1.本实用新型涉及悬浮推进设备技术领域，特别涉及一种高速悬浮推进系统。
背景技术：
2.目前的电磁发射、高速滑橇以及超级高铁等领域，滑车或称为车体，在悬浮轨道高速推进的过程中，存在以下几点不足：
3.一、车体与悬浮轨道之间在高速行驶的过程中，车体的下部与悬浮轨道之间容易接触，造成车体在高速行驶中磨损严重，同时会伴随较大的振动；
4.二、现有的车体高速推进系统速度受限，传动效率低；
5.三、目前的悬浮推进系统成本高。
技术实现要素：
6.本实用新型提供了一种高速悬浮推进系统，以解决现有悬浮推进系统速度受限、高速行驶过程中振动大的技术问题。
7.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
8.本实用新型提供了一种高速悬浮推进系统，包括滑车、悬浮推进机构、支撑机构；
9.所述滑车通过外部车轨架设在所述支撑机构上；
10.所述悬浮推进机构包括安装在所述支撑机构上的若干个plg线圈模块以及安装在所述滑车下部的若干个磁体组件；若干个plg线圈模块横向对称布置，若干个所述磁体组件分别悬浮在若干个所述plg线圈模块内；
11.所述plg线圈模块包括定子线圈组件、8字线圈组件和多对导线；8字线圈组件安装在支撑机构上，定子线圈组件安装在8字线圈组件上靠近磁体组件的一侧；8字线圈组件包括沿外部轨道的长度方向排布的多对8字线圈，多对所述8字线圈分别通过多对所述导线电连接。
12.进一步地，所述8字线圈均由两个独立线圈组成，且两个独立线圈的引出线相互连接构成并联结构。
13.进一步地，所述定子线圈组件包括四个第一定子骨架和多个定子绕组；
14.四个第一定子骨架横向布置，四个第一定子骨架两两一组，两组第一定子骨架对称设置，且均安装在外部轨道上并沿外部轨道的长度方向排布，两个第一定子骨架上均设置有多个线槽，多个线槽等距设置并朝第一定子骨架的长度方向排布；
15.多个所述定子绕组分成四组，每组所述定子绕组的数量均与第一定子骨架上线槽的数量相等且分别对应，四组所述定子绕组分别设置在四个第一定子骨架的线槽内。
16.进一步地，所述磁体组件包括多个磁体，多个所述磁体等距安装在所述滑车的下部，并沿所述滑车的长度方向排布。
17.进一步地，所述磁体组件的数量设置为两个，两个所述磁体组件对称设置在所述滑车的下部；
18.所述plg线圈模块的数量设置为两个，两个所述磁体组件分别悬浮在两个所述plg线圈模块内。
19.进一步地，所述磁体选用超导磁体，所述超导磁体包括若干对n、s交替排列的超导线圈，优选的，所述超导磁体包括一对n、s交替排列的超导线圈。
20.进一步地，所述磁体选用永磁铁。
21.进一步地，所述支撑机构包括支撑框架和若干个支撑台；
22.若干个所述支撑台安装在所述支撑框架的上部；所述支撑台的数量与所述plg线圈模块相等且对应，若干个所述plg线圈模块分别安装在若干个所述支撑台上；外部轨道架设在若干个所述支撑台上。
23.进一步地，所述支撑机构采用钢模板混凝土预制整体成型，内嵌非金属复合加强筋以增强结构的受载能力。
24.进一步地，所述plg线圈模块还包括线圈模块接口，所述plg线圈模块通过所述线圈模块接口与支撑框架连接。
25.本实用新型的有益效果：
26.1、本实用新型提出一种高速悬浮推进系统，将磁悬浮技术和电磁推进技术应用于电磁发射、高速滑橇以及超级高铁等领域，能够大幅度降低系统的磨损和振动，突破现有的速度极限，提高效率，降低成本，提升悬浮推进系统的整体性能；
27.2、本实用新型采用磁浮技术实现无接触支撑，避免滑体与外部轨道的刚性接触，能够大大降低滑体的振动冲击，减小摩擦损耗，并降低对轨道的精度要求，降低系统成本；同时，利用电磁推进技术实现超高速推进，可以实现推进过程可控，降低了发射成本，缩短了悬浮推进系统的发射周期；
28.3、本实用新型中plg线圈模块包括定子线圈组件和8字线圈组件；定子线圈组件安装在8字线圈的一侧并利用超导磁体作为电机的动子；定子线圈组件上的定子线圈组件作为直线电机上的定子，多对8字线圈作为另外的定子，两种定子共用一个磁体组件，磁体组件即多个超导磁体，具体的，该机构，可降低悬浮推进系统的设备成本，也可提高悬浮推进系统的推进速度，同时可提高悬浮推进系统的悬浮和导向能力；
29.4、本实用新型中超导磁体的数量为四个，且分别安装在滑车下部的四个边角位置处，同时本实用新型可根据需求，增加超导磁体的数量，可调节性更强，同时便于向市面上进行推广应用。
附图说明
30.图1为本实用新型的结构示意图；
31.图2为滑车的机构示意图；
32.图3为悬浮推进系统的工作原理图；
33.图4为定子线圈组件的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.1、滑车；11、车架；12、滑块；
36.2、悬浮推进机构；21、plg线圈模块；211、定子线圈组件；2111、第一定子骨架；2112、定子绕组；212、8字线圈组件；22、磁体组件；
37.3、支撑机构；31、支撑框架；32、支撑台。
具体实施方式
38.下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。在本实用新型的描述中，相关方位或位置关系为基于图1所示的方位或位置关系，其中，“上”、“下”是指图1的上下方向，以图1为例，垂直纸面向上为上，垂直纸面向下为下，垂直纸面向左为左，垂直纸面向右为右，垂直纸面向内为前，垂直纸面向外为后，左右方向为横向，上下方向为竖向。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.参照图1，本技术实施例提供了一种高速悬浮推进系统，包括滑车1、悬浮推进机构2、支撑机构3；
41.所述滑车1通过外部车轨架设在所述支撑机构3上；
42.所述滑车1包括车架11和滑块12，所述滑块12安装在所述车架11的下部，所述滑块12嵌入外部车轨中，用于对滑车1低速运行时，对滑车1进行辅助导向与机械限位。
43.所述悬浮推进机构2包括安装在所述支撑机构3上的若干个plg线圈模块21以及安装在所述滑车1下部的若干个磁体组件22；若干个plg线圈模块21横向对称布置，在滑车1高速行驶的过程中，若干个所述磁体组件22分别悬浮在若干个所述plg线圈模块21内；
44.所述plg线圈模块21包括定子线圈组件211、8字线圈组件212和多对导线，每对导线均包含两根导线；8字线圈组件212安装在支撑机构3上，定子线圈组件211安装在8字线圈组件212上靠近磁体组件22的一侧；8字线圈组件212包括沿外部轨道的长度方向排布的多对8字线圈，多对所述8字线圈分别通过多对所述导线电连接。
45.外部轨道作为滑车1低速运行时的辅助导向与机械限位，外部轨道的竖直截面形状为工字型，结构稳定可靠。
46.在本实施例中，所述8字线圈均由两个独立线圈组成，且两个独立线圈的引出线相互连接构成并联结构。
47.在本实施例中，所述定子线圈组件211包括四个第一定子骨架2111和多个定子绕组2112；
48.四个第一定子骨架2111横向布置，且均安装在对应的8字线圈组件212上靠近磁体组件22的一侧，四个第一定子骨架2111两两一组，两组第一定子骨架2111对称设置，且均安装在外部轨道上并沿外部轨道的长度方向排布，四个第一定子骨架2111上均设置有多个线槽，多个线槽等距设置并朝第一定子骨架2111的长度方向排布；
49.每个第一定子骨架2111均沿轨道的长度方向铺设，第一定子骨架2111且每个均由多个第二定子骨架首尾拼接而成，每个第二定子骨架的长度均为1.62m，每个第二定子骨架
上均开设有12个线槽。
50.多个所述定子绕组2112分成四组，每组所述定子绕组2112的数量均与第一定子骨架2111上线槽的数量相等且分别对应，四组所述定子绕组2112分别设置在四个第一定子骨架2111的线槽内。
51.在本实施例中，高速悬浮推进系统还包括控制器、储能逆变系统、测速定位系统；
52.储能逆变系统、测速定位系统均与控制器电连接，控制器、储能逆变系统、测速定位系统均安装在轨道的周侧或者支撑机构3上，储能逆变系统用于为定子线圈提供驱动电流；控制器用于对本实用新型进行控制；测速定位系统用于定位和测速。
53.在本实施例中，高速悬浮推进系统还包括测速定位系统安装接口，测速定位系统安装接口设置在支撑台32上，测速定位系统通过测速定位系统安装接口安装在支撑台32上。
54.在本实施例中，所述磁体组件22包括多个磁体，多个所述磁体等距安装在所述滑车1的下部，并沿所述滑车1的长度方向排布。
55.在本实施例中，所述磁体组件22的数量设置为两个，两个所述磁体组件22对称设置在所述滑车1的下部；所述plg线圈模块21的数量设置为两个，两个所述磁体组件22分别悬浮在两个所述plg线圈模块21内，所述磁体选用超导磁体，所述超导磁体包括若干对n、s交替排列的超导线圈；超导磁体对称安装于滑车1的下部两侧，且每侧均设置2个超导磁体，每侧2个超导磁体可以更好的抑制滑车1俯仰运动。
56.超导磁体提供强磁场，是实现悬浮推进系统大功率推进、超高速悬浮导向的基础。超导磁体采用低温或高温超导带材绕制而成，为提高超导磁体安匝数，超导线圈采用多个单饼线圈串联堆叠。
57.在本实施例中，所述第一定子骨架2111的水平中心线与所述8字线圈的水平中心线平齐。由于8字线圈的上下对称结构，第一定子骨架2111产生的磁场在8字线圈的上线圈和下线圈中产生的感应电压相互抵消，因此不会在8字线圈中产生感应电流，故本实用新型中的第一定子骨架2111可以安装在8字线圈的一侧并利用超导磁体作为电机的动子。定子线圈组件211作为直线电机上的定子，多对8字线圈作为另外的定子，两种定子共用一个磁体组件22，磁体组件22即多个超导磁体，该机构，可降低悬浮推进系统的设备成本，同时可提高悬浮推进系统的推进速度。
58.在本实施例中，所述磁体组件22选用多个永磁铁；优选为四个，四个永磁铁两两一组，并对称设置在滑车1的下部。
59.在本实施例中，所述支撑机构3包括支撑框架31和若干个支撑台32；
60.若干个所述支撑台32安装在所述支撑框架31的上部；所述支撑台32的数量与所述plg线圈模块21相等且对应，若干个所述plg线圈模块21分别安装在若干个所述支撑台32上；外部轨道架设在若干个所述支撑台32上。在本实施例中，所述支撑台32的数量设置为两个，两个支撑台32横向对称设置在支撑框架31上。
61.在本实施例中，所述支撑机构3采用钢模板混凝土预制整体成型，内嵌非金属复合加强筋以增强结构的受载能力。支撑框架31有良好的施工与安装工艺，支撑框架31和两个支撑台32上均设置有多个安装接口，安装接口可以是螺纹孔或者腰型孔，plg线圈模块21利用螺栓和螺纹孔安装在两个支撑台32上，支撑框架31通过螺丝和腰型孔固定安装在地面
上。
62.安装接口有一定的误差调节能力，能保证plg线圈模块21安装时的精度调整要求；具体的，在安装plg线圈模块21时，可以通过增加垫片的方式，调整plg线圈模块21的平直度；同时在安装支撑框架31时，可通过腰型孔调整支撑框架31甚至整个实用新型在竖向方向上的平直度。
63.本实用新型的悬浮原理是：
64.当滑车1带动载流的超导磁体沿外部轨道运动时，超导磁体的磁场会在其左右两侧的8字线圈中产生感应电压。8字线圈由上下方向布局的两个独立线圈组成，以下为了便于理解，分别命名为上线圈和下线圈；这些线圈由导体线材(如铜、铝等良导体)绕制而成，通常采用多层多匝结构以减少涡流损耗。上线圈和下线圈采用并联方式形成闭合回路，当线圈中产生闭合电流时，上下线圈中的电流方向相反，形成“8”字形状。
65.当超导磁体的水平中心线向下偏离8字线圈的中心线时，下线圈产生的电压高于上线圈产生的电压，于是在上线圈和下线圈构成的闭合回路中将产生电流。由于上线圈和下线圈采用并联结构，因此流过上线圈和下线圈的电流方向是相反的，它们产生的磁场方向也是相反的。对于下线圈来说，其电流产生的磁场与超导磁体相互排斥产生斥力，而上线圈的电流产生的磁场与超导磁体相互吸引，二者共同作用将对超导磁体产生向上的浮力分量。
66.当超导磁体的水平中心线向上偏离8字线圈的中心线时，上线圈产生的电压高于下线圈产生的电压，该过程产生的感应电流方向和上述过程正好相反，而上线圈和下线圈产生的作用力方向也将相反，其效果是上线圈和下线圈产生的合力将对超导磁体产生向下的斥力分量。该过程也表明，采用8字线圈结构的悬浮系统具有上下对称的双向悬浮刚度，既能产生向上的浮力，也能约束超导磁体产生向下的压力，这种双向悬浮刚度特性对于大推力的地面超高速电磁发射系统来说是必须的。
67.本实用新型的导向原理是：
68.当滑车1带动载流的超导磁体沿外部轨道运动时，超导磁体的磁场会在其左右两侧的8字线圈中产生感应电压。当超导磁体的垂直中心线向左偏离靠近左侧8字线圈时，左侧8字线圈在并联端子上产生的电压将高于右侧8字线圈并联端子产生的电压，该电压差将通过连接左右线圈的交叉互联导线产生附加电流分量，导致附加电流方向相同，它们共同对超导磁体产生向右的排斥力，而右侧8字线圈的附加电流和左侧的8字线圈附加电流正好相反，因此对超导磁体产生向右的吸引力，左右两侧的8字线圈共同作用将对超导磁体产生向右的导向力。
69.当超导磁体的垂直中心线向右偏离靠近右侧8字线圈时，右侧8字线圈在并联端子上产生的电压将高于左侧8字线圈并联端子的电压，该过程产生的附加感应电流方向正好与上述过程相反，因而对超导磁体产生的排斥力是向左的。该过程说明，本方案同样具有双向导向刚度，这一特性地面超高速电磁发射系统来说是必须的。
70.值得说明的是，本实用新型采用双侧对称8字线圈阵列结构，当超导磁体的水平中心和8字线圈阵列的中心线不平齐时，由于左右两侧8字线圈对超导磁体产生的静排斥力方向是相反的，因此8字线圈对超导磁体产生的水平静斥力相互抵消，这一点大大降低了对超导磁体安装结构的机械强度要求。
71.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。