用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的制作方法

1.本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统。


背景技术：

2.对于磁悬浮轨道交通系统，安装在磁悬浮交通系统上的线圈分为悬浮导向线圈和推进线圈，用于与安装在车体上的超导磁体相互作用实现列车的超高速运行。与其他电气设备相比，线圈上同时作用有电载荷、机械载荷等复杂多样的载荷，同时受环境因素长期的作用而变得极其特殊，并且线圈是整个磁悬浮轨道系统的主要发热部件，因此，线圈的规范设计必须考虑运行条件和环境，而线圈的散热一直是研究人员致力解决的难题。
3.对于处在大气层的磁悬浮轨道系统，高速行驶的列车导致气流的高速流动可以很好的利于气流散热；但是对处于真空管道的磁悬浮系统，由于不具备自然散热以及对流散热的条件，如果不采取必要的散热装置，线圈中长期作用的电载荷势必会导致线圈温度升高，加速线圈的老化速度，减少线圈的寿命，同时整个真空管道的温度也会升高，影响整个系统的正常运行，因此必须增加散热装置将线圈产生的热量散出去。然而，现有技术中尚没有相关的散热装置用于线圈的散热。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统，能够解决现有技术中的技术问题。
5.本发明提供了一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统，其中，该系统包括轨道梁、一体化线圈模组、主输入管路、主输出管路、从输入管路、从输出管路、回形管、回形管输入端和回形管输出端，所述一体化线圈模组设置在所述轨道梁内壁上并与磁悬浮列车上设置的超导磁体相互作用产生控制磁悬浮列车运行的力，所述主输入管路和所述主输出管路设置在所述轨道梁内，所述回形管设置在所述一体化线圈模组内，所述主输入管路通过所述从输入管路与所述回形管输入端连通，所述主输出管路通过所述从输出管路与所述回形管输出端连通，冷却介质经主输入管路和从输入管路从所述回形管输入端进入所述回形管，并从所述回形管输出端经所述从输出管路输出至所述主输出管路，以对所述一体化线圈模组进行冷却。
6.优选地，该系统还包括直线连接头和三相连接头，所述主输入管路通过所述三相连接头与所述从输入管路连通，所述从输入管路通过所述直线连接头与所述回形管输入端连通，所述主输出管路通过所述三相连接头与所述从输出管路连通，所述从输出管路通过所述直线连接头与所述回形管输出端连通。
7.优选地，所述轨道梁内壁上设置有多个螺栓，所述一体化线圈模组上设置有与所述多个螺栓适配的多个通孔，所述多个螺栓穿过对应的通孔后通过对应的螺母将所述一体化线圈模组固定在所述轨道梁内壁上。
8.优选地，所述一体化线圈模组包括推进线圈和悬浮导向线圈，所述回形管设置在所述推进线圈和所述悬浮导向线圈之间，所述推进线圈之间通过连接线串联，两侧的所述轨道梁上对应的悬浮导向线圈通过铰链连接。
9.优选地，所述冷却介质为冷却液体或冷却气体。
10.优选地，所述一体化线圈模组的成型材料包括非导磁导电材料。
11.优选地，所述非导磁导电材料为环氧树脂。
12.优选地，该系统还包括导热材料层，设置在所述回形管与所述推进线圈之间，以及设置在所述回形管与所述悬浮导向线圈之间。
13.优选地，所述一体化线圈模组的成型材料还包括增强材料。
14.优选地，所述一体化线圈模组通过反应注射成型法成型。
15.通过上述技术方案，可以将推进线圈和悬浮导向线圈集为一体，大大提高线圈的稳定性与安全性，并有利于安装；同时，主输入管路、主输出管路、从输入管路、从输出管路、以及布置于一体化线圈模组中的回形管形成冷却循环回路，可以使模组中的推进线圈和悬浮导向线圈较好的散热。并且，由于线圈以模组方式集成，不需要分别为每个线圈设置散热装置，减少了线圈模组的制作工序和成本。此外，通过将主输出管路布置在轨道梁内，可以在节省空间的同时避免热量散发在真空管道中。
附图说明
16.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。
17.图1为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的示意图；
18.图2为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的局部示意图；
19.图3为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的局部示意图；
20.图4为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的轨道梁示意图；
21.图5a和5b为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的一体化线圈模组示意图；
22.图6a为沿图5a中的a-a的剖视图；
23.图6b为沿图5b中的c-c的剖视图；
24.图6c为沿图5b中的d-d的剖视图；
25.图6d为沿图5b中的e-e的剖视图。
26.附图标记说明
27.1轨道梁；
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2一体化线圈模组；3螺母；
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4主输入管路；
28.5主输出管路； 6从输入管路；
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7从输出管路； 8铰链；
29.9连接线；
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10直线连接头；
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11三相连接头； 12推进线圈；
30.13回形管；
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14悬浮导向线圈； 15回形管输入端； 16回形管输出端；
31.17螺栓。
具体实施方式
32.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。
33.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。
34.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。
35.图1为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的示意图。
36.图2为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的局部示意图。
37.图3为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的局部示意图。
38.图4为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的轨道梁示意图。
39.图5a和5b为根据本发明实施例的一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统的一体化线圈模组示意图。其中，图5a为一体化线圈模组主视图，图5b为一体化线圈模组侧视图(左视图)。
40.如图1-5所示，本发明实施例提供了一种用于悬浮推进一体化线圈的冷却系统，其中，该系统包括轨道梁1、一体化线圈模组2、主输入管路4、主输出管路5、从输入管路6、从输出管路7、回形管13、回形管输入端15和回形管输出端16，所述一体化线圈模组2设置在所述轨道梁1内壁上并与磁悬浮列车上设置的超导磁体相互作用产生控制磁悬浮列车运行的力，所述主输入管路4和所述主输出管路5设置在所述轨道梁1内，所述回形管13设置在所述一体化线圈模组2内，所述主输入管路4通过所述从输入管路6与所述回形管输入端15连通，所述主输出管路5通过所述从输出管路7与所述回形管输出端16连通，冷却介质经主输入管
路4和从输入管路6从所述回形管输入端15进入所述回形管13，并从所述回形管输出端16经所述从输出管路7输出至所述主输出管路5，以对所述一体化线圈模组2进行冷却。
41.其中，轨道梁1为承力部件，整体例如可以呈倒t型，可以通过钢筋混凝土筑成。在一体化线圈模组为多个时，主输入管路经不同的从输入管路向对应的单个一体化线圈模组中的回形管输入冷却介质，单个一体化线圈模组中的回形管循环过的冷却介质经对应的从输出管路输出至主输出管路(即，每个一体化线圈模组中的回形管对应一组从输入管路和从输出管路)。
42.通过上述技术方案，可以将推进线圈和悬浮导向线圈集为一体，大大提高线圈的稳定性与安全性，并有利于安装；同时，主输入管路、主输出管路、从输入管路、从输出管路、以及布置于一体化线圈模组中的回形管形成冷却循环回路，可以使模组中的推进线圈和悬浮导向线圈较好的散热。并且，由于线圈以模组方式集成，不需要分别为每个线圈设置散热装置，减少了线圈模组的制作工序和成本。此外，通过将主输出管路布置在轨道梁内，可以在节省空间的同时避免热量散发在真空管道中。
43.根据本发明一种实施例，该系统还包括直线连接头10和三相连接头11，所述主输入管路4通过所述三相连接头11与所述从输入管路6连通，所述从输入管路6通过所述直线连接头10与所述回形管输入端15连通，所述主输出管路5通过所述三相连接头11与所述从输出管路7连通，所述从输出管路7通过所述直线连接头10与所述回形管输出端16连通。
44.也就是，可以通过三相连接头将主输入管路分出多路，进而可以通过直线连接头与回形管的输入端连通；类似地，可以通过三相连接头将主输出管路分出多路，进而可以通过直线连接头与回形管的输出端连通。由此，可以通过主输入管路向多个一体化线圈模组中的回形管输入冷却介质，冷却介质经过多个一体化线圈模组中的回形管输出至经主输出管路(即，经回形管循环过的全部循环冷却介质)，带走整个一体化线圈模组中线圈产生的大部分热量，从而实现多个一体化线圈模组的冷却。
45.其中，三相连接头11可以为t形连接头。
46.根据本发明一种实施例，所述轨道梁1内壁上设置有多个螺栓17(参见图4)，所述一体化线圈模组2上设置有与所述多个螺栓17适配的多个通孔，所述多个螺栓17穿过对应的通孔后通过对应的螺母3将所述一体化线圈模组2固定在所述轨道梁1内壁上(参见图1)。
47.由此，可以通过螺栓与螺母的配合，实现一体化线圈模组的紧固。
48.本领域技术人员应当理解，上述螺栓和螺母的固定方式仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
49.参照图6b-6d可知，通孔(螺栓孔)的数量可以为7个，但其仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
50.根据本发明一种实施例，所述一体化线圈模组2包括推进线圈12和悬浮导向线圈14，所述回形管13设置在所述推进线圈12和所述悬浮导向线圈14之间，所述推进线圈12之间通过连接线9串联，两侧的轨道梁1上对应的悬浮导向线圈14通过铰链8连接。
51.也就是，轨道梁1例如在轨道两侧对称设置，两侧对称设置的轨道梁上对应的悬浮导向线圈14通过铰链8连接。
52.由此，通过铰链可以实现磁悬浮列车的稳定悬浮导向。
53.如图6a-6d所示，图6a中示出了一体化线圈模组的内部可以分为三层，图6b示出了
位于第一层的悬浮导向线圈，图6d示出了位于第三层的推进线圈，图6c示出了位于第二层的回形管，当回形管输入端流入冷却介质时，冷却介质沿着箭头方向流动并最终由回形管输出端流出，从而带走悬浮导向线圈和推进线圈产生的热量。
54.其中，所述推进线圈12用于与磁悬浮列车上设置的超导磁体相互作用产生控制磁悬浮列车前进的推进力，所述悬浮导向线圈14用于与磁悬浮列车上设置的超导磁体相互作用产生控制磁悬浮列车悬浮和方向的悬浮力和导向力。具体地，当推进线圈通入电流时，推进线圈和超导磁体相互作用为列车提供推进力；同时，超导磁体还会在悬浮导向线圈中感应出电流，悬浮导向线圈由于感应电流的存在，因此存在感应磁场，感应磁场和超导磁体相互作用为列车提供悬浮力和导向力。
55.在本发明中，回形管可以采用多次循环的形式，并可以根据推进线圈和悬浮导向线圈在模组中的具体位置、螺栓孔位置(防止回形管与螺栓孔发生干涉)、线圈的大小、线圈发热的功率、以及线圈允许的温度极限等因素设置回形管的疏密程度，本发明不对此进行限定。并且，本发明所述的回形管可以具有较好的抗压能力和导热性能。
56.根据本发明一种实施例，回形管13可以具有一定的倒角，以便于冷却介质在其中快速顺畅运行。
57.根据本发明一种实施例，所述冷却介质为冷却液体或冷却气体。
58.举例来讲，冷却介质可以为冷却水或液氦，本发明不限于此。
59.根据本发明一种实施例，所述一体化线圈模组2的成型材料包括非导磁导电材料。
60.根据本发明一种实施例，所述非导磁导电材料为环氧树脂。
61.根据本发明一种实施例，该系统还包括导热材料层，设置在所述回形管13与所述推进线圈12之间，以及设置在所述回形管13与所述悬浮导向线圈14之间。
62.根据本发明一种实施例，所述一体化线圈模组2的成型材料还包括增强材料。
63.其中，在采用环氧树脂作为一体化线圈模组的浇筑成型材料时，通过设置导热材料层可以提高系统散热性能；同时，通过在模组中增加增强材料，可以增强材料的力学性能。
64.根据本发明一种实施例，所述一体化线圈模组2通过反应注射成型法成型。
65.本领域技术人员应当理解，上述关于材料和工艺的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
66.根据本发明一种实施例，可以对直线连接头和三相连接头的连接部分进行密封处理，从而使得循环管路具有较高的可靠性，确保长期工作不发生泄漏。
67.进一步地，冷却介质在通入前可以进行净化处理，以防止结垢及氧化物堵塞循环管路。并且，通入的冷却介质可以具有预定的压力，以保证其在一体化线圈模组中快速循环，具体的压力可以根据实际情况确定，本发明不对此进行限定。
68.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。
69.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。
70.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。
71.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。