CN100465017C - 一种凹形永磁悬浮机构及其槽轨路车 - Google Patents

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Abstract

一种凹形永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中：凹形永磁悬浮装置固定在车体的两侧下部，位于凹形永磁悬浮装置的车体上方，安装有导向轮；凹形对极永磁悬浮装置的凹口内壁两侧各固定有一条永磁体，两条永磁体彼此平行且异极相对；轨道由铁磁性材料制成，在槽形路床内壁两侧上平行固定两条上述轨道，组成槽轨；轨道的顶部兼做滑轨，内侧面兼做导向轨，与车体上的导向轮接触；该轨道的下端悬空，衔在凹形永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，且轨道两侧与永磁体的气隙相等；由车体导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形永磁悬浮装置的中央。

Description

一种凹形永磁悬浮机构及其槽轨路车
技术领域
本发明属于永磁悬浮轨道及其列车技术领域，具体地说，涉及一种凹形永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术。
背景技术
永磁悬浮列车以其节能、造价低、悬浮能力强而得到社会广泛关注。其代表技术永磁补偿式悬浮技术系统：由轨永磁体与车永磁体同极相对组成斥悬浮工作机构；由吸悬浮永磁板与铁磁性吸浮轨板组成吸悬浮工作机构，两者的悬浮力增减相互补偿，将列车悬浮起来。这种悬浮技术虽然解决了德国电磁磁悬浮与日本超导磁悬浮造价高、悬浮能力弱的缺点。但也存在着垂直悬浮工作气隙小，轨道永磁体铺设较多的缺点。上述背景技术见中国专利《管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统》(专利001057137.5)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术。
为实现上述目的，本发明提供的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中凹形对极永磁悬浮机构由凹形永磁悬浮装置和衔在凹形永磁悬浮装置内的铁磁性轨道组成；
凹形永磁悬浮装置固定在车体的两侧下部，位于凹形永磁悬浮装置的上方车体上，安装有导向轮；
凹形永磁悬浮装置的凹口内壁两侧各固定有一条永磁体，两条永磁体彼此平行，且异极相对；
轨道由铁磁性材料制成，在槽形路床内壁两侧上平行固定两条上述轨道，组成槽轨；轨道的顶部兼做滑轨，轨道的内侧面兼做导向轨，与车体上的导向轮接触；该轨道的下端悬空，衔在凹形永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，且轨道两侧与永磁体的气隙相等；
由车体导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形永磁悬浮装置的凹口的中央；
列车车体为非铁磁性材料制成；
由上述结构，当轨道与凹形永磁悬浮装置内永磁体的底面高程相同时，竖直方向的悬浮力为零；当轨道从凹形永磁悬浮装置内拉出时，轨道则与凹形对极永磁悬浮机构两侧永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力。当拉到凹形永磁悬浮装置内永磁体断面高度的69-79％左右时，拉力在此区间出现最大值，而后逐渐减小。因此设计列车悬浮力时要重视这一区间。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，在车体两侧位于滑行轨道上方设有滑靴，当列车悬浮失效时，滑靴与滑行轨道接触滑行。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，永磁体为硬磁材料比如钕铁硼永磁体。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，轨道为导磁性材料制成。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，轨道为钢、铁、镍、钴或其合金材料。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，轨道下部为H型钢或方管型钢，以增加轨道的纵向刚度。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术，其中，非铁磁性材料为聚胺脂、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
本发明轨道上不需要铺设轨永磁，进一步降低了造价，车底盘与路面的高度任意设计不会受悬浮机构影响。本发明也可用于其他轨道悬浮机械技术领域。
附图说明
图1为本发明凹形永磁悬浮机构横断面示意图。
图2为本发明轨道在槽形路床上安装方式横断面示意图。
图3为本发明凹形永磁悬浮装置在列车上的安装方式横断面示意图。
图4为本发明槽轨路车结构布局断面示意图。
具体实施方式
本发明的凹形永磁悬浮机构由凹形永磁悬浮装置和衔在凹形永磁悬浮装置内的铁磁性轨道组成。
其中凹形永磁悬浮装置固定在车体的两侧下部，位于凹形永磁悬浮装置的车体上方，安装有导向轮。凹形永磁悬浮装置的凹口内壁两侧各固定有一条永磁体，两条永磁体彼此平行，且异极相对。
轨道由铁磁性材料制成，在槽形路床内壁两侧上平行固定两条上述轨道，组成槽轨。轨道的顶部兼做滑轨，内侧面兼做导向轨，与车体上的导向轮接触。该轨道的下端悬空，衔在凹形永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，且轨道两侧与永磁体的气隙相等。当轨道从凹口内向外拉时，将与两侧的两条永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力，即悬浮力。
由列车导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形永磁悬浮装置的中央，使两者在列车运行过程中始终不发生接触。
当轨道与凹形永磁悬浮装置内永磁体的底面高程相同时，竖直方向的悬浮力为零。当轨道从凹形永磁悬浮装置内拉出时，则与两则永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力，拉出部分越多，吸力越大。当拉到凹形永磁悬浮装置内永磁体断面高度的69-79％左右时，拉力在此区间出现最大值，而后逐渐减小。因此设计列车悬浮力时要重视这一区间，当超过这一区间时，列车上的滑靴将与轨基接触，以防止悬浮脱离。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。
请参看图1，是凹形永磁悬浮机构横断面示意图。从图中可以看出，由铁磁性材料制成的凹形体1的内侧，对称且平行地固定有两条由硬磁材料制成的永磁体2，该永磁体可以但不限于硬磁材料如钕铁硼永磁体，其中一侧永磁体为N极，另一侧永磁体为S极，两永磁体2彼此异极相对。在两条永磁体2之间衔有由导磁性材料制成的轨道3(导磁性材料如但不限于：钢、铁、镍、钴或其合金材料)。轨道3与两侧永磁体2之间的气隙相同，从理论上讲两者之间的气隙越小，悬浮力就越大。但在实际工程上应用时，其气隙的设计要综合考虑轨道3的转弯半径、列车左右摆动幅度等等(该技术属于常规技术，非本发明讨论的重点，因此不作详细描述)。当轨道3的下端与两侧永磁体2的下端在同一高程时，凹形对极永磁悬浮机构在竖直方向的悬浮力为零。当轨道3的下端高于两侧永磁体2下端的高程时，凹形对极永磁悬浮机构给磁悬浮列车提供向上的悬浮力，两者的高程差越大，给列车提供的悬浮力就越大。当相对错开距离在永磁体2的69-79％左右时，悬浮力在此区间出现最大值。此后，随着错开高程的增加，悬浮力逐渐减小。相反，当轨道3下端的高程低于两侧永磁体2的高程时，凹形永磁悬浮机构在竖直方向的悬浮力为零或提供向下的拉力。轨道3下部可以是H型钢或方管型钢等复合断面形状，以增加轨道3的厚度、节省材料，或加强纵向刚度。
请参看图2，是轨道在槽形路床上安装方式横断面示意图。由图可看到，两条轨道3对称地固定在槽形路床4的内侧。轨道3的上端兼做列车滑行轨道3a，中部兼做导向轨3b。
请参阅图3，是凹形永磁悬浮装置在列车上的安装方式横断面示意图。从图3中可以看出，车体5的上部为客(货)舱5a，下部为悬浮动力舱5b。固定有两条永磁体2的凹形体1安装在悬浮动力舱5b下部的两侧。滑靴6安装在悬浮动力舱5b的上部的两侧。导向轮7安装悬浮动力舱5b的中部，即滑靴6和凹形体1之间。
请参阅图4，是槽轨路车结构布局示意图。从图中可以看出，车体5的悬浮动力舱5b耦合在路床4内。轨道3的下部衔在固定有两条永磁体2的凹形体1内。在车体两侧位于滑行轨道3a上方设有滑靴6，当列车悬浮失效时，滑靴6与滑行轨道3a接触滑行，确保列车安全。导向轮7与导向轨3b接触，将车体5控制在路床4的中央，并确保轨道3与永磁体2之间不发生接触摩擦。本发明的列车车体为非铁磁性材料制成，最佳的是用轻质的非铁性材料(如铝合金)制成。
本发明的凹形永磁悬浮机构及其槽轨路车布局技术有如下优点：
1、悬浮力大，即可满足客运悬浮，又可满足货运悬浮的要求。
2、制造工艺简捷，轨道上不需铺设永磁材料，成本低。
3、磁路闭合好、安全、环保。

Claims (4)

1、一种凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车，其中凹形对极永磁悬浮机构由凹形永磁悬浮装置和衔在凹形永磁悬浮装置内的铁磁性轨道组成；
凹形永磁悬浮装置固定在车体的两侧下部，凹形永磁悬浮装置的上方车体上安装有导向轮；
凹形永磁悬浮装置的凹口内壁两侧各固定有一条永磁体，两条永磁体彼此平行，且异极相对；其中，永磁体为钕铁硼永磁体；
轨道由铁磁性材料制成，在槽形路床内壁两侧上各平行固定一条上述轨道，组成槽轨；轨道的顶部兼做滑轨，轨道的内侧面兼做导向轨，该导向轨与车体上的导向轮接触；该轨道的下端悬空，衔在凹形永磁悬浮装置的凹口内壁两侧的永磁体之间，且轨道两侧与永磁体的气隙相等；
车体上的导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形永磁悬浮装置的凹口的中央；
车体为非铁磁性材料制成；
当轨道与凹形永磁悬浮装置内永磁体的底面高程相同时，凹形对极永磁悬浮机构在竖直方向的悬浮力为零；当轨道从凹形永磁悬浮装置内拉出时，轨道则与凹形永磁悬浮装置两侧的永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力。
2、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车，其中，在车体两侧的滑轨上方设有滑靴，当列车悬浮失效时，滑靴与滑轨接触滑行。
3、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车，其中，轨道为钢、铁、镍或钴。
4、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其槽轨路车，其中，非铁磁性材料为聚胺脂、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
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