CN106012716A - 对称永磁悬浮系统及永磁悬浮列车轨道系统 - Google Patents

对称永磁悬浮系统及永磁悬浮列车轨道系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种对称永磁悬浮系统及永磁悬浮列车轨道系统,其特征是:中部设置导磁材料的工字悬浮钢轨1,工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由上集磁板12和下集磁板14及之间的悬浮永磁铁13组成,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1的上轭板2和下轭板3的左右端面的磁力间隙17相等,上下方向错开一定距离,可以实现被动悬浮。左右两条工字悬浮钢轨1平行设置在轨枕11的两端,列车的左右两侧还设置水平导向轮(8),轨道设置直线电机驱动线圈(8),直线电机驱动线圈(8)与列车上的牵引永磁体构成双边永磁直线电机高效牵引列车,建设成安全、超高速、节能的新型轨道交通系统。

Description

对称永磁悬浮系统及永磁悬浮列车轨道系统所属
技术领域
[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域,具体涉及永磁悬浮轨道系统,尤其是用于中低速地铁和城市快速轨道交通系统和真空管道超高速列车及轨道系统。背景技术
[0002] 现有技术存在的主要问题有:EMS电磁悬浮系统和电磁导向系统需要复杂的主动控制系统,列车重量大,耗能高,结构复杂。超导电动悬浮列车采用低温超导系统悬浮存在明显的电磁辐射,结构更复杂,同时在低速下需要橡胶轮子支撑,成本更高。中低速磁浮列车结构简单,但悬浮能耗高,采用直线异步感应电机,轨道顶面铺设铜板或铝板与车底异步电机的驱动效率非常低。
[0003] 轮轨列车结构简单,应用历史长,但开放式轮轨结构随时有可能脱轨的安全隐患, 另外车轮轴承在高速和重载下磨损严重,需要经常换修维护,能耗大,使用寿命低,高速下黏着系数低,传动和降速困难,虽然一次性基建成本低,但后期运行维护成本很高。发明内容
[0004] 长期以来人们一直在孜孜不倦地寻找着一种能够同时克服上述技术中存在的不足的新型轨道交通技术。本发明旨在应用现有的成熟技术的基础上提出一种新型结构的磁浮列车技术,能克服上述技术中存在的不足之处,公开一种结构简单、成本低、效率高、无电磁辐射污染的永磁悬浮列车及轨道技术,既安全又经济节能的高性价比的轨道交通系统。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] —种对称永磁悬浮系统,其特征是:中部设置导磁材料的工字悬浮钢轨1,工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由上集磁板12和下集磁板14及之间的悬浮永磁铁13组成,永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3的距离相等,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1 的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙17相等,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3上下方向错开一定距离。
[0008] 所述工字悬浮钢轨1两侧对称设置的永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14 由外部的连接弯板11固定连接,连接弯板11上设置水平导向轮18,水平导向轮18的外缘靠近或接触工字悬浮钢轨1两侧的导向面5。
[0009] —种工字悬浮钢轨1,包括下列情形之一或其组合,其特征是:[〇〇1〇] a、所述的悬浮钢轨1的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,上辄板2的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导向面时称为轨头6, 上辄板2和下辄板3的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或曲线延伸而成的工字钢轨;
[0011] b、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨,该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;
[0012] c、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,下部的倒T型钢轨9每间隔一段距离与上部的工字钢轨固定连接在一起;
[0013] d、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒JT型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒型钢轨10为非导磁材料;
[0014] 下部的倒31型钢轨10为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨1固定连接在一起;
[0015] e、所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨1;
[0016] 下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;
[0017] f、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为一对时成为王字钢轨;
[0018] g、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为2对或2对以上。[〇〇19]所述悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3或翼板41的两侧设置导向面5,导向面5为平面或弧面;
[0020] 所述悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3、翼板41的上下面是平面或设置斜度。
[0021] 所述的钢轨为工字悬浮钢轨1,包括下列情形之一或其组合:
[0022] a、所述的悬浮钢轨1的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,上辄板2的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导向面时称为轨头6, 上辄板2和下辄板3的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或曲线延伸而成的工字钢轨;
[0023] b、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨,该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;[〇〇24] c、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,下部的倒T型钢轨9每间隔一段距离与上部的工字钢轨固定连接在一起;
[0025] d、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒JT型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒型钢轨10为非导磁材料;[〇〇26]下部的倒JT型钢轨10为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨1固定连接在一起;
[0027] e、所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨1;[〇〇28]下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;
[0029] f、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为一对时成为王字钢轨;
[0030] g、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为2对或2对以上。
[0031] 左右两条悬浮钢轨1由紧固件21平行固定设置在路基或箱梁23的两端;[〇〇32] 轨道中央通过绝缘座30固定设置直线电机牵引线圈28;[〇〇33]所述的直线电机牵引线圈28的安装方式包括下列方式之一或其组合:[〇〇34] a、所述直线电机牵引线圈28为无铁芯直线电机牵引线圈28,通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧;[〇〇35] b、所述直线电机牵引线圈28为有嵌入铁芯34的线圈绕组35,通过绝缘座30固定连接在所述的工字悬浮钢轨1 一侧或两侧;[〇〇36] c、所述直线电机牵引线圈28为有嵌入铁芯34的线圈绕组35,通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧。[〇〇37] 一种磁浮轨道及永磁悬浮列车系统,在路基或箱梁23顶部或下部设置有钢轨,轨道上行驶列车38,其特征是:所述的钢轨为工字悬浮钢轨1,包括下列情形之一或其组合:
[0038] a、所述的悬浮钢轨1的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,上辄板2的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导向面时称为轨头6, 上辄板2和下辄板3的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或曲线延伸而成的工字钢轨;
[0039] b、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨,该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;
[0040] c、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,下部的倒T型钢轨9每间隔一段距离与上部的工字钢轨固定连接在一起;
[0041] d、所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒JT型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒型钢轨10为非导磁材料;[〇〇42]下部的倒JT型钢轨10为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨1固定连接在一起;
[0043] e、所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨1;
[0044] 下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;
[0045] f、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为一对时成为王字钢轨;
[0046] g、所述悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,所述腰板 4中间左右对称设置翼板41,翼板41的数量为2对或2对以上。
[0047] 左右两条悬浮钢轨1由紧固件21平行固定设置在路基或箱梁23的两端;
[0048] 所述工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由上集磁板 12和下集磁板14及之间的悬浮永磁铁13组成,永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14 的距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3的距离相等,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙17 相等,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3上下方向错开一定距离;[0049 ]所述永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接, 连接弯板11上设置水平导向轮18,水平导向轮18的外缘靠近或接触工字悬浮钢轨1两侧的导向面5;
[0050]所述永磁悬浮组件15及连接弯板11对称设置在列车的左右两侧;[0051 ]列车的左右两侧还设置水平导向轮18,导向轮18由轮轴17和轴承及轴承座20滑动连接在列车38上,导向轮18的外缘靠近或接触在悬浮钢轨1的一侧或两侧的导向面5,以保持永磁悬浮组件15对称设置在工字悬浮钢轨1两侧。[〇〇52] 轨道上设置竖直的直线电机牵引线圈28,主线圈沿竖直方向的直线电机牵引线圈28通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧;[0〇53]列车38固定连接与直线电机牵引线圈28保持一定间隙的牵引永磁体33,列车38上的牵引永磁体33与轨道上的直线电机牵引线圈28构成永磁直线电机;[〇〇54]所述的直线电机牵引线圈28的安装方式包括下列方式之一或其组合:[〇〇55] a、所述直线电机牵引线圈28为无铁芯直线电机牵引线圈28,通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧,无铁芯直线电机牵引线圈28的两侧等间距设置牵引永磁体33; [〇〇56] b、所述直线电机牵引线圈28为有嵌入铁芯34的线圈绕组35,通过绝缘座30固定连接在所述的工字悬浮钢轨1的一侧或两侧;[〇〇57] c、所述直线电机牵引线圈28为有嵌入铁芯34的线圈绕组35,通过绝缘座30固定连接在轨道的中央或两侧。
[0058] 磁浮轨道的建设方式包括下列方式之一或其组合:
[0059] a、所述基础和箱梁的建设形式为倒L形,倒L形的钢制或混凝土的立柱上部一侧设置横梁,横梁的下方设置吊挂式悬浮轨道;
[0060] b、所述基础和箱梁的建设形式为倒L形,倒L形的钢制或混凝土的立柱上部一侧设置横梁,横梁的下方设置吊挂式悬浮轨道,横梁或立柱的上方设置前述的磁浮轨道;
[0061] C、所述基础和箱梁的建设形式为T字形,T型的钢制或混凝土的立柱上部设置横梁,横梁的下方设置吊挂式磁悬浮轨道,横梁的上方设置前述的磁浮轨道;[〇〇62] d、所述的磁浮轨道的外部设置真空管道40。
[0063]所述的永磁悬浮组件15及工字悬浮钢轨1的结构包括下列方式之一或其组合:
[0064] a、在中部设置工字悬浮钢轨1导磁材料,工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由外部的导磁板31和上下两端的悬浮永磁铁13组成,悬浮永磁铁13的磁场方向与水平面形成0-60度之间的角度,导磁板31由外部的连接弯板11固定连接,永磁悬浮组件15的上下两端的悬浮永磁铁13的端面距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3之间的距离相等,左右永磁悬浮组件15的的上下两端的悬浮永磁铁13的端面的与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙17相等; [〇〇65] b、在C形钢轨48的下方开口的中央位置设置悬浮永磁铁13,悬浮永磁体13的磁场方向沿水平或竖直方向,悬浮永磁体13的左右端面与C形钢轨48的开口端面的磁力间隙17 相等;[〇〇66] c、倒置的工字钢轨1的轨头6的两侧对称设置上集磁板12,上集磁板12为L形,向下有凸起的凸台19,凸台19下部吸附悬浮永磁体13,悬浮永磁体13下部吸附下集磁板14。工字钢轨1的左右对称设置L形上集磁板12和悬浮永磁体13,下部由下集磁板14连接为一个开口向上的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头6左右两侧的磁力间距相等;
[0067] d、倒置的工字钢轨1的轨头6的两侧对称设置上集磁板12,上集磁板12为U形,U形上集磁板12开口朝向工字钢轨1,上部的端面靠近工字钢轨1的轨头6的两侧端面,下部的凸台19端面之间设置悬浮永磁体13。工字钢轨1的左右对称设置U形上集磁板12,与下部的悬浮永磁体13连接为一个开口向上的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头6左右两侧的磁力间距相等。[〇〇68] 所述的工字悬浮钢轨1或王字悬浮钢轨1由槽型钢轨47或E型钢轨45包括下列情形之一或其组合:
[0069] a,所述的工字悬浮钢轨1分解为对称的槽型钢轨47,所述槽型钢轨47的截面为 [型,槽型钢轨47由竖直的腰板4和上下端水平的轨肩6构成,竖直的腰板4的平面端的上部和下部设置向外侧凸起的定位台12,腰板4的上下轨肩6之间设置导向面5,导向面5的表面的为平面,该截面沿直线或曲线延伸而成的钢轨;
[0070] b.两个槽型钢轨47的平面端固定在轨枕24两端竖直的立板42上,左右两个槽型钢轨47的开口相对或背靠背固定在轨枕24的两端;[〇〇71] c.所述的E型钢轨45分解为对称的E型钢轨45,两个E型钢轨45的平面端固定在轨枕24两端的立板42上,左右两个E型钢轨45的开口相对或背靠背固定在轨枕24的两端。 [〇〇72]有益效果 [〇〇73]本发明的有益效果是:
[0074] 1、可实现自动平衡的被动悬浮。工字悬浮钢轨与相对的左右永磁悬浮系统的斜向吸引力刚好相互平衡,相互抵消,只剩向上的悬浮力,具有偏移量越大悬浮力越大的特点, 在悬浮范围内与列车的重力刚好有一位置完全平衡,可以实现自动平衡而无需复杂的控制系统来进行主动控制,具有无缘自稳定悬浮的特性,即实现了被动悬浮。其悬浮效果与同极相对的永久磁体的同极排斥的悬浮效果基本相同,而且磁场在内部闭合,对外基本无发散磁场。
[0075] 2、任何速度下都保持平衡悬浮。EDS电动悬浮在低速下不能悬浮,需要轮子支撑车身重量,而且电涡流耗能很大。本发明的永磁悬浮技术在静止和运动中都会自动稳定悬浮, 不会受到速度影响,在低速和高速都能保持悬浮,轮子接触力轻微,产生的轻微摩擦阻力刚好可以提供机械阻尼,让悬浮系统保持稳定。
[0076] 3、牵引驱动效率高。机械导向轮使左右导向刚度很大,列车底部的驱动永磁体与直线电机牵引线圈之间的间隙可以保持很好的稳定性,因此可以采用较小的磁力间隙驱动,因而这种结构的双边永磁直线电机的效率高于其他间隙不稳定的永磁直线电机的效率,明显高于目前应用的电动磁悬浮列车的直线同步电机的牵引效率。
[0077] 4、成本低。轨道主体采用钢铁材料,与现有工字钢轨截面相近,截面积小,用材省。 列车无需复杂的电磁悬浮控制系统,不需用昂贵的永久磁体,也无需复杂的超导技术,因而综合造价低。[〇〇78] 5、经济节能。永磁悬浮技术克服了99%以上行驶滚动摩擦阻力,采用小磁力间隙驱动的高效率的电机使列车整体综合运行能耗很低,明显节能。
[0079] 6、轨道寿命长,安装调整方便。轨道与现有的工字钢轨的制造安装和施工方式近似,可继承原有的成熟工艺。轨道的侧向力小,磨损轻微,使用寿命长。[0〇8〇] 7、轨道外无电磁福射的影响。永磁悬浮采用稳态磁场的永久磁铁,双边永磁直线电机的无铁芯线圈被外部的导磁性钢轨全部包围起来,不会对外部产生电磁辐射,消除了对环境的电磁辐射影响,符合环保政策。
[0081] 8、结构简化,车体重量轻。省去了电子自动悬浮控制系统,自动回复导向,节省了列车的庞大导向电磁铁,还省去了弯臂结构,因此结构极为简单,列车重量轻,加速性能好, 列车制造成本低。采用对称结构的有铁芯永磁直线电机的电磁吸力会左右互相抵消,剩余的只有向上的拉力还可以另外提供悬浮力,可以自动平衡,这种结构有利于发挥有铁芯永磁电机大推力的优势,也可以使轨道中央更简洁。
[0082] 9、与现有轮轨轨道兼容。轨道的顶部与现有的工字钢轨可以很好的衔接起来,能与现有铁路互通,这种轨道即可以行使磁浮轮轨列车,又可以行使常规轮轨列车。[〇〇83] 10、更安全。由于工字钢轨的上下辄板把水平导向轮防护住,防止上下和左右脱离轨道,在时速接近音速情况下仍会很安全。附图说明
[0084] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0085] 图1是本发明的平顶工字悬浮钢轨的横截面结构示意图。
[0086] 图2是本发明的圆弧顶工字悬浮钢轨的横截面结构示意图。
[0087] 图3是本发明的工字悬浮钢轨的的立体结构示意图。
[0088] 图4是本发明的复合王字钢轨的横截面结构示意图。
[0089] 图5是本发明的一体材料的王字钢轨的横截面结构示意图。
[0090] 图6是本发明的复合王字钢轨的的立体结构示意图。
[0091] 图7是本发明的工字钢轨与倒型钢轨复合成型的悬浮钢轨的横截面结构示意图。
[0092] 图8是本发明的工字悬浮钢轨与工字钢轨复合成型的悬浮钢轨的横截面结构示意图。
[0093] 图9是本发明的工字钢轨与倒31型钢轨间断焊接成型的悬浮钢轨的立体结构示意图。
[0094] 图10是本发明的对称永磁悬浮系统的工作原理结构示意图。
[0095] 图11是本发明的对称永磁悬浮系统的整体结构示意图。[〇〇96]图12是本发明的铺设复合王字钢轨的轨道结构示意图。
[0097]图13是本发明的铺设复合工字钢轨和无铁芯驱动线圈的轨道结构示意图。[〇〇98]图14为本发明的永磁悬浮系统和无铁芯直线电机的复合王字钢轨的轨道结构示意图。
[0099]图15为本发明的复合底工字钢轨侧面设置有铁芯线圈的轨道结构示意图。[〇1〇〇]图16是本发明的复合王字钢轨和中央设置有铁芯驱动线圈的列车及轨道的结构示意图。
[0101] 图17是本发明的复合王字钢轨的永磁悬浮轮轨列车及轨道的立体结构示意图。
[0102] 图18为本发明的复合王字钢轨的真空管道超高速永磁悬浮列车及轨道结构示意图。
[0103] 图19为本发明的底复合圭字悬浮钢轨的列车及轨道的结构示意图。
[0104] 图20是本发明的吊挂式工字钢轨和有铁芯驱动线圈的列车及轨道结构示意图。
[0105] 图21是本发明的L型双通道快速磁浮轨道交通系统的结构示意图。
[0106] 图22是图21的局部放大图。
[0107] 图23是本发明的T型四通道综合快速磁浮轨道交通系统的结构示意图。
[0108] 图24是本发明的E字型钢轨的的横截面结构示意图。
[0109] 图25是本发明的槽型钢轨的横截面结构示意图。
[0110] 图26是本发明的槽型钢轨的立体结构示意图。
[0111] 图27是本发明的背靠背铺设的槽型钢轨或E字型钢轨的轨道结构示意图。[〇112]图28是本发明的铺设朝内开口的槽型钢轨的轨道结构示意图。
[0113] 图29是本发明的铺设朝外开口的槽型钢轨和有铁芯直线电机的轨道结构示意图。
[0114] 图30是本发明的一种拓展对称永磁悬浮系统的工作原理结构示意图。
[0115] 图31是本发明的另一种拓展对称永磁悬浮系统的工作原理结构示意图。
[0116] 图32是本发明的吊挂工字钢轨和外置有铁芯牵引线圈的列车及轨道的结构示意图。
[0117] 图中1-工字悬浮钢轨,2-上辄板,3-下辄板,4-腰板,5-导向面,6-轨头,7-T型轨道的立板,8-轨底,9-T型轨道,10-JT型轨道,11-连接弯板,12-上集磁板,13-悬浮永磁体,14-下集磁板,15-永磁悬浮组件,16-永磁悬浮系统,17-磁力间隙,18-导向轮,19-集磁板的凸台,20-轴承及轴承座,21-轮轴,22-紧固件,23-路基或箱梁,24-轨枕,25-轨道基础预埋件, 26-垫板,27-压板,28-无铁芯牵引线圈,29-绝缘板,30-绝缘座,31-导磁板,32-传感器,33-牵引永磁体,34-铁芯,35-直线电机线圈绕组,36-导磁基座,37-槽型钢轨,38-列车,39-列车转向架,40-真空管道,41-翼板,42-立板,43-弯臂,44-定位台,45-E型钢轨,46-连接孔, 47-槽型钢轨,48-C形钢轨,49-L型支架,50-防护罩,51-T型支架。具体实施方式
[0118] 现结合附图对本发明作进一步详细介绍。
[0119] 如图1和图3所示,一种工字悬浮钢轨1,整体截面为工字型,其材料为导磁材料,如工业纯铁或钢铁,所述工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,上辄板2的顶部的表面可以为平面, 上辄板2和下辄板3的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或曲线延伸而成的工字钢轨。
[0120] 上辄板2和下辄板3的左右宽度也可以是不等宽度,厚度也可以是不等厚度。
[0121] 水平的上辄板2和下辄板3为便于制造,侧面可以设置斜度,斜度为2度到15度之间为宜。采用铸造方式时末端可以设置铸造圆角。对于焊接件可以是平板,末端允许保留尖角。
[0122] 如图2所示,前述的工字悬浮钢轨1的上辄板2的顶部也可以是向外凸出的圆弧曲面,为弧面的导向面时成为轨头6,轨头6与现有的高速铁路的工字钢轨顶部的轨头吻合,这样便于与既有的高速铁路的工字钢轨兼容。
[0123] 如图4和图6所示,前述的工字悬浮钢轨1由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9 组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,如不锈钢、铬锰钢等,焊接成为一体,整体截面为王字型,该截面沿直线或曲线延伸而成的复合王字钢轨1。
[0124] 如图5所示,前述的上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9也可以是一种导磁材料,整体截面为王字型,该截面沿直线或曲线延伸而成的王字型悬浮钢轨1。
[0125] 前述的工字钢轨1由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨 1为导磁材料,该截面沿直线或曲线延伸而成的工字钢轨。下部的倒T型钢轨9为非导磁材料,下部的倒T型钢轨9可以每间隔一段距离与上部的工字钢轨1的下辄板3通过焊接或其他连接工艺固定连接在一起。
[0126] 如图7和图9所示,前述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨1和下部的倒JT型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒型钢轨10为非导磁材料。下部的倒31型钢轨10 相当于前述的倒T型钢轨9具有两个竖直的立板7,这样可以减轻重量增强稳定性。上部的工字钢轨1和下部的倒31型钢轨10为完整连续的钢轨,通过焊接或其他连接工艺固定连接在一起,该截面沿直线或曲线延伸而成的悬浮钢轨。
[0127] 如图9所示,上部的连续的工字钢轨1下面间隔一段距离固定连接一段倒31型钢轨 10,每段Jr型钢轨10倒过来放置,上部的两个立板7与连续的工字钢轨1的下辄板3的底部焊接固定连接在一起。
[0128] 如图8所示,前述的悬浮钢轨由上部的工字悬浮钢轨1和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导磁材料,结构与前述的工字悬浮钢轨1相同,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字悬浮钢轨1,并与上部的工字悬浮钢轨1底部焊接在一起。
[0129] 上部的工字钢轨1和下部的工字钢轨为完整连续的钢轨,通过焊接或其他连接工艺固定连接在一起,该截面沿直线或曲线延伸而成的悬浮钢轨1。
[0130] 前述的连续的工字悬浮钢轨1下面间隔一段距离固定连接一段工字钢轨,每段工字钢轨与上部连续的工字悬浮钢轨1的底部焊接固定连接在一起。
[0131] 如图10所示,本发明提供一种对称永磁悬浮系统16,在中部设置工字悬浮钢轨1, 工字悬浮钢轨1为导磁材料,工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由上集磁板12和下集磁板14及之间的悬浮永磁铁13组成, 上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3之间的距离相等。左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙17相等,此时左右永磁悬浮组件15对中间的工字悬浮钢轨1的磁吸力相等,此时左右磁力相互抵消。
[0132] 对称永磁悬浮系统16工作原理如下:左侧永磁悬浮组件15的悬浮永磁铁13的磁力线如图10所示,左侧的悬浮永磁铁13在外部由N极流出,经过上集磁板12斜向上指向工字悬浮钢轨1上辄板2,再经过腰板4向下流出下辄板3,斜向下指向下集磁板14,流回悬浮永磁铁 13的S极。另一侧对称的永磁悬浮系统的磁力线可以是对称设置,也可以是如图相反的设置。
[0133] 当左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面向下错开一定距离后会产生指向重合位置的回复磁吸力,也可以称作悬浮力,悬浮力的方向为向上的方向。当错开距离越大时这个指向重合位置的回复悬浮力也越大,当这个指向重合位置的回复悬浮力与左右永磁悬浮组件15及负载的总重量相等时,这个错开的位置就是平衡位置。当错开距离再继续增大时这个指向重合位置的回复悬浮力还会继续增大,增大部分的悬浮力将会指向这个平衡位置,让永磁悬浮组件15及负载向平衡位置回复,直到回复到平衡位置而保持稳定悬浮。其悬浮效果与同极相对的永久磁体的同极排斥的悬浮效果基本相同。
[0134] 上集磁板12和下集磁板14的形状可以是L形,如图10所示,即一端为平板,平板的一端有凸台19,之间由圆角或斜角过渡。凸台19与中部的悬浮永磁铁13吸附接触。上集磁板 12和下集磁板14的形状也可以为平板形。
[0135] 当左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙稍有差别时,左右磁吸力便会稍有差异,而会继续加大偏斜而失去平衡,此时需要有一套保持左右距离的磁力间隙相等的装置,防止左右偏离平衡位置。[〇136]如图11所示,现以上部为导磁材料的工字悬浮钢轨1与下部为非导磁材料的倒T型钢轨的复合王字钢轨为例,说明本发明的对称永磁悬浮系统的整体结构。在中部设置工字悬浮钢轨1,工字悬浮钢轨1由上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨组成,上部的工字钢轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨为非导磁材料,上部的工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3 及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体。上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。上部的工字钢轨1和下部的倒T型钢轨焊接成为一体,整体截面为王字型,该截面沿直线或曲线延伸而成的复合王字钢轨。工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由上集磁板12和下集磁板14及之间的悬浮永磁铁13组成,永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3的距离相等。连接弯板11的侧面固定连接轴承和轴承座20,轴承座 20内设置轮轴21,轮轴21上设置水平导向轮18。水平导向轮18对称设置在工字悬浮钢轨1的两侧,水平导向轮18的外轮缘靠近或接触工字悬浮钢轨1两侧的导向面5上。由于左右水平导向轮18的限制,左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨 1的上辄板2和下辄板3的左右端面之间的磁力间隙17相等。左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3错开一定距离后产生指向平衡位置的回复悬浮力。
[0137] 在通常情况下,左右磁力间隙几乎是相等的,左右方向的磁力相互抵消掉,只剩上下方向的悬浮力。在轨道制造有误差或转弯时左右磁力间隙是稍有差别的,左右磁力相近而大部分抵消,剩余的侧向力刚好作为机械阻尼,使对称永磁悬浮系统更容易保持稳定悬浮。
[0138] 如图12所示,为本发明的一种铺设复合王字钢轨1的轨道,在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置有复合王字钢轨1。复合王字钢轨1由上部的工字悬浮钢轨1和下部的倒T型钢轨9组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒T型钢轨9为非导磁材料, 焊接成为一体,整体截面为王字型,该截面沿直线或曲线延伸而成的复合王字钢轨。
[0139] 轨枕24的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个复合王字钢轨1平行设置在轨枕24 的两端,倒T型钢轨9的轨底8的底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨枕24两端。[〇14〇]如图13所示,为本发明的一种铺设31形底复合工字悬浮钢轨1和无铁芯牵引线圈28 的轨道。在路基或箱梁23的顶部的两端的设置轨道基础预埋件25,上面设置垫板26和绝缘座30,两侧垫板26上铺设JT底复合工字钢轨1,两条Ji底复合工字钢轨1平行设置在轨道的两端,Jr底复合工字钢轨1由上部的工字悬浮钢轨1和下部的倒Jr型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒Jr型钢轨10为非导磁材料。上部的工字钢轨1和下部的倒Jr型钢轨 10为完整连续的钢轨,通过焊接或其他连接工艺固定连接在一起,该截面沿直线或曲线延伸而成的悬浮钢轨。倒型钢轨10的轨底8底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨道两端。轨道中央固定设置竖直的无铁芯牵引线圈28,主线圈平面沿竖直方向设置的无铁芯牵引线圈28通过绝缘座30固定连接在轨道的中央。
[0141] 如图14所示,为本发明的一种带有对称永磁悬浮系统和无铁芯直线电机的轨道。 在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置有复合王字悬浮钢轨1。轨枕24的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个复合王字悬浮钢轨1平行设置在轨枕24的两端,轨底8底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨枕24两端。
[0142] 在复合王字悬浮钢轨1的两侧对称设置与上辄板2和下辄板3相对的上集磁板12和下集磁板14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板14和悬浮永磁体13构成总体为C型的永磁悬浮组件15。上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。对称的永磁悬浮系统与复合王字悬浮钢轨1采用对称吸力悬浮原理:即左右对称的斜向磁吸力的水平分力左右刚好相互平衡,向上的分力的合力共同提供向上的悬浮力。对称吸力悬浮具有偏移量越大悬浮力越大的特点,在悬浮范围内与承载物体的重力刚好有一位置刚好平衡,这个位置即为平衡位置,可以实现自动平衡而无需控制系统的主动控制,具有无缘自稳定悬浮的特性。
[0143] 在复合王字悬浮钢轨1的两侧的上辄板2和下辄板3之间还设置有水平定位导向轮 18,保持左右两侧永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14与复合王字悬浮钢轨1两侧的上辄板2和下辄板3之间的磁力间隙相等,保证左右两侧的侧向悬浮力互相抵消,在几乎相等的侧向磁吸力下,导向轮在复合王字悬浮钢轨1的接触摩擦力非常小,从而实现大幅度减轻摩擦阻力的效果。
[0144] 每个复合王字悬浮钢轨1的左右两侧都设置有水平定位导向轮18。导向轮18的外轮缘在复合王字悬浮钢轨1的两侧的上辄板2和下辄板3之间的导向面5上,上辄板2和下辄板3可防止上辄板2和下辄板3在高速下脱轨。
[0145] 为便于理解本发明的工作原理,附图14省去了列车的车体和悬挂结构。在轨道中央显示了无铁芯直线电机的具体结构。轨道中央设置有无铁芯牵引线圈28,轨枕24的中央固定设置绝缘座30,绝缘座30上部安装主线圈平面沿竖直方向布置的直线电机驱动线圈 28,直线电机驱动线圈28为无铁芯线圈,直线电机驱动线圈28的两侧由压板27和紧固件22 固定连接在轨枕24的中央。绝缘座30上还可以设置传感器32。
[0146] 无铁芯牵引线圈28的左右两侧距离一定磁力间隙对称设置牵引永磁体33,牵引永磁体33的外部固定在导磁板31上,导磁板31和牵引永磁体33与两侧相距一定距离的无铁芯牵引线圈28—起构成双边无铁芯直线永磁电机。直线电机驱动线圈28采用无铁芯线圈,可以消除侧向电磁吸引力的影响,同时减轻铁损和涡流损失。
[0147] 牵引永磁体33的磁极的排列方式可以是HALBACH阵列永磁体,即磁场沿走行方向的垂直方向的充磁方向为—丨—丨—丨—,HALBACH阵列牵引永磁体33具有单边磁场最强的特性,其最大磁场强度的方向指向无铁芯牵引线圈28设置。
[0148] 牵引永磁体33的磁极的排列方式也可以是沿行进方向呈NSNS交替排列。具体排列方式可以是等间距平行排列方式UU。
[0149] 如图15所示,为本发明的一种安装有铁芯直线电机的复合工字悬浮钢轨1。在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置有JT底复合工字悬浮钢轨Ujt底复合工字钢轨 1由上部的工字悬浮钢轨1和下部的倒Jr型钢轨10组成,上部的工字钢轨1为导磁材料,下部的倒31型钢轨1〇为非导磁材料。倒31型钢轨10上部的两个立板7与上部的连续的工字钢轨1的下辄板3的底部焊接在一起。轨枕24的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个复合工字悬浮钢轨1平行设置在轨枕24的两端,轨底8底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22 固定在轨枕24两端。
[0150] 图15左侧显示对称吸力悬浮系统的具体结构。在JT底复合工字钢轨1的两侧对称设置与上辄板2和下辄板3相对的上集磁板12和下集磁板14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板14和悬浮永磁体13构成总体为C型的永磁悬浮组件15。上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。悬浮永磁体13之间还设置导磁良好的导磁基座36。上集磁板12和下集磁板14和之间的悬浮永磁体13及中间的导磁基座36构成总体为C型的永磁悬浮组件15。两侧永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14与JT底复合工字钢轨1的两侧的翼板4和下辄板3之间的磁力间隙相等。
[0151] 两侧永磁悬浮组件15的导磁基座36上设置导磁板31,导磁板31上设置牵引永磁体 33〇
[0152] 两侧的31底复合工字钢轨1外侧的上辄板2和下辄板3之间还设置有直线电机线圈绕组35。左右直线电机线圈绕组35与牵引永磁体33保持相等的磁力间隙。
[0153] 直线电机线圈绕组35是有铁芯驱动线圈,线圈的外部安装有导磁铁芯34,铁芯34 固定连接在底复合工字钢轨1外侧的上辄板2和下辄板3之间。还可以通过绝缘板19与JT底复合工字钢轨1保持电绝缘。
[0154] 直线电机线圈绕组35可以在JT底复合工字钢轨1的两侧对称设置。
[0155] 如图15右侧所示,直线电机线圈绕组35也可以在JT底复合工字钢轨1的一侧设置, 而和另一条轨道的直线电机线圈绕组35对称设置。
[0156] 直线电机线圈绕组35也可以采用无铁芯牵引线圈28,其主线圈平面沿竖直方向布置,通过绝缘板19与31底复合工字钢轨1保持电绝缘。
[0157] JT底复合工字钢轨1内侧的上辄板2和下辄板3之间设置有水平定位导向轮18,导向轮18两侧安装有轮轴21和轴承及轴承座20,以保持左右两侧永磁悬浮组件15的上集磁板12 和下集磁板14与JT底复合工字钢轨1的两侧的翼板4和下辄板3之间的磁力间隙相等,并保证左右两侧的直线电机线圈绕组35与牵引永磁体33保持相等的磁力间隙,使侧向力基本互相抵消。
[0158] 水平定位导向轮18的导向面可以设置在31底复合工字钢轨1的上辄板2和下辄板3 之间。
[0159] 水平定位导向轮18的导向面也可以设置在JT底复合工字钢轨1的上辄板2或下辄板3〇
[0160] 导向轮18可以带有轮缘,如图15所示,轮缘设置在上辄板2的上方,当超载或偶尔过载时靠轮缘提供剩余承载力。对于高度安全的场合,导向轮18两端可以带有双轮缘。
[0161] 有铁芯永磁直线电机采用左右对称安装结构,有铁芯永磁直线电机的电磁吸力会左右互相抵消,仍可以实现自动平衡,剩余的向上拉力还可以提供悬浮力,这种结构有利于发挥有铁芯永磁电机大推力的优势,也可以使轨道中央布置更简洁。
[0162] JT底复合工字钢轨1和永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14及导磁基座36 包在直线电机线圈绕组35的外部,有助于消除对外电磁辐射。
[0163] 现结合附图进一步说明王字钢轨及永磁浮轨道在轨道交通中的典型应用。
[0164] 如图16和图17所示,为本发明的一种复合王字钢轨永磁浮轨道及永磁浮轮轨列车轨道系统。
[0165] 在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置有复合王字钢轨1。轨枕24的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个复合王字钢轨1平行设置在轨枕24的两端,复合王字钢轨的轨底8的底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨枕24两端,轨道上行驶列车38。
[0166] 在复合王字钢轨1的两侧分别设置与上辄板2和下辄板3相对的上集磁板12和下集磁板14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板 14和悬浮永磁体13构成总体为C型的永磁悬浮组件15,上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。两侧的永磁悬浮系统与复合王字钢轨1的斜向吸引力左右刚好相互平衡,只有向上的悬浮力,具有无缘自稳定悬浮的特性。
[0167] 列车38的左右两侧还设置轴线为竖直方向的水平导向轮18,导向轮18由轮轴21连接在列车的底部。在左右两侧复合王字钢轨1之间设置水平定位导向轮18,导向轮18两侧安装有轮轴21和轴承及轴承座20。
[0168] 轨道中央设置有无铁芯牵引线圈28,轨枕24的中央设置绝缘座30,绝缘座30上部安装主线圈平面沿竖直方向布置的无铁芯牵引线圈28,无铁芯牵引线圈28的两侧由压板27和紧固件22固定连接在轨枕24的中央。轨枕24的中央的绝缘座30上设置传感器32,以便感知列车的位置及速度。
[0169] 无铁芯牵引线圈28的左右两侧距离一定距离等距离设置牵引永磁体33,牵引永磁体33的外部固定在导磁板31上,导磁板31和牵引永磁体33与两侧相距一定距离的无铁芯牵引线圈28—起构成双边无铁芯直线永磁电机。牵引永磁体33和外部的导磁板31固定连接在列车的底部转向架39,牵引列车行驶。
[0170] 如图18所示,为本发明的一种铺设复合王字钢轨的永磁浮轨道及真空管道永磁浮轮轨列车轨道系统。在路基或箱梁23的顶部安装了真空管道40,真空管道40内的压力仅有标准大气压力的1/100。由于轨道摩擦阻力非常小,空气阻力也非常小,可以达到非常高速的速度,而且明显节能。
[0171] 真空管道40的底部设置水平的平板,平板的两端的设置轨道基础预埋件25,上面设置垫板26,两侧垫板26上铺设复合工字钢轨1,两条复合工字钢轨1平行设置在轨道的两端,复合王字钢轨的轨底8的底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨道两端,轨道上行驶高速磁浮列车38。
[0172] 在复合王字钢轨1的两侧分别设置与上辄板2和下辄板3相对的上集磁板12和下集磁板14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板 14和悬浮永磁体13构成总体为C型的永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。两组C型的永磁悬浮组件15与外部的连接弯板11 对称设置在轨道左右路两侧。
[0173] 列车38的左右两侧还设置轴线为竖直方向的水平导向轮18,导向轮18由轴承及轴承座20连接在列车的底部转向架39。附图18中实施例为在左右两侧复合王字钢轨1之间设置水平定位导向轮18,导向轮18两侧安装有轮轴21和轴承及轴承座20。
[0174] 轨道中央设置有无铁芯牵引线圈28,轨道中央设置绝缘座30,绝缘座30上部安装主线圈平面沿竖直方向布置的无铁芯牵引线圈28,无铁芯牵引线圈28的两侧由压板27和紧固件22固定连接在轨道的中央。
[0175] 无铁芯牵引线圈28的左右两侧距离一定距离等距离设置牵引永磁体33,牵引永磁体33的外部固定在导磁板31上,导磁板31和牵引永磁体33与两侧相距一定距离的无铁芯牵引线圈28—起构成双边无铁芯直线永磁电机。牵引永磁体33和外部的导磁板31固定连接在列车的底部转向架39,牵引列车行驶。
[0176] 为了增大承载力,所述复合工字钢轨1的上辄板2和下辄板3之间,腰板的左右两侧对称设置翼板41,翼板41的数量为一对时成为复合圭字钢轨。
[0177] 复合工字钢轨1的翼板41的数量还可以是2对及2对以上,这样可以获得不同的悬浮承载力,以便在不同的承载能力的场合下使用。
[0178] 如图19所示,为本发明的底复合圭字悬浮钢轨的列车及轨道系统。
[0179] 与图16结构不同之处在于两侧的复合王字钢轨1上辄板2和下辄板3之间在腰板的左右两侧对称设置一对翼板41,翼板4的数量为2个。相对应的永磁悬浮组件15中的集磁板和之间的悬浮永磁体13数量左右也各增加一对,即三对集磁板之间吸附两对悬浮永磁体 13。[〇18〇]在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置有31底复合圭字钢轨14底复合圭字钢轨1由上部的王字钢轨1和下部的倒31型钢轨1〇组成,上部的王字钢轨1为导磁材料,下部的倒31型钢轨10为非导磁材料。倒31型钢轨10上部的两个立板7与上部的连续的王字钢轨1的下辄板3的底部焊接固定连接在一起。轨枕24的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个复合圭字钢轨1平行设置在轨枕24的两端,复合王字钢轨的轨底8的底平面靠在垫板26 上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨枕24两端,轨道上行驶列车38。
[0181] 在复合圭字钢轨1的两侧分别设置与上辄板2和下辄板3、翼板41相对的上集磁板 12和下集磁板14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板14和悬浮永磁体13构成总体为E型的永磁悬浮组件15,上集磁板12和下集磁板14 由外部的连接弯板11固定连接。
[0182] 由于载重量大,轨道中央还设置有左右对称的直线电机线圈绕组35,直线电机线圈绕组35的外部安装有导磁铁芯34,铁芯34固定连接在复合圭字钢轨中部的竖直的轨道立板42上,通过绝缘板19与轨道立板42保持电绝缘。列车38的底部中央设置牵引永磁体33,左右直线电机线圈绕组35等间距对称设置在牵引永磁体33的两侧。左右直线电机线圈绕组35 及铁芯34与牵引永磁体33保持相等的磁力间隙,共同组成有铁芯直线牵引电机,牵引列车行驶。
[0183] 本发明的复合工字悬浮钢轨可以倒立设置。
[0184] 如图20所示,为本发明的一种吊挂式工字轨道。在路基或箱梁23的下部设置轨枕 24,轨枕24两侧向下突出设置立板42,两个工字钢轨1平行设置在立板42的底平面,工字钢轨的上平面设置圆孔,由紧固件22固定在轨枕24两端,轨道上倒立行驶列车38。轨道中央下方设置有直线电机线圈绕组35。直线电机线圈绕组35是有铁芯驱动线圈,直线电机线圈绕组35的外部安装有导磁铁芯34,铁芯34固定连接在两个立板42之间。两个有铁芯直线电机线圈绕组35沿轨道中心对称设置。
[0185] 在工字钢轨1的两侧分别设置与上辄板2和下辄板3相对的上集磁板12和下集磁板 14,上集磁板12和下集磁板14之间吸附设置有悬浮永磁体13,上集磁板12和下集磁板14和悬浮永磁体13构成总体为C型的永磁悬浮组件15,上集磁板12和下集磁板14由外部的连接弯板11固定连接。两侧的永磁悬浮系统与工字钢轨1的斜向吸引力左右刚好相互平衡,只有向上的悬浮力,具有无缘自稳定悬浮的特性。
[0186] 列车的左右两侧还设置轴线为竖直方向的水平导向轮18,导向轮18由轮轴21安装在列车顶部。附图中实施例为在左右两侧工字钢轨1之间设置水平定位导向轮18,导向轮18 两侧安装有轮轴21和轴承座20。水平定位导向轮18的外轮缘接触或靠近工字钢轨1的上辄板2和下辄板3之间的导向面5,保持左右两侧的磁力间隙17基本相等。
[0187] 列车38顶部设置牵引永磁体33,牵引永磁体33左右两侧与有铁芯直线电机线圈绕组35的磁力间隙17相等,牵引永磁体33的底部固定在列车上,牵引永磁体33与两侧相距一定磁力间隙的直线电机线圈绕组35和铁芯34—起构成双边有铁芯直线永磁电机,牵引列车行驶。
[0188] 如图21所示,为本发明的一种L型双通道综合快速磁浮轨道交通系统。
[0189] 在人流密度较高的城市道路两侧的甬道上架设钢制L型支架49,L型支架49顶部向道路侧延伸,立柱顶部铺设基础或箱梁23,箱梁23的上部铺设密闭的真空管道40,真空管道 40内铺设如图18所示的复合王字钢轨1的永磁浮轨道,两条复合工字钢轨1平行设置在轨道的两侧,轨道上行驶高速磁浮列车38,构成真空管道永磁悬浮列车轨道系统。真空管道40内的气压仅有标准大气压力的1/15-1/1000,可以达到非常高速的速度。
[0190] 如图21和22所示,L型支架49的延伸梁轨道的下部铺设一条倒置的王字钢轨1,王字钢轨1整体采用导磁材料的王字钢轨1,在王字钢轨1的两侧分别设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15固定在列车38的顶部转向架39,与王字钢轨1形成向上的悬浮力,悬挂列车38 在轨道上行驶。王字钢轨1的上部腰板4左右两侧对称设置有铁芯直线永磁电机,有铁芯直线永磁电机的直线电机线圈绕组35和导磁铁芯34通过绝缘板19与腰板4保持电绝缘。列车的左右两侧还设置上下两层水平导向轮18,导向轮18安装在列车顶部。水平定位导向轮18 的外轮缘接触或靠近王字钢轨1的腰板4两侧的导向面5,保持左右两侧的磁力间隙基本相等,并保持稳定。列车38的顶部在导磁铁芯34的侧面距离一定间距设置牵引永磁体33,左右直线电机线圈绕组35和导磁铁芯34与牵引永磁体33保持相等的磁力间隙,共同组成有铁芯直线牵引电机,牵引列车行驶。吊轨列车悬空在地面交通车辆的上部空间,可以跨越地面的公交大巴和轿车在上部快速行驶而不会与地面公交系统发生相撞避免互相干扰,可以充分利用地面以上的空间,可以和地铁一样运行独立的信号系统,与地面交通形成不同速度梯度的立体空间运输系统。
[0191] 如图23所示,为本发明的一种T型四通道快速磁浮轨道综合交通系统。
[0192] 在人口稠密的大都市的宽阔的道路中央的绿化带上架设钢制T型支架51,T型支架 51顶部向两侧延伸铺设基础或箱梁23,箱梁23的上部铺设密闭的真空管道40,真空管道40 内铺设前述的复合王字钢轨1的永磁浮轨道,两条复合王字钢轨1平行设置在轨道的两侧, 轨道上行驶高速磁浮列车38,构成真空管道永磁浮轮轨列车轨道系统。
[0193] 箱梁23的下部铺设倒置的王字钢轨的永磁浮轨道,两条王字钢轨1平行设置在轨道的两侧,王字钢轨1可以采用整体导磁材料的王字钢轨1,也采用复合工字悬浮钢轨1。轨道上吊挂设置列车38,中部设置双边无铁芯直线永磁电机,牵引列车行驶。吊轨列车悬空在距离地面2米5以上的上部空间,可以跨越地面的公交大巴和轿车上部快速行驶而不会与地面公交系统互相干扰,可以充分利用地面以上的空间,与地面空间形成不同速度梯度的运输系统。地面公交大巴在时速50公里以内的速度行驶,T型四通道底层吊轨空中客车以时速 80公里在市区内行驶,站间距在1-2公里,大量吸纳乘客,出市区后在市郊区间以速度200公里以内的速度行驶,站间距在5-10公里。上部的真空管道超高速列车在市区内以时速200公里行驶,出市区后在市郊区间以速度1200公里以内的速度行驶,站间距在100-200公里,形成全方位的多速度梯度快速运输系统,运输能力超过现有地铁和高铁运输系统。
[0194] 基于对称吸力悬浮的原理,本发明的拓展结构如下:
[0195] 工字钢轨可以拆分为对称的槽型钢轨47,王字钢轨1可以拆分对称的E型钢轨45, 组成等同于工字钢轨和王字钢轨1的结构。
[0196] 如图24所示,E型钢轨45的截面为E字型,E字钢轨由上辄板2、中部的翼板41、下辄板3及一侧的腰板4构成。上辄板2、下辄板3及中部的翼板41的长度相等,端面在同一个平面。
[0197] 如图25和图26所示,槽型钢轨47的截面为[型,槽型钢轨由竖直的轨腰4和水平的上辄板2、下辄板3构成。为便于加工,竖直的轨腰4的平面端的上部和下部设置向外侧凸起的定位台44,上辄板2和下辄板3之间的轨腰4的侧面设置导向面5,导向面5的表面的为平面或弧面。定位台44和轨腰4位置可以设置连接孔46,便于固定连接。
[0198] 如图27所示,为本发明的一种铺设槽型钢轨或E型钢轨的轨道。在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧向上突出设置立板42,如图24左半部所示,立板42的两端背靠背设置槽型钢轨47。槽型钢轨47的上辄板2和下辄板3水平朝外设置,腰板4由紧固件22固定在轨枕24两端的立板42上。如图24右半部所示,立板42的两端背靠背设置E型钢轨45,E型钢轨45的上辄板2、翼板41和下辄板3水平朝外设置,腰板4由紧固件22固定在轨枕24两端的立板42上。
[0199] 轨道中央设置竖直的无铁芯驱动线圈,主线圈沿竖直方向的无铁芯牵引线圈28通过绝缘座30固定连接在轨枕24的中央。
[0200] 如图28所示,为本发明的一种铺设槽型钢轨的轨道。[〇2〇1]在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧向上突出设置4个立板42,立板42 的连接面固定连接设置槽型钢轨47的腰板4,两个槽型钢轨47开口相对由紧固件22固定在轨枕24两端的立板42上。两个槽型钢轨47的上辄板2和下辄板3水平朝外并开口相对成对设置在一起,相距一定距离。
[0202]如图29所示,为本发明的一种带有铁芯直线电机的对称槽型轨道。[〇2〇3]前述的两个背靠背的槽型钢轨47的距离可以加大设置在轨道的两端,即在路基或箱梁23的顶部设置轨枕24,轨枕24两侧设置竖直安装面。两个槽型钢轨47背靠背设置在轨枕24的两端,上辄板2和下辄板3水平朝外设置,腰板4由紧固件22固定在轨枕24两端。腰板4 背部设置凸起的导向定位面5。槽型钢轨47的腰板4由紧固件22固定设置导磁铁芯34和直线电机线圈绕组35,槽型钢轨47内的直线电机线圈绕组35和有导磁铁芯34设置在上辄板2和下辄板3之间,左右对称设置在轨道两端。
[0204] 本发明的对称永磁悬浮系统也可以是以下结构:
[0205] 如图30所示,在中部设置工字悬浮钢轨1,工字悬浮钢轨1为导磁材料,工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,工字悬浮钢轨1两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由导磁板31和上下两端的悬浮永磁铁13组成,悬浮永磁铁13的磁场方向水平设置,也可以与水平面形成一定角度,角度在0-60度之间,导磁板31由外部的连接弯板11固定连接。永磁悬浮组件15的上下两端的悬浮永磁铁13的端面距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3端面之间的距离相等。左右永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的左右端面与工字钢轨1 的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙17相等,此时左右永磁悬浮组件15对中间的工字悬浮钢轨1的磁吸力相等,左右磁力相互抵消,只有向上的悬浮力。
[0206] 如图31所示,在C形钢轨48的下方开口的中央略向下位置设置悬浮永磁铁13,悬浮永磁体13的磁场方向沿水平或竖直方向,悬浮永磁体13的左右端面与C形钢轨48的开口端面的磁力间隙17相等。为保证左右磁力间隙相等,与悬浮永磁体13滑动连接有上下导向轮 18,外缘接触或靠近C形钢轨48的左右侧壁。C形钢轨48对中间的悬浮永磁体13的左右磁吸力刚好相等,此时左右磁力相互抵消,只有向上的悬浮力。
[0207] 如图32所示,为本发明的倒置复合工字悬浮钢轨的列车轨道系统。
[0208] 在路基或箱梁23的底部两侧平行设置有工字钢轨1。路基或箱梁23的底部的两端的定位凹槽内设置垫板26,两个工字钢轨1的轨底8底平面靠在垫板26上,轨底8两端由压板27和紧固件22固定在轨道两端,轨道上吊挂行驶列车38。
[0209] 如图32左半部所示,倒置的工字钢轨1的轨头6的两侧对称设置L形上集磁板12和悬浮永磁体13,上集磁板12为L形,向下有凸起的凸台19,凸台19下部吸附悬浮永磁体13,悬浮永磁体13下部吸附下集磁板14,两侧L形上集磁板12和悬浮永磁体13由下集磁板14连接为一个开口向上的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头6左右两侧的磁力间距17相等,左右磁吸力相互抵消,而只存在向上的悬浮力。
[0210] 如图32右半部所示,倒置的工字钢轨1的轨头6的两侧对称设置上集磁板12,上集磁板12为U形,U形上集磁板12开口朝向工字钢轨1,上部的端面靠近工字钢轨1的轨头6的两侧端面,下部的凸台19端面之间设置悬浮永磁体13。工字钢轨1的左右对称设置的U形上集磁板12与下部的悬浮永磁体13连接为一个开口向上的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件 15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头6左右两侧的磁力间隙17相等。
[0211] 工字钢轨1轨头下部的C形永磁悬浮组件15向下移动时,左右上集磁板12的侧面与靠近的工字钢轨1的轨头6之间形成对称的斜向上方磁性拉力,磁性拉力的左右分力彼此平衡,向上的磁性拉力分力共同形成向上的自动稳定的悬浮力。这种工字钢轨对称永磁悬浮结构可以应用在载荷要求不大的场合。
[0212] 列车38上部转向架39位于上集磁板12的上方设置导磁板31,导磁板31上设置牵引永磁体33。
[0213] 两侧的工字钢轨1的腰板4外侧设置有导磁铁芯34,导磁铁芯34内部镶嵌直线电机线圈绕组35。左右直线电机线圈绕组35和导磁铁芯34在工字钢轨1的外侧相对轨道中线对称设置。左右导磁铁芯34与牵引永磁体33能够保持相等的磁力间隙,是由位于两侧的工字钢轨1内部的左右水平导向轮18定位限制的。
[0214] 铁芯34与工字钢轨1的腰板4之间通过绝缘板19与工字钢轨1保持电绝缘。
[0215] 导磁板31和牵引永磁体33与两侧相距一定距离的直线电机线圈绕组35和导磁铁芯34—起构成单边有铁芯直线永磁电机,牵引列车行驶。
[0216] 前述的牵引永磁体33和导磁板31可以通过调节机构滑动连接在列车38上,或者安装在列车的转向架39上,便于调节牵引电机的磁力间隙。
[0217] 前述的水平导向轮18和轮轴21通过调节机构滑动连接在列车38上,或者安装在列车的转向架39上,以便于调节水平导向轮18与轨道的间隙,以便调节左右永磁悬浮组件15 的磁力间隙17。[〇218]根据实际需要,永磁悬浮组件15的上集磁板12和下集磁板14的距离与工字悬浮钢轨1的上辄板2和下辄板3的距离也可以不必严格相等,以便获得更加的悬浮效果。
[0219] 工字悬浮钢轨1的轨腰4、上辄板2及下辄板3与翼板4之间的导向面5设置耐磨板, 以便延长使用寿命。
[0220] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对称永磁悬浮系统,其特征是:中部设置导磁材料的工字悬浮钢轨(1),工字悬 浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,工字悬浮钢轨(1) 两侧对称设置永磁悬浮组件(15),永磁悬浮组件(15)由上集磁板(12)和下集磁板(14)及之 间的悬浮永磁铁(13)组成,永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12)和下集磁板(14)的距离与工 字悬浮钢轨(1)的上辄板(2)和下辄板(3)的距离相等,左右永磁悬浮组件15的上集磁板 (12)和下集磁板(14)的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙 (17)相等,左右永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12)和下集磁板(14)与工字悬浮钢轨(1)的 上辄板(2)和下辄板(3)上下方向错开一定距离。
2.根据权利要求1所述的对称永磁悬浮系统,其特征是:所述工字悬浮钢轨(1)两侧对 称设置的永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12)和下集磁板(14)由外部的连接弯板(11)固定 连接,连接弯板(11)上设置水平导向轮(18),水平导向轮(18)的外缘靠近或接触工字悬浮 钢轨(1)两侧的导向面(5)。
3.—种工字悬浮钢轨(1 ),包括下列情形之一或其组合,其特征是:a、 所述的悬浮钢轨(1)的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 (1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,腰板(4)将上辄板(2)和下 辄板(3)在中部位置连接成一体,上辄板(2)的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导 向面时称为轨头(6),上辄板(2)和下辄板(3)的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或 曲线延伸而成的工字钢轨;b、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨, 该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;c、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)每间隔一段距离 与上部的工字钢轨固定连接在一起;d、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒型钢轨(10)组成,上部的工字钢 轨(1)为导磁材料,下部的倒Jr型钢轨(10)为非导磁材料;下部的倒31型钢轨(10)为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨(1)固定连接在一起;e、 所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导 磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨 ⑴;下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;f、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为一对时成为王字钢轨;g、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为2对或2对以上。
4.根据权利要求3所述的悬浮钢轨(1),其特征是:所述悬浮钢轨(1)的上辄板(2)和下 辄板(3)或翼板(41)的两侧设置导向面(5),导向面(5)为平面或弧面;所述悬浮钢轨(1)的上辄板(2)和下辄板(3)、翼板(41)的上下面是平面或设置斜度。
5.—种磁浮轨道,在路基或箱梁(23)的顶部或底部的两侧设置有钢轨,其特征是:所述的钢轨为工字悬浮钢轨(1),包括下列情形之一或其组合:a、 所述的悬浮钢轨(1)的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 (1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,腰板(4)将上辄板(2)和下 辄板(3)在中部位置连接成一体,上辄板(2)的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导 向面时称为轨头(6),上辄板(2)和下辄板(3)的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或 曲线延伸而成的工字钢轨;b、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨, 该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;c、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)每间隔一段距离 与上部的工字钢轨固定连接在一起;d、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒型钢轨(10)组成,上部的工字钢 轨(1)为导磁材料,下部的倒Jr型钢轨(10)为非导磁材料;下部的倒31型钢轨(10)为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨(1)固定连接在一起;e、 所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导 磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨 ⑴;下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;f、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为一对时成为王字钢轨;g、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为2对或2对以上。左右两条悬浮钢轨(1)由紧固件(21)平行固定设置在路基或箱梁(23)的两端;轨道中央通过绝缘座(30)固定设置直线电机牵引线圈(28);所述的直线电机牵引线圈(28)的安装方式包括下列方式之一或其组合:a、 所述直线电机牵引线圈(28)为无铁芯直线电机牵引线圈(28),通过绝缘座(30)固定 连接在轨道的中央或两侧;b、 所述直线电机牵引线圈(28)为有嵌入铁芯(34)的线圈绕组(35),通过绝缘座(30)固 定连接在所述的工字悬浮钢轨(1) 一侧或两侧;c、 所述直线电机牵引线圈(28)为有嵌入铁芯(34)的线圈绕组(35),通过绝缘座(30)固 定连接在轨道的中央或两侧。
6.—种磁浮轨道及永磁悬浮列车系统,在路基或箱梁(23)顶部或下部设置有钢轨,轨 道上行驶列车(38),其特征是:所述的钢轨为工字悬浮钢轨(1),包括下列情形之一或其组 合:a、所述的悬浮钢轨(1)的整体截面为工字型,其材料为导磁材料,所述工字悬浮钢轨 (1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,腰板(4)将上辄板(2)和下辄板(3)在中部位置连接成一体,上辄板(2)的顶部的表面可以为平面或弧面,为弧面的导 向面时称为轨头(6),上辄板(2)和下辄板(3)的左右宽度和厚度基本相等,该截面沿直线或 曲线延伸而成的工字钢轨;b、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,固定连接成整体截面为王字型的钢轨, 该截面沿直线或曲线延伸而成的王字钢轨;c、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒T型钢轨(9)组成,上部的工字钢 轨为导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)为非导磁材料,下部的倒T型钢轨(9)每间隔一段距离 与上部的工字钢轨固定连接在一起;d、 所述的悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的倒型钢轨(10)组成,上部的工字钢 轨(1)为导磁材料,下部的倒Jr型钢轨(10)为非导磁材料;下部的倒31型钢轨(10)为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与上部的工字钢轨(1)固定连接在一起;e、 所述悬浮钢轨由上部的工字钢轨(1)和下部的工字钢轨组成,上部的工字钢轨为导 磁材料,下部的工字钢轨为非导磁材料,下部的工字钢轨顶部的平板短于上部的工字钢轨 ⑴;下部的工字钢轨为完整连续的钢轨或每间隔一段距离与工字钢轨固定连接在一起;f、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为一对时成为王字钢轨;g、 所述悬浮钢轨(1)由上辄板(2)和下辄板(3)及竖直设置在中间的腰板(4)组成,所述 腰板(4)中间左右对称设置翼板(41),翼板(41)的数量为2对或2对以上。左右两条悬浮钢轨(1)由紧固件(21)平行固定设置在路基或箱梁(23)的两端;所述工字悬浮钢轨(1)两侧对称设置永磁悬浮组件(15),永磁悬浮组件(15)由上集磁 板(12)和下集磁板(14)及之间的悬浮永磁铁(13)组成,永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12) 和下集磁板(14)的距离与工字悬浮钢轨(1)的上辄板(2)和下辄板(3)的距离相等,左右永 磁悬浮组件15的上集磁板(12)和下集磁板(14)的左右端面与工字钢轨1的上辄板2和下辄 板3的左右端面的磁力间隙(17)相等,左右永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12)和下集磁板 (14)与工字悬浮钢轨(1)的上辄板(2)和下辄板(3)上下方向错开一定距离;所述永磁悬浮组件(15)的上集磁板(12)和下集磁板(14)由外部的连接弯板(11)固定 连接,连接弯板(11)上设置水平导向轮(18),水平导向轮(18)的外缘靠近或接触工字悬浮 钢轨(1)两侧的导向面(5);所述永磁悬浮组件(15)及连接弯板(11)对称设置在列车的左右两侧;列车的左右两侧还设置水平导向轮(18),导向轮(18)由轮轴(17)和轴承及轴承座(20) 滑动连接在列车(38)上,导向轮(18)的外缘靠近或接触在悬浮钢轨(1)的一侧或两侧的导 向面(5),以保持永磁悬浮组件(15)对称设置在工字悬浮钢轨(1)两侧。
7.根据权利要求6所述的磁浮轨道及永磁悬浮列车系统,其特征是:轨道上设置竖直的直线电机牵引线圈(28),主线圈沿竖直方向的直线电机牵引线圈 (28)通过绝缘座(30)固定连接在轨道的中央或两侧;列车(38)固定连接与直线电机牵引线圈(28)保持一定间隙的牵引永磁体(33),列车(38)上的牵引永磁体(33)与轨道上的直线电机牵引线圈(28)构成永磁直线电机;所述的直线电机牵引线圈(28)的安装方式包括下列方式之一或其组合:a、 所述直线电机牵引线圈(28)为无铁芯直线电机牵引线圈(28),通过绝缘座(30)固定 连接在轨道的中央或两侧,无铁芯直线电机牵引线圈(28)的两侧等间距设置牵引永磁体 (33);b、 所述直线电机牵引线圈(28)为有嵌入铁芯(34)的线圈绕组(35),通过绝缘座(30)固 定连接在所述的工字悬浮钢轨(1)的一侧或两侧;c、 所述直线电机牵引线圈(28)为有嵌入铁芯(34)的线圈绕组(35),通过绝缘座(30)固 定连接在轨道的中央或两侧。
8.根据权利要求7所述的磁浮轨道及永磁悬浮列车系统,其特征是:磁浮轨道的建设方式包括下列方式之一或其组合:a、 所述基础和箱梁的建设形式为倒L形,倒L形的钢制或混凝土的立柱上部一侧设置横 梁,横梁的下方设置吊挂式悬浮轨道;b、 所述基础和箱梁的建设形式为倒L形,倒L形的钢制或混凝土的立柱上部一侧设置横 梁,横梁的下方设置吊挂式悬浮轨道,横梁或立柱的上方设置前述的磁浮轨道;c、 所述基础和箱梁的建设形式为T字形,T型的钢制或混凝土的立柱上部设置横梁,横 梁的下方设置吊挂式磁悬浮轨道,横梁的上方设置前述的磁浮轨道;d、 所述的磁浮轨道的外部设置真空管道(40)。
9.根据权利要求1所述的对称永磁悬浮系统,其特征是:所述的永磁悬浮组件(15)及工 字悬浮钢轨(1)的结构包括下列方式之一或其组合:a、 在中部设置工字悬浮钢轨1导磁材料,工字悬浮钢轨1由上辄板2和下辄板3及竖直设 置在中间的腰板4组成,腰板4将上辄板2和下辄板3在中部位置连接成一体,工字悬浮钢轨1 两侧对称设置永磁悬浮组件15,永磁悬浮组件15由外部的导磁板31和上下两端的悬浮永磁 铁13组成,悬浮永磁铁13的磁场方向与水平面形成0-60度之间的角度,导磁板31由外部的 连接弯板11固定连接,永磁悬浮组件15的上下两端的悬浮永磁铁13的端面距离与工字悬浮 钢轨1的上辄板2和下辄板3之间的距离相等,左右永磁悬浮组件15的的上下两端的悬浮永 磁铁13的端面的与工字钢轨1的上辄板2和下辄板3的左右端面的磁力间隙(17)相等;b、 在C形钢轨(48)的下方开口的中央位置设置悬浮永磁铁(13),悬浮永磁体(13)的磁 场方向沿水平或竖直方向,悬浮永磁体(13)的左右端面与C形钢轨(48)的开口端面的磁力 间隙(17)相等;c、 倒置的工字钢轨1的轨头5的两侧对称设置上集磁板12,上集磁板12为L形,向下有凸 起的凸台19,凸台19下部吸附悬浮永磁体13,悬浮永磁体13下部吸附下集磁板14。工字钢轨 1的左右对称设置L形上集磁板12和悬浮永磁体13,下部由下集磁板14连接为一个开口向上 的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头5左右两侧的 磁力间距相等;d、 倒置的工字钢轨1的轨头5的两侧对称设置上集磁板12,上集磁板12为U形,U形上集 磁板12开口朝向工字钢轨1,上部的端面靠近工字钢轨1的轨头5的两侧端面,下部的凸台19 端面之间设置悬浮永磁体13。工字钢轨1的左右对称设置U形上集磁板12,与下部的悬浮永 磁体13连接为一个开口向上的C形永磁悬浮组件15。永磁悬浮组件15的上集磁板12侧面与工字钢轨的轨头5左右两侧的磁力间距相等。
10.根据权利要求3所述的工字悬浮钢轨(1),其特征是:所述的工字悬浮钢轨(1)或王 字悬浮钢轨(1)由槽型钢轨(47)或E型钢轨(45)包括下列情形之一或其组合:a,所述的工字悬浮钢轨(1)分解为对称的槽型钢轨(47),所述槽型钢轨(47)的截面为 [型,槽型钢轨(47)由竖直的腰板(4)和上下端水平的轨肩6构成,竖直的腰板(4)的平面端 的上部和下部设置向外侧凸起的定位台(12),腰板(4)的上下轨肩6之间设置导向面(5),导 向面(5)的表面的为平面,该截面沿直线或曲线延伸而成的钢轨;b.两个槽型钢轨(47)的平面端固定在轨枕(24)两端竖直的立板(42)上,左右两个槽型 钢轨(47)的开口相对或背靠背固定在轨枕(24)的两端;c.所述的E型钢轨(45)分解为对称的E型钢轨(45),两个E型钢轨(45)的平面端固定在 轨枕(24)两端的立板(42)上,左右两个E型钢轨(45)的开口相对或背靠背固定在轨枕(24) 的两端。
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