑骨架2上并通过所述绑扎结构3绑扎，所述支撑骨架2的上表面设置有推进线圈定位骨架23，所述推进线圈组件4设置在所述推进线圈定位骨架23上，所述推进线圈组件4的两端分别连接有所述线鼻6，每个线鼻6连接有所述高压连接器7，所述低压连接器8与所述8字型悬浮线圈1连接。
40.也就是，一个推进线圈组件可以对应两个线鼻，每个线鼻可以对应连接一个高压连接器。
41.通过上述技术方案，可以使悬浮线圈和推进线圈集成在同一模组中，完全满足推进线圈和悬浮线圈的结构强度要求，并极大降低了对灌封壳体的强度和绝缘要求，使集成化悬浮推进模组结构强度和绝缘强度高，且可靠性高。
42.其中，支撑骨架2可以采用高强度复合材料制成，壳体5可以通过使用环氧树脂一体化灌封成型。
43.举例来讲，可以进行真空环氧灌封，从而消除内部空气气泡的存在，并可以对推进线圈组件引出线所连接的没有绝缘防护的线鼻、高压连接器等提供绝缘防护。由于两个引出线间隔较大，底部空间大，因此可以有足够的环氧树脂厚度为高压连接器提供对地绝缘防护。
44.根据本发明一种实施例，所述从属部分的底面还设置有底部凸台101，所述从属部分通过所述底部凸台101与所述地面调节组件接触，其中所述地面调节组件包括支撑螺栓12和固定螺母13。
45.其中，支撑螺栓优选为具有大支撑平面的支撑螺栓。水平地面上可以预先设置与支撑螺栓相对应的螺栓衬套，支撑螺栓设置在螺栓衬套中。通过将螺栓顶部支撑面通过螺纹精调至相同的水平高度，保证模组与支撑螺栓接触后具备满足要求的垂直方向安装精度。
46.根据本发明一种实施例，该系统还包括紧固螺栓11，所述集成化悬浮推进模组10上还设置有螺栓孔，所述紧固螺栓11与所述螺栓孔配合将所述集成化悬浮推进模组10固定在所述轨道梁9侧壁上。
47.其中，轨道梁上可以预先设置与紧固螺栓11相对应的螺栓衬套，紧固螺栓可以穿过螺栓孔设置在螺栓衬套中。由此，可以实现模组在轨道梁侧壁上的紧固。在使用紧固螺栓将模组紧固在轨道梁上时，模组下方的支撑螺栓分别施加设定的预紧力距，使模组底部与支撑螺栓接触紧实，同时给模组一个向上的预应力。然后拧紧支撑螺栓上的固定螺母，防止支撑螺栓发生松动。
48.由此可见，本发明上述实施例所述的磁悬浮轨道系统将模组安装在轨道梁侧壁上，模组与上支撑凸台和下支撑凸台之间使用楔块调节铺设方向的精度后塞紧固定，消除了铺设方向受力松动的可能，模组承受的推进载荷由上支撑凸台和下支撑凸台和紧固螺栓共同承担，减轻了紧固螺栓所受剪切力，提高了紧固件使用寿命。并且，模组的底部支撑在两根支撑螺栓上，支撑平台可实现较高的调节精度。安装完成后支撑螺栓反向预紧，给模组施加向上的预支撑力，当模组工作中遇到向下的载荷时，载荷会首先传递至底部的支撑螺栓，缓解了上下支撑凸台所受压力和模组上紧固螺栓受到的剪切力，由于螺栓抗压强度远高于抗剪切强度，该安装方式可极大提高安装紧固件的可靠性、耐久性和使用寿命。即使某一紧固螺栓发生松动，模组也不会发生整体松动和位移。
49.根据本发明一种实施例，所述支撑骨架2的上表面与所述推进线圈定位骨架23之间设置有调整凸台22，所述调整凸台22用于调整所述8字型悬浮线圈1与所述推进线圈组件4之间的间隔。
50.由此，可以通过调整凸台实现推进线圈与悬浮线圈之间的间隔的调整。
51.根据本发明一种实施例，所述模组还包括玻璃纤维网格布，设置在所述壳体5与所述支撑骨架2的下表面之间。
52.换言之，设置有悬浮线圈和推进线圈的支撑骨架可以设置在玻璃纤维网格布上。
53.由此，在使用环氧树脂对各组件进行一体化灌封的情况下，当环氧树脂固化后，支撑骨架下表面的玻璃纤维网格布与环氧树脂形成一体(即形成高强度树脂纤维复合材料)用于共同对抗外部冲击。此外，绑扎悬浮线圈上部横边的玻璃纤维与环氧树脂同样形成高强度树脂纤维复合材料，增加了模组的结构强度。
54.根据本发明一种实施例，所述支撑骨架2上方设置有预制槽21，所述8字型悬浮线圈1的上线圈的上部横边通过所述绑扎结构3绑扎在所述预制槽21上。
55.举例来讲，绑扎结构3可以为玻璃丝。
56.根据本发明一种实施例，所述8字型悬浮线圈1的数量为两个，所述支撑骨架2的数量为四个，所述推进线圈定位骨架23为四分之一圆柱(例如，四分之一圆形凸台)，四个所述支撑骨架2上的所述推进线圈定位骨架23共同配合用于设置所述推进线圈组件4。
57.也就是，一个8字型悬浮线圈对应两个支撑骨架，即，上线圈对应一个支撑骨架，下线圈对应一个支撑骨架。四个所述支撑骨架上的所述推进线圈定位骨架在悬浮线圈定位后可以形成一个完整的推进线圈定位骨架，从而可以设置并定位推进线圈组件。
58.结合图3可知，独立的每个支撑骨架用于绕制悬浮线圈，保证线圈精度，在模具中定位后各个支撑骨架上的推进线圈定位骨架即形成完整的推进线圈定位骨架。由于支撑骨架为机加工制造，精度高，因此相对于无骨架结构，可以更好的保证悬浮推进绕组之间的三个方向相对位置。
59.举例来讲，可以通过如下方式确定两个悬浮线圈共四个矩形线圈的相对位置：集成化悬浮推进模组10上的螺栓孔可以设置在支撑骨架上，支撑骨架通过其上的螺栓孔安放在灌封磨具中进行灌封前定位。
60.根据本发明一种实施例，所述推进线圈组件4为外包软质半导电材料的推进线圈。
61.由此，可以满足推进线圈的绝缘防护要求。
62.图4示出了沿图1中a-a的截面图。
63.下面结合图4对本发明所述的推进线圈组件的一个示例进行描述。
64.如图4所示，推进线圈组件4包括推进线圈绕组41、绝缘层42、绕制骨架43和接地半导电层44。
65.其中，可以通过如下方式得到本发明所述的推进线圈组件4：将所述推进线圈绕组41绕制在所述绕制骨架43上，以保证尺寸精度；绕制完成后利用云母绝缘带进行绑扎(即，绕制完成的推进线圈和绕制骨架被一同缠绕包裹云母绝缘带)并浸渍清漆固化形成高压推进线圈的绝缘层42；之后对固化后的推进线圈表面均匀外包接地半导电层44，得到推进线圈组件。
66.举例来讲，所述绕制骨架可以为空心环形结构，以保证较软的推进线圈绕组绕制之后有足够的成型精度，并方便从绕线机上取下。接地半导电层的材料为软质半导电材料，绕制骨架为高硬度复合绝缘材料制成的骨架。
67.由上述可知，高电压的推进线圈可以由高硬度骨架、云母带作为支撑和主绝缘，预先使用浸渍清漆固化成型。由于绝缘清漆粘度远低于环氧树脂，因而可以更有效填充推进线圈绕组内部所有空隙，避免局部放电的发生。该结构主绝缘厚度在预制推进绕组组件时即完成，不受环氧灌封效果的影响。并且，由于绝缘层为绑扎固化结构，也完全避免了推进线圈通电流发热时，由于导体与环氧树脂热膨胀系数不一致而产生接触面裂纹、缝隙，导致绝缘失效的风险。此外，接地的半导电层绑扎在固化成型的推进线圈上，起到均匀推进线圈表面电场，防止高电场影响悬浮线圈性能的作用，有效避免推进线圈对环氧树脂发生局部放电，破坏环氧树脂结构。
68.其中，各个四分之一圆柱形的推进线圈定位骨架23的尺寸与推进线圈组件4中的
空心环形结构的绕制骨架43的尺寸相匹配，推进线圈组件安装后，即可保证悬浮线圈和推进线圈三个方向的相对尺寸关系。
69.根据本发明一种实施例，所述推进线圈组件4通过导线引出至所述壳体5外侧接地点。
70.即，其中的接地半导电层44通过一根导体引出至模组外表面，与轨道接地点连接。
71.由此，可以形成电场屏蔽。
72.根据本发明一种实施例，所述高压连接器7内置有插座，所述线鼻6通过螺栓与所述插座压接，两个所述高压连接器7在壳体厚度方向上错开预定距离。
73.举例来讲，推进线圈组件两端可以引出利兹线打散后与线鼻压接，线鼻与内埋在模组中的高压连接器的插座通过螺栓以压接方式进行连接，形成90
°
直角。高压连接器引出线方向平行于地面，两个高压连接器在壳体厚度(模组厚度)方向错开一个外部电缆直径的距离。
74.根据本发明一种实施例，该系统还可以包括推进线圈供电电缆14。
75.举例来讲，可以在支撑螺栓12后面沿推进方向安装推进线圈供电电缆14，并通过高压连接器插头与模组中内埋的高压连接器的插座连接。由于两个高压连接器在厚度方向预先设置有预定间隔，因而可以保证相邻模组的引出电缆不会发生干涉。
76.图5示出了根据本发明一种实施例的一种集成化悬浮推进模组中悬浮线圈各横边的受力方向示意图。
77.由图5所示的悬浮线圈四个横边受力方向可见，仅有悬浮线圈最上层横边导体受到向外的拉力，其余导体边均受到向安装墙面的压力。因此实际工作中最上层横边导体对树脂壳体产生向外的弯矩，由于模组表面树脂较薄，因此传统纯环氧灌封线圈的模组容易受弯产生疲劳裂纹。而本发明通过使悬浮线圈绕制在高强度复合材料支撑骨架上，并将最上层导体绑扎到支撑骨架的预制槽中，则实际工作中最上层导体受到的向外拉力将通过绑扎带传递到支撑骨架，再传递至支撑骨架上的螺栓处，极大减小了对脆性树脂的载荷，也可以极大减小悬浮线圈表面树脂层的厚度。
78.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
79.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
80.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于
对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
81.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。