RU2058235C1

RU2058235C1 - Vehicle on magnetic suspension

Info

Publication number: RU2058235C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Болюх; Юрий Александрович Климов
Original assignee: Харьковский политехнический институт
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: transport. SUBSTANCE: device has running gear with superconducting coils arranged in lower portion. Placed between running gear saloon and coils is shielding members made in form of tape wrapping the drums. Tape has two curvilinear sections and two rectilinear sections. EFFECT: increased shielding of magnetic field. 7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области наземного транспорта, а именно к устройствам для экранирования магнитного поля в салоне экипажа транспортного средства на магнитной подвеске. The invention relates to the field of land transport, and in particular to devices for shielding a magnetic field in the cabin of a vehicle crew with magnetic suspension.

Известно транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее размещенные между установленными в нижней части экипажа рядами сверхпроводящих катушек, взаимодействующих с путевыми электропроводящими контурами, и расположенным в верхней части экипажа салоном, экранирующие пластины, изготовленные из сверхпроводящего материала. Экранирование салона осуществляется за счет свойства идеального диамагнетизма сверхпроводников. A vehicle with a magnetic suspension is known with a device for shielding a magnetic field in the cabin of the crew, comprising shielding plates made of superconducting material located between the rows of superconducting coils arranged in the lower part of the crew and interacting with the track conductive circuits and the cabin located in the upper part of the crew. The screening of the cabin is due to the properties of the ideal diamagnetism of superconductors.

Недостаток такого устройства необходимость использования дорогостоящего сверхпроводящего материала, жидкого хладагента, криостата и других элементов системы обеспечения. Кроме того, изготовление сверхпроводящего экрана достаточно больших размеров является технически сложным. The disadvantage of this device is the need to use expensive superconducting material, liquid refrigerant, cryostat and other elements of the support system. In addition, the manufacture of a sufficiently large superconducting screen is technically difficult.

Известно транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее размещенные между установленными в нижней части экипажа рядами сверхпроводящих катушек, взаимодействующих с путевыми электропроводящими контурами, и расположенным в верхней части экипажа салоном, параллельно днищу последнего, экранирующие пластины, изготовленные из ферромагнитного материала. Экранирование салона экипажа осуществляется за счет свойства ферромагнетиков притягивать магнитное поле до значения, при котором наступает насыщение. Поскольку это значение зависит от толщины ферромагнитной пластины, то для экранирования салона необходимо выбирать пластины значительной толщины, что увеличивает вес экипажа. При малой толщине пластины магнитное поле проникает в салон экипажа. A vehicle with a magnetic suspension is known with a device for shielding a magnetic field in the cabin of the crew, comprising shielded plates made between the rows of superconducting coils arranged in the lower part of the crew and interacting with the traveling conductive circuits, and located in the upper part of the crew, parallel to the bottom of the crew from ferromagnetic material. The crew cabin is screened due to the property of ferromagnets to attract the magnetic field to the value at which saturation occurs. Since this value depends on the thickness of the ferromagnetic plate, for shielding the cabin, it is necessary to choose plates of significant thickness, which increases the weight of the crew. With a small plate thickness, a magnetic field penetrates the crew compartment.

Наиболее близким техническим решением является транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее экранирующие пластины, размещенные между днищем салона экипажа и сверхпроводящими катушками, установленными над путевыми электропроводящими контурами. Каждая экранирующая пластина установлена с возможностью вращения приводом. Устройство-прототип позволяет уменьшить магнитное поле в салоне экипажа при обеспечении малого веса устройства экранирования. The closest technical solution is a vehicle with a magnetic suspension with a device for shielding a magnetic field in the cabin of the crew, containing shielding plates placed between the bottom of the cabin of the crew and superconducting coils mounted above the track conductive circuits. Each shielding plate is mounted rotatably with a drive. The prototype device allows to reduce the magnetic field in the crew compartment while ensuring the low weight of the shielding device.

Однако магнитное поле в салоне понижено недостаточно. Поскольку экранирующие пластины имеют неизменную форму, то имеются пространства между пластинами, которые не перекрываются, т.е. данные участки салона не экранируются. Так как сверхпроводящие катушки на экипаже транспортного средства на магнитной подвеске имеют вытянутую вдоль экипажа конфигурацию (прямоугольник, овал), то для полного экранирования поля даже от одной такой катушки, каждая экранирующая пластина должна иметь большую ширину, что невозможно из-за ограниченной ширины экипажа. Если в известном устройстве экранирующие пластины установить с перекрыванием друг друга в различных плоскостях, то указанная проблема в полной мере не устранится, но зато при этом необходимо большое число экранирующих пластин, валов, приводов и др. что повышает материалоемкость экипажа. Другим слабо экранированным участком салона является середина экранирующей пластины, т.к. скорость линейного перемещения здесь (пропорциональная радиусу) мала, а, значит, и малы значения экранирующих вихревых токов. Кроме того, в устройстве-прототипе затруднительно экранировать магнитное поле в пространстве между рядами сверхпроводящих катушек, а значит, нельзя размещать там различное, например электронное оборудование и пассажиров. However, the magnetic field in the cabin is lowered insufficiently. Since the shielding plates have an unchanged shape, there are spaces between the plates that do not overlap, i.e. these sections of the cabin are not shielded. Since the superconducting coils on the carriage of a vehicle with a magnetic suspension have an elongated configuration along the crew (rectangle, oval), for the complete screening of the field even from one such coil, each shielding plate must have a large width, which is impossible due to the limited width of the crew. If in the known device the shielding plates are installed with overlapping each other in different planes, then this problem will not be completely eliminated, but at the same time a large number of shielding plates, shafts, drives, etc. are necessary, which increases the material consumption of the crew. Another weakly shielded area of the passenger compartment is the middle of the shielding plate, as the linear displacement velocity here (proportional to the radius) is small, and, therefore, the values of the screening eddy currents are small. In addition, in the prototype device it is difficult to shield the magnetic field in the space between the rows of superconducting coils, which means that it is impossible to place various things, such as electronic equipment and passengers.

Цель изобретения улучшение эксплуатационных качеств транспортного средства за счет уменьшения магнитного поля в салоне экипажа и снижения материалоемкости. The purpose of the invention is to improve the performance of the vehicle by reducing the magnetic field in the cabin and reducing material consumption.

Поставленная цель достигается тем, что в транспортном средстве на магнитной подвеске, содержащем плоский экранирующий элемент из электропроводящего материала, установленный на экипаже с возможностью перемещения приводом вращения между днищем салона экипажа и сверхпроводящими катушками, расположенными над путевыми контурами, экранирующий элемент выполнен в виде бесконечной ленты, прямолинейные участки которой расположены над сверхпроводящими катушками. В торцовых частях экипажа на его продольной оси установлены связанные с приводом барабаны, которые охвачены упомянутой лентой. Лента и барабан привода могут быть расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками, лента выполнена Г-образной формы и имеет внутренний и наружный ободы, между которыми расположены перемычки, которые могут быть закреплены на одном из ободов, по крайней мере один из которых выполнен упругим. Ободы ленты могут быть выполнены в виде шарнирных звеньев. По крайней мере на одном из ободов звенья соединены с возможностью перемещения друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Перемычки могут быть выполнены упругими. This goal is achieved by the fact that in a vehicle with a magnetic suspension containing a flat screening element of electrically conductive material mounted on a carriage with the ability to move a rotation drive between the bottom of the crew compartment and superconducting coils located above the paths, the screening element is made in the form of an endless ribbon, rectilinear sections of which are located above the superconducting coils. In the end parts of the crew, on its longitudinal axis, drums associated with the drive are installed, which are covered by the said tape. The tape and the drum of the drive can be located in the same plane as the superconducting coils, the tape is L-shaped and has inner and outer rims, between which jumpers are located, which can be fixed on one of the rims, at least one of which is made elastic. The rim of the tape can be made in the form of articulated links. At least one of the rims of the links are connected with the possibility of movement relative to each other in the horizontal plane. Jumpers can be made elastic.

В предлагаемом устройстве ленточный экранирующий элемент, перемещающийся над рядами сверхпроводящих катушек, полностью экранирует магнитное поле, направленное к салону экипажа, т.е. не оставляет неэкранированных участков. Скорость линейного перемещения экранирующего элемента высока во всех точках, что также способствует улучшению экранирования поля. Отгиб внутренней части экранирующего элемента к днищу экипажа (Г-образная форма ленты) позволяет экранировать поле и в зоне между рядами сверхпроводящих катушек, а, значит, и использовать его для экипажного оборудования или салона. In the proposed device, a tape shielding element moving above the rows of superconducting coils completely shields the magnetic field directed to the crew cabin, i.e. leaves no unshielded areas. The linear velocity of the shielding element is high at all points, which also helps to improve the field shielding. Bending the inner part of the shielding element to the bottom of the crew (L-shaped tape) allows you to shield the field in the area between the rows of superconducting coils, and, therefore, use it for crew equipment or the cabin.

В предложенном транспортном средстве на магнитной подвеске с устройством экранирования магнитного поля в салоне экипажа снижение материалоемкости достигается за счет того, что на экипаже можно установить только один привод вращения и два барабана в голове и хвосте экипажа. Выполнение экранирующих элементов не сплошными, а полыми в виде ободов и перемычек, также снижает вес устройства. In the proposed vehicle with magnetic suspension with a magnetic field shielding device in the crew cabin, material consumption is reduced due to the fact that only one rotation drive and two drums can be installed on the crew in the head and tail of the crew. The implementation of the shielding elements are not solid, but hollow in the form of rims and jumpers, also reduces the weight of the device.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается формой, жесткостью и конструкцией экранирующего элемента, его взаимосвязью с приводом и охватом сверхпроводящих катушек, а также расположением элементов привода вращения на экипаже. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is different in shape, rigidity and design of the shielding element, its relationship with the drive and the coverage of superconducting coils, as well as the location of the rotation drive elements on the crew.

На фиг. 1 представлена схема транспортного средства на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа; на фиг. 2 то же, лента и барабаны привода расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками, а лента выполнена Г-образной формы; на фиг. 3 вид А на фиг. 1; на фиг. 4 лента экранирующего элемента, криволинейные участки которой отогнуты от ее плоскости, аксонометрия; на фиг. 5 часть криволинейного участка ленты, у которой перемычки зафиксированы к внутреннему ободу; на фиг. 6 то же, наружный обод выполнен упругим; на фиг. 7 то же, перемычки выполнены упругими; на фиг. 8 то же, ободы выполнены в виде шарнирно соединенных между собой звеньев, и на наружном ободе эти звенья соединены с возможностью перемещения друг относительно друга. In FIG. 1 is a diagram of a magnetic suspension vehicle with a device for shielding a magnetic field in a crew cabin; in FIG. 2 the same, the tape and the drive drums are located in the same plane as the superconducting coils, and the tape is made of an L-shaped shape; in FIG. 3, view A in FIG. 1; in FIG. 4 tape of the shielding element, curved sections of which are bent from its plane, axonometry; in FIG. 5 part of the curved section of the tape, in which the jumpers are fixed to the inner rim; in FIG. 6 the same, the outer rim is made elastic; in FIG. 7 the same, jumpers are made elastic; in FIG. 8, the rims are made in the form of links pivotally connected to each other, and on the outer rim these links are connected with the possibility of movement relative to each other.

Транспортное средство на магнитной подвеске состоит из экипажа 1, в нижней части которого расположены ряды сверхпроводящих катушек 2, взаимодействующих с установленными на путевом полотне 3 электропроводящими контурами подвески 4 и направления 5. На экипаже 1 между сверхпроводящими катушками 2 и расположенным в верхней части экипажа салоном 6 размещен экранирующий элемент 7 из электропроводящего диамагнитного материала (медь, алюминий). Экранирующий элемент 7 выполнен в виде бесконечной ленты 7. В торцовых частях экипажа 1 на его продольной оси установлены барабаны 8, связанные с приводом 9, которые охвачены бесконечной лентой. Данный привод может включать, например, электродвигатель или аэродинамический двигатель. Лента экранирующего элемента имеет два криволинейных участка 10, образующихся на барабанах 8, и два прямолинейных участка 11, расположенных над рядами сверхпроводящих катушек 2. A magnetic suspension vehicle consists of a crew 1, in the lower part of which there are rows of superconducting coils 2, interacting with the suspension conductors 4 and directions 5 mounted on the track 3. On the carriage 1, between the superconducting coils 2 and the cabin 6 located on the upper part of the crew placed a shielding element 7 of an electrically conductive diamagnetic material (copper, aluminum). The shielding element 7 is made in the form of an endless tape 7. In the end parts of the crew 1 on its longitudinal axis there are drums 8 connected to the drive 9, which are covered by an endless tape. This drive may include, for example, an electric motor or an aerodynamic engine. The tape of the shielding element has two curved sections 10 formed on the drums 8, and two rectilinear sections 11 located above the rows of superconducting coils 2.

Внутренняя часть 12 экранирующего элемента 7 отогнута от его плоскости к днищу экипажа с охватом сверхпроводящих катушек 2 (фиг. 2). Лента и барабаны привода расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками. Лента выполнена Г-образной формы. В данном устройстве происходит увеличение экранирующего пространства на экипаже между рядами сверхпроводящих катушек, которое можно использовать как для увеличения объема салона экипажа, так и для размещения оборудования, например, электронного, на которое не должно воздействовать магнитное поле. The inner part 12 of the shielding element 7 is bent from its plane to the bottom of the crew with the coverage of superconducting coils 2 (Fig. 2). The tape and drive drums are located in the same plane as the superconducting coils. The tape is L-shaped. In this device, there is an increase in the shielding space on the carriage between the rows of superconducting coils, which can be used both to increase the volume of the crew cabin and to place equipment, for example, electronic, which should not be affected by a magnetic field.

На экипаже лента экранирующего элемента может располагаться в одной плоскости (фиг. 3) или в случае, если длина внутреннего и наружного периметров одинакова, криволинейные участки 10 отгибаются от плоскости ленты (фиг. 4). Конфигурация ленты обеспечивается специальными направляющими элементами экипажа. On the carriage, the tape of the shielding element can be located in the same plane (Fig. 3) or if the length of the inner and outer perimeters is the same, the curved sections 10 bend from the plane of the tape (Fig. 4). The configuration of the tape is provided by special guiding elements of the crew.

Экранирующий элемент 7 содержит внутренний 13 и наружный 14 ободы замкнутой формы, соединенные между собой рядом перемычек 15. Перемычки 15 могут быть жестко соединены с одним из ободов, например, внутренним 13, а с наружным ободом 14 имеют механический контакт (фиг. 5). В этом экранирующем элементе ободы и перемычки выполняются нерастяжимыми, т.е. не изменяющими свою длину. The shielding element 7 contains an inner 13 and an outer 14 rims of a closed shape, interconnected by a series of jumpers 15. The jumpers 15 can be rigidly connected to one of the rims, for example, the inner 13, and with the outer rim 14 have mechanical contact (Fig. 5). In this shielding element, the rims and jumpers are inextensible, i.e. not changing their length.

В экранирующих элементах на фиг. 6 и 7 между перемычками и ободами существует хорошая электрическая связь. На фиг. 6 наружный обод 14 содержит гибкие (пружинные) связи 16, а внутренний обод 13 и перемычки 15 выполнены нерастяжимыми. На фиг. 7 перемычки 15 содержат гибкие связи 16, а ободы 13 и 14 выполнены нерастяжимыми. При этом на фиг. 6 наружный обод, а на фиг. 7 перемычки могут быть полностью выполнены в виде пружины. In the shielding elements of FIG. 6 and 7, there is a good electrical connection between the jumpers and rims. In FIG. 6, the outer rim 14 contains flexible (spring) connections 16, and the inner rim 13 and jumpers 15 are made inextensible. In FIG. 7 jumpers 15 contain flexible connections 16, and the rims 13 and 14 are made inextensible. Moreover, in FIG. 6 outer rim, and in FIG. 7 jumpers can be fully made in the form of a spring.

В экранирующем элементе на фиг. 8 ободы 13 и 14 выполнены в виде шарнирно соединенных между собой жестких звеньев, соответственно 17 и 18, например, прямолинейной формы. Причем, на наружном ободе в местах соединения звеньев 18 выполнены продолговатые отверстия 19, обеспечивающие перемещение звеньев друг относительно друга в горизонтальной плоскости. In the shielding element of FIG. 8, the rims 13 and 14 are made in the form of rigid links pivotally connected to each other, respectively 17 and 18, for example, in a rectilinear shape. Moreover, on the outer rim at the junction points of the links 18 oblong holes 19 are made, which ensure the movement of the links relative to each other in the horizontal plane.

Устройство экранирования магнитного поля в салоне экипажа транспортного средства на магнитной подвеске работает следующим образом. A device for shielding a magnetic field in the cabin of a vehicle vehicle with a magnetic suspension works as follows.

При возбуждении сверхпроводящих катушек 2 током в салоне 6 экипажа 1 образуется магнитное поле. При помощи барабанов 8, приводящихся во вращение приводом 9, обеспечивается линейное перемещение прямолинейных участков 11 ленты экранирующего элемента 7 над сверхпроводящими катушками 2. В экранирующем элементе от магнитного поля катушек наводятся вихревые токи, магнитное поле которых противоположно магнитному полю сверхпроводящих катушек. В результате взаимодействия магнитных полей происходит уменьшение магнитного поля в салоне экипажа. Скорость вращения барабанов 8 привода 9, а, значит, и скорость перемещения ленты экранирующего элемента над сверхпроводящими катушками можно выбрать такой, чтобы магнитное поле в салоне экипажа не превышало допустимого значения. When the superconducting coils 2 are excited by current, a magnetic field is generated in the cabin 6 of the crew 1. By means of the drums 8, driven by the drive 9, linear movement of the straight sections 11 of the tape of the shielding element 7 is provided over the superconducting coils 2. Eddy currents are induced from the magnetic field of the coils in the shielding element, the magnetic field of which is opposite to the magnetic field of the superconducting coils. As a result of the interaction of magnetic fields, a decrease in the magnetic field in the crew cabin occurs. The rotation speed of the drums 8 of the actuator 9, and, therefore, the speed of movement of the tape of the shielding element over the superconducting coils can be chosen so that the magnetic field in the cabin does not exceed the permissible value.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваются:
уменьшение магнитного поля в салоне экипажа за счет отсутствия незакрытых пространств салона экранирующим элементом;
увеличение экранированного пространства на экипаже, в частности, между рядами сверхпроводящих катушек;
хорошее экранирование магнитного поля для сверхпроводящих катушек удлиненной формы;
снижение материалоемкости за счет уменьшения (до одного) количества приводов на экипаже, а также устройств, обеспечивающих вращение;
уменьшение нерабочего пространства экипажа за счет снижения количества приводов на экипаже.Thus, in the proposed device provides:
reduction of the magnetic field in the cabin of the crew due to the absence of unclosed spaces of the cabin with a shielding element;
increasing the shielded space on the carriage, in particular, between the rows of superconducting coils;
good shielding of the magnetic field for superconducting coils of an elongated shape;
decrease in material consumption due to the reduction (up to one) of the number of drives on the crew, as well as devices that provide rotation;
reducing crew idle space by reducing the number of drives on the crew.

Claims

1. VEHICLE ON A MAGNETIC SUSPENSION, comprising a flat screening element of electrically conductive material mounted on a carriage with the possibility of movement by a drive of rotation between the bottom of the crew compartment and superconducting coils located above the track circuits, characterized in that, in order to improve performance, the screening element made in the form of an endless ribbon, straight sections of which are located above the superconducting coils, and in the end parts of the crew on its longitudinal axis drums connected to the drive are covered, which are covered by said tape.

2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the tape and the drums are located in the same plane with the superconducting coils, and the tape is made of an L-shaped.

3. The vehicle according to claim 2, characterized in that the tape has an inner and outer rim, between which jumpers are located.

4. The vehicle according to claim 3, characterized in that the jumpers are mounted on one of the rims.

5. The vehicle according to claim 3, characterized in that at least one of the rims of the tape is made elastic.

6. Vehicle according to paragraphs. 3 and 4, characterized in that the rim of the tape is made in the form of hinged links, with at least one of the rims of the said links are connected with the possibility of movement relative to each other in the horizontal plane.

7. The vehicle according to claim 4, characterized in that the jumpers are made elastic.