CN109383303A - 电动导向永磁悬浮列车轨道系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动导向系统及永磁悬浮轨道系统,具体公开了一种应用8字形导向线圈的无接触电动导向轨道、在金属悬浮轨道上方设置8字形导向线圈构成自动导向的电动悬浮轨道系统、以及在直线电机牵引线圈底部设置8字形自动导向线圈的电动导向牵引系统,与列车上在其上快速移动的永磁体形成电动导向的永磁悬浮列车轨道系统,列车在达到一定速度后即可实现无接触的电动导向的被动悬浮,本发明可建设成安全、超高速、真空管道磁悬浮轨道交通系统、快递物流投递管道、高速公路交通系统。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域,具体涉及永磁悬浮列车轨道系统,尤其是用于高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
真空管道超高速运输已经在世界范围内兴起,多个国家的爱好者竞相展示了形式各异的多种轨道方案,很多结构是采用公知的电动悬浮结构作为悬浮方案,即在铝板上方设置永久磁体在快速移动过程中产生悬浮升力,达到无接触无机械摩擦的效果,以适合在高速下运行的需要。这种电动悬浮方式的主要问题是在运行中除了产生悬浮升力外还会产生很大的电涡流磁阻力,磁阻力比轮轨的机械摩擦力要大很多,在低速下尤为明显,因此只适合高速运行环境,这种结构特性也常用在高铁上在高速下刹车,即断电后可借助磁阻力刹车。另外,电动悬浮技术的水平导向存在更为突出的问题,目前美国公布的在水平方向上也采用竖立铝板侧面设置永久磁体在快速移动过程中产生导向力的电动悬浮原理导向的方式会使涡流磁阻力比原来更大,导向系统笨重,而且水平导向刚度很差,只能在比较平直的轨道路线高速行驶,这将限制轨道的灵活布局并增加能耗。
发明内容
本发明旨在现有的电动悬浮技术的基础上提出一种新型结构的电动导向技术及永磁悬浮列车轨道系统,公开一种电动导向永磁悬浮轨道系统,用于高速轨道交通系统和真空管道超高速轨道交通系统、快递物流投递管道、高速公路交通系统。
本发明采用的技术手段如下:
一种电动导向线圈,其特征在于:8字形导向线圈1的主平面沿水平设置,8字形金属导向线圈的1的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈1的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈1沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈1之间由绝缘体固定。
所述8字形导向线圈1为中间互不接触绝缘的8字形连续闭合线圈,结构包括下列之一或其组合:
a.8字形导向线圈1为左右两个矩形线圈,中间导线距离一定距离并保持绝缘的连续闭合线圈;
b.8字形导向线圈1为左右两个矩形线圈,中间导线压扁后距离一定距离并保持绝缘的连续闭合线圈;
c.8字形导向线圈1为左右两个6角形线圈交叉连接构成,6角形线圈由两个三边导线阶梯连接构成,每个三边导线由水平导线和左右成钝角的两个斜导线构成,所述两个三边导线的斜导线在交叉处成阶梯状连接后,错位分层设置,位于8字形导向线圈1中间的斜导线相互交叉连接,中部导线相互绝缘,左右两侧的两个三边导线设置在同一平面。
一种电动导向系统,其特征在于:8字形导向线圈1的主平面沿水平设置,8字形导向线圈1的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈1的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈1沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈1之间填充绝缘体固定,在8字形导向线圈的上方设置悬浮永久磁体8,构成电动导向系统。
一种电动导向悬浮轨道,其特征在于:8字形导向线圈1的主平面沿水平设置,8字形导向线圈1的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈1的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈1沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈1之间填充绝缘体固定,在8字形导向线圈的上方设置悬浮永久磁体8,所述8字形导向线圈及绝缘体下方设置金属导电板9,构成电动导向悬浮轨道。
所述金属导电板9的顶部为平板,下部带有支撑轨,支撑轨截面为工字型、矩形、倒U型、L型的整体形导电金属轨道。
所述金属导电板9的下部还设有支撑钢轨,所述支撑钢轨为下列之一或其组合:
a.倒T型钢轨;
b.工字钢轨;
c.矩形钢;
d.倒U形钢;
e.L型;
f.包含一字型的其他截面形状的型钢。
所述8字形导向线圈及绝缘体6上方设置牵引线圈16,构成电动导向牵引悬浮轨道。
所述8字形导向线圈及绝缘体外部设置防护板6。
一种电动导向永磁悬浮列车轨道系统,其特征在于:8字形导向线圈1的主平面沿水平设置,8字形导向线圈1的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈1的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈1沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈1之间填充绝缘体固定,所述8字形导向线圈及绝缘体下方设置金属导电板9,8字形导向线圈上方设置永磁体8,永磁体8固定设置在车体21上,构成电动导向永磁悬浮列车轨道系统。
所述牵引线圈和电动悬浮轨道的安装方式包括下列方式之一或其组合:
a、所述8字形自动导向线圈1和绝缘体6及下方设置金属导电板9并设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁8设置在车体21左右两侧,直线电机牵引线圈16通过绝缘座30竖直方向固定连接在轨道中央,车体21底部中央位于直线电机牵引线圈16两侧一定间隙对称设置牵引永磁体8;
b、所述8字形自动导向线圈1和绝缘体6及下方设置金属导电板9并设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁8设置在车体21左右两侧,直线电机牵引线圈16通过绝缘座30水平方向固定连接在轨道中央,列车底部中央位于直线电机牵引线圈16上方一定间隙设置牵引永磁体11;
c、所述金属导电板9设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁8设置在所述金属导电板9的上方并固定在列车左右两侧;
直线电机牵引线圈16设置在轨道中央,直线电机牵引线圈16底部设置所述8字形导向线圈1及绝缘体6,牵引线圈16及8字形导向线圈1及绝缘体6水平固定连接在轨道中央,列车底部中央对应位置距离直线电机牵引线圈16顶部一定间隙设置牵引永磁体11;
d、所述金属导电板9和中央牵引直线电机牵引线圈16之间平行设置工字支撑轨道。
有益效果
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、水平导向磁阻力小。永磁体在8字形线圈的中线附近快速移动过程中会同时切割8字形线圈的左右两侧的导线圈,当永磁体在8字形线圈的中线位置移动时左右线圈磁通量变化量一样不会产生感生电流,也不会产生磁阻力。在电动悬浮原理导向结构的磁阻力在中间位置时也会产生。当永磁体在8字形线圈的中线位置偏离一段距离移动时会切割磁力线,根据楞次定律和左右手安培定则恰好产生回复到中线位置的磁力,而且偏离距离越大回复磁力越大,达到自动水平导向的效果。
2、水平导向刚度大。永磁体在8字形线圈的中线位置偏离一段距离移动时产生的回复中线位置的磁力很大,即使发生很小的距离也会产生很大的回复力,其导向刚度比目前的对称圆弧形金属轨道、V形轨道或L形直角轨道的水平导向刚度大得多,具有很强的导向能力。
3、整体重量轻。EDS电动悬浮的永磁体可以兼做水平导向的永磁体,或者牵引永磁体兼做水平导向的永磁体,可以节省目前两组成对设置的水平导向的永磁体,车体重量明显减轻,有利于轻量化设计,降低高速动能。
4、经济节能。水平导向磁阻力降低,减少高速行驶的阻力;车体重量明显减轻,降低车辆高速下的动能,加速性能好。比平板电动悬浮原理导向的结构方案的超级高铁明显节能。
5、整体结构简化,综合造价降低。由于采用了8字形导向线圈,列车省去了两组水平导向永磁铁和支撑结构,也节省电子自动悬浮导向控制系统,轨道布置更简洁。因此列车结构简单,列车重量轻,列车制造成本进一步降低。虽然增加了8字形导向线圈的结构,但通过自动化生产可以降低这部分的造价。由于节省了高价值的永久磁体材料,列车和轨道结构简化,使综合造价得以降低。
6、可实现与现有公路兼容。电动导向悬浮轨道可以嵌入公路内,顶部与公路平齐,公路表面是平的却能够实现自动导向功能和悬浮功能,可以与公路浑然一体,能建成与公路兼容为一体的高速磁悬浮公路,汽车在电动导向悬浮轨道上最高时速可达500公里,大大提高公路运输效率。在速度降低到悬浮速度以下就可以落回地面或变轨到两侧的普通公路路面上低速行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的8字矩形线圈的立体结构示意图。
图2是本发明的带有8字矩形线圈顺次排列的电动导向轨道的立体结构示意图。
图3是本发明的8字矩形线圈的电动导向轨道的工作原理示意图。
图4是本发明的金属板上带有8字矩形线圈的电动导向悬浮轨道的截面结构示意图。
图5是本发明的金属板上带有8字矩形线圈的电动导向悬浮轨道的立体结构示意图。
图6是本发明的8字形双六角线圈的立体结构示意图。
图7是本发明的8字形双六角线圈顺次重叠排列的电动导向线圈组的立体结构示意图。
图8是本发明的8字形双六角线圈与电动导向牵引线圈组和永久磁铁的截面结构示意图。
图9是本发明的带有8字形电动导向牵引线圈组的磁悬浮公路上面行驶带有永久磁铁的磁悬浮轿车的结构示意图。
图10是本发明的带有电动导向牵引轨道的真空管道磁悬浮列车轨道的结构示意图。
图11是本发明的带有电动导向轨道的真空管道磁悬浮列车轨道的结构示意图。
图12是本发明的平面电动导向轨道的真空管道磁悬浮列车轨道的结构示意图。
图中:1-双矩形或双六角8字形导向线圈,2-横导线,2′-变形横导线,3-纵导线,4-变形过渡导线5-中轴导线,6-绝缘体,7-防护板,8-悬浮永久磁铁,9-金属导电板,10-紧固件,11-牵引永久磁铁,12-阶梯导线,13-外斜导线,14-交叉导线,15-内斜导线,16-直线电机的牵引线圈,17-路基,18-轿车,19-车轮,20-真空管道,21-车体,22-列车转向架,23-支撑立柱,24-伸缩机构,25-工字钢轨,26-辅助导向轮,27-H型钢,28-钢轮,29-几型钢,30-绝缘座
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种双矩形8字形导向线圈1,线圈的整体截面为8字型,其材料为导电金属材料,如工业纯铝或铜。所述双矩形8字形导向线圈1由左右两个矩形线圈中部交错绝缘并交叉连接构成一个完整连续的闭合线圈。8字形线圈由两个矩形线圈组成,两端导线位于同一平面,左右两侧的导线为纵导线3,前后导线为横导线2,横导线2与纵导线3导线相互垂直。中间重叠区的中轴导线5压扁后上下平行分布在8字线圈的中轴位置,中间设置绝缘材料隔离保持电绝缘,两个中轴导线5与横导线2之间为过渡导线4,由圆形导线逐渐过渡转折90度后变成压扁的中轴导线5。两个中轴导线5压扁后加上中间的绝缘材料的总高度与单根导线等高,同处在同一平面。也可以整体变形成适合工作环境的曲面。
双矩形8字形导向线圈1的导线截面可以是圆形,导线截面也可以是方形、矩形。还可以是圆形压扁的跑道形截面扁导线。相邻的转弯处由圆角过渡。
如图2所示,前述的双矩形8字形导向线圈1沿直线或曲线方向顺次排列延伸,保持一定间距不互相接触,外部由绝缘体6隔离保持电绝缘。8字形矩形线圈1之间的绝缘体6为绝缘材料,绝缘体6为强度和绝缘性较好的工程塑料或工业绝缘材料。
如图3所示,为8字形线圈的电动导向原理示意图。永久磁体8沿前述的顺次排列的8字形线圈的中轴导线5的正上方快速移动时,永久磁体8同时切割左侧的横导线2和右侧的横导线2′,产生的感生电动势相等,不产生感生电流。当永久磁体8沿8字形线圈的中轴导线5的上方向右偏离一段距离b快速移动时,永久磁体8切割右侧的横导线2′的导线长度大于切割左侧的横导线2的长度,会产生感生电动势,并在8字形导向线圈1内产生感生电流,根据楞次定律,感生电流引起的磁场变化恰好阻碍引起磁场变化的磁场的变化,因而产生图示的感生磁场。图例中如此时的永久磁铁8的下方磁场为N极,则左侧矩形线圈的磁场上方为S极,对永久磁体8产生向左的吸引拉力,同时右侧矩形线圈的磁场上方为N极,对永久磁体8产生向左的排斥推力,整个8字形导向线圈1都对永久磁铁8产生向左的回复力f,反之当永久磁体8沿8字形线圈1的中轴导线5的上方向左偏离一段距离b快速移动时,则产生向右的回复力f。永久磁体8偏离距离b越大产生的回复力f越大,永久磁体8相对移动速度越快,产生的回复力f越大。因此本发明在高速运输中的导向性更好,让线路转弯布局更灵活。
如图4和图5所示,前述的顺次排列的8字形矩形线圈及绝缘材料构成的电动导向轨道的下面设置金属导电板9则成为电动导向悬浮轨道。在上下两层轨道的外部包裹防护板7,防护板7为非导磁的金属板,如不锈钢板或铝板。保护8字形矩形线圈及绝缘材料免受损坏。
列车上的悬浮永久磁铁8在8字形矩形线圈和底部的金属铝板9上方快速移动时,永久磁铁8与金属铝板9形成电动悬浮,产生的悬浮力托举列车悬浮行驶。永久磁铁8与顺次排列的8字形矩形线圈1形成电动导向,在偏离轨道时产生回复力拉回轨道中轴平衡位置,按照8字形矩形线圈1中轴导线5排成的轨迹高速悬浮行驶。
如图6所示,一种8字形双六角导向线圈1,整体截面为8字型,其材料为导电金属材料,如工业纯铝或铜。所述8字形双六角线圈1由左右两个六角形线圈交叉连接构成一个完整连续的闭合线圈。8字形线圈由两个6角形线圈组成。设定两个6角形线圈的对称线为中轴线。每个6角形线圈由两个三边形导线组成,每个三边形导线位于同一平面,两个三边形处于不同高度的平面,每个三边导线由横导线2和左右成钝角的外部的外斜导线12和靠近中轴线的内斜导线15构成,外斜导线12和内斜导线15在交汇处成阶梯状连接的阶梯导线12,相邻的外斜导线13和内斜导线15错位分层设置互成钝角连接,靠近8字形导向线圈1中轴线附件的4根内斜导线15两两相互交叉连接成交叉导线14,高平面的内斜导线15与中轴线另一侧的低平面的内斜导线15通过交叉导线14连接,两个交叉导线14在空间交叉互不接触保持电绝缘,中轴线左右两侧的两个三边导线设置在同一平面。相邻的转弯处由圆角过渡。
8字形双六角线圈的截面可以是圆形,截面也可以是方形、矩形。还可以是圆形压扁的跑道形截面扁导线。
如图7所示,前述的8字形双六角线圈1沿直线或曲线方向顺次排列延伸,相互重叠而不互相接触,之间由绝缘体6隔离保持电绝缘,8字形双六角线圈之间的绝缘体6为机械强度和电绝缘性好的工程塑料或工业绝缘材料。多个顺次排列的8字形双六角线圈1与之间的绝缘体6构成8字形双六角线圈的电动导向轨道。
如图8所示,前述的8字形双六角线圈电动导向轨道上面设置直线电机牵引线圈16,直线电机牵引线圈16外部由绝缘体6隔离保持电绝缘,再配套供电电源和控制系统,一起构成电动导向牵引轨道。永久磁体8在直线电机牵引线圈16上面距离一定间隙,永磁体8的磁极的排列方式还可以是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→↓←↑→↓←↑,HALBACH阵列永磁体8具有单边磁场最强的特性,其最大磁场强度的方向朝向直线电机牵引线圈16。永磁体8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↑↓↑↓。
直线电机牵引线圈16通电后对永久磁体8产生牵引力而快速移动,快速移动的永久磁体8对底部的8字形双六角线圈电动导向轨道产生导向回复力,让永久磁体8及车辆沿着8字形双六角线圈电动导向轨道高速行驶。
现结合附图进一步说明电动导向轨道在轨道交通中的典型应用。
如图9所示,为本发明的一种铺设电动导向轨道的永磁悬浮汽车轨道系统。
在公路的行车道中心线位置挖出沟槽设置前述的双六角8字形导向线圈1的电动导向轨道,再在上面铺设直线电机牵引线圈16,顶面与公路面平齐。直线电机牵引线圈16外部由绝缘体6隔离保持电绝缘,再配套供电电源和控制系统,一起构成电动导向牵引轨道。在直线电机牵引线圈16上面距离一定间隙设置牵引永久磁体11,牵引永久磁体11设置在轿车的底部中央位置。在行车道两侧位置铺设两条平行的金属导电板9,金属导电板9为导电良好的材料,如性价比高的铝板。金属导电板9与直线电机牵引线圈16中轴线平行,顶面与公路面平齐。金属导电板9上方对应位置设置悬浮永久磁体8,悬浮永久磁体8设置在轿车18底部。
永久磁体8的磁极的排列方式是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→↓←↑→...,HALBACH阵列永磁体8具有单边磁场最强的特性,其最大磁场强度的方向朝向直线电机牵引线圈16。永磁体8的磁极的排列方式还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↑↓↑↓...。
直线电机牵引线圈16通电后对牵引永久磁体11产生牵引力而快速移动,快速移动的永久磁体8对底部的双六角8字形导向线圈1的电动导向轨道产生导向回复力,悬浮永久磁体8对底部的金属导电板9产生电动悬浮力,让永久磁体8及轿车18沿着电动导向轨道高速行驶。
在高速公路上可建成专用高速磁悬浮公路,最高时速可以达到500公里。在速度达到120公里以上就可以变道进入高速磁悬浮车道,会自动凌空悬浮,逐步加速到500km/h,在弯道可以自动转弯沿电动导向磁悬浮轨道中心线高速飞行。快到高速公路出口,逐步减速到120公里以内车速,车轮着陆,行驶进市内。
本发明也适合在真空管道超高速轨道中应用。
如图10所示,为本发明的一种铺设电动导向轨道的真空管道永磁悬浮列车轨道系统。
在路基上建设支撑立柱或箱梁23,立柱23的顶部安装了真空管道20,真空管道20内的压力仅有标准大气压力的1/10-1/100。由于空气阻力非常小,在高速下大幅度减小空气阻力并且显著节能。
真空管道20的底部中央设置基础预埋件并固定水平设置前述的双六角8字形导向线圈1的电动导向轨道,再在上面水平铺设直线电机牵引线圈16,在真空管道20的底部两端设置基础预埋件并固定设置几型钢29,几型钢29的截面为几字形,两端有连接孔由紧固件10固定在真空管道20的底部两侧,几型钢29的顶部固定铺设前述的金属导电板9,与底部的直线电机牵引线圈16平行铺设在真空管道20内。
流线型列车21在真空管道20的中央位置,列车转向架22的底部两端设置悬浮永久磁体8,位置在金属导电板9的正上方,在列车21底部还设置橡胶车轮19,支撑在金属导电板9上面。列车转向架22的底部中央水平设置牵引永久磁体11,位置在直线电机牵引线圈16的正上方,牵引永久磁体11相连还设置有伸缩机构24,使牵引永久磁体11与直线电机牵引线圈16保持适合的磁力间隙。永久磁体8的磁极的排列方式是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→↓←↑→↓←↑,HALBACH阵列永磁体8具有单边磁场最强的特性,其最大磁场强度的方向朝向直线电机牵引线圈16。永久磁体8的磁极的排列方式还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↑↓↑↓。
列车转向架22的底部还设置辅助导向轮26,辅助导向轮26在初始加速阶段接触几型钢29的侧面,保持列车21沿轨道中央行驶,直线电机牵引线圈16与牵引永久磁体11构成直线牵引电机,在加速阶段牵引列车达到悬浮速度以上,之后列车体21底部的悬浮永久磁体8在金属导电板9上产生电动悬浮,随着速度的提高悬浮间隙增大,牵引永久磁体11与直线电机牵引线圈16底部的双六角8字形导向线圈1的电动导向轨道的导向力逐渐增大,达到一定高速后,辅助导向轮26即可缩回并脱离几型钢29的的侧面,列车21底部的橡胶车轮19也脱离金属导电板9,完全靠电动导向力和电动悬浮力在真空管道20内无接触悬空飞行。列车21到站前按相反的程序逐步电动减速停车。
这种电动悬浮的初始电磁阻力较大,因此使用橡胶车轮对总能耗影响不大。
如图11所示,为本发明的一种铺设工字钢轨的电动导向轨道及真空管道永磁悬浮列车轨道系统。
在路基上建设支撑箱梁或立柱23,立柱23的顶部安装了真空管道20,真空管道20的底部中央设置基础预埋件并通过绝缘座30固定竖直设置直线电机牵引线圈16。在真空管道20的底部两端设置基础预埋件并固定设置H型钢27,H型钢27顶部平行铺设前述的金属导电板9,金属导电板9顶部铺设前述的的顺次排列的双矩形8字形导向线圈或双六角8字形导向线圈1及绝缘体6构成的电动导向轨道,电动导向轨道和金属导电板9的外部设置防护板7,防护板7将电动导向轨道和金属导电板9与H型钢27固定在一起。在真空管道20的底部电动导向轨道旁边设置工字钢轨25,由紧固件10平行设置在轨道两侧。
流线型列车21在真空管道20的中央位置,列车转向架22的底部两端设置悬浮永久磁体8,位置在金属导电板9和电动导向轨道的正上方。在列车21底部还设置钢轮28,支撑在工字钢轨25上面。列车体21的底部中央竖直设置两排牵引永久磁体11,牵引永久磁体11对称设置在直线电机牵引线圈16的两侧并间隔一定磁力间隙,直线电机牵引线圈16与牵引永久磁体11构成双边直线牵引电机。
在初始加速阶段,钢轮28支撑在工字钢轨25上面使列车21沿轨道中央行驶,在双边直线牵引电机的牵引下加速使列车达到悬浮速度以上,列车21的底部两端的悬浮永久磁体8在金属导电板9和电动导向轨道的正上方悬浮,速度越快电动导向力越大,速度达到一定高速后,钢轮28离开工字钢轨25表面一定距离,靠悬浮永久磁体8与8字形导向线圈1的导向力导向,同时靠悬浮永久磁体8与金属导电板9间的电动悬浮力悬浮,完全靠电动导向力和电动悬浮力在真空管道20内无接触悬空飞行。列车21到站前按相反的程序逐步减速停车。
如图12所示,为本发明的一种平面电动导向轨道及真空管道永磁悬浮列车轨道系统。
在路基上建设支撑箱梁或立柱23,立柱23的顶部安装了真空管道20,真空管道20的底部中央设置H型钢27并通过绝缘座30水平固定设置直线电机牵引线圈16。在真空管道20的底部两侧固定设置H型钢27,H型钢27顶部平行铺设前述的金属导电板9,金属导电板9顶部铺设前述的的顺次排列的双矩形8字形导向线圈或双六角8字形导向线圈1及绝缘体6构成的电动导向轨道,电动导向轨道和金属导电板9的外部设置防护板7,防护板7将电动导向轨道和金属导电板9与H型钢27固定在一起,由紧固件10平行设置在轨道两侧。电动导向轨道的8字形导向线圈和直线电机牵引线圈16的上表面同在一个高度平面,轨道外表更简洁,气动阻力更小。H型钢27也可以换成其他支撑固定方式。
流线型列车21在真空管道20的中央位置,列车转向架22的底部两端设置悬浮永久磁体8,悬浮永久磁体8位置在金属导电板9和电动导向轨道的正上方。在列车21底部还设置橡胶车轮19,支撑在电动导向轨道的正上方。列车体21的底部中央水平设置牵引永久磁体11,牵引永久磁体11设置在直线电机牵引线圈16的上部并间隔一定磁力间隙,直线电机牵引线圈16与牵引永久磁体11构成直线牵引电机。
在初始加速阶段,橡胶车轮19支撑列车21在电动导向轨道上面使列车21沿轨道中央行驶,在直线牵引电机的牵引下加速使列车达到悬浮速度以上,列车21的底部两端的悬浮永久磁体8在金属导电板9和电动导向轨道的正上方悬浮,速度越快电动导向力越大,速度达到一定高速后,橡胶车轮19离开轨道表面,靠悬浮永久磁体8与8字形导向线圈1的导向力导向,同时靠悬浮永久磁体8与金属导电板9间的电动悬浮力悬浮,完全靠电动导向力和电动悬浮力在真空管道20内无接触悬空飞行。
这种磁悬浮飞行技术还可以用于建设真空管道快速邮政速递系统,用于快速运送快递包裹,最高时速可达1000公里以上,可以实现全国网上购物当天抵达,加快快递物流速度。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电动导向线圈,其特征在于:8字形导向线圈(1)的主平面沿水平设置,8字形金属导向线圈的(1)的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈(1)的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈(1)沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈(1)之间由绝缘体固定。
2.根据权利要求1所述的电动导向线圈,其特征在于:所述8字形导向线圈(1)为中间互不接触绝缘的8字形连续闭合线圈,结构包括下列之一或其组合:
a.8字形导向线圈(1)为左右两个矩形线圈,中间导线距离一定距离并保持绝缘的连续闭合线圈;
b.8字形导向线圈(1)为左右两个矩形线圈,中间导线压扁后距离一定距离并保持绝缘的连续闭合线圈;
c.8字形导向线圈(1)为左右两个6角形线圈交叉连接构成,6角形线圈由两个三边导线阶梯连接构成,每个三边导线由水平导线和左右成钝角的两个斜导线构成,所述两个三边导线的斜导线在交叉处成阶梯状连接后,错位分层设置,位于8字线圈中间的斜导线相互交叉连接,中部导线相互绝缘,左右两侧的两个三边导线设置在同一平面。
3.一种电动导向系统,其特征在于:8字形导向线圈(1)的主平面沿水平设置,8字形导向线圈(1)的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈(1)的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈(1)沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈(1)之间填充绝缘体固定,在8字形导向线圈的上方设置悬浮永久磁体(8),构成电动导向系统。
4.一种电动导向悬浮轨道,其特征在于:8字形导向线圈(1)的主平面沿水平设置,8字形导向线圈(1)的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈(1)的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈(1)沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈(1)之间填充绝缘体固定,在8字形导向线圈的上方设置悬浮永久磁体(8),所述8字形导向线圈及绝缘体下方设置金属导电板(9),构成电动导向悬浮轨道。
5.根据权利要求4所述的电动导向悬浮轨道,其特征在于:所述金属导电板(9)的顶部为平板,下部带有支撑轨,支撑轨截面为工字型、矩形、倒U型、L型的整体形导电金属轨道。
6.根据权利要求1-4所述的电动导向悬浮轨道,其特征在于:所述金属导电板(9)的下部还设有支撑钢轨,所述支撑钢轨为下列之一或其组合:
a.倒T型钢轨;
b.工字钢轨;
c.矩形钢;
d.倒U形钢;
e.L型;
f.包含一字型的其他截面形状的型钢。
7.根据权利要求4-6所述的电动导向牵引悬浮轨道,其特征在于:所述8字形导向线圈及绝缘体(6)上方设置牵引线圈(16),构成电动导向牵引悬浮轨道。
8.根据权利要求1-7所述的电动导向线圈及悬浮轨道,其特征在于:所述8字形导向线圈及绝缘体外部设置防护板(6)。
9.一种电动导向永磁悬浮列车轨道系统,其特征在于:8字形导向线圈(1)的主平面沿水平设置,8字形导向线圈(1)的的中间导线彼此绝缘构成闭合的线圈,8字形导向线圈(1)的两个闭环沿运行方向的垂直方向设置,多个8字形导向线圈(1)沿运行方向依次排列,各8字形导向线圈(1)之间填充绝缘体固定,所述8字形导向线圈及绝缘体下方设置金属导电板(9),8字形导向线圈上方设置永磁体(8),永磁体(8)固定设置在车体(21)上,构成电动导向永磁悬浮列车轨道系统。
10.根据权利要求9所述的电动导向永磁悬浮列车轨道系统,其特征在于:所述牵引线圈和电动悬浮轨道的安装方式包括下列方式之一或其组合:
a、所述8字形自动导向线圈(1)和绝缘体(6)及下方设置金属导电板(9)并设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁(8)设置在车体(21)左右两侧,直线电机牵引线圈(16)通过绝缘座(30)竖直方向固定连接在轨道中央,车体(21)底部中央位于直线电机牵引线圈(16)两侧一定间隙对称设置牵引永磁体(8);
b、所述8字形自动导向线圈(1)和绝缘体(6)及下方设置金属导电板(9)并设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁(8)设置在车体(21)左右两侧,直线电机牵引线圈(16)通过绝缘座(30)水平方向固定连接在轨道中央,列车底部中央位于直线电机牵引线圈(16)上方一定间隙设置牵引永磁体(11);
c、所述金属导电板(9)设置在轨道两侧,悬浮永久磁铁(8)设置在所述金属导电板(9)的上方并固定在列车左右两侧;
直线电机牵引线圈(16)设置在轨道中央,直线电机牵引线圈(16)底部设置所述8字形导向线圈(1)及绝缘体(6),牵引线圈(16)及8字形导向线圈(1)及绝缘体(6)水平固定连接在轨道中央,列车底部中央对应位置距离直线电机牵引线圈(16)顶部一定间隙设置牵引永磁体(11);
d、所述金属导电板(9)和中央牵引直线电机牵引线圈(16)之间平行设置工字支撑轨道。
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---|---|
CN (1) | CN109383303A (zh) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110061440A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-26 | 宁波欧日力电器制造有限公司 | 一种交流低压抽出式配电设备 |
CN110435677A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-12 | 中车资阳机车有限公司 | 一种新型列车运输系统 |
CN111231691A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-06-05 | 西南交通大学 | 用于电动斥力型磁浮轨道系统的自导直线推进构造及其悬浮力扰动控制方法 |
CN111845368A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统 |
CN112211047A (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-12 | 大连奇想科技有限公司 | 新型超导磁悬浮系统 |
CN112644291A (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-13 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 底部悬浮导向系统 |
CN113415171A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-09-21 | 西南交通大学 | 一种悬浮驱动一体化的磁悬浮系统及悬浮驱动方法 |
CN113497505A (zh) * | 2020-04-07 | 2021-10-12 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 一种具有软连接的零磁通线圈 |
CN113517773A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 集成化悬浮推进模组 |
CN113517772A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 悬浮推进导向一体化模组及磁悬浮轨道系统 |
CN113525186A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-22 | 福建师范大学 | 一种电动磁悬浮发射与过渡导电轨 |
CN113897820A (zh) * | 2020-06-22 | 2022-01-07 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 一种横向分岔的电动悬浮电子道岔 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05316609A (ja) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Hitachi Ltd | 磁気浮上列車の浮上推進案内システム |
US5275112A (en) * | 1992-09-28 | 1994-01-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Integrated null-flux suspension and multiphase propulsion system for magnetically-levitated vehicles |
US5586504A (en) * | 1995-05-11 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dual-keel electrodynamic maglev system |
US6044770A (en) * | 1990-10-23 | 2000-04-04 | Park Square Technology, Ltd. | Integrated high speed MAGLEV system |
JP2010125974A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Railway Technical Res Inst | 鉄道車両用非接触給電システム |
-
2018
- 2018-08-08 CN CN201810931570.0A patent/CN109383303A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6044770A (en) * | 1990-10-23 | 2000-04-04 | Park Square Technology, Ltd. | Integrated high speed MAGLEV system |
JPH05316609A (ja) * | 1992-05-13 | 1993-11-26 | Hitachi Ltd | 磁気浮上列車の浮上推進案内システム |
US5275112A (en) * | 1992-09-28 | 1994-01-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Integrated null-flux suspension and multiphase propulsion system for magnetically-levitated vehicles |
US5586504A (en) * | 1995-05-11 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dual-keel electrodynamic maglev system |
JP2010125974A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Railway Technical Res Inst | 鉄道車両用非接触給電システム |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111845368A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统 |
CN111845368B (zh) * | 2019-04-24 | 2021-09-14 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统 |
CN110061440A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-26 | 宁波欧日力电器制造有限公司 | 一种交流低压抽出式配电设备 |
CN112211047A (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-12 | 大连奇想科技有限公司 | 新型超导磁悬浮系统 |
CN112211047B (zh) * | 2019-07-12 | 2023-03-24 | 大连奇想科技有限公司 | 新型超导磁悬浮系统 |
CN110435677A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-12 | 中车资阳机车有限公司 | 一种新型列车运输系统 |
CN112644291A (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-13 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 底部悬浮导向系统 |
CN111231691B (zh) * | 2020-01-13 | 2022-08-02 | 西南交通大学 | 用于电动斥力型磁浮轨道的自导直线推进构造的悬浮力扰动控制方法 |
CN111231691A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-06-05 | 西南交通大学 | 用于电动斥力型磁浮轨道系统的自导直线推进构造及其悬浮力扰动控制方法 |
CN113497505A (zh) * | 2020-04-07 | 2021-10-12 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 一种具有软连接的零磁通线圈 |
CN113497505B (zh) * | 2020-04-07 | 2022-07-08 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 一种具有软连接的零磁通线圈 |
CN113517772A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 悬浮推进导向一体化模组及磁悬浮轨道系统 |
CN113517773A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 集成化悬浮推进模组 |
CN113897820A (zh) * | 2020-06-22 | 2022-01-07 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | 一种横向分岔的电动悬浮电子道岔 |
CN113415171A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-09-21 | 西南交通大学 | 一种悬浮驱动一体化的磁悬浮系统及悬浮驱动方法 |
CN113525186A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-22 | 福建师范大学 | 一种电动磁悬浮发射与过渡导电轨 |
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