[发明专利]广义施力磁体与使用该磁体的导体轨道磁悬浮车辆或列车

说明书

技术领域

本发明涉及一类施力磁体和利用这类磁体在导体轨道上对车辆或/和列车进行悬浮、导向、驱动、制动或倒车的技术领域。 

背景技术

现有的磁体有：永磁体、电磁铁和超导磁体；特别是超导磁体能通过强大的电流，从而获得强大的磁场。各类磁体的同名磁极之间能互相排斥，异名磁极之间能互相吸引；各类磁体也能对诸如铁、钴、镍等少数几类铁磁质有吸引作用。但是，包括超导磁体在内的各类磁体都无法对除了铁磁质之外的“一般”导体施加推斥、吸引或振动的力的作用。 

现有的电磁铁为了增强其磁通量，除了用铁芯外，还要增加线圈的匝数，增强通过线圈中的电流，这样就不可避免地增加了电磁铁的重量、耗电量和发热量。超导磁体虽然在体积较小时就能获得强大的电流和磁场，但其材料特殊、成本高、技术复杂，要不断地对其进行深度冷却。上面所有因素使普通磁体和超导磁体的应用都受到了相当大的限制。 

现有的磁悬浮列车有如下几种： 

据“http://blow.myrice.com/train/aerotrain/磁悬浮列车总概”说：“磁悬浮列车……一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统-EMS系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来……另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统-EDS系统，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行。” 

据“http://www.transrapid.com.cn/”介绍说：EMS系统的“悬浮系统  支撑磁铁安装在车厢底部，沿整节车厢两侧分布，将车厢从下往上吸向轨道上的铁磁定子。导向磁铁固定在车厢的侧面。传动系统  通过长定子直线电机驱动和制动。长定子直线电机安装在线路中，定子分段‘分布’在整条线路两侧下方。绕组中的电流产生一个运动磁场，磁浮车在无接触状态下被它吸引。支撑磁铁起着励磁部件(转子)作用。线路  线路由每段可长至61米的钢结构或混凝土结构支撑梁组成，既能铺设在平地上，也能铺设在细高的支架上。” 

可见：EMS系统须在车厢底部配备支撑和导向磁铁，“整个线路”要配备“由定子包和插入式绞缆绕组”组成的长定子、铁磁质导轨；其线路技术要求高，造价昂贵。据“http://news.sohu.com/2004/01/15/74/news218557493.shtml京沪高铁采用轮轨技术弃用磁悬浮原因很充分”说：“磁悬浮的成本过高，每公里成本约3亿至4亿元，比轮轨高一倍。” 

EDS系统也要沿着整个线路安装导轨和线圈，据“http://www.transrapid.com.cn/”说：“日本Chuo新干线处在U形线路中。装在车上用液态氦冷却的超导线圈产生一特别强大的磁场，通过感应方式使线路里的被动反应线圈产生一个方向相反的磁场。这磁场在速度达到100公里/小时以上时才能强大到使车体保持悬浮，在此之前车需要靠车轮行驶。……日本技术的缺点在于成本高，高温超导的工艺费用高以及车内的极限磁场。超导线圈需要连续不断地冷却，而且10cm大的间隙会产生很高的泄漏磁场。装有心脏起搏器的人不能乘坐磁悬浮高速列车。”另据“http://www.stcsm.gov.cn/newspecial/common/detail.asp？pid＝26什么是磁浮列车”说：“超导磁浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。” 

一份公开号CN 1431114A，申请号03114974.X的中国专利文件公开了一种磁悬浮列 车，其“每一路轨悬浮磁阵列由n(n＝1，2，3……)列相同的且长度与路轨等长的磁列相互平行而等间隔地沿垂直于路轨方向水平地排布在路基上而成。……路轨导向磁阵列的长度等于整条路轨的长度。……车载导向磁阵列的长度与列车等长。……磁啮条装在路基上，其长度方向平行于路轨而且与路轨等长。” 

这专利文件还说：“中国西南交通大学……高温超导磁悬浮列车。其结构如下：在路轨上铺上永磁体，列车底部装薄底低温杜瓦，内盛液氮。杜瓦内底部装YBCO高温超导体。用非理想第二类超导体抗磁性和磁通钉扎来实现稳定磁悬浮。这种系统的优点是悬浮本身不耗电，也不用液氦，但其突出的缺点是悬浮高度在5mm以下才能有较大的悬浮力。”