RU2782389C1

RU2782389C1 - Method for functioning of a combined suspension and high-speed magnitolevity transport with a combined suspension functioning in accordance with such method

Info

Publication number: RU2782389C1
Application number: RU2022101784A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Амосков; Дарья Николаевна Арсланова; Александр Вячеславович Белов; Вячеслав Николаевич Васильев; Владимир Петрович Кухтин; Марина Викторовна Капаркова; Евгений Анатольевич Ламзин; Михаил Сергеевич Ларионов; Андрей Николаевич Неженцев; Игорь Юрьевич Родин; Сергей Евгеньевич Сычевский; Алексей Анатольевич Фирсов; Николай Александрович Шатиль
Original assignee: Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова"
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-10-26

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: inventions group relates to magnetic suspensions for vehicles. Method for functioning of the combined suspension, which consists in the fact that in the parking lot the levitation of the combined suspension is provided by hybrid electromagnets interacting with the ferromagnetic guide, in motion the levitation of the combined suspension is provided by electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure. In this case, with an increase in the speed of movement, the combined suspension is lowered down relative to the side coils of the track structure, and with a decrease in the speed of movement, they are raised up relative to the side coils of the track structure. The combined suspension comprises a housing with side walls and brackets directed downward, wherein electromagnetic windings are attached to the side walls of the housing, and hybrid electromagnets are attached to the brackets. A vehicle with a combined suspension is also claimed.

EFFECT: ensuring the levitation of the vehicle both in motion at any speed, and in the parking lot.

6 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к транспорту, в частности, к высокоскоростному магнитолевитационному транспорту.The present invention relates to transport, in particular to high-speed maglev transport.

Уровень техники State of the art

Из патента JP2003333709 известно транспортное средство с электродинамическим подвесом, представляющее собой вагон, снабженный электромагнитными обмотками на бортах и колесами снизу. Вагон предназначен для передвижения в путевой структуре в виде открытого вверх желоба, на боковых поверхностях которого установлены пассивные двухпетлевые катушки, а нижняя поверхность представляет собой горизонтальную площадку для качения колес вагона.From the patent JP2003333709 a vehicle with an electrodynamic suspension is known, which is a wagon equipped with electromagnetic windings on the sides and wheels from below. The car is intended for movement in the track structure in the form of a chute open upwards, on the side surfaces of which passive two-loop coils are installed, and the lower surface is a horizontal platform for rolling the wheels of the car.

Двухпетлевые катушки на боковых поверхностях путевой структуры и электромагнитные обмотки на бортах вагона во взаимодействии друг с другом обеспечивают электродинамическую левитацию при достаточной для этого скорости перемещения вагона вдоль путевой структуры. На стоянке и при наборе скорости вагон перемещается на колесах по горизонтальной поверхности пути.Two-loop coils on the side surfaces of the track structure and electromagnetic windings on the sides of the car, in interaction with each other, provide electrodynamic levitation at a sufficient speed of movement of the car along the track structure. In the parking lot and when picking up speed, the car moves on wheels along the horizontal surface of the track.

Начало движения транспортного средства совершается на колесах с некоторой исходной величиной зазора h₀. По мере увеличения скорости происходит монотонное увеличение левитационной силы без изменения зазора. При достижении скорости отрыва V₀ левитационная сила сравнивается с весом транспортного средства. Дальнейшее увеличение скорости движения приводит к отрыву колес и монотонному увеличению зазора h>h₀. На всех скоростях V>V₀ реализуется та величина зазора h, на которой левитационная сила F_L равна весу транспортного средства P. На максимальной скорости движения высота зазора h принимает максимальное значение.The beginning of the movement of the vehicle is made on wheels with a certain initial gap value h ₀ . As the speed increases, there is a monotonic increase in the levitation force without changing the gap. When the separation speed V ₀ is reached, the levitation force is compared with the weight of the vehicle. A further increase in the speed of movement leads to separation of the wheels and a monotonous increase in the gap h>h ₀ . At all speeds V>V ₀ , the gap h is realized at which the levitation force F _L is equal to the vehicle weight P. At the maximum speed, the height of the gap h takes on a maximum value.

Таким образом, при применении классического электродинамического подвеса транспортное средство по мере увеличения скорости всегда приподнимается над путевой структурой по отношению к первоначальному положению на колесах.Thus, when using a classical electrodynamic suspension, as the speed increases, the vehicle always rises above the track structure in relation to the initial position on the wheels.

Недостатком описанного транспортного средства является применение колес для обеспечения нахождения вагона в требуемом положении на стоянке, а также для обеспечения перемещения вагона на малых скоростях, когда электродинамическая сила недостаточна для удержания вагона на заданной высоте.The disadvantage of the described vehicle is the use of wheels to ensure that the car is in the required position in the parking lot, as well as to ensure the movement of the car at low speeds, when the electrodynamic force is insufficient to keep the car at a given height.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является исключение колес или пар скольжения, которые могут быть применены в качестве замены колес, из левитационного транспорта и обеспечение его левитации как в движении с любыми скоростями, так и на стоянке при том же или незначительно возросшем уровне энергопотребления, что и у левитационного транспорта с электродинамическим подвесом и колесами из уровня техники.The objective of the invention is to exclude wheels or pairs of sliding, which can be used as a replacement for wheels, from levitation transport and ensure its levitation both in motion at any speed and in the parking lot at the same or slightly increased level of energy consumption as that of levitation transport with electrodynamic suspension and state of the art wheels.

Задача изобретения решается с помощью способа функционирования комбинированного подвеса, содержащего корпус с боковыми стенками и кронштейнами (выступами), направленными вниз. К боковым стенкам корпуса прикреплены электромагнитные обмотки с возможностью формирования магнитного поля в боковом направлении снаружи корпуса. К кронштейнам прикреплены гибридные электромагниты, включающие в себя магнитопровод, электромагниты и постоянные магниты, формирующие магнитное поле в вертикальном направлении (в частности, вверх) под корпусом.The objective of the invention is solved by using the method of functioning of the combined suspension, containing a housing with side walls and brackets (protrusions) directed downward. Electromagnetic windings are attached to the side walls of the housing with the possibility of forming a magnetic field in the lateral direction outside the housing. Attached to the brackets are hybrid electromagnets, which include a magnetic circuit, electromagnets and permanent magnets that form a magnetic field in a vertical direction (in particular, upwards) under the housing.

Комбинированный подвес предназначен для перемещения вдоль протяженной путевой структуры, включающей в себя боковые катушки и ферромагнитную направляющую.The combined suspension is designed to move along an extended track structure, which includes side coils and a ferromagnetic guide.

Способ содержит следующие шаги:The method contains the following steps:

на стоянке и/или при малых скоростях движения левитацию транспортного средства с комбинированным подвесом обеспечивают в основном гибридные электромагниты, взаимодействующие с ферромагнитной направляющей;in the parking lot and / or at low speeds, the levitation of a vehicle with a combined suspension is provided mainly by hybrid electromagnets interacting with a ferromagnetic guide;

в движении, в том числе с большими скоростями, левитацию транспортного средства с комбинированным подвесом обеспечивают электромагнитные обмотки, взаимодействующие с боковыми катушками путевой структуры;in motion, including at high speeds, the levitation of a vehicle with a combined suspension is provided by electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure;

при начале движения и/или увеличении скорости движения транспортное средство с комбинированным подвесом опускается вниз относительно боковых катушек путевой структуры;at the beginning of the movement and/or increase in the speed of movement, the vehicle with the combined suspension is lowered down relative to the side coils of the track structure;

при завершении движения и/или уменьшении скорости движения транспортное средство с комбинированным подвесом поднимается вверх относительно боковых катушек путевой структуры.when the movement is completed and/or the movement speed is reduced, the vehicle with the combined suspension rises up relative to the side coils of the track structure.

Путевая структура может содержать двупетлевые катушки.The track structure may contain two-loop coils.

В движении в дополнение к электромагнитным обмоткам левитацию комбинированного подвеса могут также обеспечивать и гибридные электромагниты, взаимодействующие с ферромагнитной направляющей. Например, на максимальной скорости движения левитацию не менее чем на 10% могут обеспечивать гибридные электромагниты, взаимодействующие с ферромагнитной направляющей и не более чем на 90% могут обеспечивать электромагнитные обмотки, взаимодействующие с боковыми катушками путевой структуры.In motion, in addition to electromagnetic windings, the levitation of the combined suspension can also be provided by hybrid electromagnets interacting with the ferromagnetic guide. For example, at the maximum speed of movement, levitation by at least 10% can be provided by hybrid electromagnets interacting with a ferromagnetic guide, and by no more than 90% can be provided by electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure.

Задача изобретения также решается с помощью транспортного средства с комбинированным подвесом, содержащим корпус с боковыми стенками и кронштейнами, направленными вниз. К боковым стенкам корпуса прикреплены электромагнитные обмотки с возможностью формирования магнитного поля в боковом направлении снаружи корпуса. К кронштейнам прикреплены гибридные электромагниты, включающие в себя магнитопровод, электромагниты и постоянные магниты, формирующие магнитное поле (в частности, в вертикальном направлении, преимущественно, вверх) под корпусом.The object of the invention is also solved by using a vehicle with a combined suspension, containing a body with side walls and brackets pointing downwards. Electromagnetic windings are attached to the side walls of the housing with the possibility of forming a magnetic field in the lateral direction outside the housing. Hybrid electromagnets are attached to the brackets, including a magnetic circuit, electromagnets and permanent magnets that form a magnetic field (in particular, in a vertical direction, mainly upwards) under the housing.

Такое транспортное средство представляет собой высокоскоростной магнитолевитационный транспорт с комбинированным подвесом, функционирующий в соответствии с любым из вариантов вышеописанного способа по настоящему изобретению.Such a vehicle is a high-speed maglev transport with a combined suspension, operating in accordance with any of the variants of the above described method of the present invention.

Кронштейны могут быть снабжены в нижней части горизонтальными площадками, к которым крепятся гибридные электромагниты.The brackets can be provided with horizontal platforms in the lower part, to which hybrid electromagnets are attached.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении бесконтактной левитации транспортного средства с электродинамическим подвесом как в движении с любыми скоростями, так и на стоянке, при одновременном обеспечении пониженного (практически нулевого) энергопотребления в режиме стоянки и на низких скоростях, а также при одновременном обеспечении возможности регулирования положения транспортного средства по высоте относительно путевой структуры как на стоянке, так и в движении.The technical result of the invention is to provide non-contact levitation of a vehicle with an electrodynamic suspension both in motion at any speed and in the parking lot, while providing reduced (almost zero) power consumption in the parking mode and at low speeds, as well as while providing the ability to control the position of the vehicle in height relative to the track structure both in the parking lot and in motion.

Одновременное достижение всех составных частей технического результата - обеспечение левитации как в движении с любой скоростью, так и на стоянке, при низком энергопотреблении и регулировании положения транспортного средства по высоте - является важным ввиду того, что переход от прототипа из уровня техники, использующего электродинамическую левитацию в движении и колеса на стоянке к левитации как в движении, так и на стоянке имеет смысл только при обеспечении аналогичных экономических характеристик, что с технической точки зрения выражается в энергопотреблении, так и при обеспечении реализуемости и безопасности левитации на стоянке, что невозможно без регулирования положения транспортного средства по высоте, поскольку иначе оно упадет или придет в соприкосновение с магнитопроводом, вследствие чего ни левитация, ни движение транспортного средства будет невозможным.The simultaneous achievement of all the components of the technical result - the provision of levitation both in motion at any speed and in the parking lot, with low power consumption and regulation of the vehicle's position in height - is important in view of the fact that the transition from a prototype from the prior art using electrodynamic levitation to movement and wheels in the parking lot to levitation both in motion and in the parking lot makes sense only when providing similar economic characteristics, which from a technical point of view is expressed in energy consumption, and when ensuring the feasibility and safety of levitation in the parking lot, which is impossible without regulating the position of the vehicle means in height, because otherwise it will fall or come into contact with the magnetic circuit, as a result of which neither levitation nor movement of the vehicle will be possible.

Указанный технический результат достигается за счет комбинирования в транспортном средстве элементов электродинамического подвеса и гибридного электромагнитного подвеса (то есть применения комбинированного подвеса), которые при перемещении транспортного средства вдоль соответствующей путевой структуры обеспечивают электродинамическую левитацию на высоких скоростях (работают боковые обмотки) и электромагнитную левитацию на низких скоростях и стоянке (работают нижние гибридные электромагниты). Регулирование положения транспортного средства по высоте относительно путевой структуры на стоянке и малых скоростях обеспечивается электромагнитами, входящими в состав гибридных электромагнитов, а в движении - боковыми обмотками, обеспечивающими электродинамическую левитацию, и, в некоторых случаях, гибридными электромагнитами.The specified technical result is achieved by combining elements of an electrodynamic suspension and a hybrid electromagnetic suspension in the vehicle (that is, the use of a combined suspension), which, when the vehicle moves along the corresponding track structure, provide electrodynamic levitation at high speeds (side windings work) and electromagnetic levitation at low speeds. speeds and parking (bottom hybrid electromagnets work). Regulation of the position of the vehicle in height relative to the track structure in the parking lot and low speeds is provided by electromagnets that are part of hybrid electromagnets, and in motion - by side windings that provide electrodynamic levitation, and, in some cases, hybrid electromagnets.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет способа функционирования комбинированного подвеса, в соответствии с которым при начале движения и/или увеличении скорости движения комбинированный подвес опускается вниз, а при завершении движения и/или уменьшении скорости движения комбинированный подвес поднимается вверх относительно боковых катушек путевой структуры. Поскольку протяженная путевая структура, для перемещения вдоль которой предназначен комбинированный подвес, содержит боковые катушки и ферромагнитную направляющую, пространственно зафиксированные друг относительно друга, опускание при увеличении скорости и подъем при уменьшении скорости транспортного средства с комбинированным подвесом будут одновременно происходить как относительно боковых катушек путевой структуры, так и относительно ферромагнитной направляющей путевой структуры.In addition, the specified technical result is achieved due to the method of functioning of the combined suspension, according to which, at the beginning of movement and / or an increase in the speed of movement, the combined suspension goes down, and at the end of the movement and / or a decrease in the speed of movement, the combined suspension rises relative to the side track coils. structures. Since the extended track structure, for movement along which the combined suspension is intended, contains side coils and a ferromagnetic guide, spatially fixed relative to each other, lowering with an increase in speed and lifting with a decrease in the speed of a vehicle with a combined suspension will simultaneously occur both relative to the side coils of the track structure, and with respect to the ferromagnetic guide track structure.

Ввиду того, что минимальная (нулевая) скорость транспортного подвеса относительно путевой структуры будет на стоянке, транспортный подвес будет иметь максимально высокое положение относительно боковых катушек и ферромагнитной направляющей путевой структуры. Это означает, что на стоянке между гибридными электромагнитами и ферромагнитной направляющей путевой структуры будет наблюдаться минимальный зазор, поскольку гибридные магниты могут только притягиваться к ферромагнитной направляющей и, значит, они должны быть снизу ферромагнитной направляющей и притягиваться к ней вверх, оставаясь при этом на допустимом расстоянии, дающем возможность перемещения относительно путевой структуры при начале движения.Due to the fact that the minimum (zero) speed of the transport suspension relative to the track structure will be in the parking lot, the transport suspension will have the highest possible position relative to the side coils and the ferromagnetic guide of the track structure. This means that in the parking lot between the hybrid electromagnets and the ferromagnetic guide of the track structure, there will be a minimum gap, since the hybrid magnets can only be attracted to the ferromagnetic guide and, therefore, they must be below the ferromagnetic guide and be attracted to it upwards, while remaining at an acceptable distance , which makes it possible to move relative to the track structure at the start of movement.

Такая конфигурация комбинированного подвеса и такой способ его функционирования обеспечивают достижение указанного технического результата, поскольку в противном случае, в соответствии со способом из уровня техники, когда при начале движения и наборе скорости подвес поднимается вверх относительно путевой структуры, комбинированный подвес по настоящему изобретению не сможет двигаться, поскольку при подъеме вверх неизбежно произойдет контакт (соединение, прилипание) гибридных электромагнитов и ферромагнитной направляющей ввиду расположения гибридных электромагнитов под ферромагнитной направляющей, что воспрепятствует какому-либо движению электромагнитного подвеса и транспортного средства с таким подвесом относительно путевой структуры.Such a configuration of the combined suspension and such a method of its operation ensure the achievement of the specified technical result, because otherwise, in accordance with the method of the prior art, when the suspension rises up relative to the track structure at the start of movement and acceleration, the combined suspension of the present invention will not be able to move. , since when lifting up, contact (connection, sticking) of the hybrid electromagnets and the ferromagnetic guide will inevitably occur due to the location of the hybrid electromagnets under the ferromagnetic guide, which will prevent any movement of the electromagnetic suspension and the vehicle with such a suspension relative to the track structure.

Исходя из вышеизложенного, способ функционирования комбинированного подвеса в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность достижения транспортным средством с комбинированным подвесом указанного технического результата, поскольку без такого способа транспортное средство с комбинированным подвесом не сможет перемещаться относительно путевой структуры.Based on the foregoing, the method of functioning of the combined suspension in accordance with the present invention makes it possible for a vehicle with a combined suspension to achieve the specified technical result, since without such a method, a vehicle with a combined suspension will not be able to move relative to the track structure.

Краткое описание чертежаBrief description of the drawing

На фигуре показано транспортное средство в соответствии с настоящим изобретением в поперечном разрезе внутри путевой структуры.The figure shows a vehicle in accordance with the present invention in cross section inside the track structure.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Далее изобретение описано по отношению к фигуре, на которой представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. Описываемый предпочтительный вариант, показанный на фигуре, не является ограничивающим объем охраны изобретения и предназначен лишь для пояснения ее сущности. Объем охраны изобретения определяется последующей формулой изобретения.The invention will now be described with reference to the figure, which shows a preferred embodiment of the invention. The described preferred option shown in the figure is not intended to limit the scope of protection of the invention and is intended only to clarify its essence. The scope of protection of the invention is determined by the following claims.

На фигуре показано транспортное средство с комбинированным подвесом, содержащее корпус 5 с боковыми стенками и кронштейнами 8, выступающими вниз. Корпус транспортного средства может содержать дно, соединяющее боковые стенки и расположенное над горизонтальными площадками стола 9 в основании желоба и гибридными электромагнитами на расстоянии, достаточным для размещения под дном части ферромагнитного рельса с зазорами между рельсом и дном, а также между рельсом и гибридными электромагнитами. В другом варианте корпус транспортного средства может содержать продольную раму, а также поперечную раму, соединяющую боковые стенки и расположенную над горизонтальными площадками и гибридными электромагнитами на расстоянии, достаточным для размещения под рамой части ферромагнитного рельса с зазорами между рельсом и рамой, а также между рельсом и гибридными электромагнитами.The figure shows a vehicle with a combined suspension, containing a body 5 with side walls and brackets 8 protruding downward. The vehicle body may contain a bottom connecting the side walls and located above the horizontal platforms of the table 9 at the base of the chute and hybrid electromagnets at a distance sufficient to place under the bottom of a part of the ferromagnetic rail with gaps between the rail and the bottom, as well as between the rail and hybrid electromagnets. In another version, the vehicle body may contain a longitudinal frame, as well as a transverse frame connecting the side walls and located above the horizontal platforms and hybrid electromagnets at a distance sufficient to accommodate a part of the ferromagnetic rail under the frame with gaps between the rail and the frame, as well as between the rail and hybrid electromagnets.

Соединение боковых стенок дном или рамой обеспечивает удержание в заданном положении электромагнитов (электромагнитных обмоток), что создает возможность непрерывного и контролируемого электродинамического взаимодействия электромагнитных обмоток транспортного средства с пассивными катушками путевой структуры. В то же время указанное расстояние между дном (рамой) и горизонтальными площадками и гибридными электромагнитами, обеспечивает возможность размещения под дном части ферромагнитного рельса так, чтобы он не касался ни дна (рамы), ни гибридных электромагнитов, и чтобы между гибридными электромагнитами и рельсом был зазор, достаточный для электромагнитного взаимодействия, обеспечивающего левитацию транспортного средства на стоянках и при низких скоростях.The connection of the side walls with a bottom or a frame ensures that the electromagnets (electromagnetic windings) are held in a predetermined position, which creates the possibility of a continuous and controlled electrodynamic interaction of the electromagnetic windings of the vehicle with the passive coils of the track structure. At the same time, the specified distance between the bottom (frame) and horizontal platforms and hybrid electromagnets makes it possible to place a part of the ferromagnetic rail under the bottom so that it does not touch either the bottom (frame) or hybrid electromagnets, and that between the hybrid electromagnets and the rail there is a gap sufficient for electromagnetic interaction, providing levitation of the vehicle in parking lots and at low speeds.

Рама транспортного средства может быть выполнена в виде отдельных поперечных балок или балок, соединенных между собой и расположенных как поперечно, так и продольно. Корпус транспортного средства может не иметь рамы или балок и быть выполненным в виде единой несущей силовой конструкции (монокок).The vehicle frame can be made in the form of separate transverse beams or beams interconnected and arranged both transversely and longitudinally. The body of the vehicle may not have a frame or beams and be made in the form of a single load-bearing structure (monocoque).

Корпус транспортного средства, в том числе кронштейны, выступающие вниз, рама и другие элементы, могут изготавливаться из широко применяемых в уровне техники конструкционных материалов, таких как металлы, полимеры, композиты и другие. Они должны обеспечивать достаточную механическую прочность. Соединяться элементы корпуса могут с помощью известных из уровня техники способов, таких как сварка, винтовое/болтовое/клепаное соединение, приклеивание, прижим или зажим и т.п.The body of the vehicle, including the downward protruding brackets, frame and other elements, can be made from construction materials widely used in the prior art, such as metals, polymers, composites, and others. They must provide sufficient mechanical strength. The housing elements can be connected using methods known from the prior art, such as welding, screw/bolt/riveted connection, gluing, clamping or clamping, and the like.

Во всех случаях материалы, используемые для создания стенок проницаемых для магнитного поля, должны обеспечивать достаточную механическую прочность, коррозионную стойкость и защиту электрических цепей от негативных внешних факторов. Защита от неблагоприятных атмосферных условий обеспечивается использованием соответствующих покрытий.In all cases, the materials used to create walls that are permeable to a magnetic field must provide sufficient mechanical strength, corrosion resistance and protection of electrical circuits from negative external factors. Protection against adverse weather conditions is ensured by the use of appropriate coatings.

К боковым стенкам корпуса 5 прикреплены обмотки 3, обеспечивающие формирование магнитного поля в боковом направлении снаружи корпуса 5. Магнитное поле от обмоток 3 обеспечивает возможность осуществления электродинамической левитации относительно путевой структуры 2 и стационарных двухпетлевых катушек с петлями 1 и 4, расположенных в боковых стенках желоба путевой структуры 2.Windings 3 are attached to the side walls of the housing 5, which ensure the formation of a magnetic field in the lateral direction outside the housing 5. The magnetic field from the windings 3 makes it possible to carry out electrodynamic levitation relative to the track structure 2 and stationary two-loop coils with loops 1 and 4 located in the side walls of the track chute. structures 2.

Боковые обмотки 3 (электромагнитные катушки) могут быть прикреплены к наружным или внутренним поверхностям боковых стенок корпуса 5 или могут быть размещены внутри боковых стенок, причем в последних двух случаях боковые стенки выполняются проницаемыми для магнитного поля. Во всех случаях размещения электромагнитных катушек на боковых стенках корпуса транспортного средства желательно предусматривать соответствующие экраны для защиты (ограждения) пассажиров и перевозимого груза от воздействия электромагнитных полей.Side windings 3 (electromagnetic coils) can be attached to the outer or inner surfaces of the side walls of the housing 5 or can be placed inside the side walls, and in the last two cases, the side walls are made permeable to the magnetic field. In all cases of placing electromagnetic coils on the side walls of the vehicle body, it is desirable to provide appropriate screens to protect (protect) passengers and the cargo being transported from the effects of electromagnetic fields.

Корпус 5 снабжен кронштейнами 8, направленные вниз, к которым под корпусом прикреплены гибридные электромагниты 7. Кронштейны 8 снизу корпуса транспортного средства, предназначенные для размещения гибридных электромагнитов 7, могут быть выполнены съемными. Кронштейны внизу могут быть расположены в углах и прикреплены к боковым стенкам и, таким образом, являться продолжением боковых стенок. В другом варианте кронштейны могут быть расположены под корпусом и прикреплены к дну или поперечной раме.The housing 5 is provided with brackets 8 directed downwards, to which the hybrid electromagnets 7 are attached under the housing. The brackets 8 on the bottom of the vehicle body, designed to accommodate the hybrid electromagnets 7, can be made removable. Brackets at the bottom can be located in the corners and attached to the side walls and thus be a continuation of the side walls. Alternatively, the brackets may be located under the hull and attached to the bottom or cross frame.

Гибридные электромагниты 7 могут быть прикреплены к кронштейнам 8 непосредственно или через горизонтальные площадки, которые могут прикрепляться к кронштейнам 8 и к которым могут прикрепляться гибридные электромагниты 7. Гибридные электромагниты могут быть прикреплены к горизонтальным площадкам сверху или через площадки так, что будут обращены рабочей поверхностью (где создается требуемое магнитное поле и с которой образуется рабочий зазор с феррорельсом) вверх к месту размещения ферромагнитного рельса. В другом варианте гибридные электромагниты могут быть прикреплены к горизонтальным площадкам снизу или через площадки так, что будут обращены рабочей поверхностью вверх к месту размещения ферромагнитного рельса через горизонтальную площадку и зазор образуемый горизонтальной площадкой, которая должна быть выполнена проницаемой для магнитного поля. Горизонтальные площадки могут быть расположены под корпусом или выступать за вертикальные боковые проекции корпуса.The hybrid electromagnets 7 can be attached to the brackets 8 directly or through the horizontal platforms, which can be attached to the brackets 8 and to which the hybrid electromagnets 7 can be attached. The hybrid electromagnets can be attached to the horizontal platforms from above or through the platforms so that they face the working surface ( where the required magnetic field is created and with which the working gap with the ferrorail is formed) up to the location of the ferromagnetic rail. In another variant, hybrid electromagnets can be attached to horizontal platforms from below or through platforms so that their working surface faces up to the location of the ferromagnetic rail through the horizontal platform and the gap formed by the horizontal platform, which must be made permeable to the magnetic field. Horizontal platforms can be located under the hull or protrude beyond the vertical lateral projections of the hull.

Гибридные электромагниты 7 включают в себя электромагниты и постоянные магниты, формирующие под корпусом 5 магнитное поле, направленное в вертикальном направлении, в частности, вверх. Кроме того, гибридные электромагниты содержат сердечники или магнитопроводы для направления магнитного поля вверх. Материал сердечников электромагнитных катушек должен обеспечивать малые потери при перемагничивании и не иметь высокой остаточной намагниченности.The hybrid electromagnets 7 include electromagnets and permanent magnets which form a magnetic field under the housing 5 directed in the vertical direction, in particular upwards. In addition, hybrid electromagnets contain cores or magnetic cores to direct the magnetic field upward. The material of the cores of electromagnetic coils must provide low losses during magnetization reversal and not have a high residual magnetization.

Транспортное средство с комбинированным подвесом предназначено для перемещения в путевой структуре 2, показанной на фигуре, состоящей из боковых стенок, на которых вдоль путевой структуры установлены стационарные двухпетлевые катушки 1 и 4, и нижней ферромагнитной направляющей 6, установленной на нижней Т-образной структуре, обеспечивающей возможность размещения гибридных электромагнитов 7 под направляющей 6.The vehicle with a combined suspension is designed to move in the track structure 2, shown in the figure, consisting of side walls, on which stationary two-loop coils 1 and 4 are installed along the track structure, and a lower ferromagnetic guide 6 mounted on the lower T-shaped structure, providing the possibility of placing hybrid electromagnets 7 under the guide 6.

В предпочтительном варианте путевая структура может быть выполнена в виде U-образного желоба, открытого вверх. В другом варианте путевая структура может иметь стенки, соединенные поперечными балками или рамой. Во всех вариантах исполнения путевая структура имеет необходимые дренажные отверстия для удаления атмосферных осадков. Дренажные отверстия предусматриваются в наиболее низких местах с целью их гарантированного удаления самотеком.In a preferred embodiment, the track structure may be in the form of a U-shaped trough, open upwards. In another embodiment, the track structure may have walls connected by transverse beams or a frame. In all versions, the track structure has the necessary drainage holes to remove atmospheric precipitation. Drainage holes are provided in the lowest places in order to guarantee their removal by gravity.

Путевая структура 2 на фигуре содержит пассивные двухпетлевые катушки с верхней петлей 1 и нижней петлей 4, в боковых стенках путевой структуры. Пассивные двухпетлевые катушки путевой структуры выполняются в виде восьмерки для генерирования разнонаправленных электродвижущих сил от инициирующей боковой обмотки 3 транспортного средства и позволяют создать условия для формирования равновесной зоны, в которую попадает транспортное средство при движении с расчетной максимальной скоростью.The track structure 2 in the figure contains passive two-loop coils with an upper loop 1 and a lower loop 4, in the side walls of the track structure. Passive two-loop coils of the track structure are made in the form of a figure-eight to generate multidirectional electromotive forces from the initiating side winding 3 of the vehicle and allow creating conditions for the formation of an equilibrium zone into which the vehicle enters when moving at the calculated maximum speed.

В некоторых случаях в боковых стенках путевых структур могут применяться однопетлевые электромагнитные катушки. Однопетлевые катушки позволяют сформировать только поднимающую электромагнитную силу и не формируют равновесной зоны для транспортного средства, в которой они уравновешивают друг друга при движении транспортного средства с расчетной максимальной скоростью. Это требует дополнительных конструктивных изменений в системе управления транспортного средства, но позволяет сократить расход электропроводного материала в связи с исключением второй петли.In some cases, single-loop electromagnetic coils can be used in the side walls of track structures. Single-loop coils allow only a lifting electromagnetic force to be generated and do not form an equilibrium zone for the vehicle in which they balance each other when the vehicle is moving at the calculated maximum speed. This requires additional design changes in the vehicle control system, but allows to reduce the consumption of electrically conductive material due to the exclusion of the second loop.

В нижней части путевой структуры 2 установлен один или более ферромагнитный рельс (направляющая) 6. Одна ферромагнитная направляющая устанавливается в том случае, когда она имеет достаточную ширину, чтобы к ней могли притягиваться гибридные электромагниты с двух сторон от плоскости симметрии транспортного средства, проходящей вдоль него и вдоль пути следований и расположенной вертикально через транспортное средства. Данная плоскость симметрии предназначена только для элементов транспортного средства, обеспечивающих его перемещение и нахождение в заданном положении на стоянке. Вместо одной широкой ферромагнитной направляющей могут применяться две узкие направляющие 6, показанные на фигуре, которые устанавливаются с двух сторон от плоскости симметрии на Т-образном основании 9 так, чтобы располагаться над гибридными электромагнитами транспортного средства.One or more ferromagnetic rails (guides) 6 are installed in the lower part of the track structure 2. One ferromagnetic guide is installed when it has a sufficient width so that hybrid electromagnets can be attracted to it from both sides of the vehicle's symmetry plane running along it and along the track and located vertically through the vehicle. This plane of symmetry is intended only for the elements of the vehicle that ensure its movement and being in a given position in the parking lot. Instead of one wide ferromagnetic guide, two narrow guides 6 shown in the figure can be used, which are installed on both sides of the plane of symmetry on a T-shaped base 9 so as to be located above the hybrid electromagnets of the vehicle.

Т-образное основание 9, на котором размещена стальная направляющая 6, может быть изготовлен из соответствующих конструкционных материалов (металлические сплавы, полимеры, железобетон или др.) из расчета полной нагрузки от транспортного средства. Во всех случаях корпусные конструкции транспортного средства и соответствующего элемента путевой структуры должны выдерживать полный вес транспортного средства в случае остановки на них транспортного средства (в аварийной или иной нештатной ситуации), что обеспечивается выбором соответствующих конструкционных материалов и методов их соединения.The T-shaped base 9, on which the steel guide 6 is placed, can be made of appropriate structural materials (metal alloys, polymers, reinforced concrete, etc.) based on the total load from the vehicle. In all cases, the hull structures of the vehicle and the corresponding element of the track structure must withstand the full weight of the vehicle in the event of a vehicle stopping on them (in an emergency or other emergency situation), which is ensured by the choice of appropriate structural materials and methods for their connection.

Транспортное средство с комбинированным подвесом размещается в путевой структуре 2 между боковыми стенками так, чтобы боковые электромагнитные обмотки 3 транспортного средства были расположены напротив боковых петель 1 и 4 путевой структуры 2, а гибридные электромагниты 7 находились под ферромагнитной направляющей 6 с зазором Δ снизу, причем для обеспечения возможности перемещения также должен обеспечиваться и некоторый зазор между направляющей 6 и корпусом 5.The vehicle with a combined suspension is placed in the track structure 2 between the side walls so that the side electromagnetic windings 3 of the vehicle are located opposite the side loops 1 and 4 of the track structure 2, and the hybrid electromagnets 7 are under the ferromagnetic guide 6 with a gap Δ from below, and for To ensure the possibility of movement, a certain gap must also be provided between the guide 6 and the body 5.

Работа комбинированного подвеса, совмещающего классический двухпетлевой электродинамический подвес и гибридный электромагнитный подвес, заключается в следующем.The operation of the combined suspension, which combines the classical two-loop electrodynamic suspension and the hybrid electromagnetic suspension, is as follows.

В транспортном средстве система управления одновременно отслеживает величину двух воздушных левитационных зазоров. Первый воздушный левитационный зазор h между центром нижней петли 4 двухпетлевой катушки и центром обмотки 3 на боковой стенке транспортного средства. Второй воздушный левитационный зазор Δ определяется между гибридным электромагнитом 7 и стальной направляющей 6, которая также может называться ферромагнитным рельсом. Подъем и опускание транспортного средства вызывает одинаковые по величине, но разные по направлению изменения обоих указанных воздушных левитационных зазоров.In the vehicle, the control system simultaneously monitors the value of two air levitation gaps. The first air levitation gap h between the center of the lower loop 4 of the two-loop coil and the center of the winding 3 on the side wall of the vehicle. The second air levitation gap Δ is defined between the hybrid electromagnet 7 and the steel guide 6, which can also be referred to as a ferromagnetic rail. Raising and lowering the vehicle causes identical in magnitude, but different in direction, changes in both of these air levitation gaps.

В условиях стоянки транспортного средства гибридный электромагнитный подвес обеспечивает компенсацию полного веса транспортного средства с обеспечением равновесного левитационного воздушного зазора в обеих контролируемых автоматикой вышеуказанных зонах.Under vehicle parking conditions, the hybrid electromagnetic suspension provides compensation for the total weight of the vehicle while providing an equilibrium levitation air gap in both of the above-mentioned zones controlled by the automation.

Гибридный подвес включает в себя гибридные электромагниты 7, расположенные под ферромагнитной направляющей 6 так, что благодаря магнитному полю, генерируемому постоянными магнитами и электромагнитными катушками, входящими в состав гибридных электромагнитов 7, они притягиваются вверх к этой направляющей. Величина магнитного поля, формируемого гибридными электромагнитами 7, зависящая от величины коэрцитивной силы постоянных магнитов и величины тока электромагнитных катушек, изменяемой так, чтобы транспортное средство 5, к которому с помощью выступов вниз прикреплены гибридные электромагниты 7, оказывалось в подвешенном состоянии, но при этом между гибридными электромагнитами 7 и ферромагнитной составляющей 6 оставался зазор Δ. Так обеспечивается левитация на стоянке и при малых скоростях движения.The hybrid suspension includes hybrid electromagnets 7 located under the ferromagnetic guide 6 so that, due to the magnetic field generated by the permanent magnets and the electromagnetic coils included in the hybrid electromagnets 7, they are attracted upwards to this guide. The magnitude of the magnetic field generated by the hybrid electromagnets 7, which depends on the magnitude of the coercive force of the permanent magnets and the magnitude of the current of the electromagnetic coils, is changed so that the vehicle 5, to which the hybrid electromagnets 7 are attached downwards with the help of protrusions, is in a suspended state, but at the same time between the gap Δ remained between the hybrid electromagnets 7 and the ferromagnetic component 6. This ensures levitation in the parking lot and at low speeds.

Постоянный электрический ток в электромагнитных обмотках 3, прикрепленных вертикально к боковым стенкам транспортного средства 5, формирует постоянное магнитное поле и постоянный магнитный поток, исходящий наружу в сторону путевой структуры и расположенных на ней петлях 1 и 4 двухпетлевых катушек. При стоянке транспортного средства и при движении с незначительными скоростями магнитный поток от обмотки 3 не способен вызвать наведенные электрические токи в перекрестных петлях 1 и 4 такой величины, чтобы при взаимодействии с магнитным потоком обмотки 3 вызвать появление достаточной подъемной силы, компенсирующей вес транспортного средства.A constant electric current in the electromagnetic windings 3 attached vertically to the side walls of the vehicle 5 generates a constant magnetic field and a constant magnetic flux emanating outward towards the track structure and located on it loops 1 and 4 two-loop coils. When the vehicle is parked and when driving at low speeds, the magnetic flux from winding 3 is not able to cause induced electric currents in cross loops 1 and 4 of such a magnitude that, when interacting with the magnetic flux of winding 3, cause a sufficient lifting force to compensate for the weight of the vehicle.

При движении транспортного средства с достаточно высокой скоростью указанный магнитный поток от обмотки 3 по закону электромагнитной индукции генерирует электрические токи в петлях 1 и 4. Двухпетлевая катушка 1 и 4 обеспечивает условия для разнонаправленного течения в них индуцированных токов в петлях 1 и 4 при одинаковом движении относительно них катушки 3 транспортного средства.When the vehicle moves at a sufficiently high speed, the indicated magnetic flux from the winding 3 generates electric currents in loops 1 and 4 according to the law of electromagnetic induction. them 3 vehicle coils.

Индуцированные в петлях 1 и 4 электрические токи создают во взаимодействии с магнитным потоком обмотки 3 разнонаправленные пондеромоторные силы, вызывающие подъем/опускание транспортного средства в равновесное положение относительно геометрических центров петель 1 и 4 и его удержание в данном положении в период движения с максимальной скоростью. В частности, петли 4 отталкивают обмотки 3, в результате чего транспортное средство испытывает подъемную силу, поскольку горизонтальные отталкивающие силы от петель 4 с двух бортов 2 путевой структуры компенсируют друг друга и остаются только силы, направленные вертикально вверх, ввиду того, что обмотки 3 расположены выше петель 4.The electric currents induced in loops 1 and 4 create, in interaction with the magnetic flux of the winding 3, multidirectional ponderomotive forces that cause the vehicle to rise/lower to an equilibrium position relative to the geometric centers of loops 1 and 4 and to hold it in this position during the period of movement at maximum speed. In particular, the loops 4 repel the windings 3, as a result of which the vehicle experiences a lifting force, since the horizontal repulsive forces from the loops 4 on the two sides 2 of the track structure cancel each other out and only vertically upward forces remain, due to the fact that the windings 3 are located above loops 4.

Петли 1 наоборот притягивают обмотки 3, поскольку в них ток течет в обратном относительно петель 4 направлении (петли 1 и 4 - перекрестные), в результате чего также создается подъемная сила, поскольку горизонтальные притягивающие силы от петель 1 с двух бортов 2 путевой структуры компенсируют друг друга и остаются только силы, направленные вертикально вверх, ввиду того, что обмотки 3 расположены ниже петель 1. Таким образом, петли 1 и 4 обеспечивают подъемную силу для обмоток 3.Loops 1, on the contrary, attract windings 3, since the current flows in them in the opposite direction relative to loops 4 (loops 1 and 4 are crossed), as a result of which a lifting force is also created, since the horizontal attractive forces from loops 1 from two sides 2 of the track structure compensate each other. each other and only forces directed vertically upwards remain, due to the fact that windings 3 are located below loops 1. Thus, loops 1 and 4 provide lifting force for windings 3.

При наборе или снижении скорости транспортного средства соответствующий подъем или опускание транспортного средства компенсируются системой управления транспортного тока посредством изменения величины управляющего электрического тока в катушках электромагнитов гибридного электромагнитного подвеса с таким условием, что бы выполнялось условие сохранения величины равновесного левитационного воздушного зазора.When accelerating or decelerating the vehicle speed, the corresponding rise or fall of the vehicle is compensated by the vehicle current control system by changing the magnitude of the control electric current in the coils of the electromagnets of the hybrid electromagnetic suspension so that the condition for maintaining the magnitude of the equilibrium levitation air gap is met.

При наборе или снижении скорости, а также в ходе движения транспортного средства все указанные зазоры динамически изменяются вследствие совокупного воздействия на транспортное средство электромагнитных сил, вызванных взаимодействием индуцированных электрических токов в петлях 1 и 4 с инициирующим магнитным потоком от обмотки 3 транспортного средства, а также магнитного взаимодействия электромагнитов 7 с ферромагнитной направляющей 6. Система управления гибридным электромагнитным подвесом формирует управляющие электрические токи в электромагнитах 7 таким образом, чтобы они во взаимодействии с ферромагнитной направляющей 6 формировали результирующие электромагнитные силы, обеспечивающие гарантированные безопасные зазоры с учетом величины равновесного левитационного воздушного зазора, требуемого для работы описываемого изобретения. Таким образом, электромагниты 7 в любой момент времени создают достаточную по величине и направлению дополнительную магнитную силу для компенсации веса транспортного средства, вызванного недостаточной электродинамической силой от взаимодействия электрических индуцированных токов в перекрестных катушках 1 и 4 и магнитного потока инициирующей обмотке 3 транспортного средства.When picking up or slowing down, as well as during the movement of the vehicle, all these gaps dynamically change due to the cumulative effect on the vehicle of electromagnetic forces caused by the interaction of induced electric currents in loops 1 and 4 with the initiating magnetic flux from winding 3 of the vehicle, as well as magnetic interaction of electromagnets 7 with ferromagnetic guide 6. The control system of the hybrid electromagnetic suspension generates control electric currents in electromagnets 7 in such a way that they, in interaction with ferromagnetic guide 6, form the resulting electromagnetic forces that provide guaranteed safe gaps, taking into account the value of the equilibrium levitation air gap required for operation of the described invention. Thus, electromagnets 7 at any time create an additional magnetic force sufficient in magnitude and direction to compensate for the weight of the vehicle caused by insufficient electrodynamic force from the interaction of electric induced currents in cross coils 1 and 4 and the magnetic flux of the initiating winding 3 of the vehicle.

Пондемоторная сила, уравновешивающая вес транспортного средства в условиях нулевой скорости (стоянка транспортного средства) и в условиях недостаточной скорости (участки разгона и торможения транспортного средства), генерируется постоянными магнитами с высокой коэрцитивной силой, встроенными в гибридные электромагниты. Незначительное количество электрической энергии необходимо для питания гибридного электромагнита и стабилизации положения транспортного средства относительной направляющих путевой структуры. Наличие гибридных электромагнитов особенно важно во время перемещения груза (движения пассажиров) в транспортном средстве вследствие непрерывного и непредсказуемого изменения центра масс транспортного средства и его отклонения от центра приложения магнитных сил электромагнитного подвеса. Компенсацию таких флуктуаций обеспечивают исключительно гибридные электромагниты, которые являются ключевым элементом активной безопасности транспортного средства в указанный период. Для существенного сокращения потребляемой электрической энергии, необходимой для реализации указанного контроля положения транспортного средства, сердечники гибридных электромагнитов выполнены из магнитомягких материалов с высокой намагничивающей способностью.The ponderomotive force that balances the weight of the vehicle in zero speed conditions (vehicle parking) and under speed conditions (vehicle acceleration and deceleration phases) is generated by high coercive force permanent magnets built into hybrid electromagnets. A small amount of electrical energy is needed to power the hybrid electromagnet and stabilize the position of the vehicle relative to the guides of the track structure. The presence of hybrid electromagnets is especially important during the movement of cargo (movement of passengers) in the vehicle due to the continuous and unpredictable change in the center of mass of the vehicle and its deviation from the center of application of the magnetic forces of the electromagnetic suspension. Compensation for such fluctuations is provided exclusively by hybrid electromagnets, which are a key element in the active safety of the vehicle during this period. To significantly reduce the consumed electrical energy required to implement the specified control of the position of the vehicle, the cores of hybrid electromagnets are made of soft magnetic materials with a high magnetizing ability.

При начале движения транспортного средства и наборе им скорости происходит взаимное сцепление магнитного потока, создаваемого обмоткой 3, расположенной на боковой стенке транспортного средства, и перекрестными электропроводными петлями 1 и 4. В результате указанного взаимодействия изменения магнитного потока от каждой обмотки 3, вызванные движением транспортного средства относительно элемента путевой структуры, наводит посредством электромагнитной индукции электрические токи в петлях 1 и 4. Электромагнитная сила взаимодействия указанных возникающих токов и магнитного потока от обмотки 3 транспортного средства формирует устойчивую магнитную силу, возрастающую с ростом скорости движения, которая может полностью компенсировать вес транспортного средства при максимальных скоростях. При этом зона устойчивого равновесного стояния транспортного средства определяется как электромагнитными характеристиками двухпетлевых катушек 1 и 4, так и их конструктивным расположением на элементе путевой структуры. Электрическая мощность, потребляемая транспортным средством в период разгона, движения с постоянной скоростью и торможения, в наибольшем объеме расходуется именно на перемещение транспортного средства вдоль путевой структуры, оставшаяся часть используется для формирования магнитных сил, компенсирующих вес транспортного средства. В электрическом балансе транспортного средства гибридные электромагниты занимают незначительную долю, в связи с тем, что выполняют только компенсирующие и управляющие функции. Вместе с тем, именно наличие гибридных электромагнитов в составе предлагаемого магнитного подвеса позволяет транспортному средству в любой момент движения и стоянки сохранять продольную и поперечную устойчивость и гарантировать отсутствие механического контакта корпуса транспортного средства с элементами путевой структуры.When the vehicle starts moving and picks up speed, the magnetic flux generated by the winding 3 located on the side wall of the vehicle and the cross conductive loops 1 and 4 interlock. As a result of this interaction, changes in the magnetic flux from each winding 3 caused by the movement of the vehicle relative to the element of the track structure, induces electric currents in loops 1 and 4 by means of electromagnetic induction. maximum speeds. In this case, the zone of stable equilibrium standing of the vehicle is determined both by the electromagnetic characteristics of the two-loop coils 1 and 4, and by their structural arrangement on the track structure element. The electric power consumed by the vehicle during the period of acceleration, movement at a constant speed and braking, is spent to the greatest extent precisely on the movement of the vehicle along the track structure, the rest is used to form magnetic forces that compensate for the weight of the vehicle. In the electrical balance of the vehicle, hybrid electromagnets occupy an insignificant share, due to the fact that they perform only compensating and control functions. At the same time, it is the presence of hybrid electromagnets in the composition of the proposed magnetic suspension that allows the vehicle to maintain longitudinal and lateral stability at any moment of movement and parking and guarantee the absence of mechanical contact between the vehicle body and the elements of the track structure.

Как уже отмечалось, при применении классического электродинамического подвеса, известного из уровня техники, транспортное средство по мере увеличения скорости всегда приподнимается над путевой структурой по отношению к первоначальному положению на колесах. В высокоскоростном магнитолевитационном транспорте с комбинированным подвесом в соответствии с настоящим изобретением такой способ функционирования подвеса, известный из уровня техники, не применим. Происходит это по следующим причинам.As already noted, when using the classical electrodynamic suspension known from the prior art, the vehicle always rises above the track structure with respect to the initial position on the wheels as the speed increases. In a high-speed maglev transport with a combined suspension in accordance with the present invention, such a way of functioning of the suspension, known from the prior art, is not applicable. This happens for the following reasons.

Гибридные электромагниты, заменяющие колеса и обеспечивающие левитацию транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением на стоянке, могут только притягиваться к ферромагнитной направляющей (в отличие от электродинамического подвеса, где катушки могут отталкиваться) и, значит, они должны быть снизу ферромагнитной направляющей и притягиваться к ней вверх, оставаясь при этом на некотором расстоянии от нее для возможности перемещения относительно путевой структуры при начале движения.The hybrid electromagnets that replace the wheels and levitate the vehicle in accordance with the present invention in a parking lot can only be attracted to the ferromagnetic guide (as opposed to an electrodynamic suspension, where the coils can repel), and therefore they must be below the ferromagnetic guide and be attracted to it up, while remaining at a certain distance from it for the possibility of moving relative to the track structure at the start of movement.

Если при начале движения и наборе скорости транспортное средство с комбинированным подвесом в соответствии с настоящим изобретением будет подниматься вверх относительно путевой структуры, как это предполагается в уровне техники ввиду наращивания электромагнитного взаимодействия боковых катушек подвеса и путевой структуры, комбинированный подвес по настоящему изобретению не сможет двигаться, поскольку при подъеме вверх неизбежно произойдет контакт (соединение, прилипание) гибридных электромагнитов и ферромагнитной направляющей, так как гибридные электромагниты расположены под ферромагнитной направляющей. Такое прилипание гибридных электромагнитов воспрепятствует какому-либо движению электромагнитного подвеса и транспортного средства с таким подвесом относительно путевой структуры и произойдет авария, поскольку это будет означать мгновенную остановку транспортного средства, набравшего некоторую скорость, обеспечившую его подъем относительно путевой структуры.If, at the start of movement and acceleration, the vehicle with a combined suspension in accordance with the present invention rises up relative to the track structure, as is assumed in the prior art due to the increase in the electromagnetic interaction of the side coils of the suspension and the track structure, the combined suspension of the present invention will not be able to move, since when lifting up, contact (connection, sticking) of the hybrid electromagnets and the ferromagnetic guide will inevitably occur, since the hybrid electromagnets are located under the ferromagnetic guide. Such adhesion of hybrid electromagnets will prevent any movement of the electromagnetic suspension and the vehicle with such a suspension relative to the track structure and an accident will occur, since this will mean an instantaneous stop of the vehicle, which has gained some speed, which ensured its rise relative to the track structure.

Для предотвращения аварийных остановок и обеспечения беспрепятственного перемещения транспортного средства комбинированным подвесом в соответствии с настоящим изобретением предлагается следующий способ функционирования такого подвеса:To prevent emergency stops and ensure unhindered movement of the vehicle with a combined suspension in accordance with the present invention, the following method of functioning of such a suspension is proposed:

1) на стоянке левитацию комбинированного подвеса обеспечивают гибридные электромагниты, взаимодействующие с ферромагнитной направляющей;1) in the parking lot, the levitation of the combined suspension is provided by hybrid electromagnets interacting with the ferromagnetic guide;

2) в движении левитацию комбинированного подвеса обеспечивают электромагнитные обмотки, взаимодействующие с боковыми электромагнитными катушками путевой структуры;2) in motion, the levitation of the combined suspension is provided by electromagnetic windings interacting with the side electromagnetic coils of the track structure;

3) при начале движения и/или увеличении скорости движения комбинированный подвес опускается вниз относительно боковых электромагнитных катушек путевой структуры;3) at the beginning of movement and/or increase in the speed of movement, the combined suspension is lowered relative to the side electromagnetic coils of the track structure;

4) при завершении движения и/или уменьшении скорости движения комбинированный подвес поднимается вверх относительно боковых электромагнитных катушек путевой структуры.4) when the movement is completed and/or the movement speed is reduced, the combined suspension rises relative to the side electromagnetic coils of the track structure.

Опускание и поднимание комбинированного подвеса относительно путевой структуры при наборе скорости (в том числе и при начале движения) и при сбросе скорости (в том числе и при окончании движения), соответственно, может обеспечиваться регулированием токов, протекающих через катушки гибридных электромагнитов. В частности, при наборе скорости транспортного средства токи, протекающие через катушки гибридных электромагнитов, могут опускать транспортное средство для уменьшения силы притяжения гибридных электромагнитов к ферромагнитной направляющей. Величина снижения силы тока должна быть такой, чтобы уменьшение силы притяжения гибридных электромагнитов к ферромагнитной направляющей не только компенсировало прирост (вследствие увеличения скорости движения) подъемной силы, создаваемой боковыми электромагнитными обмотками, взаимодействующими с боковыми катушками путевой структуры по электродинамическому принципу, но и позволяло комбинированному подвесу транспортного средства дополнительно опускаться вниз относительно путевой структуры.The lowering and raising of the combined suspension relative to the track structure during acceleration (including at the beginning of movement) and at deceleration (including at the end of movement), respectively, can be provided by regulating the currents flowing through the coils of hybrid electromagnets. In particular, as the vehicle accelerates, the currents flowing through the coils of the hybrid electromagnets may lower the vehicle to reduce the attraction of the hybrid electromagnets to the ferromagnetic rail. The magnitude of the decrease in the current strength should be such that the decrease in the force of attraction of hybrid electromagnets to the ferromagnetic guide not only compensates for the increase (due to an increase in the speed of movement) of the lifting force created by the side electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure according to the electrodynamic principle, but also allows a combined suspension vehicle to additionally go down relative to the track structure.

И наоборот, при снижении скорости транспортного средства токи, протекающие через электромагниты гибридных электромагнитов, могут увеличивать силу притяжения гибридных электромагнитов к ферромагнитной направляющей. Изменение силы тока должно быть таким, чтобы увеличение силы притяжения гибридных электромагнитов к ферромагнитной направляющей не только компенсировало падение (в следствие снижения скорости движения) подъемной силы, создаваемой боковыми электромагнитными обмотками, взаимодействующими с боковыми катушками путевой структуры по электродинамическому принципу, но и позволяло комбинированному подвесу транспортного средства дополнительно подниматься вверх относительно путевой структуры.Conversely, as the vehicle speed decreases, the currents flowing through the hybrid electromagnets' electromagnets may increase the attraction of the hybrid electromagnets to the ferromagnetic guide. The change in current strength should be such that an increase in the force of attraction of hybrid electromagnets to a ferromagnetic guide not only compensates for the drop (due to a decrease in the speed of movement) of the lifting force created by the side electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure according to the electrodynamic principle, but also allows a combined suspension the vehicle to additionally rise up relative to the track structure.

Боковые электромагнитные катушки и ферромагнитная направляющая протяженной путевой структуры пространственно зафиксированы друг относительно друга. Следовательно, опускание относительно боковых электромагнитных катушек путевой структуры при увеличении скорости перемещения комбинированного подвеса вдоль нее (то есть, уменьшение величины h на фигуре) будет также означать и опускание комбинированного подвеса относительно ферромагнитной направляющей путевой структуры (то есть, увеличение значения Δ на фигуре). Точно также, подъем относительно боковых электромагнитных катушек путевой структуры при уменьшении скорости перемещения комбинированного подвеса вдоль нее (то есть, увеличение h на фигуре) будет также означать и подъем комбинированного подвеса относительно ферромагнитной направляющей путевой структуры (то есть, уменьшение Δ на фигуре).The side electromagnetic coils and the ferromagnetic guide of the extended track structure are spatially fixed relative to each other. Therefore, the lowering of the track structure relative to the side electromagnetic coils with an increase in the speed of movement of the combined suspension along it (i.e., a decrease in the value of h in the figure) will also mean the lowering of the combined suspension relative to the ferromagnetic guide track structure (i.e., an increase in the value of Δ in the figure). In the same way, the rise relative to the side electromagnetic coils of the track structure with a decrease in the speed of movement of the combined suspension along it (that is, an increase in h in the figure) will also mean the rise of the combined suspension relative to the ferromagnetic guide track structure (that is, a decrease in Δ in the figure).

Ввиду того, что минимальная (нулевая) скорость транспортного подвеса относительно путевой структуры будет на стоянке, транспортный подвес будет иметь максимально высокое положение относительно боковых электромагнитных катушек и ферромагнитной направляющей путевой структуры. Это означает, что на стоянке между гибридными электромагнитами и ферромагнитной направляющей путевой структуры будет наблюдаться минимальный зазор Δ.Due to the fact that the minimum (zero) speed of the transport suspension relative to the track structure will be at the parking lot, the transport suspension will have the highest possible position relative to the side electromagnetic coils and the ferromagnetic guide of the track structure. This means that there will be a minimum clearance Δ between the hybrid electromagnets and the ferromagnetic guide of the track structure in the parking lot.

При движении транспортного средства с достаточно высокой скоростью полное отключение гибридного электромагнитного подвеса в предпочтительном варианте не предполагается в целях сохранения возможности безопасного управления транспортным средством. Предусмотренные доли распределения левитационной силы транспортного средства в указанном режиме движения могут составлять 10% за счет гибридного электромагнитного подвеса и 90% за счет электродинамического подвеса. Это позволяет использовать электромагнитные катушки, входящие в состав гибридных электромагнитов, для регулирования расположения транспортного средства по высоте при движении транспортного средства на высокой скорости в дополнение к электромагнитным обмоткам, расположенным по бортам транспортного средства и предназначенных для обеспечения электродинамической левитации в движении. Токовые катушки гибридных электромагнитов позволят обеспечить более точное регулирование положения транспортного средства как по высоте, так и по крену.When the vehicle is moving at a sufficiently high speed, the complete shutdown of the hybrid electromagnetic suspension in the preferred embodiment is not expected in order to maintain the possibility of safe control of the vehicle. The provided shares of the distribution of the levitation force of the vehicle in the specified driving mode can be 10% due to the hybrid electromagnetic suspension and 90% due to the electrodynamic suspension. This makes it possible to use the electromagnetic coils included in the hybrid electromagnets to control the height of the vehicle when the vehicle is moving at high speed, in addition to the electromagnetic windings located along the sides of the vehicle and designed to provide electrodynamic levitation in motion. Current coils of hybrid electromagnets will allow for more precise control of the vehicle's position both in height and in roll.

Кроме того, сохранение на уровне не менее 10% величины силы, генерируемой гибридными электромагнитами, связано с необходимостью полной обратимости режима разгона, а именно - обеспечения работоспособности электродинамической части подвеса, в которую входят боковые электромагнитные обмотки, взаимодействующие с боковые катушками путевой структуры при уменьшении скорости от максимальной величины до нуля.In addition, maintaining at least 10% of the magnitude of the force generated by hybrid electromagnets is associated with the need for complete reversibility of the acceleration mode, namely, ensuring the operability of the electrodynamic part of the suspension, which includes side electromagnetic windings that interact with the side coils of the track structure when the speed decreases. from the maximum value to zero.

Технический результат позволяет исключить механически движущиеся элементы транспортного средства, необходимые для перемещения на низких скоростях, такие как колеса. Под колесом в данном случае понимаются тела вращения, имеющие ось вращения и любую форму образующей (прямолинейная - цилиндр, наклонная - конус и др.), а также шарообразное тело вращения, которое может иметь не только ось вращения, а в том числе и точку вращения (свободновращающийся шар в опоре).The technical result makes it possible to eliminate the mechanically moving elements of the vehicle required for movement at low speeds, such as wheels. In this case, a wheel means bodies of revolution that have an axis of rotation and any shape of the generatrix (rectilinear - a cylinder, inclined - a cone, etc.), as well as a spherical body of revolution, which can have not only an axis of rotation, but also a point of rotation (freely rotating ball in support).

Кроме того, благодаря настоящему изобретению исключена необходимость использования других вариантов организации контакта транспортного средства с путевой структурой в условиях стоянки транспортного средства и в периоды его разгона и торможения. В частности, предлагаемый гибридный электромагнитный подвес исключает использование всех видов и форм реализации пар скольжения, которые могут быть применены в качестве замены колес в указанном транспортном средстве.In addition, thanks to the present invention, the need to use other options for organizing the contact of the vehicle with the track structure in the conditions of the parking of the vehicle and during periods of its acceleration and deceleration is eliminated. In particular, the proposed hybrid electromagnetic suspension excludes the use of all types and forms of implementation of sliding pairs that can be used as a replacement for wheels in the specified vehicle.

Важным свойством настоящего изобретения является исключение применения воздушной подушки между элементами гибридного электромагнитного подвеса транспортного средства и путевой структуры и воздушной смазки направляющих путевой структуры и транспортного средства, посредством которых реализуется гибридный электромагнитный подвес. Еще одним полезным свойством настоящего изобретения является исключение использования электретов для создания электростатической левитационной силы, что повысит безопасность транспортного средства по причине устранения источника помех электронным системам управления транспортным средством и источника, повышающего вероятность поражения атмосферным электричеством.An important feature of the present invention is the exclusion of the use of an air cushion between the elements of the hybrid electromagnetic suspension of the vehicle and the track structure and air lubrication of the guides of the track structure and the vehicle, through which the hybrid electromagnetic suspension is implemented. Another useful feature of the present invention is the elimination of the use of electrets to generate electrostatic levitation force, which will increase the safety of the vehicle by eliminating the source of interference to the electronic control systems of the vehicle and the source that increases the likelihood of atmospheric electricity.

Дополнительным техническим результатом настоящего изобретения является снижение уровней шума и вибраций от транспортного средства, оборудованного гибридным электромагнитным подвесом вследствие исключения трения и качения колес транспортного средства по элементам и стыкам элементов путевой структуры. Данное обстоятельство повышает привлекательность транспортного средства для пассажиров и грузов в местностях с особыми условиями и требованиями по экологичности перевозок.An additional technical result of the present invention is the reduction of noise and vibration levels from a vehicle equipped with a hybrid electromagnetic suspension due to the elimination of friction and rolling of the vehicle wheels along the elements and joints of the elements of the track structure. This circumstance increases the attractiveness of the vehicle for passengers and cargo in areas with special conditions and requirements for environmentally friendly transportation.

Настоящее изобретение также обеспечивает снижение материалоемкости элементов путевой структуры и транспортного средства вследствие исключения по всей протяженности путевой структуры дублирующего дорожного элемента, предназначенного для контакта с колесами транспортного средства (на случай аварийных ситуаций и остановок в пути). При этом у ферромагнитного рельса (направляющей) гибридного электромагнитного подвеса при его использовании на всей протяженности путевой структуры в любом случае будет отсутствовать физический износ и сократится структура и величина расхода легирующих добавок для повышения твердости и прочности, так как ключевым требованием является полнота магнитного взаимодействия.The present invention also provides a reduction in the material consumption of the elements of the track structure and the vehicle due to the exclusion of a redundant road element along the entire length of the track structure, designed to contact the wheels of the vehicle (in case of emergencies and stops along the way). At the same time, the ferromagnetic rail (guide) of the hybrid electromagnetic suspension, when used along the entire length of the track structure, will in any case have no physical wear and the structure and consumption of alloying additives will be reduced to increase hardness and strength, since the key requirement is the completeness of the magnetic interaction.

Настоящее изобретение также обеспечивает улучшение технологичности строительства, монтажа, сборки, пуско-наладки, проверочных и ремонтно-восстановительных работ на элементах путевой структуры и транспортного средства, посредством которых реализуется гибридный электромагнитный подвес, в частности большими по величине допусками на строительство, ремонт и монтаж что обусловлено более комфортной отработкой таких участков гибридным электромагнитным подвесом по сравнению с механическим контактом колесных пар или пар скольжения.The present invention also provides an improvement in the manufacturability of construction, installation, assembly, commissioning, testing and repair and restoration work on the elements of the track structure and the vehicle, through which a hybrid electromagnetic suspension is implemented, in particular, large tolerances for construction, repair and installation, which due to more comfortable working out of such areas by a hybrid electromagnetic suspension compared to the mechanical contact of wheel pairs or sliding pairs.

Дополнительным техническим результатом настоящего изобретения является улучшение аэродинамики транспортного средства ввиду отсутствия выступающих колес и других элементов их подвески и замены на практически ровные внутренние каналы, образованные сочетанием нижней части корпуса транспортного средства и охватываемого им элемента путевой структуры, содержащего ферромагнитную направляющую, что приводит к снижению расхода энергии на перемещение транспортного средства в расчете на каждый километр пути.An additional technical result of the present invention is an improvement in the aerodynamics of the vehicle due to the absence of protruding wheels and other elements of their suspension and replacement with practically even internal channels formed by a combination of the lower part of the vehicle body and the element of the track structure covered by it, containing a ferromagnetic guide, which leads to a decrease in consumption energy for the movement of the vehicle per kilometer of the way.

Настоящее изобретение также обеспечивает более стабильное и прогнозируемое движение, обусловленное наличием системы активного управления гибридным электромагнитным подвесом транспортного средства в период его разгона и торможения, вследствие исключения механического контакта колеса транспортного средства с соответствующим элементом путевой структуры особенно в неблагоприятных атмосферных условиях. Данное обстоятельство повышает активную безопасность транспортного средства, то есть безопасность, обусловленную наличием в транспортном средстве автоматических систем контроля его движения, во всех условиях его эксплуатации.The present invention also provides a more stable and predictable movement, due to the presence of an active control system for the hybrid electromagnetic suspension of the vehicle during its acceleration and deceleration, due to the exclusion of mechanical contact of the vehicle wheel with the corresponding element of the track structure, especially in adverse atmospheric conditions. This circumstance increases the active safety of the vehicle, that is, the safety due to the presence in the vehicle of automatic systems for controlling its movement, in all conditions of its operation.

Дополнительным техническим результатом является возможность использования электромагнитов (электромагнитных катушек), входящих в состав гибридных электромагнитов, для регулирования расположения транспортного средства по высоте при движении транспортного средства на высокой скорости в дополнение к электромагнитам (катушкам), расположенным по бортам транспортного средства и предназначенных для обеспечения электродинамической левитации в движении. Электромагнитные катушки из гибридных электромагнитов позволят обеспечить непрерывный и точный контроль регулирования положения транспортного средства как по высоте, так и по крену.An additional technical result is the possibility of using electromagnets (electromagnetic coils), which are part of hybrid electromagnets, to control the location of the vehicle in height when the vehicle is moving at high speed, in addition to electromagnets (coils) located on the sides of the vehicle and designed to provide electrodynamic levitation in motion. Solenoid coils of hybrid electromagnets will provide continuous and accurate control of the regulation of the vehicle's position both in height and in roll.

Транспортное средство может быть представлено в виде отдельного вагона и/или локомотива, а также представлять собой ряд соединенных (сочлененных) между собой вагонов и/или локомотивов. Количество и размеры таких вагонов и локомотивов определяются поставленными задачами и требованиями к грузо- и пассажироперевозкам.The vehicle can be represented as a separate wagon and/or locomotive, as well as a number of interconnected (articulated) wagons and/or locomotives. The number and dimensions of such wagons and locomotives are determined by the tasks and requirements for freight and passenger transportation.

Предпочтительное использование настоящего изобретения в качестве альтернативы классическому железнодорожному транспорту позволяет повысить скорость перевозки и снизить энергозатраты на ее осуществление вследствие исключения трения и механически движущихся деталей. По сравнению с авиаперевозками настоящее изобретение позволяет сократить энергозатраты ввиду перемещения транспортного средства по фиксированному пути, а также затраты времени на подготовку к полету, что в конечном итоге ускоряет перемещение грузов и пассажиров. Отдельными преимуществами предлагаемого транспортного средства являются снижение шума, улучшение экологичности, отсутствие вибраций и исключение возможности появления искр.The preferred use of the present invention as an alternative to classical rail transport allows to increase the speed of transportation and reduce energy costs for its implementation due to the elimination of friction and mechanically moving parts. Compared with air transportation, the present invention reduces the energy costs due to the movement of the vehicle on a fixed path, as well as the time spent on preparing for the flight, which ultimately speeds up the movement of goods and passengers. Separate advantages of the proposed vehicle are noise reduction, improved environmental friendliness, absence of vibrations and elimination of the possibility of sparks.

Claims

1. The method of operation of a combined suspension, comprising a housing with side walls and brackets directed downward, and electromagnetic windings are attached to the side walls of the housing, configured to form a magnetic field in the lateral direction outside the housing, and hybrid electromagnets are attached to the brackets, including a magnetic circuit , electromagnets and permanent magnets, made with the possibility of forming a magnetic field under the body, and the combined suspension is designed to move along an extended track structure, including side coils and a ferromagnetic guide,

wherein the method comprises the following steps:

in the parking lot, the levitation of the combined suspension is provided by hybrid electromagnets interacting with the ferromagnetic guide;

in motion, the levitation of the combined suspension is provided by electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure;

with an increase in the speed of movement, the combined suspension is lowered down relative to the side coils of the track structure;

when the speed of movement decreases, the combined suspension is lifted up relative to the side coils of the track structure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the track structure contains two-loop coils.

3. The method according to claim 1, characterized in that in motion the levitation of the combined suspension, in addition to the electromagnetic windings, is also provided by hybrid electromagnets interacting with the ferromagnetic guide.

4. The method according to claim 3, characterized in that at the maximum speed of movement, levitation is provided by at least 10% by hybrid electromagnets interacting with a ferromagnetic guide and by no more than 90% by electromagnetic windings interacting with the side coils of the track structure.

5. A vehicle with a combined suspension, comprising a body with side walls and brackets directed downward, and electromagnetic windings are attached to the side walls of the body, configured to form a magnetic field in the lateral direction outside the body, and hybrid electromagnets are attached to the brackets, including a magnetic circuit, electromagnets and permanent magnets, configured to form a magnetic field under the housing, and the combined suspension functions in accordance with the method according to any one of paragraphs 1-4.

6. The vehicle according to claim 5, characterized in that the brackets can be provided with horizontal platforms in the lower part, to which hybrid electromagnets are attached.