[發明專利]梳槽形磁懸浮機構及其列車系統

無效

• 申請號: 200910262693.0
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN102101445A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 伍錦程
• 申請（專利權）人: 伍錦程
• 主分類號: B60L13/04
• 分類號: B60L13/04;H02N15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于磁懸浮列車技術領域，涉及到磁懸浮系統的構成，以及導向和驅動系統。本發明提供一種結構簡易的梳槽形磁懸浮列車系統和導向驅動一體化系統。

背景技術

磁懸浮列車是最近幾十年發展起來的新型交通工具，具有高速，平穩舒適的特點。目前主要有三種類型的磁懸浮列車技術在發展和應用，技術上成熟的有德國的常導型磁懸浮列車，已經達到商品化使用的程度，如上海建成的浦東機場專線磁懸浮列車，另外兩種分別是日本研制的超導型磁懸浮列車和中國新發展起來的永磁型磁懸浮列車。常導型磁懸浮列車技術雖然達到了商品化的程度，但存在技術高難復雜，造價高昂，每公里造價高達3億元，并且運行耗能較高，因此難于大規模建造。而超導型磁懸浮列車由于需要使用超低溫冷卻系統，近期更是難于實際應用。永磁型磁懸浮列車雖然具有技術難度低和節能的優點，造價也相對較低，但是由于整條軌道都要用大量的永磁體建造，所以造價還是偏高，特別是整條軌道都有永磁場，容易吸附鐵磁性東西，會給軌道的養護和行駛安全帶來諸多問題。

發明內容

常導型和超導型磁懸浮列車存在技術高難復雜，造價昂貴的問題，而永磁型磁懸浮列車存在軌道造價昂貴以及養護困難的問題。本發明提供了一種技術難度低，造價低，節能環保的磁懸浮列車系統，很好地解決了上述問題。

本發明的磁懸浮列車系統主要包含了梳槽形磁懸浮系統和導向驅動一體化輪轂系統。

磁懸浮系統由高磁導率軟磁材料制造的軌道和車載磁體構成，軟磁軌道采取多條縱向槽溝結構，其橫截面呈梳形結構，各條槽齒間形成多條等間隔的槽溝，用于吸入車載的磁體，軟磁軌道分為左右兩條，中間分開一定的距離，每條軟磁軌道上的槽溝數量不限制，可根據實際需要的磁懸浮力的大小來設置。車載磁體由多條磁體等間隔且同極相向地排列在非磁性基板上，磁體條數與軟磁軌道上的槽數相同，整體的橫截面也象軟磁軌道橫截面一樣呈梳形結構，車載的各條磁體相對于軟磁軌道齒槽交錯插入，磁體處在槽溝的中央，與槽溝的四周都保持一定的間隔而不相接觸，請參照圖1。磁體的磁通線通過兩邊高磁導率的槽齒構成各自的磁通回路，每一條磁體的兩個磁極都產生鈄向吸引力并合成向上的磁懸浮力，請參照圖3和圖4，磁懸浮力的大小由磁體插入槽中的深度所決定，以磁體剛插入槽時磁懸浮力最大，插入槽的深度越大，磁懸浮力越小，這是因為磁體的磁通線從兩邊磁極穿越空隙到達槽齒時的方向不同所產生的結果，在磁體插入軌道槽中的部分，磁通線穿兩邊空隙時基本上呈水平方向，且兩邊方向相反，因此合成向上的懸浮力很小，但磁體沒插入槽的部分，兩邊的磁通線要向上進入槽齒，向上的鈄度比較大，所以合成向上的懸浮力就比較大，因此磁懸浮力主要是由沒有插入槽中的那部分磁體所產生，也就是說磁體插入槽中的深度越小，處在槽外的磁體部分就越多，并且磁通向上的鈄角就越大，所產生的磁懸浮力也就越大，反之就越小。當列車的重量增加時，增加的重量就會把磁體往下拉，而拉出來的磁體又會增加磁懸浮力，兩者達到新的平衡。而當列車的重量減輕時，磁懸浮力就會大于重力，這又會把磁體往槽內吸，磁懸浮力隨即減小，兩種力重新達到平衡。所以這種梳槽形磁懸浮結構具有自行跟隨列車重量變化相應調整磁懸浮力的特點，車載磁體的磁場強度不需要調控，所以特別適合用永磁體作車載磁體，軌道則用普通的軟磁鋼材而不需用永磁體。

當磁體處在軟磁軌道槽溝的中央位置時，磁體兩端極面與兩邊槽壁之間的間隔距離相等，水平方向的吸引力相等但方向相反，水平方向的合力為零，磁體在槽溝中央保持平衡而不偏向任何一邊，但是這種懸浮在空中的平衡是極不穩定的，只要有一點微小的干擾，就會打破平衡而導致磁體偏向一邊，如果不加控制的話，磁體的偏向吸引力就會越偏越大，最終會被吸附到一邊槽壁上，特別是在列車運行轉向時，轉向所產生的離心力就會導致磁體偏向一邊而碰槽。因此就需要設置一種導向裝置來把磁體控制在槽溝的中央。本發明采用導向輪與導向軌道機械接觸定位的方法來把磁體控制在軟磁軌道槽的中央。

請參照圖5，在路基6上左右兩條軟磁軌道2的中間位置安裝一條導向軌道4，安裝在列車車廂上的導向輪3為兩個一對地夾住導向軌，這樣車廂就不會左右移動，從而把磁體1定位在軟磁軌道槽的中央。而當磁體被定位在軌道槽的中央時，磁體就沒有偏向力，所以導向輪作用于導向軌上的接觸壓力是很小的。