CN1257022A - 双向电磁铁控制永磁悬浮及导向装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁悬浮车的悬浮和导向装置,特别是一种可代替国外现有超导斥力式悬浮和常导吸力式悬浮的一种悬浮装置。主要技术特征是用永磁体悬浮车体及乘客重量并导向,用双向电磁铁及控制环节产生稳定力。因此节能。主要用于高低速磁悬浮车。

Description

双向电磁铁控制永磁悬浮及导向装置

本发明是一种磁悬浮装置，是一种用于磁悬浮车的永磁常导电磁混合悬浮装置。

现阶段各国研究较多的磁悬浮车主要有超导斥力悬浮和常导吸力悬浮方式。永磁悬浮的好处是不需要不断地供给电能。因此受到重视。但不稳定是一个难于解决的问题。德国在1973年曾修建16公里永磁轨道用于永磁悬浮车的研究。因方案不好，已无继续研究价值，现已拆除。国际上每两年举行一次磁悬浮会议。交流磁悬浮研究进展。在1993年及1995年的会上还有永磁研究方面的文章，多数已转向将永磁与电磁结合起来的研究，但对于所用的稀土永磁材料电阻很小影响认识不足，将稀土永磁体与电磁铁磁路硅钢片铁芯串联使用，为使悬浮稳定在对电磁铁电流进行调节时，永磁体产生涡流，降低调节速度，并发热使永磁体失去磁性。没有实用价值。若永磁体用铁氧体，虽然电阻很大，不会产生涡流，但磁能积太小，自重太大，也没有实用价值。

日本采用超导斥力式的悬浮车试验时速达500多公里已经20多年。德国采用常导吸力式的悬浮车试验时速达400多公里已经10多年。但都没有建运营线路。不是已经成熟了，等待建运营线路，而是还在研究。德国TR08号车不久前刚试制出来开始在试验线上进行运行研究。无论是日本的超导斥力悬浮车，还是德国的常导吸力悬浮车在原理上都存在运动稳定性问题。美国也有人认识到这一点，德国TR06号磁悬浮车在技术方面的示范性试验作了500次，自己只能说基本上未发生故障。这是在21km的直线试验线上进行的，在实际运营线路上随机干扰、线路的不平顺要大得多，特别是在弯道上高速运行时，运动稳定性问题会更严重。虽然现已研制出TR08号试验车，但方案上原理性的问题仍未解决。

德国磁悬浮车悬浮，驱动用两条轨道，由开槽的硅钢片叠成，槽中绕三相驱动电流绕组，是同步电机的定子，称为长定子方案。定子造价很高维修工作量大。长为25.5m的车体。供电区段为300～1000m，与旋转电机比较电效率很低。另外还有两条导向轨道和导向电磁电及控制系统，进一步提高了造价。

本发明的目的一是解决运动稳定问题，二是降低磁浮车线路的造价和维修费用。

要求保护的发明的技术方案：用永磁体承担车体及满员时乘客的重量，用上下电磁铁及控制系统实现稳定性。将永磁体及电磁铁错开布置，使其兼有导向功能。在永磁体上的加阻尼线图消耗干扰能量，增加稳定性。

发明与背景技术相比所具有的有益的效果：本发明与德国磁悬浮均属于常导吸力式磁悬浮车。本发明用永磁体悬浮车体及乘客的重量，上下电磁铁仅作为控制稳定性用，节省悬浮电能。若仅用下电磁铁，永磁体仅能悬浮较小的重量，否则受干扰气隙变小时会被吸合。本发明轨道由硅钢片叠成，不绕三相绕组、投资低，易维修。本发明在永磁体上有阻尼环，除前进方向外，能对其它各方面的干扰运动产生阻尼，不需提供电能就能提高运行稳定性，本发明将水磁体及电磁铁垂直于轨道方向错开布置，使悬浮兼有导向的功能，节省投资。而德国的磁悬浮车导向用两条导向轨道及导向电磁铁及控制系统实现。

实现发明的最好方式是将下电磁铁、永磁体及阻尼环下传感器固定在下磁铁梁上，将上电磁铁、上传感器固定在上磁铁梁上。如附图XOZ向视图所示。上、下磁铁梁又通过双向转向节与悬挂架相连。两悬挂架又通过摆杆、滚轮、横梁、二次悬挂弹簧与车体相连。如附图YOZ视图所示。硅钢片叠成的轨道固定在工字形梁上，作为上、下电磁铁及永磁体的衔铁。梁支承在桥墩上。上、下支承轮作为停车停电时的支承。感应轨是电磁制动器、下支承轮的共用轨。向电磁制动器供电时感应轨中感生涡流，产生制动力。悬浮功能是这样来实现的：当上电磁铁梁气隙变大时，上传感器向控制环节输出与气隙成比例的信号，控制环节向上电磁铁输入相应的电流，使气隙变小。当下电磁铁梁气隙变大时，下传感器向控制环节输出与气隙成比例的电信号，控制环节向下电磁铁输入相应的电流，使气隙变小。当气隙Z向或Y向快速波动时，永磁体上的阻尼环能产生一定的阻尼使运动稳定，而不消耗电能。导向功能是这样实现的：上电磁铁，下电磁铁、永磁体及阻尼环都设计成偶数，在上、下磁铁梁上横向错开布置，这样除了有沿Z方向的吸力外，还有在Y方向的分力，当磁铁梁与轨道对中时，水平分力互相抵消，当磁铁梁与轨道不对中时，一边的水平分力变小，另一边的水平分力增大，产生恢复到对中位置的水平力。水平恢复力的大小根据曲线半径等要求设计。

Claims (5)

1.双向电磁铁控制永磁悬浮及导向装置，特别是一种可代替国外现有的超导斥力式悬浮和常导吸力式悬浮的能将车体稳定地悬浮起来并进行导向的磁悬浮装置。装置如附图所示：下电磁铁、永磁体及阻尼环、下传感器固定在下磁铁梁上；上电磁铁、上传感器固定上磁铁梁上；上、下磁铁梁又通过双向转向节与悬挂架相连。两悬挂架又通过摆杆、滚轮、横梁、二次悬挂弹簧与车体相连。硅钢片叠成的轨道固定在工字形梁上，作为上、下电磁铁及永磁体的衔铁。其特征是用永磁体悬浮车体及乘客的重量，因此节能，永磁体上的阻尼环对前进方向以外的波动产生阻尼，增加系统的稳定性。上、下电磁铁、传感器及控制环节使磁悬浮车成为稳定的。永磁体及阻尼环、上、下电磁设计成偶数，沿磁铁梁纵轴错开布置产生导向力，与常导吸力式悬浮比较，省去了导向轨，导向磁铁及控制环节。

2.根据权利，所述的磁悬浮及导向装置，其特征是可用于高速磁悬浮车。

3.根据权利，所述的磁悬浮及导向装置，其特征是可用于城市或市郊的低速磁悬浮车。

4.根据权利，所述的磁悬浮及导向装，其特征是可用于精度要求较高的减振平台，如航天飞机或运载火箭精密仪器或设备的减振平台。

5.根据权利，所述的磁悬浮及导向装置，其特征是可用于物料的输运。