郑珺,温鹏,胥译欢

西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川 成都,610031

1 引 言

随着社会的发展,在交通运输方面,能源成本与时间成本成为人们最为关注的问题,人们殷切期待着更加高速、绿色且经济的交通运输系统.相较于传统轮轨交通系统,磁悬浮技术突破了传统轮轨黏着、摩擦极限等因素的制约,具有低能耗、无磨损、污染小和安全可靠的优势,成为各国先进轨道交通发展的关键技术[1].其中,超导电动磁浮和超导钉扎磁浮技术分别采用不同形式的超导磁体作为车载悬浮单元,是超导磁浮交通的主要备选形式[2].

如图1(a)所示,超导电动悬浮(Electrodynamic Suspension,EDS)基于动生原理,利用车载超导线圈磁体与两侧直立式轨道8字型零磁通线圈之间的磁斥力克服重量实现稳定悬浮[3].日本低温超导电动磁浮的车载低温超导磁体,采用Nb Ti合金低温超导线材,需要使用4.2 K液氦(-269℃)浴冷以获得较好的超导性能.倘若低温容器内部液氦余量不足,导致超导磁体温度上升,进而造成超导磁体线圈恢复常导态,电阻升高,大载流的超导线圈会产生大量焦耳热导致线圈断裂而悬浮失效,发生危险事故[4].4.2 K液氦的深冷环境需求下,超导电动磁浮的车载NbTi磁体低温制冷系统组成复杂,如图1(b).

图1 EDS车结构示意图(a)与车载低温容器示意图(b)Fig.1 Schematic diagram of the EDS vehicleand its cryostat

超导钉扎磁浮(Superconducting flux-pinning magnetic levitation,SML)基于感生原理,利用车载高温超导块材的强磁通钉扎特性与地面永磁轨道外场间的电磁相互作用在宏观上产生悬浮力、导向力而……