本发明涉及磁悬浮履带车，具体涉及一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车。
背景技术：
1、履带车具有对地面单位压力小、抓地力强、越野性能好和通过性能强等优点，被广泛应用于各种工程机械和农用机械中。现有技术中，履带车的底盘和车体通常采用刚性连接，仅在履带轮组和底盘连接处设有钢弹簧隔振。然而普通钢弹簧的阻尼较小，对于线路不平顺等外界激扰的消振效果较差，且履带车多用于复杂、恶劣的地形环境中，路面平顺度较差，二者皆导致传递至履带车体的振动较为剧烈，显著影响了履带车的乘坐舒适性和运行品质。此外，履带车多采用内燃机或电动机输出转矩，并通过传动机构驱动履带行进。行进过程由于存在较大的摩擦损耗，动力消耗大，传动部件易损坏，降低了能源的使用效率，增大了后期运营维护成本。
2、虽然在现有技术中已有把磁悬浮概念引用到履带车中，如公开号为cn105857111a，名称为一种新型悬浮推进二合一磁悬浮系统的专利公开了采用履带磁体与车道铝板之间产生磁作用，使得车体悬浮，但是这种悬浮是需要车体先运动，才能产生悬浮力，不利于节能和车体平稳运行。
3、而公开号为cn 101209676b专利名称为磁悬浮履带式直线电机电力驱动车的专利中，公开了可调节悬浮力的悬浮系统，具体为履带内表面铺有永磁体，与履带永磁体相对面的车架位置装有极性相同的永磁体，数组永磁体和可调节电流的电磁铁组成所述可调节悬浮力的悬浮系统，还公开了关于驱动系统的组成：车架两侧各设一条履带，驱动系统为固定于车架的直线电机电磁线圈作为初级和镶嵌在履带上的复合板(直线电机次级)作为次级构成的左、右两台直线电机，虽然该专利公开了采用电磁、永磁混合悬浮系统，永磁体提供基本的悬浮力，电磁铁提供可控的悬浮力。由于磁力悬浮的作用，使车架和产生振动的部分脱离接触，并可根据需要调节电磁力，使悬浮系统适应不同路况的要求，对改善车辆行驶平顺性和使用性能。但是在该专利中，是通过永磁体和电磁铁来提供悬浮力，这种磁悬浮结构所用永磁体数相对较多，且因满足车辆悬浮位置可调的目的，需要外加电磁控制器，增加整车重量与负荷，该专利的悬浮系统需要大量永磁体提供悬浮力，致使整车成本相对较大。该专利的可调悬浮位置由电磁铁与永磁体相互作用产生，而电磁铁的控制对时效性及控制精度的要求较高，同时能耗较高，影响整车续航。
4、基于上述现有专利存在的问题，有必要研究一种能耗更小，运行更平稳的磁悬浮履带车。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：现有的磁悬浮履带车能耗较大、成本高且运行平稳性较差。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，包括：车体、底盘、超导磁悬浮系统、直线电驱动系统、带动车体运动的履带、所述超导磁悬浮系统包括设置于车体上的超导磁体组件和设置在底盘上的永磁轨道，用于使所述车体垂向悬浮，所述直线电驱动系统包括设置于底盘下侧的初级绕组和设置于履带内侧的次级磁片用于推进履带纵向运动。
4、本发明通过超导磁体组件与永磁轨道的相互作用实现悬浮车体的自稳定悬浮、导向以及跟踪底盘纵向移动；底盘下侧的初级绕组和履带板内侧的次级磁片组成的直线电驱动系统，实现履带车的推进功能；本发明通过超导磁悬浮和初级绕组和次级磁片组成的直线电驱动配合作用，能有效降低了车体振动，提升了乘坐舒适性，采用直线电机驱动提高了能源利用率，能减少了机械损耗，且超导磁悬浮的悬浮能力强，所用永磁体数量并不多，能在一定程度上减轻车身重量。
5、所述超导磁体组件包括杜瓦和液氮供应组件，所述杜瓦设置在车体的侧面。
6、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，所述底盘包括底盘底座，所述底盘底座包括相互连接组成t型结构的垂向板和横板，所述横板上方设置有永磁轨道，且所述永磁轨道位于所述超导磁体组件的下方，所述垂向板的底部设置有所述初级绕组，所述垂向板的两侧设置有负重轮，所述负重轮与所述履带滚动连接，所述次级磁片位于两个所述负重轮之间。
7、本发明通过将底盘设计为横截面呈t型结构的形状，将超导磁悬浮系统的永磁轨道设置在t型结构的顶部，在t型结构两侧的凹陷处安装负重轮，并且在t型结构的底部设置初级绕组，这样使得直线电驱动系统和超导磁悬浮系统在垂向空间上一个处于最上方一个处于最下方，且两者之间的距离至少大于负重轮的直径，充分减少了两个磁系统之间的磁干扰，显著提升了履带车的运行效率，减少了能量损耗，且负重轮位于t型结构凹陷处，也充分利用了空间，使得整个底盘结构紧凑，底盘体积减小，质量减轻，更节能。
8、其次，由于负重轮位于t型两侧的凹陷处，而初级绕组和所在的履带的次级磁片位于负重轮之间，这在一定程度上使得负重轮对直线电驱动系统的磁场有一定的阻挡作用，更减少了直线电驱动系统与超导磁悬浮系统之间的磁干扰。
9、最后，因为负重轮的紧凑化设计，使得底盘底座设计为t型结构，其底部面积变小，为了保证直线电驱动系统充分的动力，底盘底座的底部绕组铁芯以及履带内侧的次级磁片构成双凸极结构，在保证底盘结构紧凑且减少两个磁系统的磁干扰的同时增大了直线电驱动系统对履带车的推进力。
10、进一步地，所述负重轮采用低碳钢材料制造，使得负重轮具有屏蔽磁场的作用。
11、进一步地，所述负重轮侧面涂覆硅钢片颗粒或软磁铁氧体等高导磁率和电阻率材料实现磁屏蔽作用。
12、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，所述车体的底部设置有起落架，所述起落架包括伸缩驱动杆和若干连杆，通过伸缩驱动杆和若干连杆的状态变化实现起落架对车体的支撑和保护。
13、所述伸缩驱动杆包括第一伸缩驱动杆和第二伸缩驱动杆，所述第一伸缩驱动杆用于控制车体底部距离地面的高度，所述第二伸缩驱动杆用于控制第一伸缩驱动杆与地面的接触角度。
14、所述第二伸缩驱动杆通过第一连杆与第一伸缩驱动杆连接，所述第一伸缩驱动杆的一端和第二伸缩驱动杆的一端均与所述车体铰接，所述第二伸缩驱动杆的另一端与所述第一连杆的另一端转动连接；所述第二伸缩驱动杆的铰接端通过第二连杆与车体连接，所述第二伸缩驱动杆用于控制第一伸缩驱动杆与地面的接触角度，还可以收起第一伸缩驱动杆，所述第一伸缩驱动杆的自由端设置有支脚，所述第一伸缩驱动杆还通过第三连杆与车体连接，支脚的面积较大，利于更好地支撑车体，保证其平稳。
15、在垂向悬浮上，当车体未处于稳定悬浮状态时，起落架的伸缩杆与地面接触，提供车体所需的支撑力，防止超导磁体组件和永磁轨道接触。当超导磁体进入超导态后，收起伸缩杆，在重力作用下车体向下运动，超导磁体内部产生的感应电流与永磁轨道提供的外磁场相互作用产生悬浮力；当悬浮力与车体自身重力平衡时，实现稳定悬浮。车体结束悬浮状态时，通过伸长伸缩杆释放起落架，防止超导磁体组件与永磁轨道发生碰撞。
16、此外，当履带车体的垂向位移量超过设定值，起落架支撑座会与地面接触，本发明可通过控制起落架支撑长度约束车体的最大垂向下沉量，避免履带车运行过程中发生车体砸轨等危险现象。
17、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，所述底盘上设置有止挡组件，所述止挡组件围合所述超导磁体组件，所述止挡组件的高度大于上磁体组件和下磁体组件之间的悬浮间隙。
18、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，所述止挡组件包括间隔设置在底盘不同方位的多个限位板。
19、优选地，所述止挡组件包括间隔设置在底盘横向的横向限位板和间隔设置在底盘纵向的纵向限位板，所述横向限位板和纵向限位板的内侧均设置有止挡减振块。
20、优选地，所述横向限位板和纵向限位板的内侧间隔设置有刚性止挡板，两个相邻所述刚性止挡板之间设置有止挡减振块，所述止挡减振块为橡胶块。
21、优选地，所述横向限位板和纵向限位板的内侧设置环形的刚性止挡板，所述刚性止挡板中设置有弹性件或者橡胶块。
22、在极端工况下，当横向或纵向作用力超过车体的水平方向自稳定力或其他危险情况导致车体未能及时跟踪底盘运动时，车体相对于底盘的横向或纵向位移会增大。一旦此位移超过设定值，横向止挡和纵向止挡将与超导磁体组件接触并发挥作用，吸振并提供回复力，保护车体，避免车体砸轨等危险事故的发生。
23、进一步地，所述止挡组件与所述负重轮的位置在纵向投影上呈相互错开设置。
24、进一步地，在横向上的止挡组件宽度大于等于底盘顶部的永磁轨道的宽度。
25、这样负重轮和止挡组件可以配合对超导磁悬浮系统和直线电驱动系统之间的磁场起到更好地隔断作用，更好地减少两个系统之间的磁干扰。
26、进一步地，所述横向限位板和纵向限位板采用低碳钢材料制造或者表面涂敷有高导磁率和电阻率材料以实现更好的磁屏蔽作用。
27、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，还包括张紧支撑系统，所述张紧支撑系统包括张紧轮、伸缩组件和转动台，所述张紧轮与所述履带接触支撑连接，所述转动台设置于所述车体上，所述张紧轮通过所述伸缩组件与转动台连接。
28、在履带车运行过程中，由于悬浮高度波动和路面不平顺等，履带的张紧度也会随之动态变化。然而过于松弛的履带在运动中会出现跳振或者脱轨，过紧的履带会增加张紧轮与履带间的摩擦力，造成能量损耗与磨损。通过控制伸缩组件的伸缩量可实现张紧轮的纵向运动，通过控制转动台的旋转角度可实现张紧轮的垂向运动，以此实现履带的张紧可调。
29、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，每个履带的两端分别连接2个所述张紧轮，所述履带的两端内侧与所述张紧轮啮合。
30、本发明优选一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，所述履带包括履带板，所述履带板内侧上设置有所述次级磁片，所述履带板上还设置有齿轨，所述次级磁片位于两条所述齿轨之间，所述张紧支撑系统的张紧轮上设置有凸齿，所述齿轨与所述凸齿啮合。
31、所述齿轨与次级磁片之间形成纵向上的凹槽，所述负重轮和支撑轮位于所述凹槽中起到横向的限位作用，履带上的齿轨和张紧轮上的凸齿配合，再加上超导磁悬浮的强钉扎作用，使得整个履带的运行稳定性好，且减耗节能。
32、优选地，所述凹槽中设置有沿纵向分布的诱导齿，所述负重轮和支撑轮上设置有与诱导齿匹配的导向槽，所述诱导齿和导向槽配合将负重轮和支撑轮更好地限位在横向上，有效防止偏移，更好地保证履带运行的稳定性。
33、本发明具有如下的优点和有益效果：
34、1、本发明采用超导磁悬浮和直线电驱动系统配合，在垂向悬浮上，可实现车体的静态悬浮，无需初速度。此外，磁悬浮的非接触特性显著改善了车体在稳定悬浮状态下的振动幅值较大、振动频率较高等问题，有效提升了履带车的运行品质和乘坐舒适性，而直线电驱动系统的初级绕组通电后产生吸引次级铁片的纵向电磁力，驱动车辆前进；通过对两侧直线电机的驱动力实时调节，实现履带车的转向运动，使得整个履带车节能且易于控制。
35、2、本发明通过合理布局超导磁悬浮系统和直线电驱动系统的位置，在保证底盘结构紧凑减轻且尽量减少两个磁系统的磁干扰的同时增大了直线电驱动系统对履带车的推进力。
36、3、本发明通过合理布局次级磁片、齿轨和诱导齿的位置以及超导磁悬浮的强钉扎作用，使得负重轮、支撑轮、张紧轮以及履带在横向上充分稳定，有效保证整个履带的运行稳定性和减耗节能。
37、4、本发明通过设置止挡组件，一方面能避免杜瓦在极端情况下车体与底盘跟踪出现异常而导致的车体砸轨等，且能与底盘、负重轮等布局一起配合减少两个磁系统的磁干扰。
38、5、本发明通过设置起落架，通过调整起落架的伸缩驱动杆和若干连杆的状态变化实现起落架对车体的支撑和保护。
1.一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述底盘(5)包括底盘底座(501)，所述底盘底座(501)包括相互连接的垂向板和横板，所述横板上方设置有永磁轨道(6)，且所述永磁轨道(6)位于所述超导磁体组件的下方，所述垂向板的底部设置有所述初级绕组(7)，所述垂向板的两侧设置有负重轮(8)，所述负重轮(8)与所述履带(2)滚动连接，所述次级磁片(202)位于两个所述负重轮(8)之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述车体(1)的底部设置有起落架(10)，所述起落架(10)包括伸缩驱动杆和若干连杆，通过伸缩驱动杆和若干连杆的状态变化实现起落架(10)对车体(1)的支撑和保护。
4.根据权利要求1或2所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述底盘(5)上设置有止挡组件，所述止挡组件围合所述超导磁体组件。
5.根据权利要求4所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述止挡组件包括间隔设置在底盘(5)横向的横向限位板(503)和间隔设置在底盘(5)纵向的纵向限位板(502)，所述横向限位板(503)和纵向限位板(502)的内侧均设置有止挡减振块(504)。
6.根据权利要求1或2所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，还包括张紧支撑系统(3)，所述张紧支撑系统(3)包括张紧轮(301)、伸缩组件(302)和转动台(303)，所述张紧轮(301)与所述履带(2)接触支撑连接，所述转动台(303)设置于所述车体(1)上，所述张紧轮(301)通过所述伸缩组件(302)与转动台(303)连接。
7.根据权利要求6所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，每个履带(2)的两端分别连接2个所述张紧轮(301)，所述履带(2)的两端内侧与所述张紧轮(301)啮合。
8.根据权利要求1或2所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述履带(2)包括履带板(201)，所述履带板(201)内侧上设置有所述次级磁片(202)，所述履带板(201)上还设置有齿轨(203)，所述次级磁片(202)位于两条所述齿轨(203)之间，所述张紧支撑系统(3)的张紧轮(301)上设置有凸齿，所述齿轨(203)与所述凸齿啮合。
9.根据权利要求8所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述履带板(201)呈槽型结构，所述次级磁片(202)位于履带板(201)的上表面。
10.根据权利要求4所述的一种带永磁轨道的超导磁悬浮电驱动履带车，其特征在于，所述止挡组件与所述负重轮(8)的位置在纵向投影上呈相互错开设置。
