CN105696430B - 一种电磁道岔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁道岔，包括：第一单永磁轨道L1、第二单永磁轨道L2、道岔轨道L3、第一双永磁轨道L4和第二双永磁轨道L5；L1和L2均包括一个永磁轨道组；永磁轨道组包括N块永磁体，磁化方向为第一磁化方式；L3至少包括3块电磁铁，并根据控制指令切换为第一状态或第二状态；L4包括P块永磁体，从左至右第1～N块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第(P‑N+1)～P块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；L5包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；L1、L2、L3、L4和L5按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上。通过使用本发明所提供的电磁道岔，可以无需进行机械移动即可实现道岔换向的功能。

Description

一种电磁道岔

技术领域

本发明涉及高温超导磁浮车道岔技术，特别涉及一种电磁道岔。

背景技术

道岔是有轨交通实现线路转换不可或缺的设备。目前，关于高温超导磁悬浮列车道岔设备的研究较少，且为机械式，主要通过强力移动磁轨来实现轨道换向的目的，故称为机械式道岔。

然而，与常规的铁路道岔类似，现有的机械式道岔存在以下缺点：

(1)不经济：

A、机械式道岔需要大量辅助设备，如移动平台、推动装置等；

B、磁悬浮系统中轨道由无数永磁段组成，永磁段间的强磁力作用将导致移动轨道需要非常大的机械力，因此耗能大；

C、为了保证轨道能够顺利移动，机械式道岔需要留足够的空间；

D、频繁的机械移动将导致轨道磨损较大。

(2)响应时间长：机械式道岔在移动轨道时，由于需要一系列机械运动，因此需要一定的响应时间，实时性差，不能应用于对实时性要求高的应用场合。

综上所述，现有技术中所提出的机械式道岔经济性和实时性都较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电磁道岔，从而无需进行机械移动即可实现道岔的功能，具有体积小、响应时间快等优点。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种电磁道岔，该电磁道岔包括：第一单永磁轨道L1、第二单永磁轨道L2、道岔轨道L3、第一双永磁轨道L4和第二双永磁轨道L5；

所述第一单永磁轨道和第二单永磁轨道均包括一个永磁轨道组；所述永磁轨道组包括N块永磁体，所述永磁轨道组中的N块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式；

所述道岔轨道包括M块磁体，所述M块磁体包括3块电磁铁和(M-3)块永磁体；所述3块电磁铁位于所述道岔轨道的中部，各块电磁铁的磁极嵌入永磁轨道内，且各块电磁铁垂直于道岔轨道；所述(M-3)块永磁体平均设置在所述3块电磁铁的两侧；所述3块电磁铁根据控制指令切换为第一状态或第二状态；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述道岔轨道从左至右第1～N块磁体的磁化方向为第一磁化方式；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述道岔轨道从左至右第(M-N+1)～M块磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第一双永磁轨道包括P块永磁体；所述P块永磁体中的从左至右第1～N块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第(P-N+1)～P块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；

所述第一单永磁轨道、第二单永磁轨道、道岔轨道、第一双永磁轨道和第二双永磁轨道按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上；

其中，所述N、M和P均为自然数，且N＜M＜P＜(2N+1)。

较佳的，所述N的取值为2或5。

较佳的，当所述N、M和P的取值分别为5、7和9时：

所述永磁轨道组包括5块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向右、向上、向左、向下；

所述道岔轨道包括4块永磁体和3块电磁铁；其中，2块永磁体位于所述道岔轨道的左端，另外2块永磁体位于道岔轨道的右端，所述3块电磁铁位于所述道岔轨道的中部；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述道岔轨道从左至右第1～5块磁体的磁化方向为第一磁化方式；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述道岔轨道从左至右第3～7块磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第一双永磁轨道包括9块永磁体；所述9块永磁体中的从左至右第1～5块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第5～9块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，每个永磁轨道组包括5块永磁体，每个永磁轨道组中的5块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式。

较佳的，当所述N、M和P的取值分别为2、3和4时：

所述永磁轨道组包括2块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向上；

所述道岔轨道道岔轨道包括3块电磁铁；当所述3块电磁铁处于第一状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为向下、向上、向下；当所述3块电磁铁处于第二状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为向上、向下、向上；

所述第一双永磁轨道包括4块永磁体；各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向上、向下、向上；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，每个永磁轨道组包括2块永磁体，每个永磁轨道组中的2块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式。

如上可见，在本发明所提供的电磁道岔中，由于利用了电磁铁可改变磁极磁化方向、消磁励磁快和高温超导磁浮车总是沿磁场均匀的方向运行的特点，在需要道岔的轨道处设置一定数量的电磁铁，通过简单的改变电磁铁通电方向(例如，通过控制指令进行改变)，即可使得所述电磁铁切换为第一状态或第二状态，在目的轨道的运行方向产生均匀磁场，使得列车可以根据需要沿左转轨道或右转轨道运行，因此可以很好地实现道岔的功能且无需进行机械移动，从而避免了机械道岔空间需求大的缺陷，节省了相应的基础建设费用、移动永磁轨道的运行费用和机械磨损带来的维护费用，经济性好；同时，由于上述电磁道岔不需要机械移动任何一个部件，只需简单的改变电磁铁的通电方向即可完成道岔的功能，因此大大缩短了道岔的响应时间，实时性好，从而可以应用于对实时性要求高的应用场合。

附图说明

图1(a)为本发明具体实施例一中的电磁道岔的俯视结构示意图一。

图1(b)为本实用新型具体实施例一中的电磁道岔的俯视结构示意图二。

图2为本发明具体实施例一中的电磁道岔的前视结构示意图。

图3(a)为本发明具体实施例二中的电磁道岔的俯视结构示意图。

图3(b)为本实用新型具体实施例二中的电磁道岔的俯视结构示意图二。

图4为本发明具体实施例二中的电磁道岔的前视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在本发明的技术方案中，提出了一种电磁道岔，可以用于高温超导磁浮车。该电磁道岔包括：第一单永磁轨道L1、第二单永磁轨道L2、道岔轨道L3、第一双永磁轨道L4和第二双永磁轨道L5；

所述L1和L2均包括一个永磁轨道组；所述永磁轨道组包括N块永磁体，所述永磁轨道组中的N块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式；

所述L3包括M块磁体，所述M块磁体包括3块电磁铁和(M-3)块永磁体；所述3块电磁铁位于所述L3的中部，各块电磁铁的磁极嵌入永磁轨道内，且各块电磁铁垂直于L3；所述(M-3)块永磁体平均设置在所述3块电磁铁的两侧；所述3块电磁铁根据控制指令切换为第一状态或第二状态；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述L3从左至右第1～N块磁体的磁化方向为第一磁化方式；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述L3从左至右第(M-N+1)～M块磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述L4包括P块永磁体；所述P块永磁体中的从左至右第1～N块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第(P-N+1)～P块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述L5包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；

所述L1、L2、L3、L4和L5按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上；

其中，所述N、M和P均为自然数，且N＜M＜P＜(2N+1)。

在本发明的技术方案中，上述N、M和P的具体取值可以根据实际应用环境的需要预先进行设置。例如，在本发明的较佳实施例中，所述N的取值可以是2或5，也可以是其它的合适的取值，例如，根据实际应用的需要，N的取值还可以是4或其它的取值。

以下将以两个具体的实现方式为例，对本发明的技术方案进行更详细的介绍。

具体实施例一、所述N、M和P的取值分别为：5、7和9。

例如，图1(a)为本发明具体实施例一中的电磁道岔的俯视结构示意图一。图1(b)为本实用新型具体实施例一中的电磁道岔的俯视结构示意图二。图2为本发明具体实施例一中的电磁道岔的前视结构示意图。如图1(a)、图1(b)和图2所示，本发明具体实施例一中的电磁道岔10包括：

第一单永磁轨道L1、第二单永磁轨道L2、道岔轨道L3、第一双永磁轨道L4和第二双永磁轨道L5；

其中，所述L1和L2均包括一个永磁轨道组；所述永磁轨道组包括5块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下×、向右→、向上●、向左←、向下×；此时，上述的第一磁化方式可称为海尔巴赫(Halbach)型阵列；

所述L3包括4块永磁体和3块电磁铁；其中，2块永磁体位于所述L3的左端，另外2块永磁体位于L3的右端，所述3块电磁铁位于所述L3的中部，并根据控制指令切换为第一状态或第二状态；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述L3从左至右第1～5块磁体的磁化方向为第一磁化方式(即分别为×、→、●、←、×，下同)，如图1(a)所示；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述L3从左至右第3～7块磁体的磁化方向为第一磁化方式，如图1(b)所示；

所述L4包括9块永磁体；所述9块永磁体中的从左至右第1～5块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第5～9块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述L5包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；每个永磁轨道组包括5块永磁体，每个永磁轨道组中的5块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式；

所述L1、L2、L3、L4和L5按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上。

在上述图1(a)和图1(b)中所示的电磁道岔中，第一单永磁轨道L1的永磁轨道组实际上可以作为一个轨道A；第二双永磁轨道L5中的两个永磁轨道组实际上已完全形成两个轨道，即图1(a)和图1(b)中所示的左转轨道B和右转轨道C；而第一双永磁轨道L4最中间的永磁体属于由左转轨道和右转轨道公用的永磁体，可以称为过渡轨道。

在本发明的技术方案中，由于电磁铁可以通过改变通电电流方向的方法来改变电磁铁的磁化方向，因此上述电磁道岔的道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据控制指令切换为第一状态或第二状态，从而可以实现道岔的功能。例如，当列车需要左转时，道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据第一控制指令切换为第一状态，此时，电磁道岔中的各块永磁体和电磁铁的磁化方向如图1(a)中所示，从而在左转轨道B的运行方向形成均匀的磁场，使得列车可以沿左转轨道B运行，并同时在右转轨道C的运行方向形成不均匀的磁场，进一步保证列车的准确运行方向；同理，当列车需要右转时，道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据第二控制指令切换为第二状态，此时，电磁道岔中的各块永磁体和电磁铁的磁化方向如图1(b)中所示，从而在右转轨道C的运行方向形成均匀的磁场，使得列车可以沿右转轨道C运行，并同时在左转轨道B的运行方向形成不均匀的磁场，进一步保证列车的准确的运行方向。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以根据控制指令改变电磁铁的线圈12(该线圈用于通电产生磁场)的电流方向，并通过铁心11(该铁心用于聚磁和缠绕线圈)将磁力线聚集至磁极，从而改变所述3块电磁铁的磁化方向，使得所述3块电磁铁可以从第一状态切换为第二状态，或者是从第二状态切换为第一状态。

因此，在本发明的技术方案中，只需利用3块电磁铁，即可完成高温超导磁悬浮列车的左转道岔及右转道岔，其余设备与现有设备相同。

具体实施例二、所述N、M和P的取值分别为：2、3和4。

例如，图3(a)为本发明具体实施例二中的电磁道岔的俯视结构示意图。图3(b)为本实用新型具体实施例二中的电磁道岔的俯视结构示意图二。图4为本发明具体实施例二中的电磁道岔的前视结构示意图。如图3(a)、图3(b)和图4所示，本发明实施例中的电磁道岔20包括：

第一单永磁轨道L1、第二单永磁轨道L2、道岔轨道L3、第一双永磁轨道L4和第二双永磁轨道L5；

其中，所述L1和L2均包括一个永磁轨道组；所述永磁轨道组包括2块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下×、向上●；此时，上述的第一磁化方式可称为双峰型阵列；

所述道岔轨道L3包括3块电磁铁，不设置永磁体；所述3块电磁铁根据控制指令切换为第一状态或第二状态；当所述3块电磁铁处于第一状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为×、●、×；当所述3块电磁铁处于第二状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为●、×、●；

所述L4包括4块永磁体；各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：×、●、×、●；

所述L5包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；每个永磁轨道组包括2块永磁体，每个永磁轨道组中的2块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式；

所述L1、L2、L3、L4和L5按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上。

在上述图3(a)和图3(b)中所示的电磁道岔中，第一单永磁轨道L1的永磁轨道组实际上可以作为一个轨道A；第二双永磁轨道L5中的两个永磁轨道组实际上已完全形成两个轨道，即图3(a)和图3(b)中所示的左转轨道B和右转轨道C。

在本发明的技术方案中，由于上述电磁道岔的道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据控制指令切换为第一状态或第二状态，从而可以实现道岔的功能。例如，当列车需要左转时，道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据第一控制指令切换为第一状态，此时，电磁道岔中的各块永磁体和电磁铁的磁化方向如图3(a)中所示，从而在左转轨道B的运行方向形成均匀的磁场，使得列车可以沿左转轨道B运行，并同时在右转轨道C的运行方向形成不均匀的磁场，进一步保证列车准确的运行方向；同理，当列车需要右转时，道岔轨道L3中的3块电磁铁可以根据第二控制指令切换为第二状态，此时，电磁道岔中的各块永磁体和电磁铁的磁化方向如图3(b)中所示，从而在右转轨道C的运行方向形成均匀的磁场，使得列车可以沿右转轨道C运行，并同时在左转轨道B的运行方向形成不均匀的磁场，进一步保证列车的准确的运行方向。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以根据控制指令改变电磁铁线圈12的电流方向，并通过铁心11将磁力线聚集至磁极，从而改变所述3块电磁铁的磁化方向，使得所述3块电磁铁可以从第一状态切换为第二状态，或者是从第二状态切换为第一状态。

综上可知，在本发明所提供的电磁道岔中，由于利用了电磁铁可改变磁极磁化方向、消磁励磁快和高温超导磁浮车总是沿磁场均匀的方向运行的特点，在需要道岔的轨道处设置一定数量的电磁铁，通过简单的改变电磁铁通电方向(例如，通过控制指令进行改变)，即可使得所述电磁铁切换为第一状态或第二状态，在目的轨道的运行方向产生均匀磁场，使得列车可以根据需要沿左转轨道或右转轨道运行，因此可以很好地实现道岔的功能且无需进行机械移动，从而避免了机械道岔空间需求大的缺陷，节省了相应的基础建设费用、移动永磁轨道的运行费用和机械磨损带来的维护费用，经济性好；同时，由于上述电磁道岔不需要机械移动任何一个部件，只需简单的改变电磁铁的通电方向即可完成道岔的功能，因此大大缩短了道岔的响应时间，实时性好，从而可以应用于对实时性要求高的应用场合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁道岔，其特征在于，该电磁道岔包括：第一单永磁轨道(L1)、第二单永磁轨道(L2)、道岔轨道(L3)、第一双永磁轨道(L4)和第二双永磁轨道(L5)；

所述第一单永磁轨道和第二单永磁轨道均包括一个永磁轨道组；所述永磁轨道组包括N块永磁体，所述永磁轨道组中的N块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式；

所述道岔轨道包括M块磁体，所述M块磁体包括3块电磁铁和(M-3)块永磁体；所述3块电磁铁位于所述道岔轨道的中部，各块电磁铁的磁极嵌入永磁轨道内，且各块电磁铁垂直于道岔轨道；所述(M-3)块永磁体平均设置在所述3块电磁铁的两侧；所述3块电磁铁根据控制指令切换为第一状态或第二状态；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述道岔轨道从左至右第1～N块磁体的磁化方向为第一磁化方式；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述道岔轨道从左至右第(M-N+1)～M块磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第一双永磁轨道包括P块永磁体；所述P块永磁体中的从左至右第1～N块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第(P-N+1)～P块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，两个永磁轨道组之间间隔一块磁体大小的空位；

所述第一单永磁轨道、第二单永磁轨道、道岔轨道、第一双永磁轨道和第二双永磁轨道按顺序依次排列，且各个轨道的中心点在同一条直线上；

其中，所述N、M和P均为自然数，且N＜M＜P＜(2N+1)。

2.根据权利要求1所述的电磁道岔，其特征在于：

所述N的取值为2或5。

3.根据权利要求2所述的电磁道岔，其特征在于，当所述N、M和P的取值分别为5、7和9时：

所述永磁轨道组包括5块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向右、向上、向左、向下；

所述道岔轨道包括4块永磁体和3块电磁铁；其中，2块永磁体位于所述道岔轨道的左端，另外2块永磁体位于道岔轨道的右端，所述3块电磁铁位于所述道岔轨道的中部；当所述3块电磁铁处于第一状态时，所述道岔轨道从左至右第1～5块磁体的磁化方向为第一磁化方式；当所述3块电磁铁处于第二状态时，所述道岔轨道从左至右第3～7块磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第一双永磁轨道包括9块永磁体；所述9块永磁体中的从左至右第1～5块永磁体的磁化方向为第一磁化方式，第5～9块永磁体的磁化方向为第一磁化方式；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，每个永磁轨道组包括5块永磁体，每个永磁轨道组中的5块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式。

4.根据权利要求2所述的电磁道岔，其特征在于：当所述N、M和P的取值分别为2、3和4时：

所述永磁轨道组包括2块永磁体；所述第一磁化方式为：所述永磁轨道组中各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向上；

所述道岔轨道包括3块电磁铁；当所述3块电磁铁处于第一状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为向下、向上、向下；当所述3块电磁铁处于第二状态时，各电磁铁从左至右的磁化方向分别为向上、向下、向上；

所述第一双永磁轨道包括4块永磁体；各块永磁体的磁化方向从左至右分别为：向下、向上、向下、向上；

所述第二双永磁轨道包括两个永磁轨道组，每个永磁轨道组包括2块永磁体，每个永磁轨道组中的2块永磁体的磁化方向均为第一磁化方式。