CN102233828A - 拖车磁悬浮技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拖车磁悬浮技术。是一种装在车体上的永磁体薄片与外展轨道的下平面产生向上的吸引力去抵消车体及负载的重力，解决车辆因重力产生的摩擦阻力问题的技术。将轨道的上平面向外延展10厘米，把长10厘米、宽度相等的永磁体薄片的N或S极都朝上固定在与轴端相连柱塞的铁板上，并使永磁体的上平面与外展轨道的下平面保持适当距离，使之产生向上的吸引力直接作用在车体上并产生悬浮力。根据车辆及负载的变化，连杆机构自动改变永磁体与轨道下平面的距离，从而适时的改变了车辆的悬浮力，使之与车辆产生的重力始终保持平衡。使运力提高几十倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种拖车磁悬浮技术。尤其是涉及一种轨道交通装在被拖车辆上的永磁体薄片与轨道下平面产生的垂直地面向上的吸引力去抵消车体及负载的重力的磁悬浮技术。
背景技术
目前，轨道交通磁悬浮技术只有低温超导一种。与本发明相比较，这种技术能源消耗大，造价特别高。我们国家高速铁路的制造和安装水平相当高，误差只有0.1毫米。本发明只要求轨道外展的内平面光华、平整，现存的轨道技术完全满足要求。因此，本发明的磁悬浮技术具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的技术方案是：首先，将轨道的上平面向外延展10厘米，把长10厘米、宽度相等的永磁体薄片以N极或S极全部朝上的结构固定在与轴端相连的与柱塞一体的铁板上，并使永磁体的上平面与外展轨道的下平面保留适当的距离。使永磁体与轨道下平面产生向上的吸引力直接作用在车体上。使车辆产生向上的悬浮力去克服由重力产生的摩擦阻力。
为了使车辆的重力和悬浮力保持平衡，将根据车辆及负载的变化，连杆机构自动改变永磁体与轨道下平面的距离，从而适时的改变了车辆的悬浮力，使之与车辆产生的重力始终保持平衡。
实验表明，永磁体与铁磁质的距离越近时其吸引力越大。当五年前的钕铁硼永磁体距离铁1.5毫米时，永磁体与铁的吸引力为每平方厘米0.5公斤；距离为1.1毫米时，吸引力为每平方厘米0.75公斤；距离为0.6毫米时，吸引力为每平方厘米1.5公斤；距离为0.4毫米时，其吸引力为每平方厘米2公斤。如果将轨道的上平面向外延展10厘米，当轨道的下平面与永磁体的上平面相距0.6毫米时，一节车箱长按30米计算，在轨道下面10厘米宽、30米长的两条永磁体薄片对车体将产生90吨垂直地面向上的吸引力并可直接作用在车体上。
为了使永磁体不与轨道下平面产生摩擦，第一，支架固定在与轴端一体的承载梁上。柱塞装在支架内，将永磁体固定在柱塞的铁板上，为了防止轨道下平面变形凸起时永磁体与轨道卡死，两个柱塞下面的两侧分别向上开2厘米长的口子，使柱塞可下行2厘米。大大提高了本发明的实用性能。在柱塞底部弹簧的作用下，柱塞通常总是在上死点位置。第二，加装了比永磁体面高出适当距离的旋转保护轮。旋转保护轮的作用是使永磁体与轨道总保持一个适当的最小距离，阻止永磁体与轨道摩擦及扼制车体悬浮力的迅猛增长，在规定的范围内维持悬浮力与重力的平衡。
本发明的有益效果是：第一是节能。如果包括车体在内99％的重力被抵消，就是说相同的功率，原先拉一节车时，现在可以拉99节。使运力至少提高几十倍。第二是省钱。根据玩具电动机的售价，(内有永磁体)一节车厢的永磁体大概需要2万元人民币。第三是该技术可以扩展到货物运输领域。充分发挥高速铁路的作用。并根据需要，同时选择目前磁性最强的永磁体和最顺磁的铁磁质做外展轨道，进一步增加单位面积的吸引力。如果工艺允许，也可将永磁体与轨道下平面的距离缩小到0.4毫米，此时其悬浮力将会提高到120吨。第四是更安全更平稳。因为车轮的轴端到轨道平面的上下运动距离已被旋转保护轮通常限定在1毫米以内。
实施例及附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是从车厢尾部看过去本发明的整体结构示意图；
图2是轨道截面及其部分构件结构示意图；
图中：(1)是车厢，(2)是弹簧，(3)是车轮，(4)是车轴，(5)是固定在各个轴端上的承担悬浮力的承载梁。为了防止车辆急转弯时承载梁(5)在车辆中间部位与轨道分离而损坏永磁体，在车辆中间处将承载梁断开，并在承载梁的上下平面打卡固定或者在车体中间部位加车轮并允许车体在轴上小范围侧滑。(6)是固定在承载梁(5)上的数个支架。支架位置应避开车轮。如图2所示：(7)是装在支架(6)内的柱塞。(15)是套在柱塞(7)内的柱塞，它可在柱塞(7)中小范围上下运动。(8)是在柱塞(7)下面的弹簧。(9)是与柱塞(7)一体的永磁体薄片。(10)是与柱塞(15)一体的旋转保护轮，(11)是轨道。(12)是固定在车体上并可做水平移动的支杆，它两个端头锥体的锥度相等且分别插在柱塞(7)的上面和底上，锥体头与支杆是螺丝连接用于微调。(13)是使支杆(12)向中间运动的弹簧。(14)是固定在车厢(1)上、使支杆(12)做水平开合运动的取样棒及其活接。它们共同构成连杆系统。
当车辆空载时，车皮按30吨计，此时车厢的位置最高。调节取样棒(14)上的活接，使取样棒连同它的锥体大小头做上下运动并带动支杆(12)做水平的开或合运动，支杆(12)端头的锥体使轨道下平面与永磁体的距离为1.5毫米、旋转(12)上的锥体螺丝，恰使保护轮(10)比永磁体平面高1.5毫米，也就是保护轮与轨道刚刚接触还没有产生作用力时，锁死活接(14)和锥体螺丝。此时车体受到的悬浮力正好是30吨。
负载时，按每节车200人重15吨计算，根据一节车厢所有弹簧(2)总的倔强系数，(比如每厘米15吨)去设定取样棒(14)上的锥体头的尺寸。使取样棒(14)下降1厘米时，在取样棒端头锥体的作用下，支杆(12)就向轨道两边运动，它端头的锥体就使轨道与永磁体的距离由1.5毫米逐渐缩小到1.1毫米，由于支杆(12)的两个端头锥度相等，保护轮(10)与永磁体的距离也逐渐由1.5毫米缩小到1.1毫米。使此时它增加的悬浮力也刚好是15吨。就是说，取样棒的下降高度和永磁体与轨道的距离变化数所表示的重力和浮力必须总是相等的。而且永磁体(9)与保护轮(10)的上下运动方向相反、运动距离总是相等的，它比永磁体面高出的距离与永磁体到轨道的距离总保持相等。旋转保护轮(10)的作用是当永磁体与轨道保持一个与重力相匹配的距离时，阻止永磁体继续缩小与轨道的距离，扼制车体悬浮力的迅猛增长，在一定的范围内维持悬浮力与重力的平衡。比如本例车体重30吨，载重15吨，总重45吨。随着负载的增加，在取样棒(14)和支杆(12)端头锥体的作用下，永磁体与轨道的距离逐渐由1.5毫米缩小到1.1毫米。(可以由实验得到的永磁体和铁的距离与吸引力的关系曲线查到)旋转保护轮(10)超过永磁体面的高度逐渐变为1.1毫米。如果空车重30吨，要载重60吨，永磁体与轨道的起始距离应为1.5毫米，旋转保护轮比永磁体面应高出1.5毫米。随着车的逐渐加载，连杆系统使永磁体与轨道的距离由1.5毫米逐渐变为0.6毫米，车体的悬浮力由30吨逐渐升到90吨。旋转保护轮(10)与永磁体的距离由1.5毫米逐渐缩小到0.6毫米。必须注意，此时支架(6)并不动。
当卸载时，车厢(1)在弹簧(2)的作用下，带动取样棒(14)向上运动。在弹簧(13)的作用下，支杆(12)上的锥体向轨道中间平移，使永磁体与轨道的距离逐渐增加，悬浮力逐渐减少，与负载时的情形刚好相反。
Claims (6)
1.拖车磁悬浮技术，是一种装在车体上的永磁体薄片与外展轨道的下平面产生向上的吸引力去抵消车体及负载的重力，解决车辆因重力产生的摩擦阻力问题的技术，将轨道的上平面向外延展10厘米，把长10厘米、宽度相等的永磁体薄片的N或S极都朝上固定在与轴端相连柱塞的铁板上，并使永磁体的上平面与外展轨道的下平面保持适当距离，使之产生向上的吸引力直接作用在车体上并产生悬浮力，根据车辆及负载的变化，连杆机构自动改变永磁体与轨道下平面的距离，从而适时的改变了车辆的悬浮力，使之与车辆产生的重力始终保持平衡，可使运力提高几十倍，其特征在于：永磁体(9)的N或S极都朝上固定在柱塞(7)的铁板上，柱塞(7)又装在支架(6)中，柱塞(15)装在柱塞(7)中，旋转保护轮(10)固定在柱塞(15)上，弹簧(8)装在柱塞(7)底部，支架(6)固定在承载梁(5)上，承载梁(5)固定在轮轴(4)的轴端处，支杆(12)的两个锥度相等的端头分别插在柱塞(7)的上面和底上，使得永磁体(9)的上平面与外展轨道(11)的内平面随着负载的变化总保持适当的距离。
2.根据权利要求1所述的拖车磁悬浮技术，其特征在于：弹簧(8)装在柱塞(7)底部，使永磁体(9)通常总处在上死点位置，柱塞(7)下面的两侧分别向上开2厘米的口子，当轨道(11)的下平面凸起时，使得柱塞(7)能带动永磁体(9)可以瞬时下行2厘米，保护永磁体(9)，使本发明的实用于性能大大提高，凸起过去后在弹簧(8)的作用下，柱塞(7)即刻回到上死点位置。
3.根据权利要求1所述的拖车磁悬浮技术，其特征在于：柱塞(15)装在柱塞(7)中，柱塞(7)又装在支架(6)中，旋转保护轮(10)固定在柱塞(15)上，永磁体(9)的N或S极都朝上固定在柱塞(7)的铁板上，支杆(12)的两个端头锥度相等且分别插在柱塞(7)的上面和底上，使得旋转保护轮(10)与永磁体(9)的运动方向相反，运动距离相等，它比永磁体面高出的距离与永磁体到轨道的距离总保持相等，使它刚刚接触轨道还没有开始受力，旋转保护轮(10)的作用是当永磁体与轨道保持一个与重力相匹配的距离时，阻止永磁体继续缩小与轨道的距离，扼制车体悬浮力的迅猛增长，阻止永磁体与轨道产生摩擦，在一定的范围内维持悬浮力与重力的平衡。
4.根据权利要求1所述的拖车磁悬浮技术，其特征在于：弹簧(13)装在支杆(12)上，它带动支杆(12)上的锥体向中间运动，从而增加了永磁体与轨道的距离，适时的维持了卸载时车体悬浮力与重力的平衡。
5.根据权利要求1所述的拖车磁悬浮技术，其特征在于：弹簧(2)固定在车体上、支杆(12)的两个端头锥度相等且分别插在柱塞(7)的上面和底上，随着负载的变化，使得(14)上的锥体带动支杆(12)上的锥体向中间或向两边运动，适时的改变永磁体及保护轮与轨道的距离，使车体的重力和悬浮力始终保持平衡。
6.根据权利要求1所述的拖车磁悬浮技术，其特征在于：承载梁(5)固定在轮轴(4)的轴端处，使承载梁到轨道的距离最稳定。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102815227A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-12-12 | 李瑞琛 | 轨道交通拖车磁悬浮技术 |
| CN106383395A (zh) * | 2015-07-29 | 2017-02-08 | 上海微电子装备有限公司 | 一种大口径侧立镜组结构 |
| CN108327576A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-07-27 | 李瑞琛 | 吸引式永磁体磁悬浮技术 |
| CN114132186A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 江西理工大学 | 一种稀土永磁悬浮轨道悬浮力调控系统及方法 |
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2010
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