專利名稱：一種用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置所屬技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及磁懸浮列車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于吸力型磁浮列車的永磁 混合磁浮裝置。
背景技術(shù)：
[0002]目前，吸力型磁浮列車的磁浮裝置主要有三種類型1、單一采用電磁鐵產(chǎn)生懸浮 力，如HSST型磁浮列車；2、采用電磁鐵和超導(dǎo)體共同產(chǎn)生懸浮力；3、采用電磁鐵和永磁體 共同產(chǎn)生懸浮力。[0003]單一采用電磁鐵產(chǎn)生懸浮力的方式目前較為成熟，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外都有相應(yīng)的試驗(yàn) 列車。其缺點(diǎn)是能耗較大，載重能力有限；采用電磁鐵和超導(dǎo)體共同產(chǎn)生懸浮力的方式目前 只在實(shí)驗(yàn)室有相關(guān)的模型；其缺點(diǎn)是運(yùn)行需要消耗大量的液氮，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高。[0004]采用電磁鐵和永磁體共同產(chǎn)生懸浮力的方式目前也只在實(shí)驗(yàn)室有相關(guān)的模型，其 現(xiàn)有模型的缺點(diǎn)是，永磁產(chǎn)生的懸浮力隨氣隙的變化太大，加大了電磁鐵的控制難度，同時(shí) 很難解決永磁裝置與F型軌道吸死的問題(吸死是指氣隙為O)?，F(xiàn)有的永磁混合磁浮裝置 采用永磁懸浮模塊兩極板外沿間寬度等于F型軌道寬度的結(jié)構(gòu)，永磁體產(chǎn)生的懸浮力隨氣 隙的變化很大(尤其在0-10_的氣隙范圍內(nèi))，導(dǎo)致采用這種結(jié)構(gòu)的永磁懸浮裝置中如果由 永磁體提供主要的懸浮力，則在吸死的狀態(tài)下，永磁體與軌道間的吸力遠(yuǎn)大于列車的自重 和載荷。也就是說列車一旦吸死就很難落下。而且，由于永磁體產(chǎn)生的懸浮力隨氣隙的變 化很大，改變很小的氣隙需要電磁鐵提供很大的力，所以電磁控制的難度很大。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新型永磁混合磁浮裝置，使 之能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。[0006]本實(shí)用新型的目的是通過如下的手段實(shí)現(xiàn)的。[0007]一種用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置，應(yīng)用于吸力懸浮型磁浮列車包括 安裝在磁浮列車轉(zhuǎn)向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，其中[0008]A、永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊在編組后按并聯(lián)的方式沿F型軌道方向且正對(duì)F 型軌道布置；[0009]B、所述永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度；通過永磁懸浮模 塊提供主要的懸浮力。[0010]C、所述電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度，通過電磁懸浮模 塊提供輔助性和調(diào)節(jié)性的懸浮力，在懸浮錯(cuò)位的情況下，由永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊 共同提供導(dǎo)向力。[0011]所述的并聯(lián)是對(duì)永磁懸浮模塊的磁路與電磁懸浮模塊的磁路之間的關(guān)系的描述； 所述的F型軌道的寬度是指軌道安裝后下部的工作面的寬度。[0012]永磁懸浮模塊與其上方的F型軌道構(gòu)成磁回路，產(chǎn)生吸力，通過安裝梁對(duì)磁浮列車的轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生向上的懸浮力；電磁懸浮模塊與其上方的F型軌道構(gòu)成磁回路，在電磁懸 浮模塊的線包通電流后，產(chǎn)生吸力，通過安裝托臂對(duì)磁浮列車的轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生向上的懸浮力。 無論是永磁懸浮模塊還是電磁懸浮模塊，它們提供的懸浮力都是隨著懸浮氣隙的增大而減 小。[0013]采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，在永磁懸浮模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一個(gè)前提條件在單個(gè)轉(zhuǎn) 向架上的所有永磁懸浮模塊與軌道吸死的情況下，所有永磁懸浮模塊產(chǎn)生的向上的合力要 小于該單個(gè)轉(zhuǎn)向架的自重與額定載重的合力。[0014]這樣，當(dāng)磁浮列車的懸浮裝置與F型軌道吸死時(shí)，通過列車及其載荷的重力使得 列車落下，當(dāng)落到額定懸浮位置時(shí)，電磁懸浮模塊開始工作，通過調(diào)節(jié)電流的大小，實(shí)現(xiàn)列 車穩(wěn)定懸浮在額定懸浮位置。電磁懸浮模塊與軌道間的吸力的大小，與通過電磁懸浮模塊 線包的電流的大小相關(guān)。[0015]當(dāng)磁浮列車工作在額定懸浮位置時(shí)(懸浮氣隙為10mm)，由于永磁懸浮模塊提供的 懸浮力小于列車的自重，所以必須由電磁懸浮模塊提供輔助性和調(diào)節(jié)性的懸浮力。由于利 用本實(shí)用新型方案提出的永磁懸浮模塊產(chǎn)生的懸浮力隨氣隙的變化不大，所在額定懸浮位 置時(shí)，永磁懸浮模塊可以提供穩(wěn)定懸浮所需的絕大部分的懸浮力，所以該懸浮系統(tǒng)的能耗 很小。[0016]當(dāng)磁浮列車處于未起浮狀態(tài)時(shí)(懸浮氣隙為20mm)，此時(shí)列車沒有負(fù)載，懸浮模塊 和軌道間的氣隙最大，永磁懸浮模塊能提供的懸浮力最小。從此位置上拉到額定懸浮位置 所需的力必須由電磁懸浮模塊提供。因?yàn)樯侠臅r(shí)間較短，一般為數(shù)秒，所以在設(shè)計(jì)電磁懸 浮模塊的時(shí)候，可以考慮讓其線包短時(shí)間過流，使其工作在磁飽和狀態(tài)。[0017]為了提高系統(tǒng)效率，在利用本實(shí)用新型方案來設(shè)計(jì)懸浮系統(tǒng)時(shí)，在保證正常工作 的前提下，盡量使永磁懸浮模塊提供更多的懸浮力。[0018]由上所述，在合理的設(shè)計(jì)條件下，采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，可使永磁懸浮模塊產(chǎn)生 的懸浮力受氣隙的變化的影響減小，防止永磁裝置與F型軌道的吸死，降低了對(duì)電磁鐵的 控制難度，能夠提高磁浮列車的載重能力。[0019]
如下[0020]附圖1是本實(shí)用新型各模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]附圖2是本實(shí)用新型中各模塊與F型軌道的尺寸和位置關(guān)系的示意圖，k為懸浮 氣隙。[0022]附圖3是采用本實(shí)用新型提出的結(jié)構(gòu)與目前現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在懸浮力和氣隙關(guān)系方面 的實(shí)驗(yàn)對(duì)比曲線圖。[0023]附圖4是具體實(shí)施例之永磁懸浮模塊截面尺寸圖。[0024]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳述。[0025]如圖1所示。將兩個(gè)永磁懸浮模塊和四個(gè)電磁懸浮模塊編組后以并聯(lián)的方式沿F 型軌道方向且正對(duì)F型軌道布置，圖一示出的是磁浮列車轉(zhuǎn)向架一側(cè)的示意圖，另一側(cè)與 本側(cè)沿線路對(duì)稱布置。圖中，I為轉(zhuǎn)向架，2為F型軌道，3和4為電磁懸浮模塊，5為永磁懸 浮模塊。其中，如圖2中2 (a)和2 (b)分別所示，永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度Ly 大于F型軌道的寬度L ；電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度Ld等于F型軌道的寬度L。實(shí)施例[0026]米用圖一的結(jié)構(gòu),在一個(gè)轉(zhuǎn)向架內(nèi)，將兩個(gè)永磁懸浮模塊和四個(gè)電磁懸浮模塊編 組后以并聯(lián)的方式沿F型軌道方向且正對(duì)F型軌道布置；懸浮架長(zhǎng)3米、自重65000牛、額 定載重25000牛、永磁懸浮模塊長(zhǎng)1. 56米、電磁懸浮模塊長(zhǎng)O. 5米。[0027]其中永磁懸浮模塊的寬度與F型軌道的寬度不相等，通過永磁懸浮模塊提供主要 的懸浮力。具體實(shí)施選擇的尺寸參數(shù)見附圖4，其中M=71mm;D=100mm;G取0、10、20mm。其 中電磁懸浮模塊的寬度等于F型軌道的寬度。通過電磁懸浮模塊提供輔助性和調(diào)節(jié)性的懸 浮力。[0028]根據(jù)本實(shí)施例給出的尺寸進(jìn)行仿真運(yùn)算分析，得出整個(gè)懸浮系統(tǒng)中兩個(gè)永磁懸 浮模塊產(chǎn)生的懸浮合力為89983牛，小于90000牛。滿足前述在本實(shí)用新型中提到的設(shè)計(jì) 應(yīng)滿足的前提條件。當(dāng)懸浮氣隙為IOmm時(shí)，此時(shí)磁浮列車工作在額定懸浮氣隙狀態(tài)，仿真 運(yùn)算得出整個(gè)懸浮系統(tǒng)中兩個(gè)永磁懸浮模塊產(chǎn)生的懸浮合力為80924牛，此時(shí)由四個(gè)電磁 懸浮模塊負(fù)擔(dān)的懸浮力為9076牛，而四個(gè)電磁懸浮模塊在懸浮氣隙為IOmm時(shí)能夠提供最 大懸浮力為40872牛，完全能滿足懸浮力的補(bǔ)充性的要求；當(dāng)懸浮氣隙為20mm時(shí)，此時(shí)磁浮 列車處于未懸浮狀態(tài)，也不考慮載重。仿真運(yùn)算得出整個(gè)懸浮系統(tǒng)中兩個(gè)永磁懸浮模塊產(chǎn) 生的懸浮合力為59885牛,此時(shí)由四個(gè)電磁懸浮模塊負(fù)擔(dān)的懸浮力為5115牛,而四個(gè)電磁 懸浮模塊在懸浮氣隙為20mm時(shí)能夠產(chǎn)生的最大懸浮力為17842牛，完全能滿足拉起磁浮列 車的要求。所在在額定懸浮位置時(shí)，永磁懸浮模塊可以提供穩(wěn)定懸浮所需的絕大部分的懸 浮力，所以該懸浮系統(tǒng)的能耗很小。[0029]用本實(shí)用新型與現(xiàn)有永磁混合懸浮方式中永磁體所產(chǎn)生懸浮力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比獲 得懸浮力和氣隙關(guān)系方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比曲線圖(如圖3)，可以看出，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)永磁懸 浮模塊產(chǎn)生的懸浮力受氣隙的變化的影響很小。[0030]綜上所述，本實(shí)用新型的永磁混合磁浮裝置是節(jié)能、易于控制、切實(shí)可行的?？闪?好地用于吸力型磁浮列車。[0031]上述針對(duì)較佳實(shí)施例的具體描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述 的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本實(shí)用新型的原理，應(yīng)被理解為實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局 限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。凡是根據(jù)上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被 認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置，應(yīng)用于吸力懸浮型磁浮列車包括安裝在磁浮列車轉(zhuǎn)向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，其特征在于A、永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊在編組后按并聯(lián)的方式沿F型軌道方向且正對(duì)F型軌道布置；B、所述永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度；C、所述電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度；所述的并聯(lián)是對(duì)永磁懸浮模塊的磁路與電磁懸浮模塊的磁路之間的關(guān)系的描述；所述的F型軌道的寬度是指軌道安裝后下部的工作面的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置，其特征在于在一個(gè)轉(zhuǎn)向架內(nèi)，米用兩個(gè)永磁懸浮模塊和四個(gè)電磁懸浮模塊編組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于磁浮列車的并聯(lián)型永磁混合磁浮裝置，應(yīng)用于吸力懸浮型磁浮列車包括安裝在磁浮列車轉(zhuǎn)向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，采用一定數(shù)量的永磁懸浮模塊和一定數(shù)量的電磁懸浮模塊在編組后按并聯(lián)的方式沿F型軌道方向且正對(duì)F型軌道布置，永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度，電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度。采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，可使永磁懸浮模塊產(chǎn)生的懸浮力受氣隙的變化的影響減小，防止永磁裝置與F型軌道的吸死，降低了對(duì)電磁鐵的控制難度，能夠提高磁浮列車的載重能力。
文檔編號(hào)B60L13/04GK202847462SQ20122021339
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者劉國(guó)清, 張昆侖, 陳殷 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)