專利名稱：磁飛車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮交通工具，特別是一種利用永磁體實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向及推進(jìn)的磁懸浮交通工具。
背景技術(shù)：
磁懸浮列車與普通列車相比，具有快速、平穩(wěn)、舒適、噪音低、占地面積小、啟動(dòng)停車快、爬坡能力強(qiáng)、能耗較低、污染小、安全可靠、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)有的磁懸浮列車主要有兩大類，一種是電磁型，也稱吸力型、常導(dǎo)型，是通過車體內(nèi)的電磁鐵和路軌導(dǎo)磁體之間的吸力加上間隙控制裝置實(shí)現(xiàn)懸浮；另一種是電動(dòng)型，也稱斥力型、超導(dǎo)型，通過車體內(nèi)的超導(dǎo)線圈通電使路軌線圈產(chǎn)生具有感應(yīng)電流的排斥磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)磁懸浮。電磁型磁懸浮列車懸浮高度低，一般在1厘米左右，對(duì)懸浮高度的控制很苛刻，且車身較重；電動(dòng)型磁懸浮列車懸浮高度在10厘米以上，但超導(dǎo)帶來一系列復(fù)雜的技術(shù)問題，且仍需控制系統(tǒng)，還得對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，其導(dǎo)向是利用高溫超導(dǎo)體的磁通釘扎穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)。
美國(guó)正在試制的磁浮飛機(jī)Magplane的軌道和車體下部均是圓弧形，軌道兩側(cè)為導(dǎo)電的鋁磁材料，對(duì)應(yīng)的車體的兩側(cè)為永久磁鐵的組合。車體開始運(yùn)行時(shí)由車輪支撐，軌道兩側(cè)的鋁導(dǎo)軌內(nèi)將產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生車體的上浮力，當(dāng)時(shí)速達(dá)20Km以上時(shí)，車輪將離開軌道，其懸浮間隙為5-15厘米。由于車體下部的磁場(chǎng)成弧形分布，因此該磁場(chǎng)同時(shí)具有懸浮與導(dǎo)向的功能。Magplane的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其驅(qū)動(dòng)采用永磁同步直線電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格昂貴，同時(shí)由于其懸浮和導(dǎo)向都是在底部，因此仍然具有不穩(wěn)定的因素，軌道和車體下部均是圓弧形加大了制造工藝的難度和制造成本。
中國(guó)專利申請(qǐng)03114974.X公開了一種通過將磁條組合成磁列陣、將磁列陣按一定規(guī)律分別設(shè)置在車體下端、路軌上來實(shí)現(xiàn)懸浮，并在車體兩側(cè)及路軌兩側(cè)或車體上下的支出部分及對(duì)應(yīng)的路軌側(cè)端分別設(shè)置磁列陣來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向的磁懸浮列車，其推進(jìn)系統(tǒng)采用設(shè)置在車體上的磁嚙輪和設(shè)置在路軌的磁嚙條構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是建造和運(yùn)行價(jià)格相對(duì)低，結(jié)構(gòu)相對(duì)上面介紹的磁懸浮列車相對(duì)簡(jiǎn)單。但是在路軌沿線設(shè)置由多層長(zhǎng)磁條疊合成磁列、多個(gè)磁列進(jìn)行排布而成的磁列陣，鋪設(shè)工程仍然很復(fù)雜。同時(shí)其導(dǎo)向采用的是機(jī)械導(dǎo)向，也需要鋪設(shè)磁列陣，建造成本仍然較高。另外該種磁懸浮列車不能利用現(xiàn)有列車路軌，必須重新鋪設(shè)，因此建造成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用永磁體實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向及推進(jìn)的磁懸浮交通工具，具有上述國(guó)內(nèi)外磁懸浮列車的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，價(jià)格大大降低，且可用現(xiàn)有鐵路改造。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種磁飛車，包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和車廂，所述車廂廂體為常規(guī)廂體，所述磁飛車在路軌上運(yùn)行，其特征在于，在車廂的底部沿車廂長(zhǎng)度方向設(shè)置有兩塊或兩塊以上的車廂永磁體，在所述路軌的表面設(shè)置有對(duì)應(yīng)的路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體，所述車廂永磁體和路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體設(shè)置的方式使得所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同時(shí)具有懸浮和導(dǎo)向的功能；所述車廂的底部還設(shè)置有受驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)的磁輪，所述路軌上與所述磁輪對(duì)應(yīng)的位置沿路軌長(zhǎng)度方向等距間隔設(shè)置有極性一致的磁條，所述磁條為永磁磁條或感應(yīng)磁條，所述磁輪外周的磁極極性與所述磁條的極性相同。
所述車廂底部設(shè)置的磁輪為兩組，分別位于車廂底部橫向兩端頭，且沿長(zhǎng)度方向分布。
所述車廂底部設(shè)置的磁輪為兩組，分別位于車廂底部橫向兩端頭的延長(zhǎng)線上，且沿長(zhǎng)度方向分布。
所述車廂永磁體在車廂底部橫向左右兩底面對(duì)稱設(shè)置，橫向間隔為等距；所述對(duì)應(yīng)的路軌永磁體與車廂永磁體寬度相同，在沿路軌長(zhǎng)度方向上且在路軌橫向左右兩表面上對(duì)稱設(shè)置，左右路軌永磁體分別具有所述車廂永磁體相同的間距，且均分別朝左右兩端錯(cuò)開一小于車廂永磁體寬度的距離，所述車廂永磁體和路軌永磁體的極性相同。
所述車廂永磁體在車廂底部沿車廂橫向N、S極性交替緊密排列，所述路軌永磁體為在沿路軌長(zhǎng)度方向延伸設(shè)置的路軌感應(yīng)體，所述路軌感應(yīng)體的橫向?qū)挾却笥谲噹撞寇噹来朋w橫向排列的總寬度。
在上述磁飛車磁路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在車廂兩側(cè)面或兩側(cè)面的引出支撐件上分別設(shè)置有沿車廂長(zhǎng)度方向延伸的車廂導(dǎo)向永磁體，在路軌橫向兩端的延長(zhǎng)線上分別設(shè)置支撐面，支撐面上分別設(shè)置有與車廂導(dǎo)向永磁體極性相同、且沿路軌方向延伸的路軌導(dǎo)向永磁體。
本發(fā)明由于在車廂底部和路軌上設(shè)置的車廂永磁體和路軌永磁體(或路軌磁感應(yīng)體)同時(shí)能產(chǎn)生懸浮和導(dǎo)向功能，因此可以不設(shè)置控制導(dǎo)向裝置，或者只需設(shè)置加強(qiáng)導(dǎo)向裝置，同美國(guó)Magplane不同的是，本發(fā)明不是通過將車體底部設(shè)置成弧形來同時(shí)產(chǎn)生懸浮和導(dǎo)向，而是采用普通車體底部設(shè)置永磁體就可實(shí)現(xiàn)懸浮和導(dǎo)向，因此與Magplane相比，本發(fā)明車廂的建造成本大為下降，與電磁型、電動(dòng)型和03114974.X號(hào)申請(qǐng)相比減少了繁雜導(dǎo)向裝置的設(shè)置，即使是增加加強(qiáng)導(dǎo)向的磁結(jié)構(gòu)，也不會(huì)增加太多成本。同時(shí)由于采用了磁輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，只需在路軌上等距設(shè)置磁條，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的作用下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)即可驅(qū)動(dòng)磁輪沿著路軌上的磁條運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的大小只需為克服風(fēng)的阻力大小。由于驅(qū)動(dòng)不需采用復(fù)雜的長(zhǎng)定子電機(jī)或直線感應(yīng)電機(jī)，節(jié)省了大量成本，與03114974.X號(hào)申請(qǐng)相比，不但車體上磁輪結(jié)構(gòu)比該文獻(xiàn)記載的磁嚙輪簡(jiǎn)單得多，設(shè)置在路軌的磁條結(jié)構(gòu)也比該文獻(xiàn)記載的磁嚙條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，因此建造成本比該文獻(xiàn)記載的懸浮列車低，而且本發(fā)明可以直接對(duì)現(xiàn)有鐵軌進(jìn)行改造，大大節(jié)省了建造費(fèi)用，節(jié)省了資源。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1磁體設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明磁輪的磁極分布示意圖；圖3是本發(fā)明磁輪在路軌上運(yùn)行過程中磁場(chǎng)能量的靜磁能狀態(tài)分布圖；圖4是實(shí)施例1加側(cè)導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例3磁體設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例3導(dǎo)向功能的磁極構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1見圖1-3，圖1磁飛車的截面視圖中，車廂1為常規(guī)車廂(而不是如美國(guó)Magplane的側(cè)部和底部為圓弧形的車廂的磁體設(shè)置的一種構(gòu)成)，如圖在車體上安裝有驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和車廂，所述磁飛車在路軌2上運(yùn)行，在車廂1的底部沿車廂長(zhǎng)度方向設(shè)置有兩塊或兩塊以上的車廂永磁體3，在路軌2的表面設(shè)置有對(duì)應(yīng)的路軌永磁體4，車廂永磁體3和路軌永磁體4設(shè)置的方式使得所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同時(shí)具有懸浮和導(dǎo)向的功能，本實(shí)施例車廂永磁體3在車廂1底部橫向左右兩底面對(duì)稱設(shè)置，分別設(shè)置有4個(gè)，且橫向間隔為等距，對(duì)應(yīng)的路軌永磁體4與車廂永磁體3寬度相同、數(shù)量相同，也為四個(gè)，但長(zhǎng)度為路軌2的長(zhǎng)度，且在路軌2橫向左右兩表面上對(duì)稱設(shè)置，左右車廂永磁體3分別具有所述車廂永磁體相同的間距，且均分別朝左右兩端錯(cuò)開一小于車廂永磁體寬度的距離，車廂永磁體3和路軌永磁體4的極性相同，本實(shí)施例均為N極。車廂永磁體3和路軌永磁體4的數(shù)量根據(jù)載重量進(jìn)行調(diào)整。由于車廂永磁體3和路軌永磁體4的極性相同，因此具有排斥力，由此產(chǎn)生懸浮力，因此上述結(jié)構(gòu)具有使車體懸浮的功能，可根據(jù)車體及載重大小選擇個(gè)數(shù)適合的永磁體實(shí)現(xiàn)懸浮。對(duì)于本發(fā)明具有的導(dǎo)向功能，可以以任一車廂永磁體3舉例說明比如車廂1左側(cè)最左端的車廂永磁體3同時(shí)受到最左側(cè)的路軌永磁體4向上的上浮排斥力和向右的推力，而車廂右側(cè)最右端的車廂永磁體3則受到最右側(cè)路軌永磁體4向上的排斥力和向左的推力。根據(jù)力與距離平方成反比的庫(kù)侖定律，當(dāng)車廂1受干擾向左移時(shí)，Lg1變小，Lg2變大，即車廂左側(cè)最左端路軌永磁體4對(duì)左側(cè)車廂最左端車廂永磁體3向右的推力的增加大于車廂右側(cè)最右端路軌永磁體4對(duì)車廂右側(cè)最右端車廂永磁體向左的推力的減小于是車廂1自動(dòng)往右；當(dāng)車廂1向左移時(shí)，磁力會(huì)自動(dòng)將車廂1推向右邊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)向。即與現(xiàn)有電磁型和電動(dòng)型列車相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)能自動(dòng)導(dǎo)向，省去了復(fù)雜而昂貴的導(dǎo)向控制系統(tǒng)。
車廂1的底部還設(shè)置有受驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)的磁輪5，見圖2，路軌2上與磁輪5對(duì)應(yīng)的位置沿路軌2長(zhǎng)度方向等距間隔設(shè)置有極性一致的磁條6，磁條5為永磁磁條或感應(yīng)磁條(如鋁條、紫銅條)，磁輪5外周的磁極極性與磁條6的極性相同，本實(shí)施例均為N極。驅(qū)動(dòng)原理是這樣的見圖3的靜磁能狀態(tài)圖，即本發(fā)明在行使過程中形成的磁場(chǎng)能量圖。由于磁系統(tǒng)力圖使靜磁能最低，當(dāng)電動(dòng)機(jī)牽引磁輪5上靜磁輪高峰時(shí)，磁系統(tǒng)做功使磁輪5又轉(zhuǎn)向磁谷。所需電動(dòng)機(jī)的能量只是使磁輪5低谷到高峰的動(dòng)力和克服風(fēng)的阻力。磁輪5的結(jié)構(gòu)可以是周向緊排列，中間夾有防止磁體打裂的橡皮的橡皮磁輪。
實(shí)施例2見圖4，可在車廂1兩側(cè)面分別設(shè)置沿車廂長(zhǎng)度方向延伸的車廂導(dǎo)向永磁體7，在路軌2橫向兩端的延長(zhǎng)線上分別設(shè)置支撐面，支撐面上分別設(shè)置有與車廂導(dǎo)向永磁體7極性相同，且沿路軌方向延伸的路軌導(dǎo)向永磁體8。上述結(jié)構(gòu)使得車廂兩側(cè)排斥力對(duì)抗存在，可以使導(dǎo)向更穩(wěn)定。上述結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，實(shí)施起來非常容易。上述結(jié)構(gòu)的路軌導(dǎo)向永磁體8可用感應(yīng)條來實(shí)現(xiàn)，如鋁條或紫銅條等。在本發(fā)明磁飛車高速前進(jìn)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生與車廂導(dǎo)向永磁體7極性相同的磁極，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。
實(shí)施例3見圖5，車廂永磁體3在車廂1底部沿車廂1橫向N、S極性交替緊密排列，在沿路軌長(zhǎng)度方向延伸設(shè)置的路軌感應(yīng)體4’，可以為鋁條或紫銅條，路軌感應(yīng)體4’的橫向?qū)挾却笥谲噹撞寇噹来朋w3橫向排列的總寬度。懸浮力產(chǎn)生原理是當(dāng)車廂永磁體3在路軌感應(yīng)體4’上高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，在路軌感應(yīng)體4’上產(chǎn)生同性磁極，從而產(chǎn)生排斥上浮力即懸浮力。又根據(jù)楞次定律當(dāng)磁通減少時(shí)，則產(chǎn)生異極相吸，于是在路軌感應(yīng)體4’兩端產(chǎn)生異極磁極，如圖6所示，而不讓車廂左右移動(dòng)，于是具有導(dǎo)向功能。本實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)可與實(shí)施例1相同，也可將永磁磁條換為鋁條或紫銅條，紫銅條可以是涂防護(hù)層的紫銅。本實(shí)施例的感應(yīng)系統(tǒng)在低速時(shí)(即磁飛車出發(fā)站之后的一段)路軌可用一段前述的永磁磁條，等時(shí)速20公里以上時(shí)轉(zhuǎn)入鋁條路軌。在起動(dòng)段，因速度低感應(yīng)磁場(chǎng)的排斥力不足以懸浮，如不用前述的永磁條則必須用飛機(jī)的辦法先用橡皮輪啟動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種磁飛車，包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和車廂，所述車廂廂體為常規(guī)廂體，所述磁飛車在路軌上運(yùn)行，其特征在于，在車廂的底部沿車廂長(zhǎng)度方向設(shè)置有兩塊或兩塊以上的車廂永磁體，在所述路軌的表面設(shè)置有對(duì)應(yīng)的路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體，所述車廂永磁體和路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體設(shè)置的方式使得所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同時(shí)具有懸浮和導(dǎo)向的功能；所述車廂的底部還設(shè)置有受驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)的磁輪，所述路軌上與所述磁輪對(duì)應(yīng)的位置沿路軌長(zhǎng)度方向等距間隔設(shè)置有極性一致的磁條，所述磁條為永磁磁條或感應(yīng)磁條，所述磁輪外周的磁極極性與所述磁條的極性相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁飛車，其特征在于所述車廂底部設(shè)置的磁輪為兩組，分別位于車廂底部橫向兩端頭，且沿長(zhǎng)度方向分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁飛車，其特征在于所述車廂底部設(shè)置的磁輪為兩組，分別位于車廂底部橫向兩端頭的延長(zhǎng)線上，且沿長(zhǎng)度方向分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的磁飛車，其特征在于所述車廂永磁體在車廂底部橫向左右兩底面對(duì)稱設(shè)置，橫向間隔為等距；所述對(duì)應(yīng)的路軌永磁體與車廂永磁體寬度相同，在沿路軌長(zhǎng)度方向上且在路軌橫向左右兩表面上對(duì)稱設(shè)置，左右路軌永磁體分別具有所述車廂永磁體相同的間距，且均分別朝左右兩端錯(cuò)開一小于車廂永磁體寬度的距離，所述車廂永磁體和路軌永磁體的極性相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁飛車，其特征在于在所述車廂兩側(cè)面或兩側(cè)面的引出支撐件上分別設(shè)置有沿車廂長(zhǎng)度方向延伸的車廂導(dǎo)向永磁體，在路軌橫向兩端的延長(zhǎng)線上分別設(shè)置支撐面，支撐面上分別設(shè)置有與車廂導(dǎo)向永磁體極性相同、且沿路軌方向延伸的路軌導(dǎo)向永磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的磁飛車，其特征在于所述車廂永磁體在車廂底部沿車廂橫向N、S極性交替緊密排列，所述路軌永磁體為在沿路軌長(zhǎng)度方向延伸設(shè)置的路軌感應(yīng)體，所述路軌感應(yīng)體的橫向?qū)挾却笥谲噹撞寇噹来朋w橫向排列的總寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁飛車，其特征在于在所述車廂兩側(cè)面或兩側(cè)面的引出支撐件上分別設(shè)置有沿車廂長(zhǎng)度方向延伸的車廂導(dǎo)向永磁體，在路軌橫向兩端的延長(zhǎng)線上分別設(shè)置支撐面，支撐面上分別設(shè)置有與車廂導(dǎo)向永磁體極性相同、且沿路軌方向延伸的路軌導(dǎo)向永磁體。
全文摘要
本發(fā)明磁飛車涉及利用永磁體實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向及推進(jìn)的磁懸浮交通工具，包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和車廂，所述車廂廂體為常規(guī)廂體，所述磁飛車在路軌上運(yùn)行，在車廂的底部沿車廂長(zhǎng)度方向設(shè)置有兩塊或兩塊以上的車廂永磁體，在所述路軌的表面設(shè)置有對(duì)應(yīng)的路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體，所述車廂永磁體和路軌永磁體或路軌磁感應(yīng)體設(shè)置的方式使得所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同時(shí)具有懸浮和導(dǎo)向的功能；所述車廂的底部還設(shè)置有受驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)的磁輪，所述路軌上與所述磁輪對(duì)應(yīng)的位置沿路軌長(zhǎng)度方向等距間隔設(shè)置有極性一致的磁條，所述磁條為永磁磁條或感應(yīng)磁條，所述磁輪外周的磁極極性與所述磁條的極性相同。
文檔編號(hào)B60L13/00GK1631695SQ20051001110
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者李國(guó)坤 申請(qǐng)人:李國(guó)坤, 陳朝聞, 李曉蓬, 李曉波