磁浮交通列车及磁浮交通的车载超导磁体系统的制作方法

1.本发明涉及磁浮交通技术领域，更具体地说，涉及一种磁浮交通列车及磁浮交通的车载超导磁体系统。


背景技术：

2.磁体系统包括低温恒温器、超导线圈、温度控制系统、真空系统。其中超导线圈安装在低温恒温器内部。
3.对于线圈采用低温液体浸泡式的超导磁体技术起步较早，目前技术成熟度较高，磁体温度分布均匀，导冷设计简单。低温液体浸泡式的超导磁体技术主要用于大型物理试验、医疗等领域，其磁体浸泡在低温液体中，磁体外形体积较大，需要大型的储气及零蒸发制冷系统。一般不能在制冷机断电的工况下工作，否则部分低温液体将气化，内容器压力过高时将损失至空气中。
4.制冷机直接冷却的超导磁体系统是近几年发展较为迅速的新技术，随着制冷机能力的不断提升使该技术路线成为现实，超导磁体系统无低温流体冷却，具有结构紧凑，体积小，重量轻，操作方便和运行费用低等特点；但磁体温度分布受导冷结构的影响较大，且不能工作在制冷机断电的工况下。
5.传统磁体系统多采用液氮、液氦等低温液体浸泡方式，或制冷机直接冷却模式，其结构复杂，无法在外部保障不足的情况下维持长时间的低温。因此不能满足车载运行要求，特别是在车辆无外部受流供电条件下，仍要保证超导磁体线圈的低温工作要求，对磁体系统提出了较高的要求。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种磁浮交通的车载超导磁体系统，以降低磁浮交通超导线圈的布置难度；本发明还提供了一种磁浮交通列车。
7.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种磁浮交通的车载超导磁体系统，包括具有真空工作腔的低温恒温器，对所述低温恒温器进行制冷的制冷装置，所述低温恒温器其内设置有储存冷量的低温储冷结构，及超导线圈；
9.所述低温恒温器内还设置连接所述制冷装置、所述低温储冷结构和所述超导线圈的导冷结构，所述导冷结构为对冷量进行双向传递的双向导冷结构。
10.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，所述超导线圈布置于所述低温恒温器的中部，所述低温储冷结构为围绕所述超导线圈的周向布置的围绕式低温储冷结构。
11.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，所述超导线圈和所述低温储冷结构并行布置于所述低温恒温器内，所述导冷结构设于所述超导线圈和所述低温储冷结构之间。
12.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，所述超导线圈包括并行布置于所述低温恒温器内的第一超导线圈和第二超导线圈，所述低温储冷结构铺设于所述第一超导线圈和所述第二超导线圈径向的同一侧。
13.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，所述低温恒温器内布置有连接所述超导线圈至外部电气设备的电气引线，
14.所述电气引线的穿舱连接器，以及所述制冷装置的制冷机冷头，均布置于所述低温恒温器的顶部。
15.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，所述电气引线连接至霍尔传感器、温度传感器，所述气压传感器和所述温度传感器位于所述超导线圈上；
16.所述低温恒温器的外部还设置有连接所述霍尔传感器的励磁电源，连接所述温度传感器的所述制冷装置的温度控制器。
17.优选地，在上述磁浮交通的车载超导磁体系统中，还包括对所述低温恒温器的气压进行降低的真空系统，所述超导线圈上布置有由所述电气引线连接至所述真空系统的温度传感器；
18.所述真空系统还包括布置于所述低温恒温器外部的分子泵组。
19.一种磁浮交通列车，包括对超导线圈进行冷却的低温恒温器，所述超导线圈和所述低温恒温器之间设置有如上任意一项所述的磁浮交通的车载超导磁体系统。
20.本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统，包括具有真空工作腔的低温恒温器，对低温恒温器进行制冷的制冷装置，低温恒温器其内设置有储存冷量的低温储冷结构，及超导线圈；低温恒温器内还设置连接制冷装置、低温储冷结构和超导线圈的导冷结构，导冷结构为对冷量进行双向传递的双向导冷结构。低温恒温器提供真空环境，其内设置超导线圈和低温储冷结构，制冷装置工作，通过导冷结构对冷量进行传递，对超导线圈和低温储冷结构进行降温，导冷结构可对冷量进行双向传递，在制冷装置停止后，通过导冷结构，超导线圈工作中的热量传递至低温储冷结构中，直至冷量无法满足超导线圈工作后，继续进行制冷工作。利用导冷结构以及真空工作腔的低温恒温器，超导线圈和低温储冷结构独立布置，实现储冷介质的干湿分离，超导线圈的电气引线穿过低温恒温器无需独立密封，降低系统复杂度，提高低温服役过程的可靠性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
22.图1为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第一布置结构示意图；
23.图2为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第二布置结构示意图；
24.图3为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第三布置结构示意图。
具体实施方式
25.本发明公开了一种磁浮交通的车载超导磁体系统，降低了磁浮交通超导线圈的布
置难度；本发明还提供了一种磁浮交通列车。
26.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、完整的描述，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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.如图1-图3所示，图1为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第一布置结构示意图；图2为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第二布置结构示意图；图3为本发明提供的磁浮交通的车载超导磁体系统的第三布置结构示意图。
28.本实施提供了一种磁浮交通的车载超导磁体系统，包括具有真空工作腔的低温恒温器1，对低温恒温器1进行制冷的制冷装置2，低温恒温器1其内设置有储存冷量的低温储冷结构3，及超导线圈4；低温恒温器1内还设置连接制冷装置2、低温储冷结构3和超导线圈4的导冷结构5，导冷结构5为对冷量进行双向传递的双向导冷结构。低温恒温器1提供真空环境，其内设置超导线圈4和低温储冷结构3，制冷装置2工作，通过导冷结构5对冷量进行传递，对超导线圈4和低温储冷结构3进行降温，导冷结构5可对冷量进行双向传递，在制冷装置2停止后，通过导冷结构5，超导线圈4工作中的热量传递至低温储冷结构1中，直至冷量无法满足超导线圈工作后，继续进行制冷工作。利用导冷结构5以及真空工作腔的低温恒温器1，超导线圈4和低温储冷结构3独立布置，利用导冷结构5进行热量传递，超导线圈4无需浸泡在液体的导冷环境，实现储冷介质与超导线圈4的干湿分离，超导线圈4的电气引线穿过低温恒温器1无需独立密封，降低系统复杂度，提高低温服役过程的可靠性。
29.在本案一具体实施例中，超导线圈4布置于低温恒温器1的中部，低温储冷结构3为围绕超导线圈4的周向布置的围绕式低温储冷结构。
30.在本案一具体实施例中，超导线圈42和低温储冷结构32并行布置于低温恒温器1内，导冷结构5设于超导线圈42和低温储冷结构32之间。
31.在本案一具体实施例中，超导线圈包括并行布置于低温恒温器1内的第一超导线圈431和第二超导线圈432，低温储冷结构33铺设于第一超导线圈431和第二超导线圈432径向的同一侧。
32.超导线圈在低温恒温器1内布置的位置，根据线圈工作过程中不同位置，需要进行不同的位置设计，本案提供三种线圈的布置方案，如图1中所示的，超导线圈4的布置方向在平面内均为径向方向。低温恒温器1的顶部作为电气引线和制冷机冷头21的安装点，超导线圈4的顶部不再布置低温储冷结构，与电气引线和导冷结构5形成避让。
33.包括第一种的低温储冷结构3为环绕式结构，该种结构下，超导线圈4位于低温恒温器1基本中部的位置，低温储冷结构3呈围绕超导线圈4的围绕式低温储冷结构，如图1所示，低温储冷结构呈u型结构，围绕在超导线圈4的周向。导冷结构5包括连接制冷机冷头21的竖向部分，以及横向连接低温储冷结构3的横向部分，在进行热量传递时，围绕式低温储冷结构由横向的两端向中部进行热量传递，实现超导线圈的有效降温。
34.如图2所示，进一步地，超导线圈42和低温储冷结构32并行布置，超导线圈42和低温储冷结构32分别位于低温恒温器1前后方向的两端，导冷结构5由竖向部分连接制冷机冷头21，横向部分的两端分别连接超导线圈42和低温储冷结构32，在对超导线圈42进行降温时，低温储冷结构32由超导线圈42径向的一侧对超导线圈42进行降温。
35.如图3所示，进一步地，提供一种双线圈的超导线圈布置结构，两个超导线圈沿低温恒温器1的前后方向上并行布置，低温储冷结构33位于低温恒温器1的底部，导冷结构5由竖向部分连接制冷机冷头21，横向部分分别连接第一超导线圈431和第二超导线圈432径向的内侧，低温储冷结构33在对超导线圈降温时，同时输出对第一超导线圈431和第二超导线圈432的降温冷量。
36.在本案一具体实施例中，低温恒温器1内布置有连接超导线圈4至外部电气设备的电气引线，电气引线的穿舱连接器6，以及制冷装置2的制冷机冷头21，均布置于低温恒温器1的顶部。由于低温恒温器1的真空内腔结构，电气引线连接超导线圈4和外部电气设备时，其位于低温恒温器1的部分无需进行浸泡工况下的密封，通过穿舱连接器6，对电气引线穿过低温恒温器1的位置进行有效密封和连接。同时将电气引线、制冷机冷头21进入低温恒温器1均布置于低温恒温器1顶部位置，便于安装结构的位置布置和加工，降低结构布置的复杂度。
37.在本案一具体实施例中，电气引线连接的霍尔传感器、温度传感器，气压传感器和温度传感器(如图所示的，传感器61用于指示不同传感器与超导线圈4的位置关系，不作为其连接方式的限定)位于超导线圈4上；低温恒温器1的外部还设置有连接霍尔传感器的励磁电源7，连接温度传感器的制冷装置2的温度控制器22。
38.具体地，还包括对低温恒温器1的气压进行降低的真空系统，超导线圈上布置有由电气引线连接至真空系统的温度传感器；真空系统还包括布置于低温恒温器1外部的分子泵组8。
39.低温恒温器1通过温度控制系统对其内的温度进行控制，制冷装置2具体为制冷机，其工作过程中，通过制冷机冷头21提供内部冷量，温度传感器位于超冷线圈4上，实时监测低温恒温器1内的温度，并发出控制信号，由温度控制器22与制冷机2之间协同进行工作控制。制冷机2同时连接加热电源23，用于制冷机2电源提供。
40.霍尔传感器、电压传感器位于超导线圈4的背部，对超导线圈4的工作进行控制，霍尔传感器发出电磁信号，控制励磁电源7工作，使得超导线圈4进行电磁感应。同时，低温恒温器为实现内部压力降低，由真空系统进行压力控制，气压传感器位于低温恒温器1的内部，其连接气压控制器81，控制分子泵组8的工作，保证其内位于工作压力之下。
41.基于上述实施例中提供的磁浮交通的车载超导磁体系统，本发明还提供了一种磁浮交通列车，包括对超导线圈进行冷却的低温恒温器，该超导线圈和低温恒温器之间设有如上述实施例中提供的磁浮交通的车载超导磁体系统。
42.由于该磁浮交通列车采用了上述实施例的磁浮交通的车载超导磁体系统，所以该磁浮交通列车由磁浮交通的车载超导磁体系统带来的有益效果请参考上述实施例。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。