CN1923561A - 一种凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术 - Google Patents
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Abstract
一种凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术，其中：凹形永磁悬浮装置等距离地固定在车体中央位置的上部，凹形永磁悬浮装置的中部安装有导向轮；凹形对极永磁悬浮装置的凹口内壁两侧上下各固定有一条永磁体，四条永磁体彼此平行且异极相邻；与凹形永磁悬浮装置相对应的，轨道平行地固定在跨梁下方，该轨道的下端悬空，分别衔在凹形对极永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，形成吊轨路车；轨道与两侧永磁体的气隙相等；轨道两侧面兼做导向轨，与凹形对极永磁悬浮装置中的导向轮接触；车体导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形对极永磁悬浮装置的中央；车体为非铁磁性材料制成。本发明不需要铺设轨永磁，也可用于其他轨道悬浮机械技术领域。
Description
技术领域
本发明属于永磁悬浮轨道及其列车技术领域，具体地说，涉及一种凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术。
背景技术
永磁悬浮列车以其节能、造价低、悬浮能力强而得到社会广泛关注。其代表技术永磁补偿式悬浮技术系统：由轨永磁体与车永磁体同极相对组成斥悬浮工作机构；由吸悬浮永磁板与铁磁性吸浮轨板组成吸悬浮工作机构，两者的悬浮力增减相互补偿，将列车悬浮起来。这种悬浮技术虽然解决了德国电磁磁悬浮与日本超导磁悬浮造价高、悬浮能力弱的缺点，但也存在着轨道永磁体铺设较多的缺点。上述背景技术见中国专利《管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统》(专利001057137.5)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术。
为实现上述目的，本发明提供的凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术，其中凹形对极永磁悬浮机构由凹形对极永磁悬浮装置和衔在凹形对极永磁悬浮装置内的铁磁性轨道组成；
凹形对极永磁悬浮装置等距离地固定在车体中央位置的上部，凹形对极永磁悬浮装置的中部安装有导向轮；
凹形对极永磁悬浮装置的凹口内壁两侧上下各固定有一条永磁体，四条永磁体彼此平行，且异极相邻；
与凹形对极永磁悬浮装置相对应的，轨道平行地固定在跨梁下方，该轨道的下端悬空，分别衔在凹形对极永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，形成吊轨路车；轨道与两侧永磁体的气隙相等；
轨道两侧面兼做导向轨，与车体上方的凹形对极永磁悬浮装置中的导向轮接触；
由车体导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形对极永磁悬浮装置的中央；
车体为非铁磁性轻质材料制成；
由上述结构，当轨道的下端与凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端在同一高程时，竖直方向的悬浮力为零；当轨道的下端高于凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端时，凹形对极永磁悬浮装置给车体提供向上的悬浮力；当轨道的下端低于凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端时，凹形对极永磁悬浮装置在竖直方向的悬浮力为零或给车体提供向下的拉力。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，凹形永磁悬浮装置为多个，分别等距离地固定在车体上方；相同数量的轨道分别对应地衔在凹形对极永磁悬浮装置内。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，安装有导向轮的凹形永磁悬浮装置位于车体上方中间，且该凹形对极永磁悬浮装置两上方设有滑靴，当列车悬浮失效时，滑靴与轨道上方接触滑行。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，永磁体为硬磁材料，如但不限于钕铁硼永磁体。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，非铁磁性轻质材料为聚四氟乙烯或铝合金。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，轨道为钢、铁、镍、钴或其合金材料。
所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，轨道为H型钢或方管型钢，以增加轨道的纵向刚度。
本发明的轨道上不需要铺设轨永磁，进一步降低了造价。
本发明也可用于其他轨道悬浮机械技术领域。
附图说明
图1为本发明凹形对极永磁悬浮机构横断面示意图。
图2为本发明吊轨横断面示意图。
图3为本发明永磁悬浮列车横断面示意图。
图4为本发明吊轨路车结构布局横断面示意图。
具体实施方式
以下所述内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。
本发明的凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术，是将铁磁性吊轨衔在凹形对极永磁悬浮装置内，组成吸悬浮机构，为列车提供强大的悬浮力技术。轨道固定在跨梁下面，凹形对极永磁悬浮机构设置在列车上面，凹口内壁一侧固定有上下两条永磁体，其中上条为N极，下条为S极，另一侧也固定有二条永磁体，其中上条为S极，下条为N极。四条永磁体彼此平行，且异极相邻。衔在凹形对极永磁悬浮装置内的铁磁性轨道与两侧的条形永磁体气隙相等。当轨道从凹口内向外拉时，将与两侧四条永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力，即悬浮力。该凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术由两部分组成，其中：
轨道与跨梁部分，轨道由铁磁性材料制成，平行地固定在跨梁的下面，形成吊轨。可以单条，也可以多条平行固定，以满足列车对悬浮力和稳定性的要求。本实施例是将三条轨道平行固定，其中，中间一条兼做导向轨。
凹形对极永磁悬浮装置部分，由铁磁性材料制成凹形体，在凹形体的内壁两侧，对称地各固定上下两条永磁体。其中一侧上条为N极，下条为S极，另一侧上条为S极，下条为N极，四条永磁体彼此平行，且异极相邻。该凹形对极永磁悬浮装置可以是单个，也可以是多个。如果采用单个，则固定在车体的中央，如果采用多个，则等距离地固定在车体上方。由于前面叙述的轨道为三条，因此也以三条凹形对极永磁悬浮装置为例。
三条凹形对极永磁悬浮装置固定在列车上面，凹口向上，相互平行，分别与上方的三条吊轨对应。中间凹形对极永磁悬浮装置的上部设有滑靴，两侧设有导向轮。
固定在列车上面的三条凹形永磁悬浮装置，与固定在跨梁下面的三条轨道相互平行，间距相等，彼此对应。轨道衔在凹形对极永磁悬浮装置中央，与凹槽壁两侧的永磁体气隙相等，由于列车车体的导向轮支撑在中间吊轨的两侧，故将三条对应轨道控制在三条凹形对极永磁装置的中央。使轨道与凹形对极永磁装置在列车行驶过程中始终不发生接触摩擦。轨道与两侧永磁体之间的气隙从理论上说越小，悬浮力越大，但具体设计时，要依据轨道的转弯半径、列车摆动幅度等因素进行设计(这些因素是本领域公知的设计因素，并且不是本发明探讨的重点，因此不作详细说明)。
当轨道底端与凹形体内永磁体底端高程相同时，竖直方向的悬浮力为零。当轨道从凹形永磁悬浮装置凹口内拉出时，即轨道底端高程高于凹形体内永磁体底端高程时，则轨道与其两侧的永磁体之间产生与拉出方向相反的永磁吸力，拉出部分越长，吸力越大，当拉出到永磁体断面高度的69％-79％时，永磁吸力在此区间出现最大值，此后逐渐减小。因此在设计永磁悬浮列车之悬浮力时这一最大值区间很重要，当超过这一区间时，列车上的滑靴将与滑轨接触，以防止磁悬浮列车脱轨。
请参看图1，是凹形对极永磁悬浮机构横断面示意图。从图中可以看处，由铁磁性材料制成的凹形永磁悬浮装置1的内侧，对称且平行地固定(例如用螺栓)有四条由硬磁材料(如但不限于钕铁硼永磁材料)制成的永磁体2，其中一侧上条永磁为N极，下条永磁为S极，另一侧上条永磁为S极，下条永磁为N极，四条永磁体2彼此异极相邻。在两侧四条永磁体2之间衔有由铁磁性材料制成的轨道3。轨道3与两侧永磁体2之间的气隙相同，从理论上讲两者之间的气隙越小，悬浮力就越大。但在实际工程上应用时，其气隙的设计要综合考虑轨道3的转弯半径、列车左右摆动幅度等因素(该技术属于常规技术，非本发明讨论的重点，因此不作详细描述)。当轨道3的下端与两侧永磁体2的下端在同一高程时，凹形永磁悬浮装置在竖直方向的悬浮力为零。当轨道3的下端高于两侧永磁体2下端的高程时，凹形永磁悬浮装置给磁悬浮列车提供向上的悬浮力，两者的高程差越大，给列车提供的悬浮力就越大。当相对错开距离大约在永磁体2的69％-79％时，悬浮力在此区间出现最大值。此后，随着错开高程的增加，悬浮力逐渐减小。相反，当轨道3下端的高程低于两侧永磁体2的高程时，凹形永磁悬浮装置在竖直方向的悬浮力为零或提供向下的拉力。轨道3的截面形状可以是H型或方管型，以增加轨道3的厚度，节省材料或加强纵向刚度。
请参阅图2，是吊轨横断面示意图。从图中可以看出，三条轨道3平行地固定在跨梁4的下面。中间一条轨道3除具有产生悬浮力的作用外，其上方还设有滑轨3a，该轨道3的两侧面为导向轨3b。该轨道3可采用钢、铁、镍、钴或其合金材料等导磁材料制成。
请参阅图3，是永磁悬浮列车横断面示意图。从图中可以看出，车体5的上部为悬浮动力舱5a，下部为客(货)舱5b。固定有永磁体2的三条凹形对极永磁悬浮装置1，安装在悬浮动力舱5a内。其间距与跨梁底面固定的三条轨道3相同，且彼此对应、平行。中间凹形体1的上端设有滑靴1a，两侧设有导向轮6。该导向轮6固定在悬浮动力舱5a内。车体为非铁磁性轻质材料(如但不限于聚四氟乙烯或铝合金等非导磁性材料)制成。
请参看图4，是吊轨路车结构布局横断面示意图。从图中可以看出，固定在跨梁4下面的三条轨道3，耦合在悬浮动力舱5a内的三条凹形体1当中，与两侧永磁体2之间的气隙相等。滑靴1a与滑轨3a相对应，并在其上方，当列车悬浮失效时，滑靴1a与轨道3上方的滑轨3a接触滑行，确保列车运行安全。导向轮6支撑在导向轨3b上，控制着轨道3不与凹形对极永磁悬浮装置1内的四条永磁体2相接触摩擦。
本发明凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术有如下优点：
1、悬浮力大，即可满足客运悬浮，又可满足货运悬浮的要求。
2、制造工艺简捷，轨道上不需铺设永磁材料，成本低。
3、磁路闭合好、安全、环保。
4、重心低，转弯半径小，运行平稳。
Claims (7)
1、一种凹形对极永磁悬浮机构及吊轨路车布局技术，其中凹形对极永磁悬浮机构由凹形对极永磁悬浮装置和衔在凹形对极永磁悬浮装置内的铁磁性轨道组成；
凹形对极永磁悬浮装置等距离地固定在车体中央位置的上部，凹形对极永磁悬浮装置的中部安装有导向轮；
凹形对极永磁悬浮装置的凹口内壁两侧上下各固定有一条永磁体，四条永磁体彼此平行，且异极相邻；
与凹形对极永磁悬浮装置相对应的，轨道平行地固定在跨梁下方，该轨道的下端悬空，分别衔在凹形对极永磁悬浮装置内壁两侧的永磁体之间，形成吊轨路车；轨道与两侧永磁体的气隙相等；
轨道两侧面兼做导向轨，与车体上方的凹形对极永磁悬浮装置中的导向轮接触；
由车体导向轮支撑在导向轨上，将轨道控制在凹形对极永磁悬浮装置的中央；
车体为非铁磁性轻质材料制成；
由上述结构，当轨道的下端与凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端在同一高程时，竖直方向的悬浮力为零；当轨道的下端高于凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端时，凹形对极永磁悬浮装置给车体提供向上的悬浮力；当轨道的下端低于凹形对极永磁悬浮装置内永磁体的下端时，凹形对极永磁悬浮装置在竖直方向的悬浮力为零或给车体提供向下的拉力。
2、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，凹形永磁悬浮装置为多个，分别等距离地固定在车体上方；相同数量的轨道分别对应地衔在凹形对极永磁悬浮装置内。
3、如权利要求2所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，安装有导向轮的凹形永磁悬浮装置位于车体上方中间，且该凹形对极永磁悬浮装置两上方设有滑靴，当列车悬浮失效时，滑靴与轨道上方接触滑行。
4、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，永磁体为钕铁硼永磁体。
5、如权利要求1所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，非铁磁性轻质材料为聚四氟乙烯或铝合金。
6、如权利要求1、2或3所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，轨道为钢、铁、镍、钴或其合金材料。
7、如权利要求6所述的凹形对极永磁悬浮机构及其吊轨路车布局技术，其中，轨道为H型钢或方管型钢，以增加轨道的纵向刚度。
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