專利名稱：磁浮動力艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁懸浮列車所用的懸吊裝置，具體地說，涉及一種管道真空吊軌懸浮列車使用的磁浮動力艙。
在當今交通技術(shù)領(lǐng)域中，采用磁懸浮列車的運輸系統(tǒng)被喻為二十一世紀交通領(lǐng)域的綠色革命。雖然二十世紀四十年代起已有人提出采用磁懸浮方式實現(xiàn)車輛運行的思想，終因這涉及全新的運行技術(shù)，而且是多學(xué)科的綜合技術(shù)，直至四十年后的八十年代才有實際的電磁懸浮列車問世。迄今，德國、日本等國先后在電磁懸浮列車方面已發(fā)展到實用階段，如德國的TR系列“常導(dǎo)”型電磁懸浮列車，采用直線電機推進，時速可達450Km/h。這種電磁懸浮列車需將路基高架，再將車體底部環(huán)抱在軌道上方，以避免車體脫軌或傾覆。八十年代日本率先推出MLX01系列“超導(dǎo)”型磁懸浮列車，它需使用低溫超導(dǎo)線圈，借以產(chǎn)生強大的磁場，列車在U形槽內(nèi)走行，槽的側(cè)壁間隔地安裝著“8”字形導(dǎo)電環(huán)，既有導(dǎo)向作用，更是借以對列車產(chǎn)生浮力的感應(yīng)線圈。這些現(xiàn)有技術(shù)均可參見《磁懸浮列車重大技術(shù)經(jīng)濟問題研究報告》(磁懸浮列車技術(shù)匯編1998.8)當今的這些現(xiàn)有技術(shù)磁懸浮列車均屬于“臥軌式”電磁懸浮結(jié)構(gòu)，它們的共同缺點在于造價過高，其中“常導(dǎo)”型磁懸浮列車每公里造價約需1.5億圓人民幣，而“超導(dǎo)”型者更需要高達6.8億圓人民幣的昂貴投資。另外，它們的超載潛力極為有限，只有客運使用意義。更為現(xiàn)實的缺點在于這種“臥軌式”電磁懸浮列車與現(xiàn)有的各種運輸系統(tǒng)的兼容性差。具體地說，在與機場、港口、普通輪軌鐵路、公路等兼容作業(yè)問題上存在諸多技術(shù)上的困難。而且，以上述結(jié)構(gòu)列車構(gòu)成的運輸系統(tǒng)屬“敞開式”系統(tǒng)，難于進一步提高列車的速度。
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，可為懸吊式永磁懸浮列車提供懸吊支承及動力的磁浮動力艙。
本發(fā)明的目的是以如下方式實現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種永磁補償式懸浮列車用的磁浮動力艙，它被安裝在車體上部并包括永磁懸吊部分和動力部分，其特征在于所述永磁懸吊部分包括永磁吸浮機構(gòu)和永磁斥浮機構(gòu)，其中所述永磁吸浮機構(gòu)包括固定安裝在所述動力艙內(nèi)頂部的車吸浮永磁鐵，它與安裝在弓形吊枕上鐵磁性軌板組成永磁吸浮機構(gòu)。所述弓形吊枕的弦線部分有開口，用以容納所述磁浮動力艙。所述磁浮動力艙兩側(cè)面有垂直于車體軸線安裝的、永磁材料制成的補償翼板，它們與所述弓形吊枕弦線部分開口兩側(cè)的平直翼面上安裝的枕板上的永磁鐵軌板組成永磁斥浮機構(gòu)。
所述磁浮動力艙內(nèi)頂部兩側(cè)安裝的動力電磁鐵裝置與所述弓形吊枕的鐵磁性軌板兩側(cè)安裝的軌動力磁極組成直線電機，用以驅(qū)動列車沿軌道運行或制動列車。
所述磁浮動力艙內(nèi)的兩個側(cè)壁上還裝有導(dǎo)向電磁鐵裝置。
所述磁浮動力艙內(nèi)的中部裝有動停架，該動停架上安裝一對可繞軸轉(zhuǎn)動的起停動力輪，受液壓動力傳動機構(gòu)的驅(qū)動，可在與軌道接觸和脫離兩種狀態(tài)間變換，用以提供列車運行的輔助動力，或提供列車的制動力。
所述磁浮動力艙兩側(cè)安裝有永磁直線電動機的車載定子繞組，該定子繞組與變頻調(diào)速器相連，以便周期性地變換該繞組的勵磁極性。所述車載定子繞組與軌道的軌板上等間距固定安裝的永磁極組成永磁直線電動機。
使用本發(fā)明的磁浮動力艙可充分消除產(chǎn)生機械摩擦力的根源。如果再考慮到本磁浮動力艙所適用的真空永磁懸浮列車實際運行在10-2大氣壓環(huán)境的因素，則由于使用本磁浮動力艙，使得列車行進時耗能極少，計算表明，列車在整個系統(tǒng)中的懸浮功耗降低至接近0千瓦/噸的水平，而現(xiàn)有技術(shù)的TR系列列車為1千瓦/噸。另外，如果以現(xiàn)有技術(shù)中TR系列和MLX系列的“臥軌式”電磁懸浮列車的運行耗能為1，則本發(fā)明“吊軌式”永磁懸浮列車系統(tǒng)的運行耗能僅為1/100，這些都為本發(fā)明系統(tǒng)提供了充分降低運行成本的發(fā)展空間，可大大提高與之配套的永磁懸浮列車的超載潛力，兼具客運和貨運意義。此外，本磁浮動力艙可充分保證列車運行中所需的動力，并可靈活地控制列車的起停及運行速度。
以下將參照附圖通過對具體實施例的詳細描述，使本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)和優(yōu)點變得愈為清晰，其中

圖1是本發(fā)明磁浮動力艙的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2表示安裝圖1所示磁浮動力艙的永磁懸浮列車及與之配合的弓形軌枕的結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖3表示安裝在動停架上的起停動力輪處于工作狀態(tài)的示意圖；圖4表示安裝在動停架上的起停動力輪處于非工作狀態(tài)的示意圖。
以下參照圖1和2以一種GKC06型管道真空永磁補償懸浮列車為例說明本發(fā)明磁浮動力艙的結(jié)構(gòu)和與它弓形軌道的配合情況。
本實施例的GKC06系統(tǒng)采用永磁補償懸浮技術(shù)，實現(xiàn)永磁斥懸浮和永磁吸懸浮相互補償?shù)膮f(xié)同工作，從而大幅度提高列車的承載能力，并降低磁懸浮路的造價。
如圖2所示，本實施例的磁浮動力艙用于將磁懸浮列車車體3懸吊在一密封管道100中運行。具體地說，弓形吊枕5借助倒T形縱向加強筋7固定安裝管道100內(nèi)的頂部，弓形吊枕5的圓弧部分與密封管道100的內(nèi)壁吻合，其下部直線部分5′的中間段有開口，用以容納車體3的磁浮動力艙，而所余平直段上裝有鐵磁性斥浮基板4，基板4上安裝構(gòu)成斥懸浮機構(gòu)的平板狀軌永磁體2。
本實施例的磁浮動力艙安裝在車體3的上部，磁浮動力艙外部側(cè)面與車體軸線垂直的兩翼上安裝鐵磁性基板5″，所述鐵磁性基板5″下表面安裝有平板狀車永磁體1，車永磁體1與軌永磁體2之間的氣隙為5-15mm，二者以相同磁極的平面彼此相對，其間相互作用的斥力使磁懸浮車體3懸浮在軌道上。
結(jié)合圖1和圖2可以看出，永磁吸浮機構(gòu)包括本實施例磁浮動力艙內(nèi)頂部的寬板狀車吸懸浮永磁板8，它被安裝在鐵磁性吸浮基板9上，而所述鐵磁性吸浮基板9又被安裝在升降橫梁10上，升降橫梁10與液壓系統(tǒng)11固定連接。另外，在所述吸浮永磁板8上方的弓形吊枕5上對應(yīng)地設(shè)置鐵磁性吸浮軌板12。其中車吸懸浮永磁板8與鐵磁性吸浮軌板12之間產(chǎn)生的吸引力使列車懸??；借助液壓系統(tǒng)11，由與之相連的微型計算機根據(jù)列車運行的情況控制所述升降橫梁10，使車吸懸浮永磁板8隨鐵磁性吸浮基板9沿導(dǎo)向柱32升降，從而保持車吸懸浮永磁板8與弓形吊枕5上安裝的鐵磁性吸浮軌板12間的氣隙在10-40mm范圍。
又如圖1和2所示，本實施例的磁浮動力艙內(nèi)，關(guān)于中軸線對稱的兩側(cè)裝有標號14表示的車動力電磁鐵，與此車動力電磁鐵14對應(yīng)位置的上方并在鐵磁性吸浮軌板12的兩側(cè)設(shè)置軌動力磁極15。所述車動力電磁鐵14與軌動力磁極15之間通過傳感器產(chǎn)生正反向磁場，以推動列車向前或向后運動。
另外，磁浮動力艙內(nèi)兩側(cè)壁上還安裝車導(dǎo)向電磁鐵16，與車導(dǎo)向電磁鐵16對應(yīng)地，在弓形吊枕5上安裝鐵磁性導(dǎo)向軌17。車導(dǎo)向電磁鐵16與鐵磁性導(dǎo)向軌17間保持一定的氣隙，當超出該限定值時，則由同側(cè)安裝的傳感器控制車導(dǎo)向電磁鐵16通電，并產(chǎn)生磁場，吸引同側(cè)的鐵磁性導(dǎo)向軌17，使磁懸浮車體3回到上述限定的氣隙范圍。
圖1中還示出，在本實施例的磁浮動力艙內(nèi)部的鐵磁性吸浮基板9下面中央部位，對稱地安裝著一對動力輪27，它們固定安裝在動停架鋼梁28上。動力輪27分別與各自的電動機29共軸，電動機29與各自的動力輪27相對地固定在動停架鋼梁28上。動停架鋼梁28的一端與彈簧支座30相連，另一端與液壓離合器31連接。受液壓離合器31的驅(qū)動，動停架鋼梁28可圍繞彈簧支座30的支軸(圖中未示出)樞軸轉(zhuǎn)動，從而帶動固定于其上的動力輪27作繞軸運動，實現(xiàn)與導(dǎo)向軌17表面的接觸或脫離。
當列車起動時，計算機控制液壓離合器31驅(qū)動動停架鋼梁28作彼此分開的繞軸運動，帶動動力輪27和電動機29作彼此遠離的運動，并使動力輪27與弓形吊枕兩端的導(dǎo)向軌17表面接觸(參見圖3)，同時計算機啟動電動機29轉(zhuǎn)動，進而動力輪27隨之轉(zhuǎn)動，借助動力輪27與導(dǎo)向軌17表面間的摩擦力驅(qū)動列車運動。待列車被加速到預(yù)定速度時計算機控制電動機停止轉(zhuǎn)動，進而動力輪27停止轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動動停架鋼梁28作彼此合攏的運動，使動力輪脫離與導(dǎo)向軌17表面的接觸，此后，列車以直線電機的動力保持運行，如圖4所示。
類似地，當列車要停止運行時，可由計算機控制動停架鋼梁28、動力輪27重復(fù)上述運動，只是電動機29的轉(zhuǎn)動方向與上述過程中的轉(zhuǎn)動方向相反，從而在動力輪27與導(dǎo)向軌17表面間產(chǎn)生相反方向的摩擦力，實現(xiàn)對列車的制動，如圖3所示。而且，作為這一情況的延伸，當列車需較長時間停止運行，如在車站停車的情況下，可利用上述動力輪支撐列車車體3。
在特別的情況下，如果遇有直線電機或?qū)螂姶盆F因故不能正常工作的情況，則上述動停架結(jié)構(gòu)可在一定程度上替代它們，維持列車的運行。
權(quán)利要求
1.一種永磁補償式懸浮列車用的磁浮動力艙，安裝在車體上部，包括永磁懸吊部分和動力部分，其特征在于所述永磁懸吊部分包括永磁吸浮機構(gòu)和永磁斥浮機構(gòu)，其中所述永磁吸浮機構(gòu)包括固定安裝在所述磁浮動力艙內(nèi)頂部的車吸浮永磁鐵，與安裝在弓形吊枕上鐵磁性軌板組成永磁吸浮機構(gòu)；弓形吊枕的弦線部分有開口，用以容納所述磁浮動力艙；所述磁浮動力艙兩側(cè)面有垂直于車體軸線安裝的、永磁材料制成的補償翼板，它們與所述弓形吊枕弦線部分開口兩側(cè)的平直翼面上安裝的枕板上的永磁軌板組成永磁斥浮機構(gòu)；所述磁浮動力艙內(nèi)頂部兩側(cè)安裝的動力電磁鐵裝置與所述弓形吊枕的鐵磁性軌板兩側(cè)安裝的軌動力磁極組成直線電機，驅(qū)動列車沿軌道運行或制動列車；所述磁浮動力艙內(nèi)的兩個側(cè)壁上還裝有導(dǎo)向電磁鐵裝置；所述磁浮動力艙內(nèi)的中部裝有動停架，該動停架上安裝一對可繞軸轉(zhuǎn)動的起停動力輪，受液壓動力傳動機構(gòu)的驅(qū)動，可在與導(dǎo)向軌表面接觸與脫離兩種狀態(tài)間變換，提供列車運行的輔助動力或提供列車的制動力；所述磁浮動力艙兩側(cè)安裝有永磁直線電動機的車載定子繞組，該定子繞組與變頻調(diào)速器相連，以周期性的方式變換該繞組的勵磁極性；所述車載定子繞組與軌板兩側(cè)等間距固定安裝的永磁極組成永磁直線電動機。
2.一種如權(quán)利要求1所述的磁浮動力艙，其特征在于所述磁浮動力艙外部側(cè)面與車體軸線垂直的兩翼上安裝鐵磁性基板(5″)，所述鐵磁性基板(5″)下表面安裝有平板狀車永磁體(1)，車永磁體(1)與軌永磁體(2)以相同磁極的平面彼此相對。
3.一種如權(quán)利要求2所述的磁浮動力艙，其特征在于所述車永磁體(1)與軌永磁體(2)之間的氣隙為5-15mm。
4.一種如權(quán)利要求1所述的磁浮動力艙，其特征在于所述磁浮動力艙內(nèi)頂部的寬板狀車吸懸浮永磁板(8)被安裝在鐵磁性吸浮基板(9)上，而所述鐵磁性吸浮基板(9)又被安裝在升降橫梁(10)上，升降橫梁(10)與液壓系統(tǒng)(11)固定連接；所述吸浮永磁板(8)與其上方對應(yīng)地設(shè)置的鐵磁性吸浮軌板(12)組成所述永磁吸浮機構(gòu)。
5.一種如權(quán)利要求4所述的磁浮動力艙，其特征在于還包括液壓系統(tǒng)(11)，控制所述升降橫梁(10)沿導(dǎo)向柱(32)升降。
6.一種如權(quán)利要求5所述的磁浮動力艙，其特征在于所述吸懸浮永磁板(8)與安裝在弓形吊枕(5)上的鐵磁性吸浮軌板(12)間的氣隙在10-40mm范圍。
7.一種如權(quán)利要求1所述的磁浮動力艙，其特征在于在所述磁浮動力艙內(nèi)，關(guān)于中軸線對稱地裝有車動力電磁鐵(14)，與此車動力電磁鐵(14)對應(yīng)位置的上方并在鐵磁性吸浮軌板(12)的兩側(cè)設(shè)置軌動力磁極(15)。
8.一種如權(quán)利要求7所述的磁浮動力艙，其特征在于所述磁浮動力艙內(nèi)兩側(cè)壁上還安裝車導(dǎo)向電磁鐵(16)，弓形吊枕(5)上與車導(dǎo)向電磁鐵16對應(yīng)地安裝鐵磁性導(dǎo)向軌(17)；車導(dǎo)向電磁鐵(16)與鐵磁性導(dǎo)向軌(17)間保持一定的氣隙。
9.一種如權(quán)利要求7所述的磁浮動力艙，其特征在于所述鐵磁性吸浮基板(9)下面中央部位，對稱地安裝著一對動力輪(27)，它們固定安裝在動停架鋼梁(28)上；動力輪(27)分別與各自的電動機(29)共軸，二者相對地固定在動停架鋼梁(28)上；動停架鋼梁(28)的一端與彈簧支座(30)相連，另一端與液壓離合器(31)連接。
全文摘要
磁浮動力艙包括由永磁吸浮和斥浮機構(gòu)組成的永磁懸吊部分和動力部分。艙內(nèi)中部裝有動停架,架上安裝一對可繞軸轉(zhuǎn)動的起停動力輪,可與導(dǎo)向軌表面接觸或脫離。艙兩側(cè)安裝與變頻調(diào)速器相連的永磁直線電動機的車載定子繞組,可周期性地變換該繞組的勵磁極性。本動力艙的永磁補償懸浮結(jié)構(gòu)可保證列車穩(wěn)定運行,并可消除機械摩擦力,可大大提高永磁懸浮列車的超載潛力。
文檔編號B61B13/08GK1274659SQ00109610
公開日2000年11月29日 申請日期2000年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者李嶺群, 李領(lǐng)發(fā) 申請人:李嶺群, 李領(lǐng)發(fā)