CN105644388A

CN105644388A - 一种电永磁磁悬浮轨道交通***

Info

Publication number: CN105644388A
Application number: CN201610084821.7A
Authority: CN
Inventors: 陈德荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-06-08

Abstract

一种电永磁磁悬浮轨道交通***，采用一种永磁互斥型悬浮***，利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢悬浮于导轨之上运行；利用直流电机直接驱动永磁磁铁，在永久磁铁之间产生相互作用力的力，使车厢前进、停靠或后退；将该***小型化，可用于许多场合人员或物资的输送。

Description

一种电永磁磁悬浮轨道交通***

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轨道交通***。

背景技术

已有的磁悬浮轨道交通***有两种形式：德国的常导磁吸型(EMS)***和日本的超导磁斥型(_EDS)***。常导磁吸型(EMS)***是利用常规的电磁铁与一般铁性物资相吸引的原理，将列车吸附上来悬浮运行；超导磁斥型(EDS)***则是利用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生相互排斥力，使列车悬浮运行。以上两种磁悬浮***都是由悬浮***、推进***和导向***组成。以上两种磁悬浮***有一个共同的特点，就是悬浮***和推进***均为电磁力，投资费用高昂，运行费用高昂，因而不是每个地方都适宜实施的，不能用作广大百姓通用性的交通工具。已有的磁悬浮轨道交通***最大的问题是：依靠电磁力将整个列车抬起，需要太多的电能，不但浪费，而且如果采用火力发电，用电越多，环境污染越多。

发明内容

本发明的目的在于发明一种实施容易，投资和运行费用低廉，适于频繁停站，便于平民乘坐的磁悬浮轨道交通***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电永磁磁悬浮轨道交通***，由车厢、导轨、悬浮***、推进***和导向***组成，其特征是：悬浮***是在车厢底部安装两排车厢悬浮磁铁，在两根导轨上相应安装两排导轨悬浮磁铁，利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢悬浮于导轨之上运行；推力***是利用安装在车厢上不断旋转的推进磁力轮与安装在导轨侧面的固定不动的推进磁铁阵列上的推进磁铁之间产生相互排斥的力，推动车厢向前、向后运行或停靠。

本发明的有益效果是，一种电永磁磁悬浮轨道交通***可用于城市轨道交通，也可用于农村、企业、风景区、大型物流库房等许多场合，特别是城市轨道交通增添了一位可运行于闹市区、造价较低廉、建造速度快、运行费用低、节约能源、居民乘坐就相当于BRT那么方便的城市轨道交通新成员——液压永磁磁悬浮轨道交通***，对城市闹市区交通拥挤堵塞、等车难问题可起到一定缓解作用。

值得指出的是，本发明采用的是一种永磁互斥型悬浮***，是利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢悬浮于导轨之上运行，无须巨大的电能将车厢浮起，因此，永磁互斥型悬浮***的轨道交通***是一种十分节能的轨道交通***；由于在城市轨道交通和乡间定向交通运行中，在大型工矿企业、游乐场所、风景区等场合使用，速度又不快，浮起的车厢几乎没有阻力，因此使用推进磁力轮-永久磁铁阵列推动车厢，其动力足够，而且可以使用直流电机驱动，因此本发明的一种电永磁磁悬浮轨道交通***是一种既节能又无污染的交通***。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种电永磁磁悬浮轨道交通***实施例结构***示意图。

图1中，100、车厢；110、车厢悬浮磁铁；200、导轨；210、导轨悬浮磁铁；220、推进磁铁阵列；221、推进磁铁；222、推进磁力轮；223、动力传动装置；225、直流电机。

图2是图1的B-B剖视图，表达本发明一种电永磁磁悬浮轨道交通***的悬浮***——永磁相斥型悬浮***原理示意图。

图2中，100、车厢；110、车厢悬浮磁铁；200、导轨；210、导轨厢悬浮磁铁。

图3是本发明的一种液压永磁磁悬浮轨道交通***推进***，利用推进磁力轮一推进磁铁阵列推动车厢运动原理示意图。

图3中，100、车厢；220、推进磁铁阵列；221、推进磁铁；222、推进磁力轮；223、动力传动装置；224、转动传动装置；225、直流电机。

图4是图1中的A-A视图，图4综合表达了本发明一种电永磁磁悬浮轨道交通***的悬浮***、推进***和导向***的基本原理结构。

图4中，100、车厢；110、车厢悬浮磁铁；111、车厢悬浮磁铁；112、车厢悬浮磁铁安装件；113、车厢悬浮限位轮；114、导向轮；115、导向限位安装件；116、防摩擦轮；200、导轨；210、导轨悬浮磁铁；211、导轨悬浮磁铁；212、导轨悬浮磁铁安装件；220、推进磁铁阵列；222、推进磁力轮；224、转动传动装置。

图5和图6是本发明另一种电永磁磁悬浮轨道交通***的结构示意图，图6表示倒车行驶示意图。

图5和图6中，100、车厢；200、导轨；223、动力传动装置；225、直流电机；250、推进磁铁阵列；251、推进磁铁；252、屏蔽体；253、旋转中心；260、推进磁力轮；261、轮体；262、推进磁铁；263、屏蔽体；264、旋转中心。

具体实施方式

下面就一种电永磁磁悬浮轨道交通***的实施，按车厢、悬浮***、推进***和导向***的实施方式加以说明。

1、车厢

本发明是一种电永磁磁悬浮轨道交通***，是利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢悬浮于导轨之上运行。既然是使用永久磁铁，为了节约制造成本和运行成本，车厢应该设计成轻量车厢，即尽量减轻重量，这主要在结构设计方面，在材料选择方面，在车厢设备选择方面要有选择。当然，不管是设计大载客量车厢，还是小载客量车厢，都应进行原理试验，使车厢在运行中确保能悬浮起来；设计中，车厢长宽比是一个重要方面。

要求得出车厢厢体总质量和载荷总质量，即车厢总重量。

2、悬浮***

2.1悬浮力设计

悬浮***主要是车厢悬浮磁铁和导轨厢悬浮磁铁。

1)设计获得最佳排斥力的车厢悬浮磁铁和导轨厢悬浮磁铁，以及各自的形状、尺寸和它们之间的安装关系和方法。

2)悬浮力计算

根据车厢的大小和载荷的大小，车厢上设置有数个车厢悬浮磁铁，分别布置在车厢底部的两侧；

在两根导轨上各布置一排导轨厢悬浮磁铁，要求从车辆起点到终点都必须布置。车厢悬浮磁铁中的车厢悬浮磁铁(111)和导轨厢悬浮磁铁中的导轨悬浮磁铁(211)成对应同极排斥状态。在设计中，车厢悬浮磁铁(111)的总质量计入磁铁排斥力质量A；车厢在运行中，能确保和车厢悬浮磁铁(111)成对应同极排斥状态的导轨悬浮磁铁(211)的总面积之下的导轨悬浮磁铁的总质量计入磁铁排斥力质量B；磁铁排斥力质量A加磁铁排斥力质量B就是一节车厢的磁铁排斥力总质量。

用模拟的方法测试出车厢悬浮磁铁(111)与导轨悬浮磁铁(211)在车厢限定悬浮高度下单位磁铁排斥力质量最大排斥力，即每公斤磁铁排斥力质量的磁铁可产生多大的排斥力，单位可以Kgf计算。

根据车厢总重量和单位磁铁排斥力质量最大排斥力，计算出需要多少磁铁，然后根据试验情况，在车厢悬浮磁铁中和导轨厢悬浮磁铁中按规定设计布置这些磁铁，就可以得到能满足要求的悬浮***。

实施时要特别注意：导轨上悬浮磁铁的形状、尺寸和密度，车厢上悬浮磁铁的形状、尺寸和密度，要求无论车厢运行到什么地方，要确保车厢悬浮磁铁和导轨悬浮磁铁的“接触”(有间隙)面积，确保“排斥九”。

2.2悬浮高度限定

车厢悬浮磁铁(111)与导轨悬浮磁铁(211)之间“接触”距离越近，相互排斥力越大，磁力利用效率越高；但是由于载荷是不断变化的，有时会产生突然发生载荷巨大变化的情况，太近了就容易发生车厢与导轨之间的摩擦，因此必须对车厢的悬浮高度加以限定，这里安装了车厢悬浮限位轮(113)，这样，即使悬浮力安全系数取很大，车厢高度也不会升得很高，同时也不会因为载荷大而使车厢恳浮高度降低。

3、推进***

本发明一种电永磁磁悬浮轨道交通***的推进***由推进磁力轮、推进磁铁阵列、直流电机、动力传动装置和转动传动装置组成。直流电机(225)驱动动力传动装置(223)带动转动传动装置(224)，从而带动推进磁力轮(222)转动，推进磁力轮(222)通过对推进磁铁阵列(220)中推进磁铁(221)的耦合作用，因推进磁铁阵列(220)固定不动，所以推进磁力轮(222)就带动车厢(100)向前运行；如需车厢倒车运行时，可将直流电机反转，从而使推进磁力轮反转即可，非常方便。

当然，需要多少扭矩的推进磁力轮和推进磁力轮的数量及其配套的磁铁阵列，还有推进磁力轮与磁铁阵列的安装位置关系等，应根据车辆和载荷的总重量和运行速度计算，并通过模拟试验确定。

由于在城市轨道交通和乡间定向交通运行中，在大型工矿企业、游乐场所、风景区等场合使用，速度又不快，浮起的车厢几乎没有阻力，因此使用推进磁力轮一永久磁铁阵列推动车厢，其动力足够，而且使用直流电机驱动，既节能又无污染。

4、导向***

导轨的轨迹决定了运行的基本路线，通过推进***以及车厢上安装的导向限位安装件(115)、导向轮(114)与导轨之间的作用，以保证车辆按照轨道运行。

各***准备完成，需要进行正式进行样车、轨道运行试验，以检验结构的安全性、载荷量、运行速度、控制的灵活性、倒车性能、刹车性能、用电指标等。

本发明的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，运行时可实现较高速度的运行，运行中也可象电风扇一样实现无级调速，但由于无摩擦，刹车***需认真设计。

图5和图6表达本发明另一种电永磁磁悬浮轨道交通***，图5中，由推进磁铁阵列(250)代替了图1中的推进磁铁阵列(220)，由推进磁力轮(260)代替了图1中的推进磁力轮。

一种电永磁磁悬浮轨道交通***，由车厢、导轨、悬浮***、推进***和导向***组成，其特征是：悬浮***是在车厢底部安装两排车厢悬浮磁铁，在两根导轨上相应安装两排导轨厢悬浮磁铁，利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢恳浮于导轨之上运行；推力***是利用安装在车厢上不断旋转的推进磁力轮与安装在导轨侧面的固定不动的推进磁铁阵列之间产生相互排斥的力，推动车厢向前、向后运行或停靠。

如上所述的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，其特征是：推进磁力轮是在车厢里动力旋转轮的四周安装有一定形状的推进磁铁，推进磁铁阵列是在导轨侧面安装的有一定形状的推进磁铁阵列；推进磁铁通过屏蔽体使磁铁单方向磁力增强，而其余方向磁力尽量屏蔽掉。

如上所述的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，其特征是：推进磁铁阵列中的单元推进磁铁可以按旋转中心旋转，当车厢向前运行时，单元推进磁铁的磁力朝向前行方向，推进磁力轮的旋转方向使轮上推进磁铁的磁力与单元推进磁铁的磁力产生相互排斥的力；当车厢向后运行时，通过单元推进磁铁的转向，将单元推进磁铁的磁力朝向向后运行的方向，同时推进磁力轮反转。

图5和图6在实施中，车厢、导轨、悬浮***和导向***与图1相同，推进***的推进磁力轮与推进磁铁阵列关键点是，在设计推进磁力轮与推进磁铁阵列各自的结构时，下列项目需要相互结合设计，综合考虑：

推进磁力轮的最外缘直径，

推进磁力轮所受直流电机驱动的力矩，

推进磁铁阵列中单元推进磁铁的间距，

推进磁铁阵列中单元推进磁铁的倾斜角度，

推进磁力轮与推进磁铁阵列中推进磁铁面对的面积；

相互推力的大小，

运行速度，等。

同时，初步设计完成后，需模拟试验其效果并不断改进再定稿。

直流电机的功率、传动机构、推进磁铁的屏蔽效果等，需要实验得出结果。

其余结构，包括推进磁铁阵列中单元推进磁铁的转向结构，属于传统机械设计范围，一般机械工程师可以完成。

当本轨道交通***进行小型化设计时，就形成一套小型人员或物资输送***。

Claims

1.一种电永磁磁悬浮轨道交通***，由车厢、导轨、悬浮***、推进***和导向***组成，其特征是：悬浮***是在车厢底部安装两排车厢悬浮磁铁，在两根导轨上相应安装两排导轨悬浮磁铁，利用永久磁铁同极相斥原理，在车厢悬浮磁铁与导轨悬浮磁铁之间产生相互排斥的力，使车厢悬浮于导轨之上运行；推力***是利用安装在车厢上不断旋转的推进磁力轮与安装在导轨侧面的固定不动的推进磁铁阵列上的推进磁铁之间产生相互排斥的力，推动车厢向前、向后运行或停靠。

2.如权利要求1所述的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，其特征是：推进磁力轮是在车厢里的推进磁力轮轮体四周安装有一定形状的推力磁铁，推进磁铁阵列是在导轨侧面安装的有一定形状且按一定要求定向排列安装的推力磁铁；推进磁力轮和推进磁铁阵列中的推进磁铁通过屏蔽体使磁铁单方向磁力增强，而其余方向磁力尽量屏蔽掉。

3.如权利要求2所述的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，其特征是：推进磁铁阵列中的推力磁铁可以按旋转中心旋转，当车厢向前运行时，推力磁铁的磁力朝向前行方向，推进磁力轮的旋转方向使轮上推力磁铁的磁力与推进磁铁阵列中的推力磁铁的磁力产生相互排斥的力；当车厢向后运行时，通过推进磁铁阵列中的推力磁铁的转向，将推进磁铁阵列中的推力磁铁的磁力朝向向后运行的方向，同时定向磁力轮反转。

4.如权利要求2所述的一种电永磁磁悬浮轨道交通***，其特征是：将车厢及轨道按需要进行小型化设计，便形成一套小型化人员或物资输送***。