專利名稱：磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁式磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于各種運(yùn)輸領(lǐng)域如磁懸浮列車(懸浮控制系統(tǒng))、以及相關(guān)工業(yè)運(yùn)輸設(shè)施。
背景技術(shù)：
磁懸浮系統(tǒng)是利用磁力使負(fù)載與承載物不直接接觸，從而具有無摩擦、無磨損、無污染、低能耗、低噪音、運(yùn)輸平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮列車(以高速、平穩(wěn)舒適、無污染、噪聲低等特點(diǎn))目前正成為世界各國研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。
磁懸浮系統(tǒng)(磁懸浮列車)從其懸浮方式的原理上可概括地歸納為電磁懸浮(EMS)和電動懸浮(EDS)兩種方式，而驅(qū)動方式則均采用直線電機(jī)驅(qū)動。又以是否采用超導(dǎo)磁體而分為超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)和常導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)，或以速度高低分為高速磁懸浮系統(tǒng)與中低速磁懸浮系統(tǒng)。
磁懸浮列車沿軌道行進(jìn)時(shí)，永磁鐵必須跟蹤軌道，而兩側(cè)軌道并不能總是平行的。走行機(jī)構(gòu)兩側(cè)的永磁體為直線形式。走行機(jī)構(gòu)(即轉(zhuǎn)向架)是磁懸浮列車的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，它決定了磁懸浮列車的爬坡彎道和過渡曲線的通過能力，也直接決定了列車的機(jī)械解耦特性。目前較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式有兩種日本的中低速走行機(jī)構(gòu)；德國的高速磁懸浮列車走行機(jī)構(gòu)。
早期的懸浮理論是建立在飛行器的運(yùn)行原理上，把磁懸浮列車看作為剛體自由度運(yùn)動，在車廂底板上直接固定4塊電磁鐵，用偏航、仰俯、滾動等概念來描述和控制磁浮列車運(yùn)動。德國的TR 01型、日本的HSST 01型、我國的KDC I型都采用了這種理論。這種結(jié)構(gòu)在低速時(shí)，矛盾并不突出，但速度稍有提高時(shí)，問題就很嚴(yán)重，如TR04型，原設(shè)計(jì)速度為250km/h，但速度臨近200km/h就發(fā)生嚴(yán)重的振動、搖擺，出現(xiàn)懸浮不穩(wěn)定的現(xiàn)象?！按泡喗Y(jié)構(gòu)”的磁浮列車，每個(gè)懸浮單元在懸掛方向上是自由的，可由懸浮控制系統(tǒng)獨(dú)立控制，能夠適應(yīng)不同的軌道平面，如德國的TR 05型、TR 06型磁浮列車?！按泡啞苯Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電磁鐵之間的運(yùn)動解耦，同時(shí)也保證了車輛的曲線通過能力。在一定程度上，“磁輪”概念是在“飛行器結(jié)構(gòu)”概念碰壁以后從一個(gè)極端走到另一個(gè)極端?！稗D(zhuǎn)向架模塊結(jié)構(gòu)”是前二者的折衷，如HSST型的懸浮系統(tǒng)，在懸浮方向和導(dǎo)向方向無機(jī)械的約束，日本HSST 03型實(shí)現(xiàn)了5個(gè)自由度模塊懸掛。TR 07型和TR 08型也采用了這一概念。
現(xiàn)有的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)是磁懸浮導(dǎo)軌設(shè)計(jì)和實(shí)際工況經(jīng)常會出現(xiàn)兩邊軌道不平行或縱向曲率半徑偏小的狀況(見HSST系統(tǒng))。有些懸浮轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)采取了整個(gè)架構(gòu)的靈活設(shè)計(jì)，以適應(yīng)上述非理想工況，但設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，并很難解決所有的問題。本設(shè)計(jì)采取的方法更能解決好這一問題。
目前的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架模塊，如日本的HSST型采用防滾梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來解決兩邊軌道不平行的問題，但是這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并不能靈活適應(yīng)實(shí)際情況發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，通過對磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決了兩邊軌道不平行或縱向曲率半徑偏小的問題。它可以提高磁懸浮列車走行機(jī)構(gòu)的機(jī)械解耦性能和彎道通過能力，使磁懸浮列車有一定的傾斜角度，同時(shí)降低重量，簡化結(jié)構(gòu)，提高安全冗余。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，包括永磁體模塊；用以支撐永磁體模塊的轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架由橫梁和縱梁連接而成，縱梁采用中空結(jié)構(gòu)，縱梁內(nèi)部設(shè)有縱梁結(jié)構(gòu)柱；和緩沖彈簧，安裝在縱梁結(jié)構(gòu)柱的頂端。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的每個(gè)永磁體模塊包括兩個(gè)永磁體，兩個(gè)永磁體固定在托板上，兩個(gè)托板通過鉸軸連接成一體，托板固定在托架上，托架通過鉸軸與縱梁連接，從而與橫梁連接為一體。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的縱梁結(jié)構(gòu)柱下端通過鉸軸與托架連接。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的縱梁結(jié)構(gòu)柱的頂端通過銷連接安裝螺旋狀緩沖彈簧。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的緩沖彈簧與橫梁之間有做為緩沖彈簧的工作區(qū)間的5-15mm的間隙。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的托架為鐵磁體金屬。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，以縱梁結(jié)構(gòu)柱A為中心，兩邊各有數(shù)根縱梁結(jié)構(gòu)柱，除去中間縱梁結(jié)構(gòu)柱A，其余縱梁結(jié)構(gòu)柱上端均有緩沖彈簧。
所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊的縱梁為鋁合金體或其它非鐵磁性結(jié)構(gòu)體。
本發(fā)明的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊與現(xiàn)有的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明采用鉸接件的設(shè)計(jì)，使該機(jī)構(gòu)具有良好的機(jī)械解耦性能，采用了轉(zhuǎn)向架模塊靈活機(jī)械設(shè)計(jì)，提高了磁懸浮列車適應(yīng)實(shí)際路況的能力。
2.由于本發(fā)明采用了鉸接件和緩沖彈簧的設(shè)計(jì)，解決了縱向曲率半徑偏小的問題，提高磁懸浮列車的彎道通過能力。
3.本發(fā)明可降低重量，簡化結(jié)構(gòu)，提高安全冗余。


圖1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架模塊的單側(cè)側(cè)向立體圖；圖2為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架縱梁剖面圖；圖3為本發(fā)明的托板與鉸軸部分放大示意圖；圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架模塊的簡圖；圖5為本發(fā)明的緩沖彈簧活動范圍示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，包括永磁體模塊1；用以支撐永磁體模塊1的轉(zhuǎn)向架3(轉(zhuǎn)向架3包括橫梁4和縱梁5)和緩沖彈簧9。
如圖1所示，橫梁4與縱梁5連接在一起，永磁體托架6通過鉸軸8與縱梁5連接，從而與橫梁4連接為一體。兩個(gè)永磁體1a、1b分別固定在兩個(gè)托板7上，兩個(gè)托板7通過鉸軸8連接成一體，托板7固定在托架6上，如圖1和圖3所示。
縱梁5采用中空結(jié)構(gòu)，縱梁5內(nèi)部有柱形的縱梁結(jié)構(gòu)柱10。縱梁結(jié)構(gòu)柱10下端通過鉸軸與托架6連接。縱梁結(jié)構(gòu)柱10的頂端通過銷連接安裝有螺旋狀緩沖彈簧9，附圖2是縱梁5的剖面圖，其中標(biāo)出了縱梁結(jié)構(gòu)柱10在縱梁5里面。
緩沖彈簧9與橫梁4之間有5-15mm的間隙做為緩沖彈簧的工作區(qū)間。
托架6為鐵磁體金屬，例如A3鋼。
每個(gè)永磁體模塊1由兩個(gè)永磁體1a、1b組成，這樣的設(shè)計(jì)便于永磁體模塊的靈活運(yùn)動。兩個(gè)永磁體固定在托板7上，兩個(gè)托板7通過鉸軸8連接成一體，如圖3所示。
如圖1、圖2所示，每個(gè)永磁體模塊由七根側(cè)向的縱梁以及托架支撐。
其中，縱梁結(jié)構(gòu)柱10位于縱梁5內(nèi)，縱梁5起到支撐縱梁結(jié)構(gòu)柱10的作用。
其中，縱梁5為單縱梁或雙縱梁。
縱梁為鋁合金體或其它非鐵磁性結(jié)構(gòu)體。
其中，縱梁結(jié)構(gòu)柱以A為中心，兩邊可各有數(shù)根。(圖2中所示七根不是固定數(shù)目，例如也可以有五根等)。為了便于永磁體模塊的靈活運(yùn)動，除去中間縱梁結(jié)構(gòu)柱A，其余六根縱梁結(jié)構(gòu)柱上端均有緩沖彈簧。
轉(zhuǎn)向架縱梁結(jié)構(gòu)柱B1，B2，B3，C1，C2，C3頂端的緩沖彈簧9，遇到軌道不平行時(shí)可有5-15mm的活動范圍。
由于縱梁結(jié)構(gòu)柱頂端的緩沖彈簧具有5-15mm的活動范圍，就可使其具有以下功能1.適用一定程度的兩邊導(dǎo)軌不平行度。
2.適用更小縱向曲率半徑直到200m。
緩沖彈簧的活動由控制永磁體模塊的磁力變化的電流控制。
設(shè)計(jì)緩沖彈簧的活動范圍為±5mm，可以適用更小縱向曲率半徑(200m)。
當(dāng)磁懸浮列車行走時(shí)，遇到兩邊軌道不平行狀況，永磁體模塊與軌道間隙發(fā)生變化，信號傳遞到磁懸浮列車氣隙傳感器，然后由氣隙傳感器反饋信號，電流控制永磁體模塊的磁力進(jìn)行變化，進(jìn)而使緩沖彈簧9在活動范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)，使之與軌道始終保持一定的間隙，使磁懸浮列車的一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行提高或降低，提高適應(yīng)實(shí)際導(dǎo)軌路面的能力。
緩沖彈簧活動時(shí)，以縱梁結(jié)構(gòu)柱A為中心，A兩側(cè)的永磁體模塊可分別在緩沖彈簧的活動范圍內(nèi)升高或降低。
圖5為每個(gè)永磁體模塊的七根轉(zhuǎn)向架側(cè)向縱梁結(jié)構(gòu)柱在緩沖彈簧的活動范圍內(nèi)的活動變化。B1、B2、B3，A，C3、C2、C1為七根縱梁結(jié)構(gòu)柱。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于包括永磁體模塊(1)；用以支撐永磁體模塊(1)的轉(zhuǎn)向架(3)，轉(zhuǎn)向架(3)由橫梁(4)和縱梁(5)連接而成，縱梁(5)采用中空結(jié)構(gòu)，縱梁(5)內(nèi)部設(shè)有縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)；和緩沖彈簧(9)，安裝在縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)的頂端。
2.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于每個(gè)永磁體模塊(1)包括兩個(gè)永磁體(1a、1b)，兩個(gè)永磁體(1a、1b)固定在托板(7)上，兩個(gè)托板(7)通過鉸軸(8)連接成一體，托板(7)固定在托架(6)上，托架(6)通過鉸軸與縱梁(5)連接，從而與橫梁(4)連接為一體。
3.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)下端通過鉸軸與托架(6)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)的頂端通過銷連接安裝螺旋狀緩沖彈簧(9)。
5.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于緩沖彈簧(9)與橫梁(4)之間有做為緩沖彈簧的工作區(qū)間的5-15mm的間隙。
6.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于托架(6)為鐵磁體金屬。
7.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于以縱梁結(jié)構(gòu)柱(A)為中心，兩邊各有數(shù)根縱梁結(jié)構(gòu)柱，除去中間縱梁結(jié)構(gòu)柱(A)，其余縱梁結(jié)構(gòu)柱上端均有緩沖彈簧。
8.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于縱梁為鋁合金體或其它非鐵磁性結(jié)構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁懸浮列車轉(zhuǎn)向架懸浮模塊，其特征在于包括永磁體模塊(1)；用以支撐永磁體模塊(1)的轉(zhuǎn)向架(3)，轉(zhuǎn)向架(3)由橫梁(4)和縱梁(5)連接而成，縱梁(5)采用中空結(jié)構(gòu)，縱梁(5)內(nèi)部設(shè)有縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)；和緩沖彈簧(9)，安裝在縱梁結(jié)構(gòu)柱(10)的頂端。它可以提高磁懸浮列車走行機(jī)構(gòu)的機(jī)械解耦性能和彎道通過能力，使磁懸浮列車有一定的傾斜角度，同時(shí)降低重量，簡化結(jié)構(gòu)，提高安全冗余。
文檔編號B60L13/04GK1899874SQ20051008597
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者畢大川 申請人:北京前沿科學(xué)研究所