BR112018076007B1 - VEHICLE, SYSTEM AND METHOD OF MAGNETIC SUSPENSION - Google Patents
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Abstract
Trata-se de um sistema de suspensão magnética (MC1; MC2; MC3) para um veículo (20) que compreende: um trilho (30) produzido a partir de material reativo a um campo magnético e que compreende duas superfícies de lados opostos (R1, R2); uma plataforma de arrasto (50) que desliza no trilho, e que tem substancialmente formato de U, compreende dois braços paralelos (54) cujas superfícies voltadas uma para a outra (P1, P2) delimitam um espaço vazio (G) parcialmente ocupado pelo trilho, cada uma dentre as duas superfícies de lados opostos do trilho, respectivamente, está voltada para uma dentre as superfícies voltadas para os dois braços paralelos, em que a dita plataforma de arrasto tem capacidade para gerar um campo magnético com um eixo geométrico polar (Q) ortogonal àquelas superfícies voltadas uma para a outra.It is a magnetic suspension system (MC1; MC2; MC3) for a vehicle (20) comprising: a track (30) produced from material reactive to a magnetic field and comprising two surfaces on opposite sides (R1, R2); a drag platform (50) that slides on the rail, and which is substantially U-shaped, comprises two parallel arms (54) whose surfaces facing each other (P1, P2) delimit an empty space (G) partially occupied by the rail, each of the two surfaces on opposite sides of the rail, respectively, facing one of the surfaces facing the two parallel arms, wherein said drag platform is capable of generating a magnetic field with an orthogonal polar axis (Q) those surfaces facing each other.
Description
[001] A invenção refere-se - geralmente - a uma suspensão magnética para um veículo ou um compartimento de passageiro, particularmente, um meio de transporte público como um trem aqui, a seguir, tomado como um exemplo.[001] The invention relates - generally - to a magnetic suspension for a vehicle or a passenger compartment, particularly, a means of public transport such as a train, hereafter taken as an example.
[002] Para aumentar a velocidade de cruzeiro, alguns trens se deslocam fora do chão através de sistemas de levitação, que podem ser divididos em dois tipos: sistemas de ar comprimido (consulte o documento número US5909710) e sistemas de campo magnético (consulte o documento número US6664880 ou sistemas Inductrack). Os primeiros sopram ar sob alta pressão sob o trem para formar um coxim; nos segundos, os ímãs sob o trem geram correntes parasitas no interior dos enrolamentos contidos nos trilhos, induzindo, assim, um campo magnético de sustentação. Cada um dentre esses sistemas tem desvantagens.[002] To increase cruising speed, some trains move off the ground using levitation systems, which can be divided into two types: compressed air systems (see document number US5909710) and magnetic field systems (see document number US6664880 or Inductrack systems). The former blow high-pressure air under the train to form a cushion; in seconds, the magnets under the train generate eddy currents inside the windings contained in the rails, thus inducing a sustaining magnetic field. Each of these systems has disadvantages.
[003] O ar comprimido é gerado por turbinas volumosas e dispendiosas e potencializadas por muita energia. Os enrolamentos nos trilhos, também são volumosos e dispendiosos (por exemplo, cobre), e o coxim magnético aparece apenas se o trem estiver rápido o suficiente, caso contrário, a baixa velocidade o mesmo precisa se deslocar sobre rodas.[003] Compressed air is generated by bulky and expensive turbines and powered by a lot of energy. The windings on the tracks are also bulky and expensive (e.g. copper), and the magnetic pad appears only if the train is fast enough, otherwise at low speed it needs to move on wheels.
[004] Deve-se superar um ou mais dentre esses problemas propondo-se uma alternativa, em particular, um sistema de suspensão magnética que é barato, com poucas dispersões de energia e complexidade contínua. O sistema é definido nas reivindicações anexas, em que as dependentes definem variantes benéficas.[004] One or more of these problems must be overcome by proposing an alternative, in particular, a magnetic suspension system that is inexpensive, with little energy dispersion and continuous complexity. The system is defined in the appended claims, where dependents define beneficial variants.
[005] O sistema de suspensão magnética para um veículo ou compartimento de passageiro compreende - um primeiro elemento que compreende duas superfícies de lados opostos; - um segundo elemento que é deslizável em relação ao primeiro elemento, e que tem substancialmente formato de U, compreende dois braços paralelos cujas superfícies voltadas uma para a outra delimitam um espaço vazio ocupado pelo primeiro elemento, em que - cada uma dentre as duas superfícies de lados opostos do primeiro elemento fica voltada para, respectivamente, uma dentre as superfícies voltadas uma para a outra dos dois braços paralelos; - um gerador de campo magnético para gerar um campo magnético que atinja e passe através das ditas superfícies voltadas uma para a outra e das ditas superfícies de lados opostos, em que o eixo geométrico polar do campo magnético que é ortogonal a tais superfícies; - o primeiro e o segundo elementos que constituem para o dito campo magnético gerado um circuito fechado com capacidade para gerar uma força suficiente para manter o primeiro elemento suspenso verticalmente no interior do espaço vazio do segundo elemento.[005] The magnetic suspension system for a vehicle or passenger compartment comprises - a first element comprising two surfaces on opposite sides; - a second element that is slidable with respect to the first element, and which is substantially U-shaped, comprises two parallel arms whose surfaces facing each other delimit an empty space occupied by the first element, wherein - each of the two surfaces on opposite sides of the first element faces, respectively, one of the surfaces facing each other of the two parallel arms; - a magnetic field generator for generating a magnetic field striking and passing through said surfaces facing each other and said surfaces on opposite sides, wherein the polar axis of the magnetic field is orthogonal to said surfaces; - the first and second elements constituting, for said generated magnetic field, a closed circuit capable of generating a force sufficient to keep the first element suspended vertically within the empty space of the second element.
[006] Outro aspecto da invenção é um método de suspensão magnética para um veículo ou compartimento de passageiro, que compreende: acoplar de maneira deslizante um primeiro elemento, de preferência, produzido a partir de material responsivo a um campo magnético, inserindo-se o mesmo no interior de um segundo elemento que tem um formato substancialmente de U e que compreende dois braços paralelos que delimitam um espaço vazio para o primeiro elemento, gerar, entre superfícies voltadas uma para a outra (P1, P2) dos dois braços paralelos, um campo magnético que tenha eixo geométrico polar perpendicular às superfícies voltadas uma para a outra do primeiro e do segundo elementos, e atinja e passe através de tais superfícies; o primeiro e o segundo elementos constituem um circuito fechado para o campo magnético com capacidade para gerar uma força suficiente para manter o primeiro elemento suspenso verticalmente no interior do espaço vazio do segundo.[006] Another aspect of the invention is a method of magnetic suspension for a vehicle or passenger compartment, which comprises: slidingly coupling a first element, preferably produced from material responsive to a magnetic field, inserting the same inside a second element having a substantially U-shape and comprising two parallel arms delimiting an empty space for the first element, generating, between surfaces facing each other (P1, P2) of the two parallel arms, a magnetic field having a polar geometric axis perpendicular to the facing surfaces of the first and second members, and strikes and passes through such surfaces; the first and second elements constitute a closed loop for the magnetic field capable of generating a force sufficient to keep the first element suspended vertically within the empty space of the second.
[007] Uma modalidade preferencial prevê que o sistema compreende - um primeiro elemento na forma de um trilho que compreende duas superfícies de lados opostos; - um segundo elemento que é deslizável em relação ao trilho, e que tem substancialmente formato de U, compreende dois braços paralelos cujas superfícies voltadas uma para a outra delimitam um espaço vazio ocupado (por exemplo, parcialmente) pelo trilho, cada uma dentre as duas superfícies de lados opostos do trilho está voltada para, respectivamente, uma dentre as superfícies voltadas uma para a outra dos dois braços paralelos, - um gerador de campo magnético para gerar um campo magnético que tem eixo geométrico polar ortogonal a tais superfícies e atinge e passa através das ditas superfícies voltadas uma para a outra e as ditas superfícies de lados opostos, o trilho e o elemento deslizante que constituem para o dito campo magnético gerado um circuito fechado com capacidade para gerar uma força suficiente para manter o primeiro elemento suspenso verticalmente no interior do espaço vazio do segundo elemento.[007] A preferred embodiment provides that the system comprises - a first element in the form of a track comprising two surfaces on opposite sides; - a second element that is slidable with respect to the rail, and which is substantially U-shaped, comprises two parallel arms whose surfaces facing each other delimit an empty space occupied (for example, partially) by the rail, each of the two surfaces on opposite sides of the rail facing, respectively, one of the surfaces facing each other of the two parallel arms, - a magnetic field generator for generating a magnetic field having a polar axis orthogonal to such surfaces and reaching and passing through said surfaces facing each other the other and said surfaces on opposite sides, the rail and the sliding element which constitute for said generated magnetic field a closed circuit capable of generating a force sufficient to keep the first element suspended vertically within the empty space of the second element.
[008] Outra modalidade preferencial prevê que o sistema compreende um trilho que é produzido a partir de material reativo ao campo magnético gerado e que compreende duas superfícies de lados opostos; um elemento deslizante na forma de uma plataforma de arrasto que é deslizável no trilho, e que tem substancialmente formato de U, compreende dois braços paralelos cujas superfícies voltadas uma para a outra delimitam um espaço vazio ocupado (por exemplo, parcialmente) pelo trilho, cada uma dentre as duas superfícies de lados opostos do trilho está voltada para, respectivamente, uma dentre as superfícies voltadas uma para a outra dos dois braços paralelos, a dita plataforma de arrasto que tem capacidade para gerar um campo magnético com eixo geométrico polar perpendicular às ditas superfícies voltadas uma para a outra.[008] Another preferred embodiment provides that the system comprises a rail that is produced from material reactive to the generated magnetic field and that comprises two surfaces on opposite sides; a sliding element in the form of a drag platform that is slidable on the rail, and which is substantially U-shaped, comprises two parallel arms whose surfaces facing each other delimit an empty space occupied (for example, partially) by the rail, each of the two surfaces on opposite sides of the rail facing, respectively, one of the surfaces facing each other of the two parallel arms, said drag platform having the capacity to generate a magnetic field with a polar axis perpendicular to said surfaces facing one another to the other.
[009] Preferencialmente, na definição geral acima e nas variantes descritas nesse texto, o trilho corresponde ao primeiro elemento, e o elemento deslizante ou a plataforma de arrasto corresponde ao segundo elemento.[009] Preferably, in the general definition above and in the variants described in this text, the rail corresponds to the first element, and the sliding element or the drag platform corresponds to the second element.
[010] Preferencialmente, o elemento deslizante ou a plataforma de arrasto ou o dito segundo elemento é integral com o compartimento de passageiro ou o veículo, enquanto o primeiro elemento ou o trilho é integral com uma estrutura de sustentação para a trajetória do compartimento de passageiro ou veículo. No entanto, é possível trocar as posições.[010] Preferably, the sliding element or the drag platform or said second element is integral with the passenger compartment or the vehicle, while the first element or the rail is integral with a support structure for the trajectory of the passenger compartment or vehicle. However, it is possible to switch positions.
[011] Para simplificar a construção do primeiro elemento ou do trilho e do elemento deslizante, é preferencial que o primeiro elemento ou o trilho seja substancialmente plano e o segundo elemento ou a plataforma de arrasto tenha formato de U, embora a solução reversa possa ser usada.[011] To simplify the construction of the first element or the rail and the sliding element, it is preferred that the first element or the rail is substantially flat and the second element or the drag platform is U-shaped, although the reverse solution can be used.
[012] Para simplificar a construção do trilho ou o primeiro elemento, é preferível que o gerador de campo magnético seja montado ou apresentado no elemento deslizante ou no segundo elemento. Preferencialmente, para simplicidade construtiva, o gerador de campo magnético compreende ou consiste em pelo menos um imã permanente ou um eletroímã. Especificamente, o gerador de campo magnético compreende ou consiste em imãs permanentes ajustados ao longo e/ou na extremidade dos ditos braços paralelos.[012] To simplify the construction of the rail or the first element, it is preferable that the magnetic field generator is mounted or presented on the sliding element or on the second element. Preferably, for constructive simplicity, the magnetic field generator comprises or consists of at least one permanent magnet or an electromagnet. Specifically, the magnetic field generator comprises or consists of permanent magnets fitted along and/or at the end of said parallel arms.
[013] Com um movimento relativo entre o segundo elemento (ou o elemento deslizante ou a plataforma de arrasto) e o primeiro elemento (ou o trilho) que tendem extrair o primeiro elemento do segundo elemento, o dito eixo geométrico polar permanece substancialmente constante e substancialmente ortogonal à direção do movimento relativo e às superfícies de lados opostos do primeiro elemento ou o trilho. Isso permite que a resistibilidade do campo magnético exercida no primeiro elemento ou no trilho tenha valor constante ou quase constante, e não a tendência clássica inversamente proporcional à distância entre polos magnéticos interação.[013] With a relative movement between the second element (or the sliding element or the drag platform) and the first element (or the rail) tending to extract the first element from the second element, said polar axis remains substantially constant and substantially orthogonal to the direction of relative movement and the surfaces on opposite sides of the first element or the rail. This allows the resistivity of the magnetic field exerted on the first element or on the rail to have a constant or almost constant value, and not the classic tendency inversely proportional to the distance between magnetic poles interaction.
[014] Deve ser observado que, para a levitação, a invenção não explora o princípio do freio magnético, ou seja, o desenvolvimento de correntes parasitas no interior de um condutor quando um campo magnético atua em tal condutor.[014] It should be noted that, for levitation, the invention does not exploit the principle of the magnetic brake, that is, the development of eddy currents inside a conductor when a magnetic field acts on such conductor.
[015] O dito material reativo ao campo magnético pode ser um material ferromagnético, por exemplo, e vantajosamente um material barato e muito robusto (por exemplo, ferro ou aço C10), ou uma fonte de campo magnético, por exemplo, um ímã.[015] Said material reactive to the magnetic field can be a ferromagnetic material, for example, and advantageously a cheap and very robust material (for example, iron or C10 steel), or a source of magnetic field, for example, a magnet.
[016] Preferencialmente, o primeiro elemento ou o trilho, visto em um plano de corte transversal ortogonal ao eixo geométrico longitudinal do primeiro elemento ou o trilho (isto é, um eixo geométrico paralelo ao eixo geométrico de deslocamento do veículo ou compartimento de passageiro), compreende uma primeira porção na extremidade da qual há uma segunda porção cuja espessura é - maior que a da primeira porção e - delimitada pelas ditas duas superfícies de laterais opostas.[016] Preferably, the first element or the rail, seen in a cross-sectional plane orthogonal to the longitudinal axis of the first element or the rail (that is, an axis parallel to the axis of displacement of the vehicle or passenger compartment), comprises a first portion at the end of which there is a second portion whose thickness is - greater than that of the first portion and - delimited by said two opposing side surfaces.
[017] Desse modo, o campo magnético atrai a segunda porção para fazer com que sempre fique dentro do espaço que separa as superfícies voltadas uma para a outra dos dois braços paralelos. Portanto, o campo magnético gera uma força de retorno tanto quando o primeiro elemento ou o trilho é extraído do segundo elemento quanto quando são empurrados mais para o interior do mesmo.[017] In this way, the magnetic field attracts the second portion to make it always stay within the space that separates the surfaces facing each other of the two parallel arms. Therefore, the magnetic field generates a return force both when the first element or the rail is pulled out of the second element and when they are pushed further into the second element.
[018] Preferencialmente, a primeira porção é espessura reta e/ou constante e/ou geralmente constituído de um núcleo da seção.[018] Preferably, the first portion is straight and/or constant thickness and/or generally consisting of a section core.
[019] Para o dito material reativo ao campo magnético é particularmente útil usar ferro de baixo carbono ou mesmo aço-silício melhor com baixa condutividade elétrica, também denominado aço magnético. Isso evita que o efeito do freio magnético em que as linhas de campo magnético cheguem nas superfícies opostas do primeiro elemento ou o trilho na parte frontal e atrás do trem. Nesse ponto o primeiro elemento ou o trilho é atingido por um campo magnético variável.[019] For said material reactive to the magnetic field it is particularly useful to use low carbon iron or even better silicon steel with low electrical conductivity, also called magnetic steel. This prevents the magnetic brake effect where the magnetic field lines land on opposite surfaces of the first element or the track at the front and back of the train. At that point the first element or rail is hit by a changing magnetic field.
[020] Uma vantagem do sistema é não vazar ou dissipar energia, que é, de fato, passiva devido à geração da força de sustentação não implicar em consumo de energia externa. A força de sustentação depende da geometria dos componentes e é uma força de reação magnética. Outra vantagem do sistema é que tem capacidade para usar um primeiro elemento ou um trilho produzido a partir de material de baixa qualidade e sem sofisticação.[020] An advantage of the system is that it does not leak or dissipate energy, which is, in fact, passive due to the generation of lift force not implying external energy consumption. The lift force depends on the geometry of the components and is a magnetic reaction force. Another advantage of the system is that it is capable of using a first element or a rail produced from low quality and unsophisticated material.
[021] Como uma construção robusta, simples e preferida, o dito segundo elemento ou plataforma de arrasto compreende: uma peça em formato de U de material ferromagnético que compreende os dois braços paralelos, um ímã colocado na extremidade de cada braço, em que os dois imãs têm polos magnéticos que são opostos e estão voltados um para o outro e seus respectivos eixos geométricos polares são substancialmente - paralelos um ao outro, - direcionados ortogonalmente para a superfície de extremidade dos braços, e - de preferência, alinhados.[021] As a simple and preferred robust construction, the so -called drag element or platform comprises: a pier -shaped piece of ferromagnetic material that comprises the two parallel arms, a magnet placed at the end of each arm, where the two magnetic magnetic poles are opposite and turned to each other and their respective polar geometric axes are substantially - parallels - one to each other, Orthogonally directed to the end of the arms, and preferably aligned.
[022] O primeiro e o segundo elementos (em particular, o trilho e a plataforma de arrasto) estão em uma posição relativa para que as superfícies opostas do primeiro elemento ou o trilho e as superfícies voltadas uma para a outra do segundo elemento ou plataforma de arrasto sejam sobrepostas duas a duas ou adjacentes para maximamente interagir magneticamente e desenvolver uma força de atração mútua.[022] The first and second elements (in particular, the rail and the drag platform) are in a relative position so that the opposing surfaces of the first element or the rail and the surfaces facing each other of the second element or drag platform are superimposed two by two or adjacent to maximally magnetically interact and develop a mutual attractive force.
[023] A distância das superfícies é, aqui, concebida, por exemplo, como a distância entre seus centros ou aquelas dos planos deitados e podem variar, por exemplo, a partir de 1 a 20 mm.[023] The distance of the surfaces is here conceived, for example, as the distance between their centers or those of the lying planes and can vary, for example, from 1 to 20 mm.
[024] As superfícies opostas do primeiro elemento ou o trilho e aquelas do segundo elemento ou plataforma de arrasto são, de preferência, paralelas uma à outra (exceto para uma ligeira flexão do trilho nas seções destinadas a uma alteração de direção). Desse modo, as superfícies podem envolver todas ou o máximo possível do fluxo magnético do ímã e, dessa forma, maximiza a força de levitação.[024] The opposite surfaces of the first element or the rail and those of the second element or drag platform are preferably parallel to each other (except for a slight bending of the rail in sections intended for a change of direction). In this way, the surfaces can envelop all or as much of the magnet's magnetic flux as possible and thus maximize the levitation force.
[025] O segundo elemento ou plataforma de arrasto definido acima permite apenas a suspensão do compartimento de passageiro ou veículo. Outro aspecto independente da invenção é solucionar o problema de como determinar a tração de compartimento de passageiro ou veículo.[025] The second element or drag platform defined above only allows the suspension of the passenger compartment or vehicle. Another independent aspect of the invention is solving the problem of how to determine passenger compartment or vehicle traction.
[026] Outro aspecto independente da invenção é solucionar o problema de como garantir o posicionamento relativo correto do primeiro elemento e do segundo elemento (ou entre plataforma de arrasto e trilho) em cada condição de trabalho. Para essa meta, o sistema de preferência compreende: - um primeiro par de elementos de posicionamento montado a montante do elemento deslizante ou da plataforma de arrasto, - um segundo par de elementos de posicionamento montado a jusante do elemento deslizante ou da plataforma de arrasto, sendo que os elementos de posicionamento de cada par estão - colocados em correspondência de lados opostos do trilho ou do primeiro elemento, - com capacidade para aplicar uma força em cada lado do trilho. - independentemente móveis ao longo de um eixo geométrico que une os mesmos e que é substancialmente ortogonal aos lados do trilho ou do primeiro elemento.[026] Another independent aspect of the invention is to solve the problem of how to ensure the correct relative positioning of the first element and the second element (or between drag platform and rail) in each working condition. For that purpose, the system preferably comprises: - a first pair of positioning elements mounted upstream of the sliding element or the drag platform, - a second pair of positioning elements mounted downstream of the sliding element or the drag platform, the positioning elements of each pair being - placed in correspondence of opposite sides of the rail or the first element, - capable of applying a force on each side of the rail. - independently movable along a geometric axis that joins them and that is substantially orthogonal to the sides of the rail or the first element.
[027] O último recurso não é necessário se os elementos de posicionamento forem eletroímãs.[027] The last resort is not necessary if the positioning elements are electromagnets.
[028] Através de controle de posição dos ditos elementos de posicionamento, um pode determinar a posição do primeiro elemento ou do trilho dentro do segundo elemento ou da plataforma de arrasto, com a vantagem de relativamente centralizar os mesmos para equilibrar as forças desestabilizantes ou para desequilibrar as forças magnéticas que atuam para os lados na plataforma de arrasto para compensar forças externas que atuam no compartimento de passageiro ou no veículo.[028] Through position control of said positioning elements, one can determine the position of the first element or the rail within the second element or the drag platform, with the advantage of relatively centralizing them to balance the destabilizing forces or to unbalance the magnetic forces that act sideways on the drag platform to compensate for external forces that act in the passenger compartment or in the vehicle.
[029] Os elementos de posicionamento de cada par podem ser, por exemplo, - rodas, pelas quais também se exerce, de preferência, tração e/ou frenagem para o compartimento de passageiro ou o veículo, e/ou - coxins de ar comprimido, e/ou - eletroímãs ou matrizes Halbach com capacidade para gerar um campo magnético com um eixo geométrico polar ortogonal ao lado do trilho.[029] The positioning elements of each pair can be, for example, - wheels, by which traction and/or braking is also preferably exerted for the passenger compartment or the vehicle, and/or - compressed air cushions, and/or - electromagnets or Halbach matrices capable of generating a magnetic field with an orthogonal polar axis beside the rail.
[030] Os elementos de posicionamento de cada par podem ser, por exemplo, montados em um guia linear e atuados por um atuador, por exemplo, um motor elétrico.[030] The positioning elements of each pair can be, for example, mounted on a linear guide and actuated by an actuator, for example, an electric motor.
[031] Em geral, os ditos quatro elementos de posicionamento também podem ser controlados com um controle de posição independente um do outro. Para simplificar um controle posicional coordenado dos quatro elementos de posicionamento, os elementos de posicionamento de cada par podem ser movidos apenas por dois métodos de controle independente, ou seja, apenas podem ser movidos[031] In general, said four positioning elements can also be controlled with a position control independent of each other. To simplify coordinated positional control of the four positioning elements, the positioning elements of each pair can only be moved by two independent control methods, i.e., they can only be moved
[032] 1. um em relação ao outro, e/ou[032] 1. in relation to the other, and/or
[033] 2. ambos em relação à plataforma de arrasto, mas que permanecem em distância fixa um do outro.[033] 2. both in relation to the drag platform, but which remain at a fixed distance from each other.
[034] A conjunção anterior e/ou no ponto 1 indica que os deslocamentos 1. e 2. são independentes um do outro.[034] The conjunction before and/or in point 1 indicates that displacements 1. and 2. are independent of each other.
[035] O primeiro controle também permite determinar a força de aperto - ou a pressão exercida - dos elementos de posicionamento no trilho. O segundo controle também permite estabilizar a posição de trilho no interior da plataforma de arrasto em formato de U.[035] The first control also allows determining the clamping force - or the pressure exerted - of the positioning elements on the rail. The second control also allows you to stabilize the rail position inside the U-shaped drag header.
[036] O primeiro e/ou o segundo controle pode ser alcançado, por exemplo, por meio de um microprocessador, de preferência, programado para executar instruções que executar os métodos de controle posicional acima.[036] The first and/or second control can be achieved, for example, by means of a microprocessor, preferably programmed to execute instructions that execute the above positional control methods.
[037] Outro aspecto da invenção é um método de controle posicional para o dito par de elementos de posicionamento, que compreende a etapa de movimentar os dois elementos de posicionamento do par apenas um em relação ao outro, ou em relação à plataforma de arrasto, mas mantendo-se os mesmos a uma distância fixa um do outro.[037] Another aspect of the invention is a positional control method for said pair of positioning elements, which comprises the step of moving the two positioning elements of the pair only in relation to each other, or in relation to the drag platform, but keeping them at a fixed distance from each other.
[038] Preferencialmente, o sistema compreende um membro móvel que é móvel para ocupar ou liberar o espaço vazio do segundo elemento. A função principal do órgão móvel é facilitar as operações da instalação de plataforma de arrasto no trilho ocupando-se o assento da plataforma de arrasto para evitar uma sucção descontrolada da mesma pelo campo magnético.[038] Preferably, the system comprises a movable member that is movable to occupy or release the empty space of the second element. The main function of the mobile part is to facilitate the operations of installing the drag platform on the rail, occupying the seat of the drag platform to avoid uncontrolled suction of the same by the magnetic field.
[039] Uma função auxiliar do membro móvel é atuar como um freio de emergência, se, quando o veículo estiver em movimento, o membro de movimento seja pressionado contra o trilho.[039] An auxiliary function of the movable member is to act as an emergency brake, if, when the vehicle is in motion, the movement member is pressed against the rail.
[040] O membro móvel é movido, por exemplo, por meio de atuadores hidráulicos, elétricos ou pneumáticos.[040] The movable member is moved, for example, by means of hydraulic, electric or pneumatic actuators.
[041] Para minimizar a ação de frenagem de correntes parasitas induzidas no trilho pelo campo magnético, de preferência, o trilho é revestido ou formado por placas empilhadas ou material sinterizado (por exemplo, ferrita). A soma das espessuras das placas corresponde ao comprimento do trilho. Em particular, uma ou cada placa abrange a dita segunda porção do trilho.[041] To minimize the braking action of eddy currents induced in the rail by the magnetic field, preferably, the rail is coated or formed by stacked plates or sintered material (for example, ferrite). The sum of the thicknesses of the plates corresponds to the length of the rail. In particular, one or each plate comprises said second portion of the track.
[042] Ter capacidade para usar rodas como elementos de posicionamento, por exemplo, rodas de metal particularmente úteis em sistemas de alta velocidade para reduzir o consumo de combustível e ruído, o trilho é alinhado com borracha (vulcanizada) em uma banda linear em contato com as rodas. Em geral, o trilho compreende uma banda de borracha linear disposta em um ou cada lado do mesmo.[042] Having the ability to use wheels as positioning elements, for example, metal wheels particularly useful in high-speed systems to reduce fuel consumption and noise, the rail is lined with rubber (vulcanized) in a linear band in contact with the wheels. In general, the rail comprises a linear rubber band disposed on one or each side thereof.
[043] Outro aspecto da invenção é um veículo de levitação magnética que compreende o dito sistema de levitação.[043] Another aspect of the invention is a magnetic levitation vehicle comprising said levitation system.
[044] Os órgãos do sistema são, de preferência, controlados através de uma unidade de controle eletrônico ou microprocessador programável. Usando-se um programa de software apropriado, a unidade de controle ou o microprocessador gerencia a operação do sistema, por exemplo, detectando-se dados de sensores e/ou acionando-se os atuadores do membro móvel ou os atuadores dos elementos de posicionamento.[044] The organs of the system are preferably controlled through an electronic control unit or programmable microprocessor. Using an appropriate software program, the control unit or microprocessor manages the operation of the system, for example, sensing data from sensors and/or actuating the actuators of the movable member or the actuators of the positioning elements.
[045] As vantagens da invenção serão mais claras a partir da seguinte descrição de modalidades preferidas da suspensão, em referência ao desenho anexo em que A Figura 1 mostra em um corte transversal vertical um sistema de levitação, de acordo com a invenção para um compartimento de passageiro; A Figura 2 mostra uma ampliação da Figura 1; A Figura 3 mostra um corte transversal vertical de um segundo sistema de levitação, de acordo com a invenção para um compartimento de passageiro; A Figura 4 mostra uma ampliação da Figura 3 de uma plataforma de arrasto de levitação; A Figura 5 mostra uma vista de topo da plataforma de arrasto da Figura 4; A Figura 6 mostra uma vista lateral da plataforma de arrasto da Figura 4; A Figura 7 mostra uma vista ampliada do círculo da Figura 5; A Figura 8 mostra uma vista de topo de um terceiro sistema de levitação, de acordo com a invenção para um compartimento de passageiro; A Figura 9: mostra uma vista lateral de um compartimento de passageiro; A Figura 10 mostra em uma vista lateral uma variante de um trilho; As Figuras 11 a 16 mostram vistas laterais de variantes de veículo; As Figuras 17 e 18 mostram lateralmente uma variante de plataforma de arrasto em duas configurações operacionais diferentes; As Figuras 19 e 20 mostram uma variante de via.[045] The advantages of the invention will be clearer from the following description of preferred embodiments of the suspension, with reference to the attached drawing in which Figure 1 shows in a vertical cross-section a levitation system, according to the invention for a passenger compartment; Figure 2 shows an enlargement of Figure 1; Figure 3 shows a vertical cross section of a second levitation system according to the invention for a passenger compartment; Figure 4 shows an enlargement of Figure 3 of a levitation dragbed; Figure 5 shows a top view of the skid of Figure 4; Figure 6 shows a side view of the drag platform of Figure 4; Figure 7 shows an enlarged view of the circle of Figure 5; Figure 8 shows a top view of a third levitation system according to the invention for a passenger compartment; Figure 9: shows a side view of a passenger compartment; Figure 10 shows in a side view a variant of a rail; Figures 11 to 16 show side views of vehicle variants; Figures 17 and 18 show a dragbed variant from the side in two different operating configurations; Figures 19 and 20 show a track variant.
[046] Nesses termos de texto como vertical ou horizontal são denominados o sistema como em uso. Nas Figuras: - números iguais indicam partes iguais ou conceitualmente semelhantes; - as letras N e S indicam polos magnéticos Norte ou Sul.[046] In these text terms such as vertical or horizontal are referred to as the system in use. In the Figures: - equal numbers indicate equal or conceptually similar parts; - the letters N and S indicate North or South magnetic poles.
[047] Um sistema de levitação MC para transportar pessoas ou coisas U compreende um guia ou estrutura tubular 10 no interior da qual desliza axialmente um compartimento de passageiro cilíndrico 20 de diâmetro ligeiramente menor, para que entre os dois permaneça um vão V.[047] An MC levitation system for transporting people or things U comprises a guide or tubular structure 10 inside which a cylindrical passenger compartment 20 of slightly smaller diameter slides axially, so that between the two there remains a gap V.
[048] No topo do guia 10 está montado para dentro um trilho 30 (Figura 2) que corresponde de maneira deslizante com uma plataforma de arrasto magnética 50 montada no compartimento de passageiro 20. O trilho 30 compreende um flange 32 para corresponder com o guia 10 a partir do qual se estende um gargalo vertical 34 que sustenta uma cabeça guia 36. A cabeça guia 36 tem substancialmente corte transversal retangular, portanto, compreende duas superfícies de lado principais R1, R2 que são opostas entre si.[048] On top of the guide 10 there is mounted inwardly a rail 30 (Figure 2) which corresponds slidingly with a magnetic drag platform 50 mounted in the passenger compartment 20. The rail 30 comprises a flange 32 for mating with the guide 10 from which extends a vertical neck 34 which supports a guide head 36. The guide head 36 has substantially rectangular cross-section, therefore it comprises two main side surfaces R1, R2 which are opposite to each other.
[049] A plataforma de arrasto 50 é montada em um assento do compartimento de passageiro 20 e tem substancialmente um formato em U. Portanto, a mesma compreende uma seção central 52 que conecta dois braços paralelos 54 que definem um espaço vazio ou sulco G.[049] The drag platform 50 is mounted on a passenger compartment seat 20 and has a substantially U-shape. Therefore, it comprises a central section 52 that connects two parallel arms 54 that define an empty space or groove G.
[050] A cabeça 36 ocupa quase completamente o sulco G, que é, em prática, uma fenda vertical, em superfície externa do compartimento de passageiro 20, que se estende ao longo de um eixo geométrico vertical Y.[050] The head 36 almost completely occupies the groove G, which is, in practice, a vertical slot on the outer surface of the passenger compartment 20, which extends along a vertical axis Y.
[051] Os braços 54 compreendem, por construção, superfícies voltadas uma para a outra P1, P2 que delimitam o espaço ou sulco G, e que consistem cada uma em um bloco de ímã 56 colocado na extremidade de cada braço 32.[051] The arms 54 comprise, by construction, surfaces facing each other P1, P2 that delimit the space or groove G, and each consisting of a magnet block 56 placed at the end of each arm 32.
[052] Os dois imãs 56 têm um polo magnético que está voltado para uma superfície P1, P2, e o outro polo está voltado para o interior do braço 32. Os polos que estão voltados um para o outro dos imãs 56 colocados em braços opostos 54 são de tipo oposto (um polo N voltado para um polo S, ou vice-versa), e os respectivos eixos geométricos polares são substancialmente paralelos e coincidem com um eixo geométrico comum Q.[052] The two magnets 56 have a magnetic pole that faces a surface P1, P2, and the other pole faces the inside of the arm 32. The poles that face each other of the magnets 56 placed in opposite arms 54 are of opposite type (an N pole facing an S pole, or vice versa), and the respective polar geometric axes are substantially parallel and coincide with a common geometric axis Q.
[053] As superfícies R1, R2 da cabeça 36 são substancialmente paralelas entre si e às superfícies R1, R2 dos imãs 56. As superfícies P1, P2, também são substancialmente paralelas entre si.[053] The surfaces R1, R2 of the head 36 are substantially parallel to each other and to the surfaces R1, R2 of the magnets 56. The surfaces P1, P2 are also substantially parallel to each other.
[054] Então, os imãs 56 geram um campo magnético entre as superfícies P1, P2 ao longo do Q eixo geométrico que atinja ortogonalmente as superfícies R1, R2, e a cabeça 36 ocupa e forma o vão de ar do circuito magnético correspondente.[054] Then, the magnets 56 generate a magnetic field between the surfaces P1, P2 along the Q axis that orthogonally reaches the surfaces R1, R2, and the head 36 occupies and forms the air gap of the corresponding magnetic circuit.
[055] Para entender o princípio de operação do sistema MC, considere o mesmo em posição de repouso como na Figura 2, em que as margens das superfícies P1, P2 estão horizontalmente alinhadas com as margens das superfícies R1, R2. As superfícies P1, P2 também podem ser parcialmente retiradas das superfícies R1, R2: o campo magnético fará com que elas retornem à posição de equilíbrio (como na Figura 1). O peso do compartimento de passageiro 20 tende a trazer a cabeça 36 para fora do espaço G ao longo de Y (o compartimento de passageiro 20 moveria para baixo na Figura 2), mas tal deslizamento relativo envolve como reação da geração de uma força de sucção magnética, que contrasta a força de peso. A força de reação é quase constante enquanto as superfícies R1, R2 sobrepõe, mesmo parcialmente, com as superfícies P1, P2, ou enquanto a cabeça 36 está pelo menos para um segmento inserido no sulco G. A mesma força de reação, direcionada sempre em direção ao centro dos imãs 56 (isto é, em direção ao eixo geométrico polar Q), desenvolve mesmo se a cabeça 36 tentar sair do sulco G no lado oposto, ou seja, para baixo na Figura 2. Esse é o porquê do mesmo sistema MC trabalhar como um sustentador quando é simetricamente montado no compartimento de passageiro 20 em uma posição diametralmente oposta (Figura 1).[055] To understand the principle of operation of the MC system, consider it in a resting position as in Figure 2, where the edges of surfaces P1, P2 are horizontally aligned with the edges of surfaces R1, R2. Surfaces P1, P2 can also be partially removed from surfaces R1, R2: the magnetic field will make them return to the equilibrium position (as in Figure 1). The weight of the passenger compartment 20 tends to bring the head 36 out of the space G along Y (the passenger compartment 20 would move downwards in Figure 2), but such relative sliding involves as a reaction the generation of a magnetic suction force, which contrasts the weight force. The reaction force is almost constant while the surfaces R1, R2 overlap, even partially, with the surfaces P1, P2, or while the head 36 is at least for a segment inserted in the groove G. The same reaction force, always directed towards the center of the magnets 56 (that is, towards the polar axis Q), develops even if the head 36 tries to leave the groove G on the opposite side, that is, downwards in Figure 2. This is why the same MC system works as a sustainer when it is symmetrically mounted in the passenger compartment 20 in a diametrically opposite position (Figure 1).
[056] Observe que é a disposição geométrica particular do eixo geométrico polar Q dos imãs 56 e a direção de deslizamento Y da cabeça 36 que garante que - a reação de sucção magnética seja constante ou quase constante enquanto há sobreposição entre as duas superfícies R1, R2 e as superfícies P1, P2; e - os imãs 56 constantemente atraiam a cabeça 36 ao longo do eixo geométrico Q com forças opostas e iguais no caso de centralização simétrica (eixo geométrico de simetria de cabeça 36 coincidente com eixo geométrico de simetria do sulco G).[056] Note that it is the particular geometric arrangement of the polar axis Q of the magnets 56 and the sliding direction Y of the head 36 that ensures that - the magnetic suction reaction is constant or almost constant while there is overlap between the two surfaces R1, R2 and the surfaces P1, P2; and - the magnets 56 constantly attract the head 36 along the geometric axis Q with opposite and equal forces in the case of symmetrical centering (head symmetry axis 36 coincident with groove symmetry axis G).
[057] Sobrepondo-se entre as superfícies R1, R2 e as superfícies P1, P2 é pretendido a projeção ortogonal (ao longo de Q) da primeira na segunda com área não zero.[057] Overlapping between surfaces R1, R2 and surfaces P1, P2 is intended to orthogonal projection (along Q) of the first onto the second with non-zero area.
[058] Desde que a força de reação magnética seja proporcional ao comprimento da plataforma de arrasto 50, é suficiente para dimensionar esse comprimento para criar uma força adequada para sustentar qualquer compartimento de passageiro. A Figura 7 mostra um exemplo de sucessão de imãs 56 para formar a plataforma de arrasto 50 quando imãs menores são usados ou uma alta força é necessária.[058] Since the magnetic reaction force is proportional to the length of the drag platform 50, it is sufficient to dimension this length to create an adequate force to support any passenger compartment. Figure 7 shows an example of a succession of magnets 56 to form the drag platform 50 when smaller magnets are used or a high force is required.
[059] Um problema geral a ser solucionado é como dar tração ao compartimento de passageiro 20, na face do uso conhecido de motores lineares que envolve altos custos e trilhos com estrutura excessivamente sofisticada.[059] A general problem to be solved is how to give traction to the passenger compartment 20, in the face of the known use of linear motors that involves high costs and rails with an excessively sophisticated structure.
[060] A Figura 3 ilustra um exemplo de um sistema MC2 com meio de tração 60 para o compartimento de passageiro 20. Os meios 60 são melhor ilustrados nas Figuras 4 a 6, em que o trilho 30, como um exemplo, se estende linearmente ao longo de um eixo geométrico X.[060] Figure 3 illustrates an example of an MC2 system with traction means 60 for the passenger compartment 20. The means 60 are best illustrated in Figures 4 to 6, where the rail 30, as an example, extends linearly along an X axis.
[061] Em uma placa 62, integral com a plataforma de arrasto 50 e o compartimento de passageiro 20, dois pares de rodas 64a, b são montados agarrados na cabeça 36 do trilho 30 e girados por motores 74. Ambos pares trabalham do mesmo modo, então, apenas será descrito um.[061] On a plate 62, integral with the drag platform 50 and the passenger compartment 20, two pairs of wheels 64a, b are mounted gripping the head 36 of the rail 30 and rotated by motors 74. Both pairs work in the same way, so only one will be described.
[062] As rodas 64a estão sujeitadas a controle de posição por meio de dois motores respectivos 66a, 66b. Cada roda 64a, b tem um eixo geométrico giratório vertical e esse eixo geométrico (paralelo a Y) pode se mover linearmente, que permanece vertical, ao longo de um eixo geométrico horizontal Z, ortogonal ao plano que contém os eixos geométricos X e Y e paralelos ao eixo geométrico polar Q. Em particular, cada roda 64a, b é pivotada respectivamente em um bonde 70a, b que é móvel em relação à placa 62 em uma guia linear 72 (apenas algumas são visíveis na transparência na Figura 5).[062] The wheels 64a are subject to position control by means of two respective motors 66a, 66b. Each wheel 64a, b has a vertical rotating axis and that axis (parallel to Y) can move linearly, which remains vertical, along a horizontal axis Z, orthogonal to the plane containing the X and Y axes and parallel to the polar axis Q. In particular, each wheel 64a, b is pivoted respectively on a trolley 70a, b which is movable with respect to plate 62 on a linear guide 72 (only a few are visible in the transparency in Figure 5 ).
[063] O bonde 70a da roda 64a é móvel pelo motor 66a em relação à placa 62 por meio de um parafuso 68 que engata a placa 62 e o bonde 70a.[063] The trolley 70a of the wheel 64a is movable by the motor 66a in relation to the plate 62 by means of a screw 68 that engages the plate 62 and the trolley 70a.
[064] Os bondes 70a, b são deslocáveis relativamente entre si pelo motor 66b por meio de um parafuso que engata os bondes 70a, b.[064] The trams 70a, b are displaceable relative to each other by the motor 66b by means of a screw that engages the trams 70a, b.
[065] Uma célula de carga é montada no parafuso 68 para indiretamente detectar a pressão da roda 64a contra o trilho 30.[065] A load cell is mounted on the screw 68 to indirectly detect the pressure of the wheel 64a against the rail 30.
[066] Outra célula de carga bidirecional é montada no parafuso acionado pelo motor 66b para detectar a pressão exercida pelo parafuso nos dois bondes 70a, b.[066] Another bidirectional load cell is mounted on the screw driven by the motor 66b to detect the pressure exerted by the screw on the two trams 70a, b.
[067] Controlando-se os motores 66a, b, as rodas 64a, b podem ser se movidas independentemente ao longo do eixo geométrico Z, isto é, na direção oposta e em direção ao trilho 30. Para esse propósito, há uma unidade de controle eletrônico (não mostrada) conectada a ambas células de carga e motores 66a, b.[067] By controlling the motors 66a, b, the wheels 64a, b can be moved independently along the Z axis, that is, in the opposite direction and towards the rail 30. For this purpose, there is an electronic control unit (not shown) connected to both load cells and motors 66a, b.
[068] Em particular, controlando-se o motor 66b e detectando-se o sinal da respectiva célula de carga, um pode controlar a distância relativa das rodas 64a, b, e, por isso, a pressão de aperto das rodas 64a, b no trilho 30. Controlando-se oi motor 66a e detectando-se o sinal da respectiva célula de carga, um pode controlar a posição dos eixos geométricos giratórios das rodas 64a, b ou, em outras palavras, a posição do ponto médio dos eixos geométricos giratórios. Isso permite, por exemplo, desviar horizontalmente e/ou controlar a posição da cabeça 36 no interior do sulco G.[068] In particular, by controlling the motor 66b and sensing the signal from the respective load cell, one can control the relative distance of the wheels 64a, b, and therefore the clamping pressure of the wheels 64a, b on the rail 30. midpoint of the rotating geometry axes. This makes it possible, for example, to deflect horizontally and/or to control the position of the head 36 inside the groove G.
[069] O controle da pressão de aperto das rodas 64, b no trilho 30 tem a vantagem de redução de atrito e desgaste de componentes. Quando o compartimento de passageiro 20 é estacionário e inicia movimento, a unidade de controle é programada para gerar uma grande pressão de travamento para um arranque sem deslizamento. Quando o compartimento de passageiro 20 está na velocidade de regime, a unidade de controle é programada para gerar uma pressão mínima, suficiente para descarregar a potência mecânica necessária das rodas 64a, b sem deslizar no trilho 30.[069] Controlling the clamping pressure of the wheels 64, b on the rail 30 has the advantage of reducing friction and component wear. When the passenger compartment 20 is stationary and starts moving, the control unit is programmed to generate a large locking pressure for a no-slip start. When the passenger compartment 20 is at full speed, the control unit is programmed to generate a minimum pressure, sufficient to discharge the necessary mechanical power from the wheels 64a, b without slipping on the track 30.
[070] O segundo controle (através do motor 66a) tem duas vantagens: manter a cabeça 36 centralizada no sulco G e a compensação de força centrífuga quando se desloca em uma curva.[070] The second control (through the motor 66a) has two advantages: keeping the head 36 centered in the groove G and the centrifugal force compensation when moving in a curve.
[071] Quando o compartimento de passageiro 20 se desloca em um trilho reto é importante garantir que a cabeça 36 não se mova em direção a um ímã 56m mas seja atraída pelos imãs 56, com forças igual e oposta, caso contrário, o desequilíbrio no campo magnético cria forças laterais irregulares que aumentariam o atrito em uma das rodas 64a, b. Então, a unidade de controle é programada para posicionar a cabeça 36 no centro do sulco G, equidistante dos imãs laterais 56, isto é, as distâncias D1 e D2 são iguais (Figura 2).[071] When the passenger compartment 20 moves on a straight track, it is important to ensure that the head 36 does not move towards a magnet 56m but is attracted by the magnets 56, with equal and opposite forces, otherwise the imbalance in the magnetic field creates irregular lateral forces that would increase friction on one of the wheels 64a, b. Then, the control unit is programmed to position the head 36 in the center of the groove G, equidistant from the lateral magnets 56, that is, the distances D1 and D2 are equal (Figure 2).
[072] Quando, ao invés disso, o compartimento de passageiro 20 se desloca em um trilho curvo, em um par de rodas 64a, b o um localizado no interior da curva é empurrado pela força centrífuga em direção ao trilho 30, enquanto a roda vai na direção contrária em direção ao exterior. Para evitar que a roda que mais pressiona gere mais atrito, a unidade de controle é programada para acionar o motor 66a de modo a mover a cabeça 36 da posição de equilíbrio do invólucro em linha reta, isto é, agora D1 <> D2. Tal mudança é em direção ao centro de curvatura do trilho (paralelo a Q e X), para que a cabeça 36 se aproxime dos ímãs 56 que estão mais próximos do centro de curvatura e seja atraída mais pelos mesmos. Está disposto que a diferença na força de atração dos imãs 56 compensa o impulso centrífugo, para trazer de volta atritos nas rodas 64a, b para um mínimo.[072] When, instead, the passenger compartment 20 moves on a curved rail, on a pair of wheels 64a, b the one located inside the curve is pushed by centrifugal force towards the rail 30, while the wheel goes in the opposite direction towards the outside. To prevent the wheel that presses the most to generate more friction, the control unit is programmed to drive the motor 66a in order to move the head 36 from the equilibrium position of the casing in a straight line, that is, now D1 <> D2. Such a change is towards the center of curvature of the rail (parallel to Q and X), so that the head 36 approaches the magnets 56 that are closer to the center of curvature and is attracted more by them. It is arranged that the difference in the attractive force of the magnets 56 compensates for the centrifugal thrust, to bring back friction in the wheels 64a, b to a minimum.
[073] Outro exemplo de sistema de tração e/ou frenagem, que não requer rodas, é possível através de um motor de indução linear.[073] Another example of a traction and/or braking system, which does not require wheels, is possible through a linear induction motor.
[074] A Figura 8 ilustra outro exemplo do sistema MC3 sem meio de tração para o compartimento de passageiro 20, como variante do sistema MC2.[074] Figure 8 illustrates another example of the MC3 system without traction means for the passenger compartment 20, as a variant of the MC2 system.
[075] Em comparação com o sistema MC2, as rodas 64a, b são substituídas por plataformas de arrasto pneumáticas 90, dispositivos com capacidade para soprar ar comprimido contra o trilho 30. Preferencialmente, a pressão do ar ou a taxa de fluxo é constante.[075] Compared to the MC2 system, the wheels 64a, b are replaced by pneumatic drag platforms 90, devices capable of blowing compressed air against the rail 30. Preferably, the air pressure or flow rate is constant.
[076] O controle posicional dos bondes 70a, b é o mesmo que o anterior, com vantagens semelhantes.[076] The positional control of trams 70a, b is the same as the previous one, with similar advantages.
[077] A Figura 9 mostra um exemplo de como aplicar os sistemas de levitação descritos a um trem.[077] Figure 9 shows an example of how to apply the levitation systems described to a train.
[078] Um aspecto da invenção se refere à construção do trilho 30. Para garantir um baixo desgaste das rodas 64a, b e movimento silenciado, o trilho 30 é, de preferência, emborrachado, por exemplo, revestido com borracha vulcanizada no gargalo 34 ou, em geral, em uma banda destinada a deslizar das rodas 64a, b.[078] One aspect of the invention refers to the construction of the rail 30. To ensure low wear on the wheels 64a, b and silent movement, the rail 30 is preferably rubberized, for example, coated with vulcanized rubber on the neck 34 or, in general, on a band intended to slide from the wheels 64a, b.
[079] As rodas 64a, b podem, dessa forma, ser produzidas em material resistente à sua alta velocidade angular, enquanto a borracha do trilho 30 sofre apenas um aquecimento instantâneo devido ao rápido rolamento de uma roda 64a, b.[079] The wheels 64a, b can thus be produced in material resistant to its high angular velocity, while the rubber rail 30 suffers only instantaneous heating due to the rapid rolling of a wheel 64a, b.
[080] Os sistemas MC, MC2, MC3 preveem apenas uma plataforma de arrasto de topo 50, 60, 90, ou apenas uma de fundo, ou ambas, para maior estabilidade para o compartimento 20 (consulte exemplos da Figura 1,3 ou 8).[080] The MC, MC2, MC3 systems provide only a top drag platform 50, 60, 90, or just a bottom one, or both, for greater stability for compartment 20 (see examples in Figure 1, 3 or 8).
[081] Com referência à Figura 10 e seguintes, são descritas variantes vantajosas do sistema, aplicáveisa uma ou cada uma das variantes descritas.[081] With reference to Figure 10 and following, advantageous variants of the system are described, applicable to one or each of the described variants.
[082] A Figura 10 mostra um formato preferido para o trilho 30, aqui denominado trilho 130. O trilho 130 compreende um gargalo vertical 134 que sustenta uma cabeça guia 136. A cabeça guia 136 tem um corte transversal maior do que a seção do gargalo 134 e compreende duas superfícies laterais principais 1R1, 1R2 que são opostas e paralelas entre si. As superfícies 1R1, 1R2 estão voltadas diretamente para os polos magnéticos de uma plataforma de arrasto 140, aqui mostrado esquematicamente com os polos magnéticos N, S gerados por um gerador de campo magnético e uma parte anular 142 para fechar o fluxo magnético.[082] Figure 10 shows a preferred format for the rail 30, herein called the rail 130. The rail 130 comprises a vertical neck 134 that supports a guide head 136. The guide head 136 has a cross section larger than the neck section 134 and comprises two main side surfaces 1R1, 1R2 which are opposite and parallel to each other. Surfaces 1R1, 1R2 face directly the magnetic poles of a drag platform 140, here shown schematically with magnetic poles N, S generated by a magnetic field generator and an annular portion 142 to close the magnetic flux.
[083] Esse formato geométrico do trilho 130 permite criar uma posição de equilíbrio para o trilho 130 dentro da plataforma de arrasto 140. O campo magnético entre os polos N, S tende a atrair a cabeça 136 entre os polos N, S de modo a alinhar as superfícies 1R1, 1R2 com tais polos N, S (condição de circuito com mínima relutância magnética). Então, o trilho 130 permanecerá centrado entre os polos N, S, apesar de uma tendência para puxar o mesmo para fora da plataforma de arrasto 140 ou empurrar o mesmo para dentro. Segue-se que com uma plataforma de arrasto 140 pode ser aplicada uma carga no trilho 130 tanto de cima como de baixo.[083] This geometric shape of the rail 130 allows you to create a balance position for the rail 130 within the drag platform 140. The magnetic field between the N, S poles tends to attract the head 136 between the N, S poles in order to align the surfaces 1R1, 1R2 with such N, S poles (circuit condition with minimum magnetic reluctance). Then, the rail 130 will remain centered between the N, S poles despite a tendency to pull it off the drag platform 140 or push it inward. It follows that with a drag platform 140 a load can be applied to the rail 130 both from above and below.
[084] Outra vantagem é que muitos trilhos existentes para trens elétricos são produzidos como na Figura 10, então é muito fácil e econômico acoplar a plataforma de arrasto magnética aos mesmos.[084] Another advantage is that many existing rails for electric trains are produced as in Figure 10, so it is very easy and economical to attach the magnetic drag platform to them.
[085] Nas Figuras 11 a 15 um pode observar algumas variações de veículo em relação ao modelo das plataformas de arrasto de levitação.[085] In Figures 11 to 15 one can observe some vehicle variations in relation to the model of the levitation drag platforms.
[086] Na Figura 11, a parte inferior do compartimento de passageiro 20 é dotada de dois meios 60, cada um acoplado a um trilho correspondente inferior 30 ou 130 que se eleva a partir de uma doca 150.[086] In Figure 11, the lower part of the passenger compartment 20 is provided with two means 60, each coupled to a corresponding lower rail 30 or 130 that rises from a dock 150.
[087] Na Figura 12, a parte superior do compartimento de passageiro 20 é dotada de dois meios 60, cada um acoplado a um trilho de topo respectivo 30 ou 130 que se estende verticalmente para baixo a partir de uma doca 150.[087] In Figure 12, the upper part of the passenger compartment 20 is provided with two means 60, each coupled to a respective top rail 30 or 130 that extends vertically downwards from a dock 150.
[088] Na Figura 13, a parte inferior do compartimento de passageiro 20 é dotada de um meio 60 que é acoplado a um trilho correspondente 30 ou 130 que se eleva a partir de uma doca 150. Além disso, a parte superior do compartimento de passageiro 20 é dotado de um meio 60 acoplado a um trilho superior respectivo 30, 130 que se estende verticalmente para baixo a partir de uma doca 150.[088] In Figure 13, the lower part of the passenger compartment 20 is provided with a means 60 that is coupled to a corresponding rail 30 or 130 that rises from a dock 150. Furthermore, the upper part of the passenger compartment 20 is provided with a means 60 coupled to a respective upper rail 30, 130 that extends vertically downwards from a dock 150.
[089] Na Figura 14, a parte superior do compartimento de passageiro 20 é dotada de um meio 60 acoplado a um trilho superior respectivo 30, 130 que se estende verticalmente para baixo a partir de uma doca 150.[089] In Figure 14, the upper part of the passenger compartment 20 is provided with a means 60 coupled to a respective upper rail 30, 130 that extends vertically downwards from a dock 150.
[090] Na Figura 15, o compartimento de passageiro 20 é dotado de três meios 60, dispostos como os vértices de um triângulo equilátero que tem o centro de gravidade no eixo geométrico longitudinal do compartimento de passageiro 20. Cada meio 60 está acoplado a um trilho respectivo 30 ou 130 que se estende a partir de uma doca 150.[090] In Figure 15, the passenger compartment 20 is provided with three means 60, arranged as the vertices of an equilateral triangle that has the center of gravity on the longitudinal axis of the passenger compartment 20. Each means 60 is coupled to a respective rail 30 or 130 that extends from a dock 150.
[091] A Figura 16 mostra uma plataforma de arrasto magnética 200, variante do sistema MC3. Aqui o sistema centralização usa uma matriz Hallbach conhecida 210. Na matriz 210, conforme mostrado na Figura 16, a direção das setas indica a direção do fluxo magnético gerado pelos imãs. A matriz 210 gera um campo magnético direcionado em direção ao trilho 30, 130 que causa no mesmo correntes parasitas. Tais correntes geram um campo magnético oposto àquele da matriz 210, para que um coxim magnético seja criado para manter a plataforma de arrasto 200 distanciada do trilho 30, 130.[091] Figure 16 shows a magnetic drag platform 200, variant of the MC3 system. Here the centering system uses a known Hallbach matrix 210. In the matrix 210, as shown in Figure 16, the direction of the arrows indicates the direction of the magnetic flux generated by the magnets. The matrix 210 generates a magnetic field directed towards the rail 30, 130 which causes eddy currents therein. Such currents generate a magnetic field opposite that of the matrix 210, so that a magnetic pad is created to keep the drag platform 200 away from the rail 30, 130.
[092] Outra variante contempla deslocar as plataformas de arrasto pneumáticas 90 da Figura 8 com eletroímãs que gera um campo magnético com um eixo geométrico polar ortogonal ao trilho 30, 130. A operação, dessa forma, se torna análoga àquela da Figura 16, exceto que, dessa vez, cada eletroímã tende a repelir o trilho 30, 130.[092] Another variant contemplates moving the pneumatic drag platforms 90 of Figure 8 with electromagnets that generate a magnetic field with a polar axis orthogonal to the rail 30, 130. The operation, in this way, becomes analogous to that of Figure 16, except that, this time, each electromagnet tends to repel the rail 30, 130.
[093] Um problema da plataforma de arrasto ilustrada na Figura 2 ou na Figura 10 é sua montagem no trilho 30, 130. Instalar compartimentos de algumas toneladas no trilho 30, 130 é muito difícil se precisar neutralizar ou controlar a força devido à atração instantânea do campo magnético no trilho metálico.[093] A problem with the drag platform illustrated in Figure 2 or Figure 10 is its mounting on the rail 30, 130. Installing compartments of a few tons on the rail 30, 130 is very difficult if you need to neutralize or control the force due to the instantaneous attraction of the magnetic field in the metallic rail.
[094] Uma solução é mostrada nas Figuras 17 e 18.[094] A solution is shown in Figures 17 and 18.
[095] Em uma plataforma de arrasto magnética 300, que pode ter qualquer estrutura entre aquelas descritas, há um elemento móvel 302 (por exemplo, um pistão) que é móvel entre uma posição (Figura17) em que ocupa o espaço G entre os imãs e outra posição (Figura18) em que está distante do espaço G. O elemento de movimento 302 é móvel, por exemplo, b atuadores hidráulicos, elétricos ou pneumáticos 304.[095] On a magnetic drag platform 300, which can have any structure among those described, there is a movable element 302 (for example, a piston) that is movable between a position (Figure 17) in which it occupies the space G between the magnets and another position (Figure 18) in which it is distant from the space G. The movement element 302 is movable, for example, b hydraulic, electric or pneumatic actuators 304.
[096] Durante a instalação da plataforma de arrasto 300, o elemento 302 é movido para a primeira posição (Figura 17), para evitar que o trilho 30, 130 seja sugado magneticamente e, dessa forma, permite que seja facilmente posicionado. Depois disso, o elemento 302 é movido para segunda posição (Figura 18) para fazer o trilho 30, 130 gradualmente entrar no interior do espaço G.[096] During the installation of the drag platform 300, the element 302 is moved to the first position (Figure 17), to prevent the rail 30, 130 from being magnetically sucked and, in this way, allows it to be easily positioned. Thereafter, element 302 is moved to second position (Figure 18) to make rail 30, 130 gradually enter inside space G.
[097] O elemento 302 também pode ser usado como um freio de emergência, empurrando-se o elemento 302 contra o trilho 30, 130 e, assim, freia por arrastamento.[097] The element 302 can also be used as an emergency brake, pushing the element 302 against the rail 30, 130 and thus braking by dragging.
[098] Outro problema são as correntes parasitárias no interior do trilho, que freiam o movimento do compartimento de passageiro. Particularmente, quando a extremidade de uma plataforma de arrasto encontra uma nova seção de trilho, nesse ponto a variação do fluxo magnético induz correntes parasitárias dentro do trilho e um campo magnético oposto que tende a desacelerar a plataforma de arrasto.[098] Another problem is the parasitic currents inside the rail, which brake the movement of the passenger compartment. Particularly, when the end of a skid steer meets a new rail section, at that point the changing magnetic flux induces eddy currents within the rail and an opposing magnetic field that tends to decelerate the drag skid.
[099] Para evitar ou mitigar esse problema, a cabeça 136 do trilho 130 é alinhada com placas 360 embaladas em colunas, dispostas em fila ao longo do eixo geométrico longitudinal X do trilho 130. As lâminas 360 têm, por exemplo, formato de C ou U, e espessura ao longo de X muito menor que para as outras duas dimensões.[099] To avoid or mitigate this problem, the head 136 of the rail 130 is lined with plates 360 packed in columns, arranged in a row along the longitudinal axis X of the rail 130. The blades 360 have, for example, a C or U shape, and thickness along X is much smaller than for the other two dimensions.
[0100] Ou a cabeça 136 do trilho 130 é revestida com material sinterizado (tipo Somaloy®), formado de partículas de metal cobertas com óxido isolante. Em ambos os casos, a livre trajetória disponível para a formação de correntes parasitárias é muito encolhida.[0100] Or the head 136 of the rail 130 is coated with sintered material (Somaloy® type), formed of metal particles covered with insulating oxide. In both cases, the free path available for the formation of eddy currents is greatly reduced.
[0101] Outra opção cobrir as paredes de lado do trilho 30 em contato com as rodas 64a, b com borracha vulcanizada. Dessa forma, no meio 60, as rodas metálicas 64a, b podem ser usadas, particularmente útil em sistemas de alta velocidade para reduzir consumo de combustível e ruído. O conjunto de borracha nas rodas 64a, b seria muito estressada, enquanto no trilho precisa resistir apenas a rápida passagem das rodas.[0101] Another option is to cover the side walls of the rail 30 in contact with the wheels 64a, b with vulcanized rubber. In this way, on medium 60, metal wheels 64a, b can be used, particularly useful in high speed systems to reduce fuel consumption and noise. The rubber assembly on the wheels 64a, b would be very stressed, whereas on the rail it only needs to withstand the rapid passage of the wheels.
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