WO2017074212A1 - Vehicle magnetic suspension for combined transport route - Google Patents

Vehicle magnetic suspension for combined transport route Download PDF

Info

Publication number
WO2017074212A1
WO2017074212A1 PCT/RU2015/000724 RU2015000724W WO2017074212A1 WO 2017074212 A1 WO2017074212 A1 WO 2017074212A1 RU 2015000724 W RU2015000724 W RU 2015000724W WO 2017074212 A1 WO2017074212 A1 WO 2017074212A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
conductive surface
windings
overpass
suspension
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000724
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович АМОСКОВ
Дарья Николаевна АРСЛАНОВА
Александр Вячеславович БЕЛОВ
Валерий Аркадьевич БЕЛЯКОВ
Вячеслав Николаевич ВАСИЛЬЕВ
Василий Андреевич ГЛУХИХ
Анатолий Александрович ЗАЙЦЕВ
Марина Викторовна КАПАРКОВА
Владимир Александрович КОРОТКОВ
Владимир Петрович КУХТИН
Евгений Анатольевич ЛАМЗИН
Михаил Сергеевич ЛАРИОНОВ
Александр Витальевич МИЗИНЦЕВ
Валерий Михайлович МИХАЙЛОВ
Андрей Николаевич НЕЖЕНЦЕВ
Игорь Юрьевич РОДИН
Сергей Евгеньевич СЫЧЕВСКИЙ
Олег Геннадиевич ФИЛАТОВ
Алексей Анатольевич ФИРСОВ
Николай Александрович ШАТИЛЬ
Original Assignee
Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова"
Акционерное, Общество "Наука И Инновации" (Ао "Наука И Инновации")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова", Акционерное, Общество "Наука И Инновации" (Ао "Наука И Инновации") filed Critical Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова"
Priority to PCT/RU2015/000724 priority Critical patent/WO2017074212A1/en
Publication of WO2017074212A1 publication Critical patent/WO2017074212A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04—Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00—Other railway systems
    • B61B13/08—Sliding or levitation systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N15/00—Holding or levitation devices using magnetic attraction or repulsion, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to transport systems that use electromagnetic devices in the form of an electromagnetic suspension, and, in particular, to a device for magnetic suspension of levitation vehicles.
  • iron is usually used in the form of cast iron or steel. Iron is a conductor.
  • a magnetic field creates eddy currents in a ferromagnetic rail (ferro rail) made using iron or other material having a conductivity typical of conductors. Eddy currents, in turn, create their own magnetic field, which repels the sources of the magnetic field in the magnetic suspension.
  • the attraction of the sources of the magnetic field of the suspension to the ferro rail decreases, which can lead to a fall a train or mechanical contact of a suspension and a train having a high speed with a ferro-rail.
  • the task to which the proposed device is aimed is to eliminate the above-mentioned disadvantages.
  • the essence of the proposed system is the use of a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface for the use of both levitation with attraction (EMF) and levitation with repulsion (EAF, electrodynamic suspension).
  • EMF levitation with attraction
  • EAF levitation with repulsion
  • the suspension magnets may be alternately used to interact with the ferromagnetic guide and the conductive surface.
  • an overpass for moving a vehicle using magnetic levitation of attractive and repulsive types comprising a ferromagnetic guide and a conductive surface.
  • the ferromagnetic guide should be located above the conductive surface with the possibility of placing a magnetic suspension of the vehicle between them.
  • the conductive surface may be made using non-magnetic material.
  • the ferromagnetic guide may be installed at the stopping points of the vehicle, the conductive surface can be installed at the places of transport, and both the ferromagnetic rail and the conductive surface are installed on the overpass part.
  • the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed along the entire overpass, accessible for moving the vehicle.
  • the solution of the problem of the present invention is possible with the help of a magnetic suspension of a vehicle for a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface.
  • the suspension comprises a magnetic device, made and / or installed so as to form a magnetic field that can interact with the ferromagnetic guide and the conductive surface in series.
  • the magnetic device can move between the ferromagnetic guide and the conductive surface.
  • the magnetic device generates an asymmetric magnetic field. Then the magnetic device can swivel or change orientation asymmetries of the magnetic field (or rotate or reverse the magnetic field).
  • the magnetic device may comprise a plurality of permanent magnets assembled in a Halbach assembly, and a change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field may be provided by the rotation of at least a portion of the magnets included in the Halbach assembly.
  • the magnetic device may comprise a plurality of electrical windings.
  • the vector product of the magnetic moments of adjacent windings in such a device should be directed to the same side from the plane defined by the magnetic moments of any pair of neighboring windings, and a change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field can be achieved by changing the current, at least in part of the windings.
  • a plurality of magnetic devices can be provided in the suspension, which can change the object of interaction of the magnetic field with the ferromagnetic guide to the conductive surface and / or vice versa at different times.
  • the object of the present invention also solves the vehicle, designed to move along the overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface, having a magnetic suspension according to any of the above options.
  • the technical result of the present invention is the provision of stable and safe magnetic levitation of the vehicle over the transport path both in a stationary state and at low speeds, and at high speeds of the vehicle.
  • the efficiency of using a magnetic suspension is ensured, which is used both for levitation with attraction to a ferromagnetic guide, and for levitation over a conductive non-magnetic surface. This eliminates the need for additional sources of magnetic field, reduces the weight of the magnetic suspension and the consumption of materials, and also increases the carrying capacity of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices installed to interact with a ferromagnetic guide.
  • FIG. Figure 2 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices in transition mode, in which part of the magnetic devices is installed to interact with the ferromagnetic guide, and part of the magnetic devices is installed to interact with the conductive surface.
  • FIG. 3 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices mounted to interact with a conductive surface.
  • FIG. 4 shows a diagram of a magnetic suspension with magnetic devices forming asymmetric magnetic fields.
  • FIG. 5 shows a diagram of a magnetic suspension with a magnetic device in the form of a Halbach assembly.
  • FIG. 6 shows a diagram of a magnetic suspension with a magnetic device from windings forming an asymmetric magnetic field with the possibility of electric (electronic) change in the orientation of the magnetic field.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a possible embodiment of an electromagnetic device in accordance with the present invention above a conductive surface.
  • FIG. 8 shows a top view of a possible embodiment of an electromagnetic device in accordance with the present invention shown in FIG. 7, above a conductive surface.
  • the present invention relates to a vehicle designed to move along a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface.
  • the ferromagnetic guide (ferrorail) and the conductive surface are predominantly in horizontal planes, with the ferrorail preferably mounted above the conductive surface.
  • the ferro rail can be installed only at the stops of the vehicle and in those areas where it moves at low speeds, and the conductive surface can be installed at the places of movement of the vehicle, in particular at high speeds.
  • both the ferro rail and the conductive surface should be installed on the overpass part in order to ensure the transition from levitation by attraction to the ferro rail and levitation by repulsion from the conductive surface.
  • Such overpass configuration reduces material consumption for overpass manufacturing.
  • the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed along the entire overpass accessible for moving the vehicle, which makes it possible to safely stop the vehicle in any section, and the design of the overpass acquires uniformity and universality, which simplifies the design of the overpass and operation on such an overpass vehicle with magnetic levitation.
  • the ferromagnetic guide can be of any shape, but in one of the preferred options it can be a flat beam horizontally located along the overpass.
  • the rail made of ferromagnetic material, for example, steel, iron, cast iron or others, reduces the cost due to the widespread prevalence of iron and the low cost of production and manufacture of products from it on a large scale, for example, those required for the manufacture of ferrorails for combined overpasses, having lengths of hundreds and thousands of kilometers.
  • the advantage of using ferromagnetic materials is that the interaction of magnets with a ferro-rail can be carried out both in motion and without the vehicle moving along the ferro-rail, for example, at stops.
  • the conductive surface may be of any shape, but in one of the preferred embodiments may be a flat wide sheet of metal horizontally located along the overpass.
  • the conductive surface can be of any shape, for example, a sheet of metal, but in one of the preferred embodiments it can be a flat wide beam horizontally located along the overpass.
  • a non-magnetic metal for example, copper, aluminum, brass or others, provides a reduction in cost due to the widespread use of certain types of non-magnetic metals and the low cost of production and manufacture of products from them on a large scale, for example, those that are required for the manufacture of conductive surfaces for combined viaducts having lengths of hundreds and thousands of kilometers.
  • the advantage of using electrically conductive materials is that when magnets interact with a conductive surface, which occurs in motion, the magnets are not attracted, as is the case with the ferromagnetic guide, but are repelled from the conductive surface.
  • the vehicle is mainly a train consisting of one or more traction cars (locomotives) and several cars without traction engines, however, in one embodiment, it may consist of one car with a traction engine.
  • traction cars locomotives
  • traction engines to improve the performance of the vehicle has a magnetic suspension (suspension), described in detail below.
  • the vehicle has conventional wheels, providing the ability to move without magnetic levitation, for example, at stations, during shunting operations or when adjusting the magnetic suspension.
  • FIG. 1, 2 and 3 show a diagram of a magnetic suspension 1 for a combined overpass located, for example, in the lower part of the car.
  • the car moves along the combined overpass, which includes a ferromagnetic guide 2 and a conductive surface 3 (for example, a wide beam made of non-magnetic metal).
  • the ferromagnetic guide 2 is located above the conductive surface 3, and a magnetic suspension 1 of the car is installed between them, which should have a height that allows such installation (i.e., preferably the height of the suspension 1, at least in that part which is located between rail 2 and surface 3, less than the vertical distance between rail 2 and surface 3).
  • the gimbal 1 in FIG. 1-3 variant has several guides 4, on which, with the possibility of vertical movement between the ferromagnetic guide 2 and the conductive surface 3, magnetic devices 5-9 are installed (for example, magnets forming a symmetrical magnetic field directed up and down). As shown in FIG. 1-3 variant they are the same, but may vary. In some cases, a structure containing several magnets may be called a magnetic device. For example, with the magnetic device of FIG. 1-3 could be called a set of magnets 5-9 mounted on rails 4.
  • the magnetic devices 5–9 are located in the upper part of the suspension 1. In this position, the magnetic field generated by the devices 5–9 interacts with the ferromagnetic guide 2. Since the magnets are attracted to the ferromagnetic materials, with appropriate selection of the magnitude of the magnetic field and / or the number of magnets can be provided with a lifting force sufficient to levitate the entire vehicle having such a magnetic suspension.
  • a feature of magnetic levitation using a ferromagnetic guide is that the vehicle can levitate both standing still (i.e. at zero speed) and in motion at low and medium speeds.
  • EMF ferromagnetic guide
  • the vehicle can levitate both standing still (i.e. at zero speed) and in motion at low and medium speeds.
  • the ferromagnetic guide made, for example, using iron, eddy currents are induced that inhibit and repel the magnets from the ferro rail.
  • the attractive force decreases and magnetic levitation using ferro-rail at high speeds requires either stronger magnets, which leads to a deterioration in the mass-dimensional parameters, or is simply impossible.
  • a transition is made from magnetic levitation using a ferromagnetic guide (ferro rail) 2 to magnetic levitation above the conductive surface 3.
  • the magnetic devices 6 and 8 first fall down closer to the conductive surface 3, while the devices 5, 7 and 9 continue to support levitation using ferro-rail 2.
  • magnets 6 and 8 began to interact with their magnetic fields with the conductive surface 3, eddy currents began to be induced in the conductive surface, which in turn create magnetic fields that repel magnets 6 and 8 from surface 3.
  • the repulsive force depends on the magnitude the magnetic field generated by the magnetic devices 6 and 8, from the distance from the conductive surface 3 to the magnets 6 and 8, the conductivity of the material from which the conductive surface is made, and the speed of movement.
  • the magnetic devices 5, 7 and 9 can also be lowered (simultaneously or in turn) from the ferromagnetic guide 2 down to conductive surface 3, and then all magnetic devices 5-9 will interact with the conductive surface.
  • the levitation circuit with repulsion from the conductive surface is self-regulating and stable, that is, the movement between the magnets and the conductive surface in it is automatically adjusted (when the magnet is lowered, the repulsive force grows and the magnet is lowered, and when the magnet is lifted, the force repulsion weakens and the lifting of the magnet also stops), then the requirements for the system for regulating the position of magnets, magnetic suspension and the carriage in height are reduced, and this leads to a decrease energy consumption in a regulating magnetic system in which electromagnets are commonly used.
  • levitation is unstable and constant adjustment of the position in height with the help of a regulating magnetic system is required.
  • the use of the same magnets for alternating interaction with the ferro-rail and the conductive surface allows to reduce the mass of magnets and / or energy consumption for the formation of magnetic fields, and also simplifies the adjustment of the position of the magnetic suspension in height, since the simultaneous interaction of the magnets with both the conductive surface and ferrorails, complicates devices and algorithms for the formation of correcting magnetic fields.
  • a magnetic device generates an asymmetric magnetic field.
  • the magnetic device is mounted so that the magnetic field with a line in which asymmetry (or the greatest asymmetry) is observed, the magnetic field passes mainly in the direction from the ferromagnetic rail to the conductive surface.
  • the magnetic device at the same moment in time will mainly interact with one of the elements of the overpass - a ferromagnetic guide (ferrorail) or a conductive surface - even if it is not installed on the edge or half of the magnetic suspension, which closer to the ferro rail or the conductive surface, but also when the magnetic device is installed in the middle between the ferro rail and the conductive surface, or even closer to the element opposite to that with which interaction (depending on the degree of asymmetry of the magnetic field).
  • This allows you to change the element of the overpass with which it interacts by rotating the magnetic device or its individual parts, and / or by rotating the magnetic field (changing the direction of asymmetry) around the magnetic device.
  • One of the additional advantages of using magnetic devices with asymmetry of the generated magnetic field, in addition to the concentration of the magnetic field and, therefore, increasing the efficiency of the magnetic device, is the reduction in the dimensions of the magnetic suspension, vehicle and overpass (in particular, in height). This is because, when using magnetic devices with a symmetric magnetic field, they must either be moved between the ferromagnetic guide (ferro-rail) and the conductive surface, or they must be located on both sides of the magnetic suspension, both on the ferro-rail and on the conductive surface, since the magnetic fields required to interact with the ferro-rail and the conductive surface are different, and one magnetic device with a symmetrical magnetic field forms the same magnetic field and hu, and from below by definition.
  • FIG. 4 shows a magnetic suspension 10 located between the ferromagnetic guide 2 and the conductive surface 3.
  • the suspension 10 in FIG. 4 has several magnetic devices, each of which consists of an electromagnetic winding 11, inside of which a core 12 horizontally passes, having protrusions (poles) 13.
  • the core 12 with the poles 13 are made of ferromagnetic material to ensure the smooth transmission of the magnetic field generated in the winding 11, to a ferromagnetic guide or conductive surface.
  • a magnetic field will be directed, which is formed only on one side of the magnetic device - the one on which the poles go.
  • the windings can be made on cores installed in place of the poles 13, and instead of the core, a magnetic circuit can be used to transfer the connection along the magnetic field of these cores.
  • FIG. 4 it is shown that all magnetic devices are mounted so that the poles are directed upward to the ferromagnetic guide to provide levitation by the attraction method. At other times, all or part of the magnetic devices (cores with poles or only poles) can be deployed to the conductive surface to provide levitation by the repulsion method.
  • These levitation modes are similar to those described with respect to FIG. 1-3, and the reorientation of the magnetic devices or their parts can be carried out simultaneously or, preferably, in turn, similarly to the process of changing the overpass element with which the magnetic devices interact, described with respect to FIG. 1-3.
  • the rotation of the magnetic device can be carried out around an axis located in a horizontal plane, for example, along the axis of the winding or across it.
  • the core with the poles can be rotated, respectively, along its axis coinciding with the axis of the winding, while the winding can remain in place.
  • the poles can be rotated around the axis of the core or around an axis transverse to the axis of the core (for example, it can be a swivel joint).
  • the poles are transferred from one element of the overpass to another (from the ferromagnetic guide to the conductive surface or vice versa).
  • a magnetic device that generates an asymmetric magnetic field (i.e., a magnetic field having an asymmetry) and can change the orientation of the asymmetry of the magnetic field (this can also be called a reversal of the magnetic field, although this may not always look like a turn or turn, it can also be a switch or change in the configuration of the magnetic field or orientation).
  • asymmetric magnetic field i.e., a magnetic field having an asymmetry
  • the orientation of the asymmetry of the magnetic field this can also be called a reversal of the magnetic field, although this may not always look like a turn or turn, it can also be a switch or change in the configuration of the magnetic field or orientation.
  • the magnetic suspension 14 may comprise a magnetic device comprising a plurality of permanent magnets 15-19 assembled in a Halbach assembly.
  • the permanent magnets 15-19 for example, in the form of bars, have a transverse (non-longitudinal) orientation of the magnetization vectors, and the vector product of the magnetization vectors of the neighboring permanent magnets is directed in the same direction along the length of the bars (the direction can also be determined with respect to the plane defined by the magnetization vectors of any pair of neighboring magnets).
  • the magnetization vectors “rotate” as it were when moving from one magnet to the next. When moving from left to right, all turns are performed counterclockwise, and when moving in the opposite direction - clockwise.
  • a feature of the magnetic field generated by the magnetic device of FIG. 5 is that it is almost completely directed in one direction (in this case, upward, towards the ferro rail 2, and the field is practically absent to the conducting surface 3), i.e., a high degree of asymmetry is observed in the direction transverse to the direction in which the adjacent magnets are mounted .
  • a high degree of asymmetry is observed in the direction transverse to the direction in which the adjacent magnets are mounted .
  • To change the direction of the magnetic field that is, change the orientation of the asymmetry (magnetic field reversal)
  • gaps may be provided or the magnets 16 and 18 may have a round (cylindrical) shape.
  • the magnetic suspension device 20 comprises a plurality of electrical windings 21-25.
  • the windings for example, in a raster form, are installed in this way, and an electric current is passed through them so that the vector product of the magnetic moments of the neighboring windings is directed to the same side from the plane defined by the magnetic moments of any pair of neighboring windings.
  • an asymmetric magnetic field is also provided, then there is a device that can interact with ferrorail 2 or a conductive surface 3.
  • dV volume element characterized by the radius vector g
  • j is the electric current density vector. If the winding of an electromagnet is represented as a thin closed loop, then m, where / is the total current, dl is the element
  • m / Sn, where S is the area, n is the unit normal vector to the contour plane, directed in accordance with the rule of the gimlet (if you turn the gimlet handle in the current direction, the direction of the magnetic moment will coincide with the direction of translational motion gimlet).
  • the magnetic moment is a characteristic of an electromagnet (winding, coil) in the selected coordinate system (IE Tamm "Fundamentals of the theory of electricity", M: Nauka, 1989).
  • the transverse plane of an electromagnet in the general case is the plane passing through its center perpendicular to the magnetic moment vector. If the electromagnet consists of one flat turn, the transverse plane coincides with the plane of the turn. If the coil is flat, the transverse plane coincides with the plane of the middle turn.
  • the direction of the maximum asymmetry of the magnetic field is the direction along which the maximum difference of the values of the magnetic field modulus at the observation points located symmetrically on opposite sides of the electromagnetic device. Since for vehicles with a magnetic suspension this direction is usually determined by gravity and coincides with the vertical axis of the vehicle, hereinafter this direction is called vertical for short.
  • Horizontal plane - a plane perpendicular to the vertical direction.
  • An electromagnetic device consists of two, three, four or more electromagnets, the centers of which are offset from each other in a certain direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction for brevity).
  • the longitudinal direction can be calculated as a straight line in the horizontal plane, the least deviating from the centers of electromagnets, for example, by the least-squares method (Linnik Yu.V., Least squares method and the basis of the mathematical-statistical theory of processing observations. M., 1962).
  • the electromagnets in the longitudinal direction form a sequence that allows you to define the concept of "neighboring electromagnet.” The extreme electromagnets have one neighbor, the others two.
  • any magnetic device consisting of windings whose magnetic moments are not collinear (not parallel or not antiparallel) will have a certain degree of asymmetry of the magnetic field.
  • the windings of the device in order to increase the efficiency of the electromagnetic device, which in one of the options can be defined as the ratio of the magnetic field to the mass (volume) of the magnetic device, the windings of the device should be arranged so that they are energized so that the results of vector products of magnetic the moments of adjacent windings were directed to the same side from the plane composed by any (or, in some cases, any) pair of magnetic moments of the windings that make up electromagnetic device.
  • the results of vector products of the magnetic moments of adjacent windings are in the same half-space obtained by dividing the space by a plane made up of any pair of magnetic moments of the windings that make up the electromagnetic device.
  • the magnetic moments of adjacent windings are also not collinear, since the vector product of collinear vectors is by definition equal to zero, and for a zero vector the direction is uncertain.
  • the neighborhood of the windings is determined by their location in the assembly of the windings that make up the device.
  • the adjacent winding will be considered the winding that is closest to the specified winding on one side or the other from the transverse plane perpendicular to the magnetic moment of the winding.
  • a given winding can have no more than two adjacent windings.
  • an electromagnetic device (it can also be called an assembly of windings, coils or electromagnets) can be given a longitudinal direction, mainly along the object with which interaction is supposed devices.
  • the longitudinal direction of the electromagnetic device mainly coincides with the longitudinal direction of the vehicle and / or viaduct, as well as the direction of movement of the vehicle along the viaduct, although various options for the arrangement of electromagnetic devices in the suspension of such a vehicle may be provided.
  • the windings of the device will be located with mutual displacement along the longitudinal direction, that is, mainly along the direction of movement of the vehicle.
  • the offset can be determined at various points, however, in a preferred embodiment, the offset is determined by the position, for example, of the geometric centers of the windings (electromagnets, coils) or by the points determined in accordance with the above formulas from which the magnetic moments of the windings originate. Geometric centers can be considered, in particular, points of symmetry, if the windings are made in the form of symmetrical products, or points equidistant or on average equidistant from the extreme points and / or surfaces of the windings. At the same time, displacement in the longitudinal direction does not mean that these electromagnets cannot be displaced in other directions.
  • the longitudinal direction can also be considered the direction with respect to which the windings are offset and the angles between the magnetic moments of the windings determined relative to the longitudinal direction correspond to the present invention.
  • a pair of such windings that are offset from the longitudinal direction by the smallest distance to one or the other side along the longitudinal direction relative to the specified winding will be considered neighboring windings. For example, if the position of the winding is determined by its geometric center, then between the projections of the geometric points of adjacent windings in the longitudinal direction there are no projections of geometric points of other windings.
  • the magnetic fields of different windings are added vectorly. Since the magnetic field is formed by all the windings, the resulting magnetic field will consist of both fields formed by the windings located in the plane or at a slight angle to the plane parallel to the object for which the electromagnetic device is intended to interact, and from the fields formed by the windings located perpendicularly or with some deviation from the perpendicular direction to the indicated plane by the windings, which means that all the elements contribute to the formation of the magnetic field ( windings) included in the electromagnetic device. In addition, with this arrangement of the windings in the assembly, the total magnetic field will be directed mainly in one direction from the electromagnetic device, to the object with which magnetic interaction is ensured (in the figures this direction is down).
  • the high efficiency of the device in accordance with the present invention is achieved, which can be defined as the ratio of the magnitude of the generated magnetic field relative to the mass of the device.
  • the advantage of this embodiment of the magnetic device is that to change the orientation of the asymmetry (magnetic field reversal) it is not necessary to mechanically move or reorient the magnetic device or any of its parts (although such methods are possible), but rather change the direction of the currents, and therefore directions of magnetic moments in windings 22 and 24 or in all windings 21-25.
  • An additional advantage is that the change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field can occur almost instantly and does not require the use of complex methods for the gradual transition from the interaction of magnetic devices with a ferromagnetic guide to a conductive surface and vice versa. At the same time, a gradual (sequential) change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field is possible if there are several such magnetic devices.
  • the shape of the coil or winding as a whole in the transverse plane can be any.
  • the turns and windings are made in the form of smooth lines that do not contain bends, since in case of large currents flowing in the windings necessary to create strong magnetic fields, preconditions for failure of the windings will be created on the bends.
  • FIG. 1 variant of the winding is made in the form of round rings.
  • the radii of curvature (rounding) of the bends of the windings and turns in accordance with the present invention have a value of not less than 10%, 20%, 30% or 40% of the internal transverse dimension of the winding, and preferably not less than 50%, the greater the radius of curvature, the smoother the curve and the lower the risk of winding failure.
  • the electromagnetic device in accordance with the present invention is intended to form a magnetic field interacting with an object external to the electromagnetic device — a ferromagnetic guide or a conductive surface, this means that the object with which the electromagnetic device interacts is not covered by the device. In other words, the object for which the electromagnetic device is intended for magnetic interaction is outside the volume limited by any rectilinearly connected extreme points, lines or surfaces.
  • the magnetic field is distributed at least over the area inside the winding (the core may be absent, which reduces the weight and reduces the cost of the assembly as a whole due to the lack of consumption of core material, for example, iron or steel), it also distributed in longitudinal direction due to several windings located along this direction.
  • core material for example, iron or steel
  • the field In order for the field to be distributed in the direction transverse to the longitudinal and lying in a plane parallel to the ferromagnetic guide and / or conductive surface, it is possible to have several rows of similar winding assemblies nearby. However, this configuration can create additional difficulties with the switching of the lead wires / cables.
  • At least part of the windings of the device can have an elongated shape in the transverse direction.
  • the 8th form of the windings is usually called raistrake.
  • the windings can have a rounded shape, as a result of which there are no kinks in the windings of such electromagnets and the possibility of unhindered transmission of large currents that can form strong magnetic fields distributed over the area in the assembly is ensured.
  • FIG. 7 shows a section of the device, and on the windings 141-147 shows the direction of current flow: a dot means a current directed at the observer, and a cross means that the current is directed from the observer.
  • FIG. 8 shows a top view of the same device, which also shows the direction of the currents using arrows.
  • the directions of the magnetic moments mi4i-mi 7 in FIG. 7 are determined by the rule of the gimlet.
  • the electromagnetic system of FIG. 7 is located at a height h above the conductive surface 140.
  • FIG. Figure 8 shows that due to the elongated shape of the windings 141-147, the device covers most of the area of the conductive surface 140.
  • An additional advantage of the device in the latter embodiment is that the compactness of the device as a whole is ensured, since the distribution of the magnetic field over the area with a relatively small thickness of the device in height in the vertical direction (perpendicular to the longitudinal and transverse directions).
  • the height of the assembly will depend on the thickness of the windings of the first group, as well as on the height of the windings of the second group, which are located mainly in the vertical direction.
  • the height of the windings of the second group can be made corresponding to the thickness of the windings of the first group, which means that the thickness of the entire assembly of the windings (device) will correspond to the thickness of the windings of the first group.
  • part or all of the windings of such a device can be superconducting, for which they can, for example, be placed in containers with liquid nitrogen or helium. This will provide stronger asymmetric magnetic fields that can be easily reoriented.

Abstract

Proposed is a vehicle magnetic suspension, specifically a vehicle magnetic suspension for a combined transport route having a ferromagnetic guide and a conductive surface. The suspension contains a magnetic device which is carried out and/or installed in such a way as to form a magnetic field capable of subsequently interacting with the ferromagnetic guide and with the conductive surface. The invention combines the advantages of magnetic levitation with attraction to a ferromagnetic guide and repulsion from a conductive surface.

Description

МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ  MAGNETIC SUSPENSION OF A VEHICLE FOR
КОМБИНИРОВАННОГО ПУТЕПРОВОДА  COMBINED PIPELINE
Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к транспортным системам, в которых применяются электромагнитные устройства в виде электромагнитного подвеса, и, в частности, к устройству магнитного подвеса левитационных транспортных средств.  The invention relates to transport systems that use electromagnetic devices in the form of an electromagnetic suspension, and, in particular, to a device for magnetic suspension of levitation vehicles.
Уровень техники State of the art
Для перевозки людей или грузов с применением магнитной левитации предложено сравнительно много способов передвижения, при которых транспортное средство без механического контакта с путепроводом (путевой структурой) удерживается над ним или под ним с помощью пондеромоторных сил, генерируемых электромагнитами или постоянными магнитами (магнитная подушка). Тяговый двигатель может разгонять транспортное средство на магнитном подвесе до скоростей, существенно превышающих скорости движения обычного транспорта.  For the transportation of people or goods using magnetic levitation, relatively many methods of transportation have been proposed in which the vehicle without mechanical contact with the overpass (track structure) is held above or below it using ponderomotive forces generated by electromagnets or permanent magnets (magnetic cushion). The traction engine can accelerate the vehicle on a magnetic suspension to speeds significantly exceeding the speeds of conventional vehicles.
Например, в патенте US7533616 предусматривается наличие в путепроводе специальной ферромагнитной направляющей (феррорельса) с поперечным профилем различной формы. На транспортном средстве имеются магнитный подвес, который притягивается к феррорельсу снизу - такое устройство обычно называется электромагнитным подвесом (ЭМП). Управляя напряженностью магнитного поля или расстоянием от рельса до источника магнитного поля, входящего в подвес (в указанном патенте это электромагниты, однако могут использоваться и постоянные магниты), добиваются фиксации положения транспортного средства относительно феррорельса. Тяговый двигатель транспортного средства разгоняет его до заданной скорости, преодолевая только сопротивление воздуха и силу электродинамического торможения.  For example, in the patent US7533616 provides for the presence in the overpass of a special ferromagnetic guide (ferrorail) with a transverse profile of various shapes. On the vehicle there is a magnetic suspension, which is attracted to the bottom of the ferro-rail - such a device is usually called an electromagnetic suspension (EMF). By controlling the intensity of the magnetic field or the distance from the rail to the source of the magnetic field included in the suspension (in this patent, these are electromagnets, but permanent magnets can also be used), they fix the position of the vehicle relative to the ferro rail. The traction motor of a vehicle accelerates it to a predetermined speed, overcoming only air resistance and electrodynamic braking force.
В качестве ферромагнитного материала обычно применяется железо в виде чугуна или стали. Железо представляет собой проводник. При движении транспортного средства магнитное поле создает вихревые токи в ферромагнитной направляющей (феррорельсе), выполненном с использованием железа или другого материала, обладающего проводимостью, типичной для проводников. Вихревые токи, в свою очередь, создают свое магнитное поле, которое отталкивает источники магнитного поля в магнитном подвесе. Вследствие этого притяжение источников магнитного поля подвеса к феррорельсу падает, что может привести к падению поезда или механическому контакту подвеса и поезда, имеющих высокую скорость, с феррорельсом. As a ferromagnetic material, iron is usually used in the form of cast iron or steel. Iron is a conductor. When a vehicle moves, a magnetic field creates eddy currents in a ferromagnetic rail (ferro rail) made using iron or other material having a conductivity typical of conductors. Eddy currents, in turn, create their own magnetic field, which repels the sources of the magnetic field in the magnetic suspension. As a result, the attraction of the sources of the magnetic field of the suspension to the ferro rail decreases, which can lead to a fall a train or mechanical contact of a suspension and a train having a high speed with a ferro-rail.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задача, на достижение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в устранении упомянутых выше недостатков. Сущность предлагаемой системы состоит в применении комбинированного путепровода с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью для использования как левитации с притяжением (ЭМП), так и левитации с отталкиванием (ЭДП, электродинамический подвес). Кроме того, может предусматриваться попеременное использование магнитов подвеса для взаимодействия с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью.  The task to which the proposed device is aimed is to eliminate the above-mentioned disadvantages. The essence of the proposed system is the use of a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface for the use of both levitation with attraction (EMF) and levitation with repulsion (EAF, electrodynamic suspension). In addition, the suspension magnets may be alternately used to interact with the ferromagnetic guide and the conductive surface.
Таким образом, для решения задачи настоящего изобретения предназначен путепровод для перемещения транспортного средства с использованием магнитной левитации притягивающего и отталкивающего типов, содержащий ферромагнитную направляющую и проводящую поверхность. Ферромагнитная направляющая должна быть расположена над проводящей поверхностью с обеспечением возможности размещения магнитного подвеса транспортного средства между ними. Проводящая поверхность может быть выполнена с использованием немагнитного материала.  Thus, to solve the problem of the present invention, an overpass for moving a vehicle using magnetic levitation of attractive and repulsive types, comprising a ferromagnetic guide and a conductive surface. The ferromagnetic guide should be located above the conductive surface with the possibility of placing a magnetic suspension of the vehicle between them. The conductive surface may be made using non-magnetic material.
В некоторых вариантах ферромагнитная направляющая может быть установлена в местах остановок транспортного средства, проводящая поверхность может быть установлена в местах перемещения транспорта, а на части путепровода установлены как ферромагнитный рельс, так и проводящая поверхность. В предпочтительном варианте ферромагнитная направляющая и проводящая поверхность установлены на всем протяжении путепровода, доступного для перемещения транспортного средства.  In some embodiments, the ferromagnetic guide may be installed at the stopping points of the vehicle, the conductive surface can be installed at the places of transport, and both the ferromagnetic rail and the conductive surface are installed on the overpass part. In a preferred embodiment, the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed along the entire overpass, accessible for moving the vehicle.
Решение задачи настоящего изобретения возможно с помощью магнитного подвеса транспортного средства для комбинированного путепровода с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью. Подвес содержит магнитное устройство, выполненное и/или установленное так, чтобы формировать магнитное поле, имеющее возможность последовательного взаимодействия с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью.  The solution of the problem of the present invention is possible with the help of a magnetic suspension of a vehicle for a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface. The suspension comprises a magnetic device, made and / or installed so as to form a magnetic field that can interact with the ferromagnetic guide and the conductive surface in series.
Магнитное устройство в некоторых вариантах может перемещаться между ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью. В предпочтительной реализации магнитное устройство формирует несимметричное магнитное поле. Тогда магнитное устройство может разворачиваться или изменять ориентацию асимметрии магнитного поля (или поворачивать или разворачивать магнитное поле). In some embodiments, the magnetic device can move between the ferromagnetic guide and the conductive surface. In a preferred embodiment, the magnetic device generates an asymmetric magnetic field. Then the magnetic device can swivel or change orientation asymmetries of the magnetic field (or rotate or reverse the magnetic field).
В частности, в некоторых вариантах магнитное устройство может содержать множество постоянных магнитов, собранных в сборку Халбаха, а изменение ориентации асимметрии магнитного поля может обеспечиваться разворотом, по меньшей мере, части магнитов, входящих в состав сборки Халбаха.  In particular, in some embodiments, the magnetic device may comprise a plurality of permanent magnets assembled in a Halbach assembly, and a change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field may be provided by the rotation of at least a portion of the magnets included in the Halbach assembly.
В других вариантах магнитное устройство может содержать множество электрических обмоток. Векторное произведение магнитных моментов соседних обмоток в таком устройстве должно быть направлено в одну и ту же сторону от плоскости, задаваемой магнитными моментами какой-либо пары соседних обмоток, а изменение ориентации асимметрии магнитного поля может обеспечиваться изменением тока, по меньшей мере, в части обмоток.  In other embodiments, the magnetic device may comprise a plurality of electrical windings. The vector product of the magnetic moments of adjacent windings in such a device should be directed to the same side from the plane defined by the magnetic moments of any pair of neighboring windings, and a change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field can be achieved by changing the current, at least in part of the windings.
В подвесе может быть предусмотрено множество магнитных устройств, которые могут менять объект взаимодействия магнитного поля с ферромагнитной направляющей на проводящую поверхность и/или наоборот в разные моменты времени.  A plurality of magnetic devices can be provided in the suspension, which can change the object of interaction of the magnetic field with the ferromagnetic guide to the conductive surface and / or vice versa at different times.
Кроме того, задачу настоящего изобретения также решает транспортное средство, предназначенное для перемещения по путепроводу с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью, имеющее магнитный подвес по любому из вышеописанных вариантов.  In addition, the object of the present invention also solves the vehicle, designed to move along the overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface, having a magnetic suspension according to any of the above options.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение стабильной и безопасной магнитной левитации транспортного средства над транспортным путем как в неподвижном состоянии и на малых скоростях, так и на высоких скоростях движения транспортного средства. Кроме того, обеспечена эффективность использования магнитного подвеса, который применяется как для левитации с притяжением к ферромагнитной направляющей, так и для левитации над проводящей немагнитной поверхностью. Благодаря этому устраняется необходимость в дополнительных источниках магнитного поля, снижается вес магнитного подвеса и расход материалов, а также повышается грузоподъемность транспортного средства.  The technical result of the present invention is the provision of stable and safe magnetic levitation of the vehicle over the transport path both in a stationary state and at low speeds, and at high speeds of the vehicle. In addition, the efficiency of using a magnetic suspension is ensured, which is used both for levitation with attraction to a ferromagnetic guide, and for levitation over a conductive non-magnetic surface. This eliminates the need for additional sources of magnetic field, reduces the weight of the magnetic suspension and the consumption of materials, and also increases the carrying capacity of the vehicle.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
На фиг. 1 приведена схема магнитного подвеса с перемещаемыми магнитными устройствами, установленными для взаимодействия с ферромагнитной направляющей. На фиг. 2 приведена схема магнитного подвеса с перемещаемыми магнитными устройствами в переходном режиме, в котором часть магнитных устройств установлена для взаимодействия с ферромагнитной направляющей, а часть магнитных устройств установлена для взаимодействия с проводящей поверхностью. In FIG. 1 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices installed to interact with a ferromagnetic guide. In FIG. Figure 2 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices in transition mode, in which part of the magnetic devices is installed to interact with the ferromagnetic guide, and part of the magnetic devices is installed to interact with the conductive surface.
На фиг. 3 приведена схема магнитного подвеса с перемещаемыми магнитными устройствами, установленными для взаимодействия с проводящей поверхностью.  In FIG. 3 shows a diagram of a magnetic suspension with movable magnetic devices mounted to interact with a conductive surface.
На фиг. 4 показана схема магнитного подвеса с магнитными устройствами, формирующими несимметричные магнитные поля.  In FIG. 4 shows a diagram of a magnetic suspension with magnetic devices forming asymmetric magnetic fields.
На фиг. 5 показана схема магнитного подвеса с магнитным устройством в виде сборки Халбаха.  In FIG. 5 shows a diagram of a magnetic suspension with a magnetic device in the form of a Halbach assembly.
На фиг. 6 показана схема магнитного подвеса с магнитным устройством из обмоток, формирующих несимметричное магнитное поле с возможностью электрического (электронного) изменения ориентации магнитного поля.  In FIG. 6 shows a diagram of a magnetic suspension with a magnetic device from windings forming an asymmetric magnetic field with the possibility of electric (electronic) change in the orientation of the magnetic field.
На фиг. 7 показан вид в разрезе возможного варианта электромагнитного устройства в соответствии с настоящим изобретением над проводящей поверхностью.  In FIG. 7 is a cross-sectional view of a possible embodiment of an electromagnetic device in accordance with the present invention above a conductive surface.
На фиг. 8 показан вид сверху возможного варианта электромагнитного устройства в соответствии с настоящим изобретением, представленного на фиг. 7, над проводящей поверхностью.  In FIG. 8 shows a top view of a possible embodiment of an electromagnetic device in accordance with the present invention shown in FIG. 7, above a conductive surface.
Осуществление изобретения The implementation of the invention
Настоящее изобретение относится к транспортному средству, предназначенному для перемещения по комбинированному путепроводу с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью. Ферромагнитная направляющая (феррорельс) и проводящая поверхность расположены преимущественно в горизонтальных плоскостях, причем феррорельс предпочтительно установлен над проводящей поверхностью. В некоторых вариантах осуществления феррорельс может быть установлен только в местах остановок транспортного средства и на тех участках, где оно перемещается на малых скоростях, а проводящая поверхность может быть установлена в местах перемещения транспорта, в частности, на высоких скоростях. В таких случаях на части путепровода должны быть установлены как феррорельс, так и проводящая поверхность, для того, чтобы обеспечить переход с левитации путем притяжения к феррорельсу и левитации путем отталкивания от проводящей поверхности. Такая конфигурация путепровода снижает расход материалов на изготовление путепровода. The present invention relates to a vehicle designed to move along a combined overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface. The ferromagnetic guide (ferrorail) and the conductive surface are predominantly in horizontal planes, with the ferrorail preferably mounted above the conductive surface. In some embodiments, the ferro rail can be installed only at the stops of the vehicle and in those areas where it moves at low speeds, and the conductive surface can be installed at the places of movement of the vehicle, in particular at high speeds. In such cases, both the ferro rail and the conductive surface should be installed on the overpass part in order to ensure the transition from levitation by attraction to the ferro rail and levitation by repulsion from the conductive surface. Such overpass configuration reduces material consumption for overpass manufacturing.
Однако в предпочтительном варианте выполнения ферромагнитная направляющая и проводящая поверхность установлены на всем протяжении путепровода, доступного для перемещения транспортного средства, что обеспечивает возможность безопасной остановки транспортного средства на любом участке, а конструкция путепровода приобретает однородность и универсальность, что упрощает конструирование путепровода и эксплуатацию на таком путепроводе транспортного средства с магнитной левитацией.  However, in a preferred embodiment, the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed along the entire overpass accessible for moving the vehicle, which makes it possible to safely stop the vehicle in any section, and the design of the overpass acquires uniformity and universality, which simplifies the design of the overpass and operation on such an overpass vehicle with magnetic levitation.
Ферромагнитная направляющая (феррорельс) может иметь любую форму, но в одном из предпочтительных вариантов может представлять собой плоскую балку, горизонтально расположенную вдоль путепровода. Выполнение рельса из ферромагнитного материала, например, стали, железа, чугуна или других, обеспечивает снижение себестоимости ввиду широкой распространенности железа и низкой себестоимости производства и изготовления из него изделий в больших масштабах, например, в таких, которые требуются для изготовления феррорельса для комбинированных путепроводов, имеющих протяженности в сотни и тысячи километров. Преимуществом применения ферромагнитных материалов является то, что взаимодействие магнитов с феррорельсом может осуществляться как в движении, так и без движения транспортного средства вдоль феррорельса, например, на остановках.  The ferromagnetic guide (ferrorail) can be of any shape, but in one of the preferred options it can be a flat beam horizontally located along the overpass. The rail made of ferromagnetic material, for example, steel, iron, cast iron or others, reduces the cost due to the widespread prevalence of iron and the low cost of production and manufacture of products from it on a large scale, for example, those required for the manufacture of ferrorails for combined overpasses, having lengths of hundreds and thousands of kilometers. The advantage of using ferromagnetic materials is that the interaction of magnets with a ferro-rail can be carried out both in motion and without the vehicle moving along the ferro-rail, for example, at stops.
Проводящая поверхность может иметь любую форму, но в одном из предпочтительных вариантов может представлять собой плоский широкий лист металла, горизонтально расположенный вдоль путепровода.  The conductive surface may be of any shape, but in one of the preferred embodiments may be a flat wide sheet of metal horizontally located along the overpass.
Проводящая поверхность может иметь любую форму, например, лист металла, но в одном из предпочтительных вариантов может представлять собой плоскую широкую балку, горизонтально расположенную вдоль путепровода. Выполнение такой поверхности из немагнитного металла, например, меди, алюминия, латуни или других, обеспечивает снижение себестоимости ввиду широкой распространенности некоторых видов немагнитных металлов и низкой себестоимости производства и изготовления из них изделий в больших масштабах, например, в таких, которые требуются для изготовления проводящей поверхности для комбинированных путепроводов, имеющих протяженности в сотни и тысячи километров. Преимуществом применения электропроводящих материалов является то, что при взаимодействии магнитов с проводящей поверхностью, которое происходит в движении, магниты не притягиваются, как это происходит в случае ферромагнитной направляющей, а отталкиваются от проводящей поверхности. The conductive surface can be of any shape, for example, a sheet of metal, but in one of the preferred embodiments it can be a flat wide beam horizontally located along the overpass. The implementation of such a surface of a non-magnetic metal, for example, copper, aluminum, brass or others, provides a reduction in cost due to the widespread use of certain types of non-magnetic metals and the low cost of production and manufacture of products from them on a large scale, for example, those that are required for the manufacture of conductive surfaces for combined viaducts having lengths of hundreds and thousands of kilometers. The advantage of using electrically conductive materials is that when magnets interact with a conductive surface, which occurs in motion, the magnets are not attracted, as is the case with the ferromagnetic guide, but are repelled from the conductive surface.
Транспортное средство преимущественно представляет собой поезд, состоящий из одного или более тягового вагона (локомотива) и нескольких вагонов, не имеющих тяговых двигателей, однако в одном из вариантов может состоять из одного вагона с тяговым двигателем. Для повышения характеристик транспортное средство имеет магнитный подвес (подвеску), подробно описываемый ниже. В преимущественном варианте транспортное средство имеет обычные колеса, обеспечивающие возможность перемещения без магнитной левитации, например, на станциях, при маневровых работах или при регулировке магнитного подвеса.  The vehicle is mainly a train consisting of one or more traction cars (locomotives) and several cars without traction engines, however, in one embodiment, it may consist of one car with a traction engine. To improve the performance of the vehicle has a magnetic suspension (suspension), described in detail below. In a preferred embodiment, the vehicle has conventional wheels, providing the ability to move without magnetic levitation, for example, at stations, during shunting operations or when adjusting the magnetic suspension.
На фиг. 1 , 2 и 3 показана схема магнитного подвеса 1 для комбинированного путепровода, расположенного, например, в нижней части вагона. Вагон перемещается вдоль комбинированного путепровода, имеющего в своем составе ферромагнитную направляющую 2 и проводящую поверхность 3 (например, широкую балку, выполненную из немагнитного металла). В преимущественном варианте расположения ферромагнитная направляющая 2 находится над проводящей поверхностью 3, а между ними устанавливается магнитный подвес 1 вагона, который должен иметь высоту, допускающую такую установку (т.е. предпочтительно высота подвеса 1 , по крайней мере в той части, которая располагается между рельсом 2 и поверхностью 3, меньше вертикального расстояния между рельсом 2 и поверхностью 3).  In FIG. 1, 2 and 3 show a diagram of a magnetic suspension 1 for a combined overpass located, for example, in the lower part of the car. The car moves along the combined overpass, which includes a ferromagnetic guide 2 and a conductive surface 3 (for example, a wide beam made of non-magnetic metal). In a preferred embodiment, the ferromagnetic guide 2 is located above the conductive surface 3, and a magnetic suspension 1 of the car is installed between them, which should have a height that allows such installation (i.e., preferably the height of the suspension 1, at least in that part which is located between rail 2 and surface 3, less than the vertical distance between rail 2 and surface 3).
Подвес 1 в показанном на фиг. 1-3 варианте имеет несколько направляющих 4, на которых с возможностью вертикального перемещения между ферромагнитной направляющей 2 и проводящей поверхностью 3 установлены магнитные устройства 5-9 (например, магниты, формирующие симметричное магнитное поле, направленное вверх и вниз). В показанном на фиг. 1-3 варианте они одинаковые, но могут и различаться. В некоторых случаях магнитным устройством может называться конструкция, содержащая несколько магнитов. Например, магнитным устройством на фиг. 1-3 могла бы называться совокупность магнитов 5-9, установленных на направляющих 4.  The gimbal 1 in FIG. 1-3 variant has several guides 4, on which, with the possibility of vertical movement between the ferromagnetic guide 2 and the conductive surface 3, magnetic devices 5-9 are installed (for example, magnets forming a symmetrical magnetic field directed up and down). As shown in FIG. 1-3 variant they are the same, but may vary. In some cases, a structure containing several magnets may be called a magnetic device. For example, with the magnetic device of FIG. 1-3 could be called a set of magnets 5-9 mounted on rails 4.
В первоначальном положении, показанном на фиг. 1 , магнитные устройства 5-9 находятся в верхней части подвеса 1. В этом положении формируемое устройствами 5-9 магнитное поле взаимодействует с ферромагнитной направляющей 2. Поскольку магниты притягиваются к ферромагнитным материалам, то при соответствующем подборе величины магнитного поля и/или количества магнитов может быть обеспечена подъемная сила, достаточная для левитации всего транспортного средства, имеющего такой магнитный подвес. In the initial position shown in FIG. 1, the magnetic devices 5–9 are located in the upper part of the suspension 1. In this position, the magnetic field generated by the devices 5–9 interacts with the ferromagnetic guide 2. Since the magnets are attracted to the ferromagnetic materials, with appropriate selection of the magnitude of the magnetic field and / or the number of magnets can be provided with a lifting force sufficient to levitate the entire vehicle having such a magnetic suspension.
Особенностью магнитной левитации с использованием ферромагнитной направляющей (ЭМП) является то, что транспортное средство может левитировать как стоя на месте (то есть при нулевой скорости движения), так и в движении с малыми и средними скоростями. В то же время при движении такого транспортного средства с высокими скоростями в ферромагнитной направляющей, выполненной, например, с использованием железа, наводятся вихревые токи, которые тормозят и отталкивают магниты от феррорельса. Как следствие, сила притяжения падает и магнитная левитация с использованием феррорельса на высоких скоростях требует либо более сильных магнитов, что приводит к ухудшению массо-габаритных показателей, либо просто невозможна.  A feature of magnetic levitation using a ferromagnetic guide (EMF) is that the vehicle can levitate both standing still (i.e. at zero speed) and in motion at low and medium speeds. At the same time, when such a vehicle moves at high speeds, in the ferromagnetic guide made, for example, using iron, eddy currents are induced that inhibit and repel the magnets from the ferro rail. As a result, the attractive force decreases and magnetic levitation using ferro-rail at high speeds requires either stronger magnets, which leads to a deterioration in the mass-dimensional parameters, or is simply impossible.
В связи с этим при достижении достаточно высоких скоростей в магнитном подвесе 1 в соответствии с настоящим изобретением осуществляется переход от магнитной левитации с использованием ферромагнитной направляющей (феррорельса) 2 к магнитной левитации над проводящей поверхностью 3. Как показано на фиг. 2, для этого сначала опускаются вниз, ближе к проводящей поверхности 3, магнитные устройства 6 и 8, в то время как устройства 5, 7 и 9 продолжают поддерживать левитацию с использованием феррорельса 2. Поскольку часть магнитов во время перемещения от феррорельса к проводящей поверхности не взаимодействует создаваемым магнитным полем ни с феррорельсом, ни с проводящей поверхностью, той части магнитов, которые продолжают взаимодействовать с феррорельсом, необходимо обеспечивать усиленное притяжение (в пересчете на каждый магнит), что может осуществляться либо увеличением величины магнитного поля, либо приближением магнита к феррорельсу, либо другими способами или их комбинациями.  In this regard, when achieving sufficiently high speeds in the magnetic suspension 1 in accordance with the present invention, a transition is made from magnetic levitation using a ferromagnetic guide (ferro rail) 2 to magnetic levitation above the conductive surface 3. As shown in FIG. 2, for this, the magnetic devices 6 and 8 first fall down closer to the conductive surface 3, while the devices 5, 7 and 9 continue to support levitation using ferro-rail 2. Since some of the magnets do not move from the ferro-rail to the conductive surface interacts with the generated magnetic field neither with the ferro-rail nor with the conductive surface, that part of the magnets that continue to interact with the ferro-rail, it is necessary to provide enhanced attraction (in terms of each magnet), which can stvlyatsya or increase the magnetic field or magnet to ferrorelsu approximation or other methods or combinations thereof.
После того, как магниты 6 и 8 начали взаимодействовать своими магнитными полями с проводящей поверхностью 3, в проводящей поверхности стали наводиться вихревые токи, которые создают, в свою очередь, магнитные поля, отталкивающие магниты 6 и 8 от поверхности 3. Сила отталкивания зависит от величины магнитного поля, создаваемого магнитными устройствами 6 и 8, от расстояния от проводящей поверхности 3 до магнитов 6 и 8, проводимости материала, из которого выполнена проводящая поверхность, и скорости движения. При достаточно большой силе отталкивания и обеспечении возможности левитации с использованием проводящей поверхности, магнитные устройства 5, 7 и 9 также могут быть опущены (одновременно или по очереди) от ферромагнитной направляющей 2 вниз к проводящей поверхности 3, и тогда взаимодействовать с проводящей поверхностью станут все магнитные устройства 5-9. After magnets 6 and 8 began to interact with their magnetic fields with the conductive surface 3, eddy currents began to be induced in the conductive surface, which in turn create magnetic fields that repel magnets 6 and 8 from surface 3. The repulsive force depends on the magnitude the magnetic field generated by the magnetic devices 6 and 8, from the distance from the conductive surface 3 to the magnets 6 and 8, the conductivity of the material from which the conductive surface is made, and the speed of movement. With a sufficiently high repulsive force and the possibility of levitation using a conductive surface, the magnetic devices 5, 7 and 9 can also be lowered (simultaneously or in turn) from the ferromagnetic guide 2 down to conductive surface 3, and then all magnetic devices 5-9 will interact with the conductive surface.
Таким образом обеспечивается переход от левитации с использованием притяжения к ферромагнитной направляющей (феррорельсу) к левитации с использованием отталкивания от проводящей поверхности, при котором магнитные устройства последовательно взаимодействуют с феррорельсом и проводящей поверхностью. При снижении скорости и/или при необходимости перехода от левитации с использованием отталкивания от проводящей поверхности к левитации с использованием притяжения к феррорельсу, описанный процесс осуществляется в обратной последовательности, а магнитные устройства также последовательно взаимодействуют с проводящей поверхностью и феррорельсом.  This ensures a transition from levitation using attraction to the ferromagnetic guide (ferro rail) to levitation using repulsion from the conductive surface, in which magnetic devices sequentially interact with the ferro rail and the conductive surface. With a decrease in speed and / or, if necessary, the transition from levitation using repulsion from the conductive surface to levitation using attraction to the ferro rail, the described process is carried out in the reverse order, and magnetic devices also interact sequentially with the conductive surface and ferro rail.
Использование левитации с притяжением к ферромагнитной направляющей (феррорельсу) при стоянке и малых скоростях, а левитации с отталкиванием от проводящей поверхности на высоких скоростях позволяет взаимно скомпенсировать недостатки схем (способов) левитации, отмеченных ранее. Кроме того, благодаря тому, что схема левитации с отталкиванием от проводящей поверхности является саморегулируемой и устойчивой, то есть в ней зазор между магнитами и проводящей поверхностью в движении регулируется автоматически (при опускании магнита вырастает сила отталкивания и опускание магнита прекращается, а при поднятии магнита сила отталкивания ослабевает и поднятие магнита также прекращается), то снижаются требования к системе регулирования положения магнитов, магнитного подвеса и вагона по высоте, а это приводит к снижению энергопотребления в регулирующей магнитной системе, в которой обычно применяются электромагниты. При использовании левитации с притяжением к феррорельсу левитация оказывается неустойчивой и требуется постоянное корректирование положения по высоте с помощью регулирующей магнитной системы.  The use of levitation with attraction to the ferromagnetic guide (ferrorail) during parking and low speeds, and levitation with repulsion from the conductive surface at high speeds allows you to mutually compensate for the disadvantages of the levitation schemes (methods) noted earlier. In addition, due to the fact that the levitation circuit with repulsion from the conductive surface is self-regulating and stable, that is, the movement between the magnets and the conductive surface in it is automatically adjusted (when the magnet is lowered, the repulsive force grows and the magnet is lowered, and when the magnet is lifted, the force repulsion weakens and the lifting of the magnet also stops), then the requirements for the system for regulating the position of magnets, magnetic suspension and the carriage in height are reduced, and this leads to a decrease energy consumption in a regulating magnetic system in which electromagnets are commonly used. When using levitation with attraction to the ferro rail, levitation is unstable and constant adjustment of the position in height with the help of a regulating magnetic system is required.
Использование одних и тех же магнитов для попеременного взаимодействия с феррорельсом и проводящей поверхностью позволяет снизить массу магнитов и/или энергозатраты на формированием магнитных полей, а также упрощает регулирование положения магнитного подвеса по высоте, так как одновременное взаимодействие магнитов как с проводящей поверхностью, так и с феррорельсом, усложняет устройства и алгоритмы для формирования корректирующих магнитных полей.  The use of the same magnets for alternating interaction with the ferro-rail and the conductive surface allows to reduce the mass of magnets and / or energy consumption for the formation of magnetic fields, and also simplifies the adjustment of the position of the magnetic suspension in height, since the simultaneous interaction of the magnets with both the conductive surface and ferrorails, complicates devices and algorithms for the formation of correcting magnetic fields.
Дополнительные преимущества настоящего изобретения открываются в том случае, когда магнитное устройство формирует несимметричное магнитное поле. Магнитное устройство устанавливается таким образом, чтобы магнитное поле линией, в которой наблюдается асимметрия (или наибольшая асимметрия) магнитное поля проходила преимущественно в направлении от ферромагнитного рельса к проводящей поверхности. В этом случае магнитное устройство в один и тот же момент времени будет преимущественно взаимодействовать с одним из элементов путепровода - ферромагнитной направляющей (феррорельсу) или проводящей поверхностью - даже в том случае, если оно установлено не на краю или той половине магнитного подвеса, который/которая ближе к феррорельсу или проводящей поверхности, но и когда магнитное устройство установлено посередине между феррорельсом и проводящей поверхностью или даже ближе к элементу, противоположному тому, с которым осуществляется взаимодействие (в зависимости от степени асимметрии магнитного поля). Это позволяет менять элемент путепровода, с которым осуществляется взаимодействие, путем поворота магнитного устройства или его отдельных частей, и/или путем поворота магнитного поля (изменения направления асимметрии) вокруг магнитного устройства. Further advantages of the present invention are discovered when a magnetic device generates an asymmetric magnetic field. The magnetic device is mounted so that the magnetic field with a line in which asymmetry (or the greatest asymmetry) is observed, the magnetic field passes mainly in the direction from the ferromagnetic rail to the conductive surface. In this case, the magnetic device at the same moment in time will mainly interact with one of the elements of the overpass - a ferromagnetic guide (ferrorail) or a conductive surface - even if it is not installed on the edge or half of the magnetic suspension, which closer to the ferro rail or the conductive surface, but also when the magnetic device is installed in the middle between the ferro rail and the conductive surface, or even closer to the element opposite to that with which interaction (depending on the degree of asymmetry of the magnetic field). This allows you to change the element of the overpass with which it interacts by rotating the magnetic device or its individual parts, and / or by rotating the magnetic field (changing the direction of asymmetry) around the magnetic device.
Одним из дополнительных преимуществ использования магнитных устройств с асимметрией формируемого магнитного поля, помимо концентрации магнитного поля и, следовательно, повышения эффективности магнитного устройства, является снижение габаритов магнитного подвеса, транспортного средства и путепровода (в частности, по высоте). Это происходит потому, что поскольку при использовании магнитных устройств с симметричным магнитным полем их необходимо либо перемещать между ферромагнитной направляющей (феррорельсом) и проводящей поверхностью, либо они должны располагаться с обоих сторон магнитного подвеса, как у феррорельса, так и у проводящей поверхности, так как магнитные поля, требующееся для взаимодействия с феррорельсом и проводящей поверхностью различаются, а одно магнитное устройство с симметричным магнитным полем формирует одинаковое магнитное поле и сверху, и снизу по определению.  One of the additional advantages of using magnetic devices with asymmetry of the generated magnetic field, in addition to the concentration of the magnetic field and, therefore, increasing the efficiency of the magnetic device, is the reduction in the dimensions of the magnetic suspension, vehicle and overpass (in particular, in height). This is because, when using magnetic devices with a symmetric magnetic field, they must either be moved between the ferromagnetic guide (ferro-rail) and the conductive surface, or they must be located on both sides of the magnetic suspension, both on the ferro-rail and on the conductive surface, since the magnetic fields required to interact with the ferro-rail and the conductive surface are different, and one magnetic device with a symmetrical magnetic field forms the same magnetic field and hu, and from below by definition.
На фиг. 4 показано магнитный подвес 10, расположенный между ферромагнитной направляющей 2 и проводящей поверхностью 3. Подвес 10 на фиг. 4 имеет несколько магнитных устройств, каждое из которых состоит из электромагнитной обмотки 11 , внутри которой горизонтально проходит сердечник 12, имеющий выступы (полюсы) 13. Сердечник 12 с полюсами 13 выполнены из ферромагнитного материала для обеспечения беспрепятственной передачи магнитного поля, формируемого в обмотке 11 , к ферромагнитной направляющей или проводящей поверхности. В зависимости от того, куда направлены полюсы 13, будет направляться магнитное поле, которое формируется только с одной стороны магнитного устройства - той, на которую выходят полюсы. В некоторых вариантах обмотки могут быть выполнены на сердечниках, установленных на месте полюсов 13, а вместо сердечника может использоваться магнитопровод, предназначенных для передачи соединения по магнитному полю этих сердечников. In FIG. 4 shows a magnetic suspension 10 located between the ferromagnetic guide 2 and the conductive surface 3. The suspension 10 in FIG. 4 has several magnetic devices, each of which consists of an electromagnetic winding 11, inside of which a core 12 horizontally passes, having protrusions (poles) 13. The core 12 with the poles 13 are made of ferromagnetic material to ensure the smooth transmission of the magnetic field generated in the winding 11, to a ferromagnetic guide or conductive surface. Depending on where the poles 13 are directed, a magnetic field will be directed, which is formed only on one side of the magnetic device - the one on which the poles go. In some embodiments, the windings can be made on cores installed in place of the poles 13, and instead of the core, a magnetic circuit can be used to transfer the connection along the magnetic field of these cores.
На фиг. 4 показано, что все магнитные устройства установлены так, что полюсы направлены вверх, к ферромагнитной направляющей, для обеспечения левитации способом притяжения. В другие моменты времени магнитные устройства целиком или их части (сердечники с полюсами или только полюсы) могут быть развернуты к проводящей поверхности для обеспечения левитации способом отталкивания. Эти режимы левитации аналогичны описанным по отношению к фиг. 1-3, а переориентация магнитный устройств или их частей может проводиться одновременно или, в преимущественном варианте, по очереди, аналогично процессу смены элемента путепровода, с которым взаимодействуют магнитные устройства, описанному по отношению к фиг. 1-3.  In FIG. 4 it is shown that all magnetic devices are mounted so that the poles are directed upward to the ferromagnetic guide to provide levitation by the attraction method. At other times, all or part of the magnetic devices (cores with poles or only poles) can be deployed to the conductive surface to provide levitation by the repulsion method. These levitation modes are similar to those described with respect to FIG. 1-3, and the reorientation of the magnetic devices or their parts can be carried out simultaneously or, preferably, in turn, similarly to the process of changing the overpass element with which the magnetic devices interact, described with respect to FIG. 1-3.
Разворот магнитного устройства может осуществляться вокруг оси, находящейся в горизонтальной плоскости, например, вдоль оси обмотки или поперек ей. Сердечник с полюсами может разворачиваться, соответственно, вдоль своей оси, совпадающей с осью обмотки, при этом обмотка может оставаться на месте. В том случае, если предусматривается разворот одних лишь полюсов, то они могут разворачиваться вокруг оси сердечника или вокруг оси, поперечной оси сердечника (например, это может быть шарнирное соединение). В любом из этих вариантов происходит перенос полюсов от одного элемента путепровода к другому (от ферромагнитной направляющей к проводящей поверхности или наоборот).  The rotation of the magnetic device can be carried out around an axis located in a horizontal plane, for example, along the axis of the winding or across it. The core with the poles can be rotated, respectively, along its axis coinciding with the axis of the winding, while the winding can remain in place. In the event that only the poles are intended to be rotated, they can be rotated around the axis of the core or around an axis transverse to the axis of the core (for example, it can be a swivel joint). In any of these options, the poles are transferred from one element of the overpass to another (from the ferromagnetic guide to the conductive surface or vice versa).
Несмотря на то, что величина перемещений и перемещаемая масса в подвесе на фиг. 4 снижены по сравнению с подвесом на фиг. 1-3, для изменения элемента путепровода, с которым взаимодействует магнитным полем магнитное устройство, по прежнему требуется механическое перемещение магнитного устройства или его частей. В более предпочтительных вариантах осуществления магнитного подвеса предусматривается магнитное устройство, которое формирует несимметричное магнитное поле (т.е. магнитное поле, обладающее асимметрией) и при этом может изменять ориентацию асимметрии магнитного поля (это также может быть названо как разворот магнитного поля, хотя это может не всегда выглядеть как разворот или поворот, это также может быть переключением или изменением конфигурации магнитного поля или ориентации). P T/RU2015/000724 Despite the fact that the amount of displacement and the displaced mass in the suspension in FIG. 4 are reduced compared to the suspension in FIG. 1-3, to change the overpass element with which the magnetic device interacts with the magnetic field, mechanical movement of the magnetic device or parts thereof is still required. In more preferred embodiments of the magnetic suspension, a magnetic device is provided that generates an asymmetric magnetic field (i.e., a magnetic field having an asymmetry) and can change the orientation of the asymmetry of the magnetic field (this can also be called a reversal of the magnetic field, although this may not always look like a turn or turn, it can also be a switch or change in the configuration of the magnetic field or orientation). PT / RU2015 / 000724
1 1  eleven
Так, например, как показано на фиг. 5, магнитный подвес 14 может содержать магнитное устройство, содержащее множество постоянных магнитов 15-19, собранных в сборку Халбаха. Постоянные магниты 15-19, например, в виде брусков, имеют поперечную (не продольную) ориентацию векторов намагниченности, причем векторное произведение векторов намагниченности соседних постоянных магнитов направлено в одну и ту же сторону вдоль длины брусков (направление также может быть определяться по отношению к плоскости, задаваемой векторов намагниченности какой-либо пары соседних магнитов). Как видно на фиг. 5, векторы намагниченности как бы «поворачиваются» при переходе от одного магнита к соседнему. При переходе слева направо все повороты совершаются против часовой стрелки, а при переходе в обратном направлении - по часовой стрелке. For example, as shown in FIG. 5, the magnetic suspension 14 may comprise a magnetic device comprising a plurality of permanent magnets 15-19 assembled in a Halbach assembly. The permanent magnets 15-19, for example, in the form of bars, have a transverse (non-longitudinal) orientation of the magnetization vectors, and the vector product of the magnetization vectors of the neighboring permanent magnets is directed in the same direction along the length of the bars (the direction can also be determined with respect to the plane defined by the magnetization vectors of any pair of neighboring magnets). As seen in FIG. 5, the magnetization vectors “rotate” as it were when moving from one magnet to the next. When moving from left to right, all turns are performed counterclockwise, and when moving in the opposite direction - clockwise.
Особенностью магнитного поля, формируемого магнитным устройством на фиг. 5, является то, что оно практически полностью направлено в одну сторону (в данном случае вверх, к феррорельсу 2, а к проводящей поверхности 3 поле практически отсутствует), то есть наблюдается высокая степень асимметрии в направлении, поперечном направлению, в котором устанавливаются соседние магниты. Для изменения направления магнитного поля, то есть изменения ориентации асимметрии (разворота магнитного поля) достаточно повернуть на 180° магниты 16 и 18, а магниты 15, 17 и 17 могут оставаться без изменений (или наоборот). Для обеспечения возможности поворота магнитов между магнитами могут быть предусмотрены промежутки или магниты 16 и 18 могут иметь круглую (цилиндрическую) форму. Благодаря этому устраняется необходимость перемещения магнитного устройства или его частей, поскольку в данном случае для изменения ориентации магнитного поля (или его асимметрии) достаточно изменить ориентацию части магнитов, входящих в магнитное устройство. В то же время изменение ориентации асимметрии может меняться ориентация всех магнитов, входящих в состав магнитного устройства, или изменяться ориентация всего магнитного устройства путем его поворота.  A feature of the magnetic field generated by the magnetic device of FIG. 5 is that it is almost completely directed in one direction (in this case, upward, towards the ferro rail 2, and the field is practically absent to the conducting surface 3), i.e., a high degree of asymmetry is observed in the direction transverse to the direction in which the adjacent magnets are mounted . To change the direction of the magnetic field, that is, change the orientation of the asymmetry (magnetic field reversal), it is enough to rotate magnets 16 and 18 by 180 °, and magnets 15, 17 and 17 can remain unchanged (or vice versa). To allow rotation of the magnets between the magnets, gaps may be provided or the magnets 16 and 18 may have a round (cylindrical) shape. This eliminates the need to move the magnetic device or its parts, since in this case, to change the orientation of the magnetic field (or its asymmetry), it is enough to change the orientation of the part of the magnets included in the magnetic device. At the same time, a change in the orientation of the asymmetry can change the orientation of all the magnets that make up the magnetic device, or change the orientation of the entire magnetic device by rotating it.
В показанном на фиг. 6 варианте настоящего изобретения магнитное устройство подвеса 20 содержит множество электрических обмоток 21-25. Обмотки, например, в рейстрековой форме, установлены таким образом, и электрический ток пропускается через них таким образом, что векторное произведение магнитных моментов соседних обмоток направлено в одну и ту же сторону от плоскости, задаваемой магнитными моментами какой-либо пары соседних обмоток. В таком магнитном устройстве также обеспечивается несимметричное магнитное поле, то есть устройство может взаимодействовать с феррорельсом 2 или проводящей поверхностью 3. As shown in FIG. 6 embodiment of the present invention, the magnetic suspension device 20 comprises a plurality of electrical windings 21-25. The windings, for example, in a raster form, are installed in this way, and an electric current is passed through them so that the vector product of the magnetic moments of the neighboring windings is directed to the same side from the plane defined by the magnetic moments of any pair of neighboring windings. In such a magnetic device, an asymmetric magnetic field is also provided, then there is a device that can interact with ferrorail 2 or a conductive surface 3.
Далее будем использовать известные определения.  Further we will use well-known definitions.
1) Выражение [axb] обозначает векторное произведение двух векторов а=(ах, ау, az) и Ь={ЬХ, by, bz). Здесь и далее вектора выделяются полужирным шрифтом. Векторное произведение [axb] есть вектор с=(сх, су, cz) компоненты которого равны сх=ауЬг-агЬу,
Figure imgf000014_0001
Вектор с перпендикулярен плоскости, в которой лежат а и b (И.Е. Тамм "Основы теории электричества", М: Наука, 1989). 1) The expression [axb] denotes the vector product of two vectors a = (a x , a y , a z ) and b = {b X , b y , b z ). Hereinafter, vectors are shown in bold. Vector product [axb] is the vector c = (c x, c y, c z) whose components are equal and x = y and z-Lr L y,
Figure imgf000014_0001
The vector c is perpendicular to the plane in which a and b lie (I.E. Tamm, "Fundamentals of the theory of electricity", M: Nauka, 1989).
2) Магнитный момент токонесущей катушки электрома произвольной формы, т, в общем случае объемных проводников равен т x }]dV , где V -
Figure imgf000014_0002
2) The magnetic moment of the current-carrying coil of an arbitrary-shaped electron, t, in the general case of volume conductors is t x}] dV, where V is
Figure imgf000014_0002
объем проводника, dV - элемент объема, характеризуемого радиус-вектором г, j - вектор плотности электрического тока. Если намотку электромагнита представлять в виде тонкого замкнутого контура, то m , где / - полный ток, dl - элементthe volume of the conductor, dV is the volume element characterized by the radius vector g, j is the electric current density vector. If the winding of an electromagnet is represented as a thin closed loop, then m, where / is the total current, dl is the element
Figure imgf000014_0003
Figure imgf000014_0003
контура. Для плоских контуров последнее выражение дает m = /Sn , где S - площадь, п - единичный вектор нормали к плоскости контура, направленный в соответствии с правилом буравчика (если вращать ручку буравчика в направлении тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика). Магнитный момент является характеристикой электромагнита (обмотки, катушки) в выбранной системе координат (И.Е. Тамм "Основы теории электричества", М: Наука, 1989). contour. For planar contours, the last expression gives m = / Sn, where S is the area, n is the unit normal vector to the contour plane, directed in accordance with the rule of the gimlet (if you turn the gimlet handle in the current direction, the direction of the magnetic moment will coincide with the direction of translational motion gimlet). The magnetic moment is a characteristic of an electromagnet (winding, coil) in the selected coordinate system (IE Tamm "Fundamentals of the theory of electricity", M: Nauka, 1989).
3) Центр электромагнита, го, определяется как г0 = Ζ 1 |ΙΥ// , где L - полная длина контура намотки (в т.ч. для случая многовитковой и/или многослойной намотки), dl - элемент контура. В случае, если контур симметричен, данное определение совпадает с центром симметрии. 3) The center of the electromagnet, th, is defined as r 0 = Ζ 1 | ΙΥ //, where L is the total length of the winding contour (including for the case of multi-turn and / or multi-layer winding), dl is the contour element. If the contour is symmetrical, this definition coincides with the center of symmetry.
4) Поперечная плоскость электромагнита в общем случае - плоскость, проходящая через его центр перпендикулярно вектору магнитного момента. Если электромагнит состоит из одного плоского витка, поперечная плоскость совпадает с плоскостью витка. Если катушка плоская, поперечная плоскость совпадает с плоскостью среднего витка.  4) The transverse plane of an electromagnet in the general case is the plane passing through its center perpendicular to the magnetic moment vector. If the electromagnet consists of one flat turn, the transverse plane coincides with the plane of the turn. If the coil is flat, the transverse plane coincides with the plane of the middle turn.
5) Направление максимальной асимметрии магнитного поля - это направление, вдоль которого должна быть обеспечена максимальная разница значений модуля магнитного поля в точках наблюдения, расположенных симметрично по разные стороны электромагнитного устройства. Поскольку для транспортных средств на магнитном подвесе это направление обычно определяется силой тяжести и совпадает с вертикальной осью транспортного средства, здесь и далее это направление для краткости называется вертикальным. 5) The direction of the maximum asymmetry of the magnetic field is the direction along which the maximum difference of the values of the magnetic field modulus at the observation points located symmetrically on opposite sides of the electromagnetic device. Since for vehicles with a magnetic suspension this direction is usually determined by gravity and coincides with the vertical axis of the vehicle, hereinafter this direction is called vertical for short.
6) Горизонтальная плоскость - плоскость, перпендикулярная вертикальному направлению.  6) Horizontal plane - a plane perpendicular to the vertical direction.
7) Электромагнитное устройство состоит из двух, трех, четырех или более электромагнитов, центры которых смещены друг относительно друга в некотором направлении (далее для краткости называемом продольным направлением). Продольное направление можно вычислить как прямую линию в горизонтальной плоскости, наименее уклоняющуюся от центров электромагнитов, например, методом наименьших квадратов (Линник Ю.В., Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М., 1962). Электромагниты в продольном направлении образуют последовательность, позволяющую определить понятие «соседний электромагнит». У крайних электромагнитов один сосед, у остальных - по два.  7) An electromagnetic device consists of two, three, four or more electromagnets, the centers of which are offset from each other in a certain direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction for brevity). The longitudinal direction can be calculated as a straight line in the horizontal plane, the least deviating from the centers of electromagnets, for example, by the least-squares method (Linnik Yu.V., Least squares method and the basis of the mathematical-statistical theory of processing observations. M., 1962). The electromagnets in the longitudinal direction form a sequence that allows you to define the concept of "neighboring electromagnet." The extreme electromagnets have one neighbor, the others two.
Определенной степенью асимметрии магнитного поля будет обладать любое магнитное устройство, состоящее из обмоток, магнитные моменты которых не коллинеарны (не параллельны или не антипараллельны). Однако в предпочтительном варианте с целью повышения эффективности электромагнитного устройства, которая в одном из вариантов может быть определена как отношение величины магнитного поля к массе (объему) магнитного устройства, обмотки устройства должны быть расположены так, и быть запитаны токами так, чтобы результаты векторных произведений магнитных моментов соседних обмоток были направлены в одну и ту же сторону от плоскости, составленной какой-либо (или, в некоторых случаях, любой) парой магнитных моментов обмоток, входящих в состав электромагнитного устройства. Другими словами, результаты векторных произведений магнитных моментов соседних обмоток находятся в одном и том же полупространстве, получаемом делением пространства плоскостью, составленной какой-либо парой магнитных моментов обмоток, входящих в состав электромагнитного устройства. В этом варианте магнитные моменты соседних обмоток также не коллинеарны, поскольку векторное произведение коллинеарных векторов по определению равно нулю, а для нулевого вектора направление неопределенно.  Any magnetic device consisting of windings whose magnetic moments are not collinear (not parallel or not antiparallel) will have a certain degree of asymmetry of the magnetic field. However, in the preferred embodiment, in order to increase the efficiency of the electromagnetic device, which in one of the options can be defined as the ratio of the magnetic field to the mass (volume) of the magnetic device, the windings of the device should be arranged so that they are energized so that the results of vector products of magnetic the moments of adjacent windings were directed to the same side from the plane composed by any (or, in some cases, any) pair of magnetic moments of the windings that make up electromagnetic device. In other words, the results of vector products of the magnetic moments of adjacent windings are in the same half-space obtained by dividing the space by a plane made up of any pair of magnetic moments of the windings that make up the electromagnetic device. In this embodiment, the magnetic moments of adjacent windings are also not collinear, since the vector product of collinear vectors is by definition equal to zero, and for a zero vector the direction is uncertain.
Необходимо учитывать тот факт, что для настоящего изобретения имеет значение направление векторного произведения, а не его длина. В связи с этим в 2015/000724 It is necessary to take into account the fact that for the present invention the direction of the vector product matters, and not its length. In this regard, in 2015/000724
14 упрощенном способе определения направления векторного произведения может оказаться достаточным построение вектора, создающего правую тройку векторов с магнитными моментами соседних обмоток - в соответствии с настоящим изобретением, два таких построенных векторных произведения для двух или более пар магнитных моментов соседних обмоток должны быть направлены (расположены) с одной стороны плоскости, построенной по одной паре магнитных моментов соседних обмоток (или с одной стороны нескольких таких плоскостей, построенных по парам магнитных моментов соседних обмоток).  14 simplified method of determining the direction of the vector product may be sufficient to build a vector that creates the right three vectors with magnetic moments of adjacent windings - in accordance with the present invention, two such constructed vector products for two or more pairs of magnetic moments of adjacent windings should be directed (located) with one side of a plane constructed from one pair of magnetic moments of adjacent windings (or from one side of several such planes constructed from pairs of ma magnetic moments of neighboring windings).
Кроме того, возможен вариант определения необходимых направлений магнитных моментов обмоток и без определения векторного произведения и построения какого либо дополнительного вектора. Для этого по двум магнитным моментам создается плоскость и далее при наблюдении электромагнитного устройства с одной и той же стороны этой плоскости (из одного и того же полупространства, на которые плоскость делит пространства) кратчайший поворот магнитных моментов обмоток, входящих в устройство, совершается либо всегда против часовой стрелки, либо всегда по часовой стрелке.  In addition, it is possible to determine the necessary directions of the magnetic moments of the windings without determining the vector product and constructing any additional vector. To do this, a plane is created by two magnetic moments, and then, when observing an electromagnetic device from the same side of this plane (from the same half-space into which the plane divides the spaces), the shortest rotation of the magnetic moments of the windings entering the device occurs either always against clockwise, or always clockwise.
Соседство обмоток определяется по их расположению в сборке обмоток, составляющей устройство. Для некоторой заданной обмотки соседней обмоткой будет считаться та обмотка, которая находится ближе всего к заданной обмотке с той или другой стороны от поперечной плоскости, перпендикулярной магнитному моменту обмотки. Таким образом, у заданной обмотки может быть не более двух соседних обмоток.  The neighborhood of the windings is determined by their location in the assembly of the windings that make up the device. For a given winding, the adjacent winding will be considered the winding that is closest to the specified winding on one side or the other from the transverse plane perpendicular to the magnetic moment of the winding. Thus, a given winding can have no more than two adjacent windings.
Также может быть предложен другой способ определения соседства обмоток. Поскольку электромагнитное устройство по настоящему изобретению предназначено для формирования магнитного поля, взаимодействующего с объектом вне устройства, то для электромагнитного устройства (оно еще может называться как сборка обмоток, катушек или электромагнитов) может быть задано продольное направление, преимущественно пролегающее вдоль объекта, с которым предполагается взаимодействие устройства. Продольное направление электромагнитного устройства преимущественно совпадает с продольным направлением транспортного средства и/или путепровода, а также с направлением движения транспортного средства вдоль путепровода, хотя могут быть предусмотрены различные варианты расположения электромагнитных устройств в подвесе такого транспортного средства. В соответствии с этим обмотки устройства будут расположены со взаимным смещением вдоль продольного направления, то есть, преимущественно вдоль направления движения транспортного средства. 00724 Can also be proposed another way to determine the proximity of the windings. Since the electromagnetic device of the present invention is intended to form a magnetic field interacting with an object outside the device, an electromagnetic device (it can also be called an assembly of windings, coils or electromagnets) can be given a longitudinal direction, mainly along the object with which interaction is supposed devices. The longitudinal direction of the electromagnetic device mainly coincides with the longitudinal direction of the vehicle and / or viaduct, as well as the direction of movement of the vehicle along the viaduct, although various options for the arrangement of electromagnetic devices in the suspension of such a vehicle may be provided. In accordance with this, the windings of the device will be located with mutual displacement along the longitudinal direction, that is, mainly along the direction of movement of the vehicle. 00724
15  fifteen
Смещение может определяться по различным точкам, однако в предпочтительном варианте смещение определяется по положению, например, геометрических центров обмоток (электромагнитов, катушек) или по определенному в соответствии с вышеприведенными формулами точек, из которых исходят магнитные моменты обмоток. Г еометрическими центрами могут считаться, в частности, точки симметрии, если обмотки выполнены в виде симметричных изделий, или точки, равноудаленные или в среднем равноудаленные от крайних точек и/или поверхностей обмоток. В то же время смещение по продольному направлению не означает, что эти электромагниты не могут быть смещены в других направлениях. Продольным направлением также может считаться то направление, в отношении которого обмотки смещены и углы между магнитными моментами обмоток, определенные относительно продольного направления, соответствуют настоящему изобретению. The offset can be determined at various points, however, in a preferred embodiment, the offset is determined by the position, for example, of the geometric centers of the windings (electromagnets, coils) or by the points determined in accordance with the above formulas from which the magnetic moments of the windings originate. Geometric centers can be considered, in particular, points of symmetry, if the windings are made in the form of symmetrical products, or points equidistant or on average equidistant from the extreme points and / or surfaces of the windings. At the same time, displacement in the longitudinal direction does not mean that these electromagnets cannot be displaced in other directions. The longitudinal direction can also be considered the direction with respect to which the windings are offset and the angles between the magnetic moments of the windings determined relative to the longitudinal direction correspond to the present invention.
Соседними обмотками в таком случае будет считаться пара таких обмоток, которые смещены относительно продольного направления на наименьшее расстояние в одну или другую сторону вдоль продольного направления относительно заданной обмотки. Например, в том случае, если положение обмотки определяется по ее геометрическому центру, то между проекциями геометрических точек соседних обмоток на продольное направление не находятся проекции геометрических точек других обмоток.  In this case, a pair of such windings that are offset from the longitudinal direction by the smallest distance to one or the other side along the longitudinal direction relative to the specified winding will be considered neighboring windings. For example, if the position of the winding is determined by its geometric center, then between the projections of the geometric points of adjacent windings in the longitudinal direction there are no projections of geometric points of other windings.
В каждой точке магнитные поля разных обмоток складываются векторно. Поскольку магнитное поле формируется всеми обмотками, то результирующее магнитное поле будет складываться как из полей, формируемых обмотками, расположенными в плоскости или под незначительным углом к плоскости, параллельной объекту, для взаимодействия с котором предназначено электромагнитное устройство, так и из полей, формируемых обмотками, расположенными перпендикулярно или с некоторым отклонением от перпендикулярного направления к указанной плоскости обмотками, а значит вклад в формирование магнитного поля вносят все элементы (обмотки), входящие в состав электромагнитного устройства. Кроме того, при таком расположении обмоток в сборке суммарное магнитное поле будет направлено преимущественно в одну сторону от электромагнитного устройства, к объекту, с которым обеспечивается магнитное взаимодействие (на фигурах это направление вниз). Таким образом достигается высокая эффективность устройства в соответствии с настоящим изобретением, которая может быть определена как отношение величины формируемого магнитного поля по отношению к массе устройства. Преимуществом данного варианта выполнения магнитного устройства является то, что для изменения ориентации асимметрии (разворота магнитного поля) не требуется механически перемещать или переориентировать магнитное устройство или какие-либо его части (хотя и такие способы возможны), а достаточно изменить направление токов, а значит и направления магнитных моментов, в обмотках 22 и 24 или во всех обмотках 21-25. Дополнительным преимуществом является то, что смена ориентации асимметрии магнитного поля может происходить практически мгновенно и не требуется применение сложных способов постепенного перехода от взаимодействия магнитных устройств с ферромагнитной направляющей к проводящей поверхности и наоборот. В то же время возможна постепенная (последовательная) смена ориентации асимметрии магнитного поля, если таких магнитных устройств несколько. At each point, the magnetic fields of different windings are added vectorly. Since the magnetic field is formed by all the windings, the resulting magnetic field will consist of both fields formed by the windings located in the plane or at a slight angle to the plane parallel to the object for which the electromagnetic device is intended to interact, and from the fields formed by the windings located perpendicularly or with some deviation from the perpendicular direction to the indicated plane by the windings, which means that all the elements contribute to the formation of the magnetic field ( windings) included in the electromagnetic device. In addition, with this arrangement of the windings in the assembly, the total magnetic field will be directed mainly in one direction from the electromagnetic device, to the object with which magnetic interaction is ensured (in the figures this direction is down). Thus, the high efficiency of the device in accordance with the present invention is achieved, which can be defined as the ratio of the magnitude of the generated magnetic field relative to the mass of the device. The advantage of this embodiment of the magnetic device is that to change the orientation of the asymmetry (magnetic field reversal) it is not necessary to mechanically move or reorient the magnetic device or any of its parts (although such methods are possible), but rather change the direction of the currents, and therefore directions of magnetic moments in windings 22 and 24 or in all windings 21-25. An additional advantage is that the change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field can occur almost instantly and does not require the use of complex methods for the gradual transition from the interaction of magnetic devices with a ferromagnetic guide to a conductive surface and vice versa. At the same time, a gradual (sequential) change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field is possible if there are several such magnetic devices.
Форма витка или обмотки в целом в поперечной плоскости может быть любой. Однако в преимущественном варианте витки и обмотки выполнены в форме гладких линий не содержащих изгибов, поскольку в случае протекания в обмотках больших токов, необходимых для создания сильных магнитных полей, на изгибах будут создаваться предпосылки для выхода обмоток из строя. В показанном на фиг. 1 варианте обмотки выполнены в виде круглых колец. В преимущественном варианте радиусы кривизны (закруглений) изгибов обмоток и витков в соответствии с настоящим изобретением имеют величину не менее 10%, 20%, 30% или 40% от внутреннего поперечного размера обмотки, а предпочтительно не менее 50% - чем больше радиус кривизны, тем более гладкой является кривая и меньше риск выхода обмотки из строя.  The shape of the coil or winding as a whole in the transverse plane can be any. However, in a preferred embodiment, the turns and windings are made in the form of smooth lines that do not contain bends, since in case of large currents flowing in the windings necessary to create strong magnetic fields, preconditions for failure of the windings will be created on the bends. As shown in FIG. 1 variant of the winding is made in the form of round rings. In an advantageous embodiment, the radii of curvature (rounding) of the bends of the windings and turns in accordance with the present invention have a value of not less than 10%, 20%, 30% or 40% of the internal transverse dimension of the winding, and preferably not less than 50%, the greater the radius of curvature, the smoother the curve and the lower the risk of winding failure.
Поскольку электромагнитное устройство в соответствии с настоящим изобретением предназначено для формирования магнитного поля, взаимодействующего с внешним по отношению к электромагнитному устройству объектом - ферромагнитной направляющей или проводящей поверхностью, то это значит, что объект, с которым взаимодействует электромагнитное устройство, не охватывается устройством. Иными словами, объект, для магнитного взаимодействия с которым предназначено электромагнитное устройство, находится вне объема, ограничиваемого любыми прямолинейно соединенными крайними точками, линиями или поверхностями.  Since the electromagnetic device in accordance with the present invention is intended to form a magnetic field interacting with an object external to the electromagnetic device — a ferromagnetic guide or a conductive surface, this means that the object with which the electromagnetic device interacts is not covered by the device. In other words, the object for which the electromagnetic device is intended for magnetic interaction is outside the volume limited by any rectilinearly connected extreme points, lines or surfaces.
Помимо того, что магнитное поле распределено, по меньшей мере, по площади внутри обмотки (при этом сердечник может и отсутствовать, что снижает массу и удешевляет сборку в целом в связи с отсутствием расхода на материал сердечника, например, железа или стали), оно также распределено и в продольном направлении за счет нескольких обмоток, располагающихся вдоль этого направления. Для того, чтобы поле было распределено и в направлении, поперечном продольному и пролегающему в плоскости, параллельной ферромагнитной направляющей и/или проводящей поверхности, возможно располагать рядом несколько рядов подобных сборок обмоток. Однако такая конфигурация может создавать дополнительные сложности с коммутацией подводящих проводов/кабелей. Кроме того, в случае круглых электромагнитов (обмоток) будет наблюдаться неплотная упаковка, а применение квадратных, прямоугольных, ромбических электромагнитов (обмоток) или других видов форм со значительными изгибами ограничивает величину магнитных полей, которые могут формировать эти электромагниты (обмотки), поскольку изгибы проволоки, из которой формируются обмотки, на углах квадратных электромагнитов подвержены эффекту расплющивания сечения, что может привести к разрушению или повышенному электрическому сопротивлению обмотки. In addition to the fact that the magnetic field is distributed at least over the area inside the winding (the core may be absent, which reduces the weight and reduces the cost of the assembly as a whole due to the lack of consumption of core material, for example, iron or steel), it also distributed in longitudinal direction due to several windings located along this direction. In order for the field to be distributed in the direction transverse to the longitudinal and lying in a plane parallel to the ferromagnetic guide and / or conductive surface, it is possible to have several rows of similar winding assemblies nearby. However, this configuration can create additional difficulties with the switching of the lead wires / cables. In addition, in the case of round electromagnets (windings), loose packing will be observed, and the use of square, rectangular, rhombic electromagnets (windings) or other types of shapes with significant bends limits the magnitude of the magnetic fields that these electromagnets (windings) can form, since the bends of the wire , from which the windings are formed, at the corners of square electromagnets are subject to the effect of flattening of the cross section, which can lead to destruction or increased electrical resistance of the winding.
Для устранения необходимости применения множеств параллельных сборок обмоток в соответствии с изобретением и избегания проблем с коммутацией и разводкой коммуникацией, подводящих токи, а также для обеспечения возможности создания сильных магнитных полей, по меньшей мере, часть обмоток устройства может иметь в поперечном направлении вытянутую форму. Например, показанная на фиг. 8 форма обмоток обычно называется рейстрековой. При этом на краях подобных вытянутых электромагнитов обмотки могут иметь закругленную форму, вследствие чего в обмотках подобных электромагнитов отсутствуют изломы и обеспечена возможность беспрепятственного пропускания больших токов, которые могут формировать сильные магнитные поля, распределенные в сборке по площади.  To eliminate the need to use multiple parallel winding assemblies in accordance with the invention and to avoid problems with switching and wiring communications supplying currents, as well as to ensure the possibility of creating strong magnetic fields, at least part of the windings of the device can have an elongated shape in the transverse direction. For example, shown in FIG. The 8th form of the windings is usually called raistrake. At the same time, at the edges of such elongated electromagnets, the windings can have a rounded shape, as a result of which there are no kinks in the windings of such electromagnets and the possibility of unhindered transmission of large currents that can form strong magnetic fields distributed over the area in the assembly is ensured.
На фиг. 7 показан разрез устройства, причем на обмотках 141-147 показано направления течения тока: точка означает ток, направленный на наблюдателя, а крестик означает, что ток направлен от наблюдателя. На фиг. 8 показан вид сверху того же устройства, где также отображены направления токов с помощью стрелок. Направления магнитных моментов mi4i-mi 7 на фиг. 7 определены по правилу буравчика. Электромагнитная система на фиг. 7 располагается на высоте h над проводящей поверхностью 140. На фиг. 8 видно, что благодаря удлиненной форме обмоток 141-147 устройство закрывает большую часть площади проводящей поверхности 140.  In FIG. 7 shows a section of the device, and on the windings 141-147 shows the direction of current flow: a dot means a current directed at the observer, and a cross means that the current is directed from the observer. In FIG. 8 shows a top view of the same device, which also shows the direction of the currents using arrows. The directions of the magnetic moments mi4i-mi 7 in FIG. 7 are determined by the rule of the gimlet. The electromagnetic system of FIG. 7 is located at a height h above the conductive surface 140. In FIG. Figure 8 shows that due to the elongated shape of the windings 141-147, the device covers most of the area of the conductive surface 140.
Дополнительным преимуществом устройства в последнем варианте является то, что обеспечивается компактность устройства в целом, поскольку достигается распределение магнитного поля по площади при относительно малой толщине устройства в высоту в вертикальном направлении (перпендикулярном продольному и поперечному направлениям). Высота сборки будет зависеть от толщины обмоток первой группы, а также от высоты обмоток второй группы, которые располагаются преимущественно в вертикальном направлении. Высота обмоток второй группы может быть сделана соответствующей толщине обмоток первой группы, а значит, толщина всей сборки обмоток (устройства) будет соответствовать толщине обмоток первой группы. Таким образом, благодаря такой плоской структуре устройства может быть достигнута компактность при обеспечении сильного магнитного поля, распределенного по площади, причем указанное поле наблюдается только с одной стороны устройства. Одновременно с этим обеспечивается снижение расхода материала и снижение веса устройства благодаря устранению сердечников электромагнитов. An additional advantage of the device in the latter embodiment is that the compactness of the device as a whole is ensured, since the distribution of the magnetic field over the area with a relatively small thickness of the device in height in the vertical direction (perpendicular to the longitudinal and transverse directions). The height of the assembly will depend on the thickness of the windings of the first group, as well as on the height of the windings of the second group, which are located mainly in the vertical direction. The height of the windings of the second group can be made corresponding to the thickness of the windings of the first group, which means that the thickness of the entire assembly of the windings (device) will correspond to the thickness of the windings of the first group. Thus, due to such a flat structure of the device, compactness can be achieved while providing a strong magnetic field distributed over the area, and this field is observed only on one side of the device. At the same time, a reduction in material consumption and a reduction in the weight of the device are achieved by eliminating the cores of electromagnets.
Ввиду того, что для формирования сильных магнитных полей в обмотках необходимо пропускать сильные токи, между противоположными сторонами одной и той же обмотки и между прилегающими сторонами соседних и расположенных рядом обмоток могут действовать силы большой величины (по закону Ампера). Для того, чтобы обмотки не деформировались, они могут быть механически скреплены в электромагните, в состав которого они могут входить, а электромагниты могут быть соединены между собой.  Due to the fact that strong currents must be passed through to form strong magnetic fields in the windings, large forces can act between the opposite sides of the same winding and between the adjacent sides of adjacent and adjacent windings (according to Ampere's law). To ensure that the windings are not deformed, they can be mechanically fastened in an electromagnet, which they can be part of, and electromagnets can be interconnected.
В некоторых вариантах выполнения часть или все обмотки такого устройства могут быть выполнены сверхпроводящими, для чего они могут быть, например, размещены в емкости с жидким азотом или гелием. Это обеспечит более сильные асимметричные магнитные поля, которые могут быть легко переориентированы.  In some embodiments, part or all of the windings of such a device can be superconducting, for which they can, for example, be placed in containers with liquid nitrogen or helium. This will provide stronger asymmetric magnetic fields that can be easily reoriented.
Приведенные в описании примеры реализации даны лишь в пояснительных целях и могут изменяться, дополняться или исключаться любым образом в пределах объема охраны, определяемого формулой изобретения. Все признаки могут сочетаться в любых комбинациях и последовательностях, применяться вместе или по отдельности таким образом, чтобы обеспечить решение задачи настоящего изобретения и достижение технического результата, а также получение преимуществ, относящихся к отдельным признакам, которые также могут считаться соответствующими дополнительными техническими результатами.  The implementation examples provided in the description are given for explanatory purposes only and may be changed, supplemented or excluded in any way within the scope of protection defined by the claims. All features can be combined in any combinations and sequences, applied together or separately in such a way as to provide a solution to the problem of the present invention and the achievement of a technical result, as well as obtaining benefits related to individual features, which can also be considered relevant additional technical results.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Магнитный подвес транспортного средства для путепровода с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью, содержащий магнитное устройство, выполненное и/или установленное с обеспечением 1. Magnetic suspension of a vehicle for an overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface, comprising a magnetic device, made and / or installed with the provision
5 формирования магнитного поля, имеющего возможность последовательного взаимодействия с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью. 5 of the formation of a magnetic field having the possibility of sequential interaction with a ferromagnetic guide and a conductive surface.
2. Подвес по п. 1 , отличающийся тем, что магнитное устройство установлено с возможностью перемещения между ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью.  2. The suspension according to claim 1, characterized in that the magnetic device is mounted with the possibility of movement between the ferromagnetic guide and the conductive surface.
ю 3. Подвес по п. 1 , отличающийся тем, что магнитное устройство выполнено с обеспечением формирования несимметричного магнитного поля. s 3. The suspension according to claim 1, characterized in that the magnetic device is configured to provide the formation of an asymmetric magnetic field.
4. Подвес по п. 3, отличающийся тем, что магнитное устройство выполнено с возможностью механического разворота.  4. The suspension according to claim 3, characterized in that the magnetic device is configured to rotate mechanically.
5. Подвес по п. 3, отличающийся тем, что магнитное устройство выполнено с 15 возможностью изменения ориентации асимметрии магнитного поля.  5. The suspension according to claim 3, characterized in that the magnetic device is made with 15 the possibility of changing the orientation of the asymmetry of the magnetic field.
6. Подвес по п. 5, отличающийся тем, что магнитное устройство содержит множество постоянных магнитов, собранных в сборку Халбаха, причем изменение ориентации асимметрии магнитного поля обеспечивается разворотом, по меньшей мере, части магнитов, входящих в состав сборки Халбаха. 6. The suspension according to claim 5, characterized in that the magnetic device comprises a plurality of permanent magnets assembled in a Halbach assembly, wherein a change in the orientation of the asymmetry of the magnetic field is provided by the rotation of at least part of the magnets that make up the Halbach assembly.
0 7. Подвес по п. 5, отличающийся тем, что магнитное устройство содержит множество электрических обмоток, причем векторное произведение магнитных моментов соседних обмоток направлено в одну и ту же сторону от плоскости, задаваемой магнитными моментами какой-либо пары соседних обмоток, причем изменение ориентации асимметрии магнитного поля обеспечивается изменением 5 тока, по меньшей мере, в части обмоток.  0 7. The suspension according to claim 5, characterized in that the magnetic device comprises a plurality of electrical windings, the vector product of the magnetic moments of adjacent windings being directed to the same side from the plane defined by the magnetic moments of any pair of adjacent windings, the orientation being changed asymmetry of the magnetic field is provided by changing 5 currents, at least in part of the windings.
8. Подвес по п. 1 , отличающийся тем, что подвес содержит множество магнитных устройств, причем магнитные устройства выполнены с возможностью смены объекта взаимодействия магнитного поля с ферромагнитной направляющей на проводящую поверхность и/или наоборот в разные моменты времени. 8. The suspension according to claim 1, characterized in that the suspension comprises a plurality of magnetic devices, the magnetic devices being configured to change the object of interaction of the magnetic field with the ferromagnetic guide on the conductive surface and / or vice versa at different times.
0 9. Транспортное средство, предназначенное для перемещения по путепроводу с ферромагнитной направляющей и проводящей поверхностью, имеющее магнитный подвес по любому из пунктов 1-8.  0 9. A vehicle designed to move along an overpass with a ferromagnetic guide and a conductive surface, having a magnetic suspension according to any one of paragraphs 1-8.
10. Путепровод для перемещения транспортного средства с использованием магнитной левитации притягивающего и отталкивающего типов, содержащий 5 ферромагнитную направляющую и проводящую поверхность. 10. Overpass for moving a vehicle using magnetic levitation of attractive and repulsive types, containing 5 ferromagnetic guide and conductive surface.
11. Путепровод по п. 10, отличающийся тем, что ферромагнитная направляющая расположена над проводящей поверхностью с обеспечением возможности размещения магнитного подвеса транспортного средства между ними. 11. The overpass according to claim 10, characterized in that the ferromagnetic guide is located above the conductive surface with the possibility of placing a magnetic suspension of the vehicle between them.
12. Путепровод по п. 10, отличающийся тем, что проводящая поверхность выполнена с использованием немагнитного материала.  12. Overpass according to claim 10, characterized in that the conductive surface is made using non-magnetic material.
13. Путепровод по п. 10, отличающийся тем, что ферромагнитная направляющая установлен в местах остановок транспортного средства, проводящая поверхность установлена в местах перемещения транспорта, причем на части путепровода установлены как ферромагнитная направляющая, так и проводящая поверхность.  13. An overpass according to claim 10, characterized in that the ferromagnetic guide is installed at the places where the vehicle stops, the conductive surface is installed at the places where the vehicle is moving, and both the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed on the overpass part.
14. Путепровод по п. 10, отличающийся тем, что ферромагнитная направляющая и проводящая поверхность установлены на всем протяжении путепровода, доступного для перемещения транспортного средства.  14. Overpass according to claim 10, characterized in that the ferromagnetic guide and the conductive surface are installed along the entire length of the overpass available for moving the vehicle.
PCT/RU2015/000724 2015-10-30 2015-10-30 Vehicle magnetic suspension for combined transport route WO2017074212A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000724 WO2017074212A1 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Vehicle magnetic suspension for combined transport route

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000724 WO2017074212A1 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Vehicle magnetic suspension for combined transport route

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017074212A1 true WO2017074212A1 (en) 2017-05-04

Family

ID=58630799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000724 WO2017074212A1 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Vehicle magnetic suspension for combined transport route

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017074212A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107139770A (en) * 2017-05-27 2017-09-08 西南交通大学 A kind of low dynamic action high-speed maglev vehicle suspension rack device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276832A (en) * 1978-12-12 1981-07-07 Sika Zigurd K Transportation device with an electrodynamic suspension
RU2199451C2 (en) * 1999-11-09 2003-02-27 Сыктывкарский лесной институт Санкт-Петербургской лесотехнической академии Vehicle travel limiter
US7533616B2 (en) * 2004-03-15 2009-05-19 Thyssenkrupp Transrapid Gmbh Guiding magnet system and magnetic levitation vehicle equipped therewith
RU2573135C1 (en) * 2014-09-19 2016-01-20 Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА") Magnetic suspension of vehicle for combined overpass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276832A (en) * 1978-12-12 1981-07-07 Sika Zigurd K Transportation device with an electrodynamic suspension
RU2199451C2 (en) * 1999-11-09 2003-02-27 Сыктывкарский лесной институт Санкт-Петербургской лесотехнической академии Vehicle travel limiter
US7533616B2 (en) * 2004-03-15 2009-05-19 Thyssenkrupp Transrapid Gmbh Guiding magnet system and magnetic levitation vehicle equipped therewith
RU2573135C1 (en) * 2014-09-19 2016-01-20 Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА") Magnetic suspension of vehicle for combined overpass

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107139770A (en) * 2017-05-27 2017-09-08 西南交通大学 A kind of low dynamic action high-speed maglev vehicle suspension rack device
CN107139770B (en) * 2017-05-27 2023-06-06 西南交通大学 Suspension frame device of low-power-effect high-speed magnetic levitation vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6758146B2 (en) Laminated track design for inductrack maglev systems
US5517924A (en) Double row loop-coil configuration for high-speed electrodynamic maglev suspension, guidance, propulsion and guideway directional switching
CN111373097B (en) Permanent magnetic suspension train adopting passive low-frequency electromagnetic stabilization
US9517697B2 (en) Providing a vehicle with electric energy using a receiving device adapted to receive an alternating electromagnetic field
US11541761B2 (en) Switch for a track for guiding transportation of a vehicle
JP6970194B2 (en) Power electronics converters for controlling linear electromechanical machines and linear electromechanical machines
US10604898B2 (en) Rail-bound maglev train
US5652472A (en) Magnetodynamic levitation and stabilizing selfregulating system
RU2573135C1 (en) Magnetic suspension of vehicle for combined overpass
KR20210100126A (en) Magnetically Suspensible Automotive Brake Modules
US5253592A (en) Magnetic levitation configuration incorporating levitation, guidance and linear synchronous motor
RU2566507C1 (en) Superconducting electromagnetic device, magnetic suspension and vehicle equipped with such device
RU2579416C1 (en) Electromagnetic device, overpass and vehicle equipped said such device
US5275112A (en) Integrated null-flux suspension and multiphase propulsion system for magnetically-levitated vehicles
WO2017074212A1 (en) Vehicle magnetic suspension for combined transport route
CA2211491A1 (en) Self-regulating system of high speed ground transportation based on permanent magnets
JP4253823B1 (en) Magnetic levitation propulsion device
KR100639265B1 (en) Magnetically levitated transportation system with increased guidance force
US20180319289A1 (en) Electromagnetic Device, Underpass, and Vehicle Equipped with Such a Device
KR20160090529A (en) Magnetic levitation device using a magnetic field generated in the direct current superconducting cable
RU2786679C2 (en) Hybrid electromagnet for maglev system
EP0894660A1 (en) Self-regulating system of high speed ground transportation based on permanent magnets
RU2722765C1 (en) Device of magnetic levitation system for stable high-speed movement of cargoes
JP2834474B2 (en) DC linear motor
JP2003333709A (en) Ground coil of magnetic levitation railway

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15907393

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15907393

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1