一種用于永磁電動式磁懸浮列車的圓筒型懸浮裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及磁懸浮列車技術領域，具體涉及一種用于永磁電動式磁懸浮列車的圓筒型懸浮裝置。
技術背景
[0002]目前，磁懸浮技術主要有電磁懸浮和電動懸浮兩種方式，與電磁懸浮相比較，電動懸浮的優勢在于:應用速度下，懸浮間隙較大，不需要進行主動控制。
[0003]鑒于電動懸浮的技術優勢，國內外研究機構對其研究主要集中在以日本MLX型超導磁浮列車為代表的超導電動懸浮和以美國為代表的Magplane永磁電動懸浮。
[0004]超導電動懸浮的特點是車體須安裝超導制冷和液氮密封系統，與永磁電動懸浮相比，需要更高的運行和維護費用；然而永磁電動懸浮方式的懸浮和驅動均采用汝鐵硼永磁結構，車上不用安裝懸浮和勵磁繞組及相應的供變電系統，提高了系統的可靠性，降低了制造和運營成本。
[0005]但是，上述電動式懸浮方式在靜止及低速運動時，這個懸浮力不足以使列車懸浮在軌道上，需要有車輪支撐，須達到一定速度后才能起浮;并且不論是上述哪種懸浮方式，在列車過彎道時將使得車上的乘客因為離心力而具有偏離原始位置的傾向。
【實用新型內容】
[0006]鑒于現有技術的缺點，本實用新型的目的是設計一種新型永磁電動懸浮裝置，使之克服現有技術的缺點。
[0007]本實用新型的目的是通過如下手段實現的。
[0008]—種用于永磁電動式磁懸浮列車的圓筒型懸浮裝置，使永磁電動式磁懸浮列車實現靜態及高舒適性懸浮。包括安裝在磁浮列車上的圓柱狀永磁體模塊編組、與圓柱狀永磁體模塊編組配合的圓筒型導軌;其中:
[0009]在一節列車中，采用兩個柱狀永磁體構成圓柱狀永磁體模塊編組:兩個圓柱狀永磁體模塊對稱地設置在列車的前后兩端，每一端上的圓柱狀永磁體模塊安裝在旋轉電機的輸出軸上，旋轉電機輸出軸與圓柱狀永磁體模塊幾何中心重合；固定模塊將旋轉電機固定在車體端部幾何中心位置;圓柱狀永磁體模塊采用徑向和弧向的充磁方式。
[0010]本實用新型裝置通過旋轉電機帶動圓柱狀永磁體模塊沿軸向方向作圓周運動。永磁體模塊在旋轉過程中，圓筒狀導軌將沿徑向方對永磁體模塊提供一個排斥力，在永磁體模塊軸心不偏移圓筒狀導軌軸心的情況下，這個排斥力的合力為零;在永磁體模塊軸心偏移圓筒狀導軌的情況下，這個排斥力的合力方向為永磁體模塊軸心指向圓筒狀導軌軸心，如列車靜浮或直線運動時，這個排斥力的合力方向為豎直向上。無論是哪個方向的合力，它們都隨著氣隙的增大而減小。
[0011 ]采用本實用新型的結構，圓柱狀永磁體模塊的設計應滿足的前提條件:
[0012](I)、單節列車上的前后兩個圓柱狀永磁體模塊的軸心連線圓筒狀導軌的軸心平行。以保證在靜浮和行進時，車體處于水平位置。
[0013](2 )、當列車在允許范圍內負重時，所需懸浮和導向消耗功率均由驅動柱狀永磁體的旋轉電機提供。所選電機的最小功率是能保證列車滿載懸浮在額定氣隙時所消耗的功率。
[0014]當磁浮列車處于未氣浮狀態時，此時車體通過支撐塊將其支撐以保證圓柱狀永磁體模塊與圓筒狀導軌有一小的氣隙，旋轉電機處于未工作狀態；當磁浮列車工作在額定氣隙時，通過調節旋轉電機帶動圓柱狀永磁體模塊旋轉，隨著轉速的增加，圓筒狀導軌提供的排斥力越來越大，車體開始向上懸浮，當前后兩柱狀永磁體模塊的軸心越來越靠近圓筒狀導軌軸心時車體不再向上懸浮，且從行進方向看，同一節列車的兩臺旋轉電機的旋轉方向是相反的。
[0015]當磁浮列車通過彎道時，由于離心力和車體重力的合力與豎直方向成一定角度，車體將偏離原始狀態并旋轉一定角度，直到通過彎道時恢復至原始狀態，而列車上的乘客及物品始終保持與原始狀態車廂內的相對位置不變，增加乘客的舒適性。
[0016]為了提高系統效率，在利用本實用新型方案來設計懸浮系統時，在保證正常工作和經濟性的前提下，盡量增加導軌的厚度和導軌材料的電導率。
[0017]由上所述，在合理的設計條件下，采用本實用新型結構，可使永磁電動懸浮方式的列車與導軌在水平方向無相對運動的情況下而使車體懸浮，同時具有全方位導向功能。解決了永磁電動懸浮方式的磁浮列車不能靜浮以及傳統磁浮列車過彎道時因離心力而產生的不舒適性等缺點。
[0018]【附圖說明】如下:
[0019]附圖1是本實用新型各模塊結構示意圖
[0020]附圖2是實用新型中永磁體模塊與導軌的尺寸及位置關系示意圖
[0021]附圖3是車體剖面受力示意圖，其中:圖3a是靜浮、直行時車體的受力情況；圖3b是過彎道時車體的受力情況。
[0022 ]附圖4是懸浮力隨單個永磁體模塊轉速變化實驗曲線圖。
【具體實施方式】
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[0023]下面結合附圖對本實用新型的結構作進一步的詳述。
[0024]如圖1所示，I為圓柱狀永磁體模塊，2為車體，3為轎廂，4為旋轉電機，5為圓筒型導軌。
[0025]采用圖1的結構，在單節列車中，將兩個圓柱狀永磁體模塊和兩臺旋轉電機編組后沿導軌方向布置，且圓柱狀永磁體模塊軸心與導軌軸心重合;單節列車長10米、單個圓柱狀永磁體模塊長0.5米、柱狀永磁體自重90000牛、車體及相關設備重30000牛(柱狀永磁體自重除外)、額定載重150000牛。圖1中，列車的懸浮力由旋轉的圓柱狀永磁體模塊與圓筒狀導軌相互作用提供，沿列車行進方向看，若左側圓柱狀永磁體模塊逆時針方向旋轉，則右側圓柱狀永磁體模塊即為順時針方向旋轉，圓柱狀永磁體模塊的轉速取決于旋轉電機的轉速和功率。具體實施選擇的尺寸參數見附圖2。在圖2中表達了圓柱狀永磁體模塊可采用的充磁方式，如其上箭頭所示，可采用徑向和弧向充磁。
[0026]根據本實施例給出的尺寸，當永磁體模塊與軌軸心有40mm偏移情況下進行仿真分析，得出單節列車產生的懸浮力為280000N。滿足前述在本實用新型中提到的設計應滿足的條件，此時的懸浮氣隙為60_。
[0027]附圖3分別對靜浮、直行以及過彎道時車體的受力進行分析，旨在說明本實用新型的磁浮列車具有更高的乘坐舒適性。如附圖3所示，車中的物體A在靜止、直行時受到自身的重力F1和圓筒型導軌提供的懸浮力Fa，且?:與？3大小相等方向相反;列車過彎道時，車中的物體A除受到自身重力FAh，還將受到因轉彎而產生的一個離心力F2,兩者的合力為Fo，與此同時，圓筒型導軌對A提供一個懸浮力Fb，且Fo與Fb大小相等方向相反。
[0028]綜上所述，本實用新型的電動懸浮裝置是可行的，同時克服了現有電動懸浮方案的諸多缺陷。
[0029]上述針對較佳實施例的具體描述，本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。凡是根據上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認為屬于本實用新型的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于永磁電動式磁懸浮列車的圓筒型懸浮裝置，使永磁電動式磁懸浮列車實現靜態及高舒適性懸浮，其特征在于，包括安裝在磁浮列車上的圓柱狀永磁體模塊編組、與圓柱狀永磁體模塊編組配合的圓筒型導軌;其中: 在一節列車中，采用兩個柱狀永磁體構成圓柱狀永磁體模塊編組:兩個圓柱狀永磁體模塊對稱地設置在列車的前后兩端，每一端上的圓柱狀永磁體模塊安裝在旋轉電機的輸出軸上，旋轉電機輸出軸與圓柱狀永磁體模塊幾何中心重合；固定模塊將旋轉電機固定在車體端部幾何中心位置;圓柱狀永磁體模塊采用徑向和弧向的充磁方式。 圓柱狀永磁體模塊由模塊軸心與固定在模塊軸心上的多個塊狀永磁體構成，塊狀永磁體按柱狀組合排列且安裝時其軸向方向與導軌行進方向平行。2.根據權利要求1所述之用于管道電動式磁懸浮列車的懸浮裝置，其特征在于，圓筒形導軌的底板上設置有支撐塊，以保證其與圓柱狀永磁體模塊有一很小的氣隙。3.根據權利I要求所述之用于管道電動式磁懸浮列車的懸浮裝置，其特征在于，前后兩端圓柱狀永磁體模塊的軸心連線應與導軌行進方向平行。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于永磁電動式磁懸浮列車的圓筒型懸浮裝置，使永磁電動式磁懸浮列車能夠實現靜態及高舒適性懸浮。包括安裝在磁浮列車上的圓柱狀永磁體模塊編組、與圓柱狀永磁體模塊編組配合的圓筒型導軌。在一節列車中，采用兩個柱狀永磁體構成圓柱狀永磁體模塊編組：兩個圓柱狀永磁體模塊對稱地設置在列車的前后兩端，每一端上的圓柱狀永磁體模塊安裝在旋轉電機的輸出軸上，旋轉電機輸出軸與圓柱狀永磁體模塊幾何中心重合。采用本實用新型的結構，可使永磁電動式磁懸浮列車實現靜態懸浮，具有圓筒狀導槽的導軌在車輛過彎道時能夠提供一個力來平衡車體重力和離心力的合力，即同時提供了懸浮力和導向力。
【IPC分類】B60L13/04
【公開號】CN205239185
【申請號】CN201520872739
【發明人】張文龍, 張昆侖, 劉習軍, 黎松奇, 陳小勤
【申請人】西南交通大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月3日