一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构的制作方法

1.本实用新型涉及航天电磁发射技术领域，尤其涉及一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构。


背景技术：

2.在高速磁浮交通领域和航天电磁发射领域，为了增加推力密度多采用超导直线电机作为动力输出装置。然而，超导直线电机强磁场在高速运行过程中，超导磁体产生的励磁磁场会切割混凝土梁内钢筋及铁磁性管道而感生涡流，进而附加额外的涡流磁阻力和电磁吸力。该涡流磁阻力直接影响驱动装置的牵引特性及运行效率。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，能够解决现有技术中磁阻力会影响驱动装置的牵引特性及运行效率的技术问题。
4.本实用新型提供了一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，所述支撑结构包括前层基板、桁架支撑板、加强件、后层基板和连接件；
5.所述前层基板的前端面设有上下两组第一限位凹槽单元和上下两组第一连接孔单元，每组所述第一限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一限位凹槽，每组所述第一连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一连接孔，所述第一限位凹槽用于放置线圈模组；后端面设有上下两组第二限位凹槽单元和第一个十字型限位凹槽单元，每组所述第二限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二限位凹槽，所述第一个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一个十字型限位凹槽，所述第二限位凹槽和所述第一个十字型限位凹槽的竖直段用于放置所述桁架支撑板，所述第一个十字型限位凹槽的水平段用于放置所述加强件；
6.所述后层基板与所述前层基板相对设置，所述后层基板的前端面设有上下两组第三限位凹槽单元、第二个十字型限位凹槽单元和上下两组第二连接孔单元，每组所述第三限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第三限位凹槽，所述第二个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二个十字型限位凹槽，每组所述第二连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二连接孔，所述第三限位凹槽和所述第二个十字型限位凹槽的竖直段用于放置所述桁架支撑板，所述第二个十字型限位凹槽的水平段用于放置所述加强件；所述后层基板的上端面和下端面均设有用于放置锚固板的定位槽；
7.所述桁架支撑板的数量为多个，多个所述桁架支撑板设置在所述前层基板与所述后层基板之间，每个所述桁架支撑板为前后对称且左右对称结构，每个所述桁架支撑板的左端面和右端面分别设有第四限位凹槽，所述第四限位凹槽用于放置所述加强件；每个所述桁架支撑板的前端面和后端面分别设有上部凸起部、中部凸起部和下部凸起部，前端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第二限位凹槽相适配，后端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第三限位凹槽相适配，前端面的中部凸起部与所述第一个十字型限位凹槽的竖直
段相适配，后端面的中部凸起部与所述第二个十字型限位凹槽的竖直段相适配；所述桁架支撑板的上部凸起部与中部凸起部之间的凹陷部和中部凸起部与下部凸起部之间的凹陷部均设有第三连接孔；
8.所述加强件的数量为多个，多个所述加强件设置在所述前层基板与所述后层基板之间，每个所述加强件呈c型，前端水平段放置于所述第一个十字型限位凹槽的水平段内且与所述前层基板相连，后端水平段放置于所述第二个十字型限位凹槽的水平段内且与所述后层基板相连，竖直段放置于所述第三限位凹槽内且与所述桁架支撑板相连；
9.所述连接件的数量为多个，每个所述连接件依次穿过所述第一连接孔、所述第三连接孔和所述第二连接孔，以实现所述前层基板、所述桁架支撑板与所述后层基板的连接。
10.优选的，所述前层基板为非导磁非导电的复合材料板。
11.优选的，所述桁架支撑板为非导磁非导电的复合材料板。
12.优选的，所述加强件为非导磁非导电的复合材料板。
13.优选的，所述后层基板为非导磁非导电的复合材料板。
14.优选的，所述后层基板还设有用于放置电缆线的电缆孔。
15.优选的，所述后层基板的后端面与轨道梁相连。
16.优选的，所述后层基板的后端面与轨道梁通过螺栓连接。
17.优选的，所述加强件与所述前层基板、所述后层基板和所述桁架支撑板均通过螺栓连接。
18.优选的，所述桁架支撑板与所述前层基板和所述后层基板均为过盈配合，所述加强件与所述前层基板、所述后层基板和所述桁架支撑板均为过盈配合。
19.应用本实用新型的技术方案，通过设置地面模组支撑结构将次级强磁场源与轨道梁中的导磁导电材料之间的等效距离增加，减少了导磁导电材料产生的磁阻力；此外，通过地面模组支撑结构的各结构件之间过盈配合及局部结构优化设置，在满足大负载载荷结构强度前提下进一步减轻支撑结构重量。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
21.图1示出了根据本实用新型的一种实施例提供的用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构的结构示意图；
22.图2a示出了图1中支撑结构的前层基板的前视图；
23.图2b示出了图1中支撑结构的前层基板的后视图；
24.图3a示出了图1中支撑结构的桁架支撑板的立体示意图；
25.图3b示出了图3a中支撑结构的桁架支撑板的左视图；
26.图4示出了图1中支撑结构的加强件的立体示意图；
27.图5a示出了图1中支撑结构的后层基板的前视图；
28.图5b示出了图1中支撑结构的后层基板的后视图。
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.1、前层基板；11、第一限位凹槽；12、第一连接孔；
31.13、第二限位凹槽；14、第一个十字型限位凹槽；
32.2、桁架支撑板；21、第三连接孔；22、第四限位凹槽；
33.3、加强件；31、桁架支撑板固定孔；
34.32、前层基板固定孔；33、后层基板固定孔；
35.4、后层基板；41、定位槽；42、固定螺栓孔；
36.43、电缆孔；44、第二个十字型限位凹槽；
37.45、第二连接孔；46、第三限位凹槽。
具体实施方式
38.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。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
39.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。
40.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实用新型的范围。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。
41.如图1-图5所示，本实用新型提供了一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，所述支撑结构包括前层基板1、桁架支撑板2、加强件3、后层基板4和连接件；
42.所述前层基板1的前端面设有上下两组第一限位凹槽单元和上下两组第一连接孔单元，每组所述第一限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一限位凹槽11，每组所述第一连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一连接孔12，所述第一限位凹槽11用于放置线圈模组；后端面设有上下两组第二限位凹槽单元和第一个十字型限位凹槽单元，每组所述第二限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二限位凹槽13，所述第一个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一个十字型限位凹槽14，所述第二限位凹槽13和所述第一个十字型限位凹槽14的竖直段用于放置所述桁架支撑板2，所述第一个十字型限位凹槽14的水平段用于放置所述加强件3；
43.所述后层基板4与所述前层基板1相对设置，所述后层基板4的前端面设有上下两组第三限位凹槽单元、第二个十字型限位凹槽单元和上下两组第二连接孔单元，每组所述第三限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第三限位凹槽46，所述第二个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二个十字型限位凹槽44，每组所述第二连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二连接孔45，所述第三限位凹槽46和所述第二个十字型限位凹槽44的竖直段用于放置所述桁架支撑板2，所述第二个十字型限位凹槽44的水平段用于放置所述加强件3；所述后层基板4的上端面和下端面均设有用于放置锚固板的定位槽41；
44.所述桁架支撑板2的数量为多个，多个所述桁架支撑板2设置在所述前层基板1与所述后层基板4之间，每个所述桁架支撑板2为前后对称且左右对称结构，每个所述桁架支撑板2的左端面和右端面分别设有第四限位凹槽，所述第四限位凹槽用于放置所述加强件3；每个所述桁架支撑板2的前端面和后端面分别设有上部凸起部、中部凸起部和下部凸起部，前端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第二限位凹槽13相适配，后端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第三限位凹槽46相适配，前端面的中部凸起部与所述第一个十字型限位凹槽14的竖直段相适配，后端面的中部凸起部与所述第二个十字型限位凹槽44的竖直段相适配；所述桁架支撑板2的上部凸起部与中部凸起部之间的凹陷部和中部凸起部与下部凸起部之间的凹陷部均设有第三连接孔21；
45.所述加强件3的数量为多个，多个所述加强件3设置在所述前层基板1与所述后层基板4之间，每个所述加强件3呈c型，前端水平段放置于所述第一个十字型限位凹槽14的水平段内且与所述前层基板1相连，后端水平段放置于所述第二个十字型限位凹槽44的水平段内且与所述后层基板4相连，竖直段放置于所述第三限位凹槽46内且与所述桁架支撑板2相连；
46.所述连接件的数量为多个，每个所述连接件依次穿过所述第一连接孔12、所述第三连接孔21和所述第二连接孔45，以实现所述前层基板1、所述桁架支撑板2与所述后层基板4的连接。
47.本实用新型通过设置地面模组支撑结构将次级强磁场源与轨道梁中的导磁导电材料之间的等效距离增加，减少了导磁导电材料产生的磁阻力；此外，通过地面模组支撑结构的各结构件之间过盈配合及局部结构优化设置，在满足大负载载荷结构强度前提下进一步减轻支撑结构重量。
48.常规高速磁浮用直线电机，初级模组直接挂装与轨道梁上，次级强磁场源在运行过程中会在混凝土梁内导磁导电钢筋及其他导磁导电材料中感生涡流，进而感生涡流磁场与次级强磁场之间产生磁阻力，降低系统效率。本实用新型从物理结构角度出发，在轨道梁和线圈模组之间增加地面模组支撑结构，可以将次级强磁场与轨道梁内导磁导电材料之间距离增大，进而降低由导磁导电材料引起的磁阻力；同时，地面模组支撑结构可以将模组电磁载荷间接传递到轨道梁，避免模组空间狭小导致模组结构设计难度加大的问题；此外，地面模组支撑结构采用桁架拼接结构，加强件3和桁架支撑板2有效的分解模组电磁载荷，避免局部应力过大问题，且相邻桁架支撑板2之间为中空设计，有利于模组安装及后期维修。
49.如图2所示，为本实用新型的前层基板示意图。在图2中，第一连接孔12为螺栓孔，其为沉头孔，前视图中为沉头，后视图中为贯通孔，螺栓装配后螺帽位于沉头孔内，螺帽不
会占用导向空间；第二限位凹槽13用于与桁架支撑板2上下部凸起部进行过盈配合，防止桁架支撑板2左右行进方向移动；第一个十字型限位凹槽14，开有水平段(左右方向)和竖直段(上下方向)凹槽组合为十字型，进一步的限制桁架支撑板2移动，同时将模组结构的电磁力传递到桁架支撑板2及加强件3。
50.如图3所示，为本实用新型的桁架支撑板示意图。在图3中，所述桁架支撑板2与所述前层基板1和所述后层基板4均为过盈配合，该桁架支撑板2所起作用为传递前层基板1电磁力到后层基板4，并分担部分推进方向(左右方向)推进力和悬浮力(上下方向)；其中，第三连接孔21用于前层基板1和后层基板4之间螺杆连接固定；所述第四限位凹槽分别与左右两侧的加强件3过盈配合。
51.如图4所示，为本实用新型的加强件示意图。在图4中，加强件3与前层基板1、后层基板4和桁架支撑板2的对限位应凹槽均为过盈配合，且加强件3与前层基板1、后层基板4和桁架支撑板2均通过螺栓连接。具体地，加强件3的前端水平段、后端水平段和竖直段分别设有前层基板固定孔32、后层基板固定孔33和桁架支撑板固定孔31，对应的，前层基板1、后层基板4和桁架支撑板2的对应位置也设有连接孔，通过螺栓实现对应位置的连接。该加强件3为前层基板1和后层基板4之间受力传递部件，可以同时承受推进方向(左右方向)、悬浮方向(上下方向)、导向方向(前后方向)三个方向的受力，进一步可以分担部分桁架支撑板2受力，避免出现局部受力过大而损坏。
52.如图5所示，为本实用新型的后层基板示意图。在图5中，后层基板4的后端面与轨道梁相连，具体地，后层基板4设有固定螺栓孔42，通过螺栓与轨道梁连接，该固定螺栓孔42为贯通孔，起固定后层基板4作用，同时承受电磁力中导向力载荷；定位槽41用于放置锚固板，同时将传递到后层基板4电磁力中推进力、悬浮力通过定位槽41施加到锚固板，进一步传导到轨道梁；电缆孔43为通孔，作为模组进出线孔，用于放置电缆线；第二个十字型限位凹槽44用于适配加强件3和桁架支撑板2，预留凹槽起限位作用，防止加强件3和桁架支撑板2在三个方向的移动，同时三者之间过盈配合；第二连接孔45的前视图为光孔，后视图为沉头孔，用于将前层基板1、桁架支撑板2、后层基板4之间固定连接，且与螺杆相匹配的螺帽放置于沉头孔内，后层基板4后视图为一平面，不会引起模组结构在导向上距离变动。
53.根据本实用新型的一种实施例，为了减轻支撑结构重量，前层基板1、桁架支撑板2、加强件3和后层基板4均采用非导磁非导电的复合材料板。进一步地，为了满足大负载载荷结构强度，前层基板1、桁架支撑板2、加强件3和后层基板4均采用非导磁非导电高强度的复合材料板。
54.根据本实用新型的一种实施例，地面模组支撑结构中前层基板1、桁架支撑板2、加强件3、后层基板4的长度和数量均可以按照电磁载荷要求进行调整。此外，在现有桁架支撑板2为竖直放置的基础上可以在加强件3之间增加横向桁架支撑板，进一步加强地面模组支撑结构强度。
55.根据本实用新型的一种实施例，连接件可以采用螺杆。
56.综上所述，本实用新型提供了一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，通过设置地面模组支撑结构将次级强磁场源与轨道梁中的导磁导电材料之间的等效距离增加，减少了导磁导电材料产生的磁阻力；此外，通过地面模组支撑结构的各结构件之间过盈配合及局部结构优化设置，在满足大负载载荷结构强度前提下进一步减轻支撑结构
重量。
57.本实用新型未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
58.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
59.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。
60.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实用新型保护范围的限制。
61.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，其特征在于，所述支撑结构包括前层基板、桁架支撑板、加强件、后层基板和连接件；所述前层基板的前端面设有上下两组第一限位凹槽单元和上下两组第一连接孔单元，每组所述第一限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一限位凹槽，每组所述第一连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一连接孔，所述第一限位凹槽用于放置线圈模组；后端面设有上下两组第二限位凹槽单元和第一个十字型限位凹槽单元，每组所述第二限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二限位凹槽，所述第一个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第一个十字型限位凹槽，所述第二限位凹槽和所述第一个十字型限位凹槽的竖直段用于放置所述桁架支撑板，所述第一个十字型限位凹槽的水平段用于放置所述加强件；所述后层基板与所述前层基板相对设置，所述后层基板的前端面设有上下两组第三限位凹槽单元、第二个十字型限位凹槽单元和上下两组第二连接孔单元，每组所述第三限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第三限位凹槽，所述第二个十字型限位凹槽单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二个十字型限位凹槽，每组所述第二连接孔单元包括沿水平方向间隔设置的多个第二连接孔，所述第三限位凹槽和所述第二个十字型限位凹槽的竖直段用于放置所述桁架支撑板，所述第二个十字型限位凹槽的水平段用于放置所述加强件；所述后层基板的上端面和下端面均设有用于放置锚固板的定位槽；所述桁架支撑板的数量为多个，多个所述桁架支撑板设置在所述前层基板与所述后层基板之间，每个所述桁架支撑板为前后对称且左右对称结构，每个所述桁架支撑板的左端面和右端面分别设有第四限位凹槽，所述第四限位凹槽用于放置所述加强件；每个所述桁架支撑板的前端面和后端面分别设有上部凸起部、中部凸起部和下部凸起部，前端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第二限位凹槽相适配，后端面的上部凸起部和下部凸起部与所述第三限位凹槽相适配，前端面的中部凸起部与所述第一个十字型限位凹槽的竖直段相适配，后端面的中部凸起部与所述第二个十字型限位凹槽的竖直段相适配；所述桁架支撑板的上部凸起部与中部凸起部之间的凹陷部和中部凸起部与下部凸起部之间的凹陷部均设有第三连接孔；所述加强件的数量为多个，多个所述加强件设置在所述前层基板与所述后层基板之间，每个所述加强件呈c型，前端水平段放置于所述第一个十字型限位凹槽的水平段内且与所述前层基板相连，后端水平段放置于所述第二个十字型限位凹槽的水平段内且与所述后层基板相连，竖直段放置于所述第三限位凹槽内且与所述桁架支撑板相连；所述连接件的数量为多个，每个所述连接件依次穿过所述第一连接孔、所述第三连接孔和所述第二连接孔，以实现所述前层基板、所述桁架支撑板与所述后层基板的连接。2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述前层基板为非导磁非导电的复合材料板。3.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述桁架支撑板为非导磁非导电的复合材料板。4.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述加强件为非导磁非导电的复合材料板。5.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述后层基板为非导磁非导电的复合
材料板。6.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述后层基板还设有用于放置电缆线的电缆孔。7.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述后层基板的后端面与轨道梁相连。8.根据权利要求7所述的支撑结构，其特征在于，所述后层基板的后端面与轨道梁通过螺栓连接。9.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述加强件与所述前层基板、所述后层基板和所述桁架支撑板均通过螺栓连接。10.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述桁架支撑板与所述前层基板和所述后层基板均为过盈配合，所述加强件与所述前层基板、所述后层基板和所述桁架支撑板均为过盈配合。

技术总结
本实用新型提供了一种用于抑制轨道磁阻力的电磁发射地面模组支撑结构，包括前层基板、桁架支撑板、加强件、后层基板和连接件；通过设置地面模组支撑结构将次级强磁场源与轨道梁中的导磁导电材料之间的等效距离增加，减少了导磁导电材料产生的磁阻力；此外，通过地面模组支撑结构的各结构件之间过盈配合及局部结构优化设置，在满足大负载载荷结构强度前提下进一步减轻支撑结构重量。本实用新型能够解决现有技术中磁阻力会影响驱动装置的牵引特性及运行效率的技术问题。特性及运行效率的技术问题。特性及运行效率的技术问题。


技术研发人员：张艳清 张志华 曹钊滨 胡道宇 杜修方 李萍 余笔超
受保护的技术使用者：中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/6/14