[发明专利]一种电磁型磁浮列车的永磁电磁混合磁铁结构

说明书

本申请为分案申请

原申请的申请日为：2007年12月19日

申请号为：200710192657.2

发明名称为：一种电磁型磁浮列车的永磁电磁混合磁铁设计方法及结构

【技术领域】

本发明涉及磁浮列车，具体涉及一种EMS型(电磁型)磁浮列车的永磁电磁混合磁铁结构。

【背景技术】

EMS型磁浮列车的工作机理是利用磁铁吸引轨道来提供悬浮力，并通过改变磁铁所提供的悬浮力使列车保持稳定悬浮，因此，悬浮磁铁是磁浮列车的关键部件，它决定了磁浮列车的承载能力和悬浮性能。

EMS型磁浮列车的悬浮磁铁通常采用电磁铁，例如德国的TR、日本的HSST都采用电磁铁。为了提高承载能力，通常要求选择电磁铁的电流较大，而悬浮间隙又要求较小，这样往往导致车载供电设备的体积和容量大，电磁铁发热严重，对悬浮间隙控制精度的要求较高。

从悬浮磁铁的角度来说，上述问题主要有以下两种解决方案：(1)悬浮磁铁由电磁铁和超导磁铁组成，超导磁铁提供主要的悬浮力，电磁铁控制系统的稳定；(2)悬浮磁铁由电磁铁和永久磁铁组成，永久磁铁提供主要的悬浮力，电磁铁控制系统的稳定。

虽然超导磁铁能提供强磁场，但它的工作温度较低，因此还需提供制冷设备和磁屏蔽装置，这样会增加系统的造价和复杂程度，实现起来比较困难。而永久磁铁能在常温下工作，采用钕铁硼永久磁铁就可以提供磁浮列车所需的磁场，成本较低，实现也比较容易。因此，目前的研究主要采用第二种方案，例如美国的M3、中科院电工所、前沿所等单位都对该方案进行了一定的研究。美国的M3对该领域进行了较深入的研究，但是受永久磁铁安装位置的限制，该装置的承载能力不足，还不能满足工程应用要求。

【发明内容】

本发明针对目前EMS型磁浮列车现有技术存在的不足，提出了一种设计永磁电磁混合磁铁结构，可根据承载能力要求选择永久磁铁的工作点，以满足不同的承载能力要求。

本发明所提出的技术方案是：

一种电磁型磁浮列车的永磁电磁混合磁铁结构，包括永久磁铁、电磁线圈、铁芯及磁轭，所述电磁线圈采用导电材料线绕制于铁芯上，与铁芯构成电磁磁极，所述电磁磁极成行排列，磁轭置于所述永久磁铁之S极和N极外侧，从两侧夹紧永久磁铁，并与电磁磁极底部贴合，所述磁轭和永久磁铁置于相邻的两个电磁磁极之间。

所述相邻两个永久磁铁的磁场方向相反，通电以后相邻两个电磁线圈的磁场方向亦相反。

所述永久磁铁可为矩形结构。

所述永久磁铁可采用至少两块拼装而成。

本发明具有下列技术效果：

(1)本发明在承载重量变化范围较大时，可通过增大永久磁铁的磁极面积的方法，使得永久磁铁工作在最大磁能积点附近，并且工作点的可调整范围较大。

(2)在满足额定承载要求的前提下减小永久磁铁沿磁场方向的长度，可使得永久磁铁的工作点能随电流变化迅速调整，即电流安匝数改变一定量时工作点的调整幅度大，使得悬浮力随电流的变化显著，从而使混合磁铁具有较好的可控性。

(3)由于减小了永久磁铁沿磁场方向的长度，使永久磁铁的工作点随电流变化速度加快(永久磁铁沿磁场方向越短，永久磁铁的工作点随电流变化越迅速)，即悬浮力改变一定量时所需的电流安匝数降低，故在磁浮列车的承载能力保持不变的前提下，可减少电磁线圈所需的最大安匝数，减小电磁铁的体积和重量，进而可以减小车载供电设备的体积和重量。

(4)在同样的承载重量下，通过增大永久磁铁的磁极面积，还可以增大混合磁铁的悬浮间隙，降低磁浮列车对轨道精度的要求。

采用本发明设计的永磁电磁混合磁铁，既适用于EMS型磁浮列车，也适用于其它EMS型磁悬浮系统。

【附图说明】

图1为永久磁铁的B-H曲线；

图2为本发明三个磁极的永磁电磁混合磁铁的结构示意图；

图3为本发明EMS磁浮列车的全磁极混合磁铁的结构示意图；

图4为永久磁铁的拼装示意图。

【具体实施方式】