[发明专利]一种用于永磁电动式磁悬浮列车的静态悬浮装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，具体涉及一种用于永磁电动式悬浮列车的悬浮装置。

背景技术

永磁电动式磁浮列车主要是利用楞次定律的原理，位于列车上的永磁体所产生的磁场，在列车运行时这个磁力线被轨道上的闭合线圈切割，从而在闭合线圈中产生感生电流，这个感生电流的方向是阻止原磁体磁通变化的，因此产生悬浮力。其优点是，在应用速度下，悬浮间隙较大，不需要进行主动控制。

目前，电动式磁浮列车的悬浮装置主要有两种类型：1、超导电动悬浮，如日本的MLX型超导磁浮列车；2、永磁电动悬浮，如美国的Magplane。

超导电动悬浮的方式目前较为成熟，在国外已有相应的实验列车。其缺点是车体须安装超导制冷和液氮密封系统，运行和维护费用高。

永磁电动悬浮的方式目前都是实验室的模型研究,与超导电动悬浮方式相比较，悬浮和驱动均采用汝铁硼永磁体结构，车上不用安装悬浮和励磁绕组及相应的供变电系统，提高了系统的可靠性，降低了制造和运营成本。

但是，上述两种电动式悬浮方式在静止时不能悬浮，低速运行时，这个悬浮力不足以使列车悬浮在导轨上，需要有车轮支撑，必须达到一定速度后才能起浮。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种新型永磁电动悬浮装置,使之克服现有技术的缺点。

本发明的目的是通过如下手段实现的。

一种用于永磁电动式磁悬浮列车的静态悬浮装置，使永磁电动式悬浮列车实现可控制的静态悬浮。包括安装在磁浮列车的转向架、设置在转向架上的圆柱状永磁体模块编组、圆柱状永磁体模块编组配合的异型导轨；其中:

在一个转向架内，采用四个柱状永磁体构成圆柱状永磁体模块编组:四个圆柱状永磁体模块两两相对对称地设置在转向架的左右侧沿,每一侧沿上的两个圆柱状永磁体模块同轴安装在旋转双轴伸电机的两个输出轴上,旋转双轴伸电机输出轴与半筒状导槽几何中心重合；固定模块将旋转双轴伸电机固定在转向架上；圆柱状永磁体模块采用径向和弧向的充磁方式。

本发明装置通过旋转双轴伸电机带动圆柱状永磁体模块沿轴向方向作圆周运动。永磁体模块在旋转过程中，半筒状导轨将沿径向方对永磁体模块提供一个排斥力，在永磁体模块左右不偏移的情况下，这个排斥力的合力表现为悬浮力；在永磁体模块左右偏移的情况下，这个排斥力的合力既表现出向上的悬浮力，同时也表现出左右的导向力。无论是悬浮力还是导向力，它们都随着气隙的增大而减小。所谓导向是指在横断面上保证悬浮架的中心不偏离导轨中心。

采用本发明的结构，圆柱状永磁体模块的设计应满足的前提条件：

1、列车静浮时，在单个转向架上的每横向的两个圆柱状永磁体模块的圆心应与导轨的圆心重合。这样，当两侧驱动圆柱状永磁体模块的旋转双轴伸电机转速不同步时，列车不会左右摇晃，以保证乘坐的舒适性。

2、当列车在允许范围内负重时，所需悬浮和导向消耗功率均由驱动柱状永磁体的旋转双轴伸电机提供。所选双轴伸电机的最小功率是能保证列车满载悬浮在额定气隙时所消耗的功率。

当磁浮列车处于未起浮状态时，此时车体通过支撑块将其支撑以保证圆柱状永磁体模块与半筒状导轨有一很小的气隙，双轴伸电机处于未工作状态；当磁浮列车工作在额定悬浮气隙时，通过调节双轴伸电机带动圆柱状永磁体模块旋转，随着转速的增加，半筒状导轨提供的悬浮力也越来越大，车体开始向上悬浮，当悬浮高度与额定气隙相同时保持转速不变，从而保证磁浮列车悬浮在额定气隙下。

当磁浮列车通过弯道时，悬浮架下的圆柱状永磁体模块与半筒状导轨将产生偏移，靠近侧的导轨将提供较大的排斥力，远离侧的导轨提供较小的排斥力，永磁体受到的合力为靠近侧指向远离侧，从而保持车体不偏离导轨的中心位置。

为了提高系统效率，在利用本发明方案来设计悬浮系统时，在保证正常工作和经济性的前提下，尽量增加导轨的厚度和导轨材料的电导率。

由上所述，在合理的设计条件下，采用本发明结构，可使永磁电动悬浮方式的列车与导轨在水平方向无相对运动的情况下而使车体悬浮，同时具有导向功能。解决了永磁电动悬浮方式的磁浮列车不能静浮的缺点。

附图说明

附图1是本发明各模块的结构示意图。

附图2是图1沿导轨方向的侧视简图。

附图3是本发明中永磁体模块与导轨的尺寸和位置关系示意图

附图4是在附图3所示参数下悬浮力随单个永磁体模块转速变化实验曲线图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构作进一步的详述。