專利名稱：永磁懸浮及軟磁輪推進車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁懸浮車，特別是一種永磁懸浮、導(dǎo)向及軟磁輪推 進車。
背景技術(shù)：
磁懸浮車具有非接觸、振動小、噪音小、安全、快速、能耗小、效率高 等優(yōu)異性能。磁懸浮車按懸浮方式分為吸浮式和斥浮式。德國和日本的磁懸 浮技術(shù)較先進，德國采取常導(dǎo)吸浮式，而日本采取超導(dǎo)斥浮式。所謂常導(dǎo)吸 浮式即用設(shè)置于列車上的電磁鐵吸引路基下面設(shè)置的磁性軌道，使列車懸浮 和導(dǎo)向，用同步或異步直線電機推進。中國上海從龍陽路到國際機場磁懸浮 列車線就是采用德國的常導(dǎo)吸浮式技術(shù)。所謂超導(dǎo)斥浮式即在列車高速行駛 時，利用超導(dǎo)強磁體與軌道線圈產(chǎn)生的電磁感應(yīng)斥力使列車懸浮和導(dǎo)向，用 同步直線電機推進。以上兩種磁懸浮車(包括車體、軌道、供電線路、控制系統(tǒng)等)懸浮、 導(dǎo)向及推進系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，造價極昂貴。為了改進技術(shù)，降低建造成本，出 現(xiàn)了有關(guān)磁懸浮列車的實用新型或?qū)嵱眯滦蛯＠?，但大部分存在變化磁場?染問題，而且實際造價仍高，應(yīng)用受限制。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是為了進一步改進技術(shù)，降低建造成本，特別是大幅 度降低變化磁場污染。本實用新型能方便應(yīng)用于對現(xiàn)有軌道交通的改造，應(yīng)
用廣泛。
本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)。
在車體底板對稱中心上設(shè)置驅(qū)動源1，在其左右伸出的軸2上對稱地固 定軟磁輪，軟磁輪用軟磁材料制作，軟磁輪作成齒輪狀，左右軟磁輪的中心 距就是在路基6上設(shè)置的兩條平行軌道的中心距，左右軟磁輪在水平方向上 的對稱中心及在垂直方向上的對稱中心與兩條平行軌道的一致，軌道用導(dǎo)磁相對應(yīng)的面上固結(jié)沿厚度方向充磁的永磁板； 在車體底部沿軌道延伸方向，躲開軟磁輪，設(shè)置平行于軌道永磁板的車上永
磁板，車上永磁板沿厚度方向充磁，且與軌道永磁板同極性相對，車上永磁 板的長度方向與軌道的延伸方向一致，長度小于車長，車上永磁板固定在導(dǎo) 磁體上，導(dǎo)磁體通過非磁性墊板與車底板聯(lián)接，車上永磁板、導(dǎo)磁體、非磁 性墊板組成車上永磁板構(gòu)件，車上永磁板構(gòu)件的對稱中心與軌道的對稱中心 重合；軟磁輪、車上永磁板構(gòu)件均插入到軌道的槽內(nèi)，但離開槽壁一間隙不
與槽接觸，或者隔一間隙騎在軌道上方。
由于車上永磁板與軌道永磁板因同極性相對而產(chǎn)生相互排斥力，因而車 被懸浮、被導(dǎo)向，而且由于所產(chǎn)的懸浮力、導(dǎo)向力都是斥力型，所以懸浮、 導(dǎo)向是自穩(wěn)定且自適應(yīng)的。
根據(jù)磁力線總是力圖走磁阻最小的路徑的特性知，軌道永磁板對軟磁輪 吸引的磁力線，絕大部分集中在軟磁輪的齒上，當(dāng)軟磁輪被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，永 磁板對軟磁輪齒逆著軟磁輪旋轉(zhuǎn)的切向速度方向的吸引力與驅(qū)動軟磁輪轉(zhuǎn)動 的力的合力矩，對驅(qū)動源的軸心產(chǎn)生水平推進力，從而車被推進。以圖1中
的軌道4的永磁板4-2的水平永磁板與軟磁輪3的外圓的相互作用為例來說 明。如圖4、圖5示，圖中垂線陰影為軟磁輪3受軌道4的永磁板4-2的吸 引時的大部分磁力線的示意，軟磁輪3離4-2的水平永磁板較遠的齒，受到 的磁引力相對小得多，可不考慮。假設(shè)軟磁輪3被驅(qū)動反時針旋轉(zhuǎn)，在a圖 所示位置，磁系統(tǒng)靜磁能最低，在垂直中心線的左右兩側(cè)，軟磁輪3受軌道 4的永磁板4-2的吸引合力沿軟磁輪3的切向分力之和(記作F)為零，軟磁 輪3空轉(zhuǎn)，對軸2不產(chǎn)生水平分力；軟磁輪3從a圖所示位置轉(zhuǎn)到b圖所示
位置，此過程中，磁系統(tǒng)靜磁能從最低逐漸達到最高，在垂直中心線的右側(cè)， 軟磁輪3受軌道4的永磁板4-2的吸引合力沿軟磁輪3的向左的切向分力值，
大于在垂直中心線的左側(cè)的向右的切向分力值，F(xiàn)值從零開始增加，其方向 逆著軟磁輪3的旋轉(zhuǎn)的切線方向，此過程中的F跟車輪受到的路面摩擦力一
樣，F(xiàn)對軟磁輪3的作用轉(zhuǎn)矩抵抗驅(qū)動源對軟磁輪3的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，結(jié)果對軸
2的軸心產(chǎn)生了向左的水平分力，驅(qū)動源對軟磁輪3作功，車被向左推進； 軟磁輪3從b圖所示位置運動到c圖所示位置，此過程中，磁系統(tǒng)靜磁能從 最高逐漸達到最低，F(xiàn)值連續(xù)減小，方向不變，車被繼續(xù)向左推進，軟磁輪 3運動到c圖所示位置，F(xiàn)等于零；軟磁輪3從c圖所示位置運動到d圖所示 位置，此過程中，磁系統(tǒng)靜磁能從最低逐漸達到最高，F(xiàn)值從零開始增加， 但方向順著軟磁輪3的旋轉(zhuǎn)的切線方向，驅(qū)動源和F力共同給軟磁輪3儲能， 軸2的軸心上無水平力，車依慣性向左運動；軟磁輪3從d圖所示位置運動 到e圖所示位置，此過程中，磁系統(tǒng)靜磁能從最高逐漸達到最低，F(xiàn)值連續(xù) 減小，方向仍然順著軟磁輪3的旋轉(zhuǎn)的切線方向，車仍然依慣性向左運動。 軟磁輪3從a圖所示位置運動到e圖所示位置，相對于軟磁輪3的垂直中心， 轉(zhuǎn)過了一個齒，即圖中的K齒轉(zhuǎn)到J齒原來的位置，且軟磁輪3的中心(即 軸2的軸心)從a圖所示位置平移到e圖所示位置。軟磁輪3被連續(xù)驅(qū)動， 以上過程循環(huán)，車被驅(qū)行進。圖4中水平箭頭所指為磁輪水平移動方向，也 即車的運動方向。軌道4的永磁板4-2的垂直(側(cè))永磁板與軟磁輪3的側(cè) (端)面的作用過程及對車產(chǎn)生的推進原理與上述的相同。
軟磁輪被軌道上永磁體吸引，車上永磁體被軌道上永磁體排斥，垂直向 下的吸引力、垂直向上的排斥力、及車全重(含載重)的關(guān)系為排斥力值 =吸引力值+車全重(含載重)。
由以上所述原理，根據(jù)車的全重(含載重)和車速要求，同時考慮到導(dǎo) 向力要求，配置驅(qū)動源，設(shè)計軟磁輪大小及數(shù)量，設(shè)計軟磁輪的齒數(shù)，設(shè)計 軌道，就能實現(xiàn)車輛穩(wěn)定地懸浮、導(dǎo)向和車的推進。
由于軌道永磁板對軟磁輪的吸引力，當(dāng)車運行時，只要降低軟磁輪的轉(zhuǎn) 速，不但減少了動力，實現(xiàn)自然減速，而且同時產(chǎn)生制動力，實現(xiàn)剎車減速， 當(dāng)軟磁輪停止轉(zhuǎn)動時，就獲得最大制動力。
本實用新型的懸浮、導(dǎo)向、推進裝置，能用于其它運動系統(tǒng)。
與現(xiàn)有的磁懸浮列車技術(shù)或已公開的有關(guān)專利相比，本實用新型有以下 優(yōu)點
1、 車的懸浮、導(dǎo)向、推進都利用軌道上的永磁板，比既要設(shè)置懸浮和 導(dǎo)向用的永磁軌道，又要設(shè)置推進用的永磁軌道的其它全永磁懸浮及永磁推
進車(如申請?zhí)枮?3114974.x的專利公開的技術(shù))節(jié)省了大量永磁體和配套 材料，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，建造費用極低；
2、 磁輪旋轉(zhuǎn)時和直線電機工作時，在其周圍空間產(chǎn)生交變磁場，對環(huán) 境造成變化磁場污染，必須進行屏蔽，這是磁輪和直線電機的一個缺點，而 軟磁輪無此缺點，且結(jié)構(gòu)比磁輪或直線電機簡單得多，造價極低；
3、 靠電磁鐵間磁斥力實現(xiàn)懸浮要耗電能，靠永磁鐵與感應(yīng)體相互運動 發(fā)生的電磁感應(yīng)產(chǎn)生懸浮，也耗能，而用永磁體懸浮無能耗；
4、 本實用新型的車總是懸浮著，有三個益處(1)不需要支撐車輪及 與支撐輪配套的支撐軌道，減輕了車的重量、體積，節(jié)省了建造費用；(2) 有支撐輪的車啟動過程、低速行駛、停止過程支撐車輪的旋轉(zhuǎn)的摩擦以及它 與支撐軌道的摩擦，都損耗能量，而本實用新型無這摩擦損耗能量；(3)車 啟動過程、低速行駛、停止過程不存在支撐車輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動及它與支撐 軌道撞擊產(chǎn)生的振動、噪音；
5、 本實用新型懸浮及導(dǎo)向力強，懸浮高度大，對軌道建造精度要求低， 工藝簡單；
6、 本實用新型的車行駛時，受到的懸浮及導(dǎo)向力是斥力型的，因而是 自穩(wěn)定和自適應(yīng)的，推進平穩(wěn)，不需要復(fù)雜昂貴的控制系統(tǒng)；
7、 本實用新型通過控制軟磁輪的轉(zhuǎn)速控制車速，尤其是通過降低軟磁 輪的轉(zhuǎn)速使車通過減少動力減速的同時產(chǎn)生了制動力，能輔助剎車；
8、 本實用新型特別適用于將現(xiàn)有的軌道線路改造成為磁懸浮線路；
9、 本實用新型便于維護，且維護量少；
10、 本實用新型由于以上所述的優(yōu)點，因而，車和軌道實際建造費用低， 長期的運行成本小，效益顯著。


圖1為具體實施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1屮軟磁輪3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的左視圖4為具體實施方式
一中軟磁輪3與軌道4的永磁板4-2的底板作用推 進原理說明示意圖5為圖4屮磁系統(tǒng)能量變化圖6為車上永磁板構(gòu)件安裝位置示意圖7為具體實施方式
一中車上永磁板構(gòu)件8與軌道4在圖6中C1-C1剖 面圖8為具體實施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為圖8屮軟磁輪9的結(jié)構(gòu)示意圖；、 圖10為圖9的A-A剖視圖11為具體實施方式
二中車上永磁板構(gòu)件11與軌道10在圖6中C2-C2 剖面圖12為具體實施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13為圖12中軟磁輪12的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14為圖13的左視圖15為具體實施方式
三中車上永磁板構(gòu)件14與軌道13在圖6中C3-C3 剖面圖16為具體實施方式
四的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖17為圖16中軟磁輪15的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖18為圖17的B-B剖視圖19為具體實施方式
四中車上永磁板構(gòu)件17與軌道16在圖6中C4-C4 剖面圖。
具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式
進一步說明。
具體實施方式
一如圖1至圖7所示。
軟磁輪3用軟磁材料制成齒輪狀；軌道4的底座4-1的橫截面做成"凹" 槽狀，用導(dǎo)磁材料制作，在"凹"槽內(nèi)固結(jié)永磁板4-2，"凹"槽底面的永 磁板沿垂直方向充磁，"凹"槽側(cè)面的永磁板沿水平方向充磁，軌道4固定 在路基6上；車上永磁板構(gòu)件8由導(dǎo)磁樑8-1、永磁板8-2、永磁板8-3、非 磁性墊板8-4聯(lián)接組成，車上永磁板構(gòu)件8的永磁板8-2、 8-3與軌道4的永 磁板4-2同極性平行相對，永磁板構(gòu)件8通過其非磁性墊板8-4與車體底板5 聯(lián)接；軟磁輪3的一部分、車上永磁板構(gòu)件8均插入到軌道4的"凹"槽內(nèi)， 但留有間隙，不與"凹"槽壁及槽底接觸。l為驅(qū)動源，2為驅(qū)動源的軸，7 為車體示意。
車因車上永磁板構(gòu)件8的永磁板8-2、 8-3與軌道4的永磁板4-2同極性 平行相對而被懸浮和導(dǎo)向。
車因被驅(qū)動的軟磁輪3與軌道4的永磁板4-2的相互作用被推進。
具體實施方式
二如圖8至圖11所示。
將軌道10的底座10-1的截面作成矩形，在其上面、左面、右面固結(jié)沿 厚度方向充磁的永磁板10-2;軟磁輪9作成雙齒輪狀；車上永磁板構(gòu)件11 由導(dǎo)磁架11-1、永磁板ll-2、永磁板ll-3、非磁性連接件ll-4、非磁性墊板 11-5聯(lián)接組成，永磁板11-2、永磁板11-3均沿厚度方向充磁且與永磁板10-2 同極性平行相對，永磁板構(gòu)件11通過其非磁性墊板11-5與車體底板5聯(lián)接； 軟磁輪9、車上永磁板構(gòu)件11均離開一間隙騎在軌道11的上方。
車的懸浮、導(dǎo)向、推進原理與具體實施方式
一所述的相同。
具體實施方式
三如圖12至圖15所示。
軌道13的導(dǎo)磁軌道座13-1作成上方正中有V型槽，在V型槽固結(jié)沿厚 度方向充磁的永磁板13-2;軟磁輪12作成鐵餅齒輪狀；車上永磁板構(gòu)件14 由導(dǎo)磁體14-1、永磁板14-2、非磁性墊板14-3聯(lián)接組成，永磁板14-2沿厚
度方向充磁且與永磁板13-2同極性平行相對，永磁板構(gòu)件14通過其非磁性 墊板14-3與車體底板5聯(lián)接；軟磁輪12、車上永磁板構(gòu)件14均插入到軌道 13的V型槽內(nèi)，但留有間隙，不與V型槽壁接觸。
如圖15所示，車上永磁板構(gòu)件14受到軌道13永磁板13-2兩個斜向上 的磁斥力，每一個磁斥力均能分解為垂直向上的浮力和沿水平方向的導(dǎo)向力， 從而實現(xiàn)車的懸浮與導(dǎo)向。
車的推進原理與具體實施方式
一所述的相同。
具體實施方式
四如圖16至圖19所示。
軌道軌道16的導(dǎo)磁軌道座16-1的截面作成等腰三角形，在其兩腰表面 固結(jié)沿厚度方向充磁的永磁板16-2;軟磁輪15作成齒頂圓有V型環(huán)溝的齒 輪狀；車上永磁板構(gòu)件17由導(dǎo)磁架17-1、永磁板17-2、非磁性墊板17-3聯(lián) 接組成，永磁板17-2沿厚度方向充磁且與永磁板16-2同極性平行相對，永 磁板構(gòu)件17通過其非磁性墊板17-3與車體底板5聯(lián)接；軟磁輪15、車上永 磁板構(gòu)件17均離開一間隙騎在軌道16的上方。
力卩圖19所示，車上永磁板構(gòu)件17受到軌道16永磁板16-2兩個斜向上 的磁斥力，每一個磁斥力均能分解為垂直向上的浮力和沿水平方向的導(dǎo)向力， 從而實現(xiàn)車的懸浮與導(dǎo)向。
車的懸浮、導(dǎo)向、推進原理與具體實施方式
三所述的相同。
權(quán)利要求1.一種永磁懸浮及軟磁輪推進車，其特征是在車體底板對稱中心上設(shè)置驅(qū)動源(1)，在其左右伸出的軸(2)上對稱地固定軟磁輪，軟磁輪用軟磁材料制作，軟磁輪作成齒輪狀，左右軟磁輪的中心距就是在路基(6)上設(shè)置的兩條平行軌道的中心距，左右軟磁輪在水平方向上的對稱中心及在垂直方向上的對稱中心與兩條平行軌道的一致，軌道用導(dǎo)磁材料作底座，在底座與軟磁輪相對應(yīng)的面上固結(jié)沿厚度方向充磁的永磁板；在車體底部沿軌道延伸方向，躲開軟磁輪，設(shè)置平行于軌道永磁板的車上永磁板，車上永磁板沿厚度方向充磁，且與軌道永磁板同極性相對，車上永磁板的長度方向與軌道的延伸方向一致，長度小于車長，車上永磁板固定在導(dǎo)磁體上，導(dǎo)磁體通過非磁性墊板與車底板聯(lián)接，車上永磁板、導(dǎo)磁體、非磁性墊板組成車上永磁板構(gòu)件，車上永磁板構(gòu)件的對稱中心與軌道的對稱中心重合；軟磁輪、車上永磁板構(gòu)件均插入到軌道的槽內(nèi)，但離開槽壁一間隙不與槽接觸，或者隔一間隙騎在軌道上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮及軟磁輪推進車，其特征是軟磁輪 (3)用軟磁材料制成齒輪狀；軌道(4)的底座(4-1)的橫截面做成"凹"槽狀，用導(dǎo)磁材料制作，在"凹"槽內(nèi)固結(jié)永磁板(4-2)，"凹"槽底面的 永磁板沿垂直方向充磁，"凹"槽側(cè)面的永磁板沿水平方向充磁，軌道(4) 固定在路基(6)上；車上永磁板構(gòu)件(8)由導(dǎo)磁樑(8-1)、永磁板(8-2)、 永磁板(8-3)、非磁性墊板(8-4)聯(lián)接組成，車上永磁板構(gòu)件(8)的永磁板 (8-2)、 (8-3)與軌道(4)的永磁板(4-2)同極性平行相對，永磁板構(gòu)件(8) 通過其非磁性墊板(8-4)與車體底板(5)聯(lián)接；軟磁輪(3)的一部分、車 上永磁板構(gòu)件(8)均插入到軌道(4)的"凹"槽內(nèi)，但留有間隙，不與"凹" 槽壁及槽底接觸，(7)為車體示意。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮及軟磁輪推進車，其特征是將軌道 (10)的底座(10-1)的截面作成矩形，在其上面、左面、右面固結(jié)沿厚度方 向充磁的永磁板(10-2);軟磁輪(9)作成雙齒輪狀；車上永磁板構(gòu)件(11) 由導(dǎo)磁架(11-1)、永磁板(11-2)、永磁板(11-3)、非磁性連接件(11-4)、 非磁性墊板(11-5)聯(lián)接組成，永磁板(11-2)、永磁板(11-3)均沿厚度方向 充磁且與永磁板(10-2)同極性平行相對，永磁板構(gòu)件(11)通過其非磁性墊 板〈11-5)與車體底板(5)聯(lián)接；軟磁輪(9)、車上永磁板構(gòu)件(11)均離 開一間隙騎在軌道(11)的上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮及軟磁輪推進車，其特征是:軌道(13) 的導(dǎo)磁軌道座(13-1)作成上方正中有V型槽，在V型槽固結(jié)沿厚度方向充磁的永磁板(13-2);軟磁輪(12)作成鐵餅齒輪狀；車上永磁板構(gòu)件(14)由導(dǎo)磁體 (14-1)、永磁板(14-2)、非磁性墊板(14-3)聯(lián)接組成，永磁板 (14-2)沿厚度方向充磁且與永磁板(13-2)同極性平行相對，永磁板構(gòu)件(14) 通過其非磁性墊板(14-3)與車體底板(5)聯(lián)接；軟磁輪(12)、車上永磁板 構(gòu)件(14)均插入到軌道(13)的V型槽內(nèi)，但留有間隙，不與V型槽壁接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁懸浮及軟磁輪推進車，其特征是軌道軌道(16)的導(dǎo)磁軌道座(16-1)的截面作成等腰三角形，在其兩腰表面固結(jié)沿 厚度方向充磁的永磁板(16-2);軟磁輪(15)作成齒頂圓有V型環(huán)溝的齒輪 狀；車上永磁板構(gòu)件(17)由導(dǎo)磁架(17-1)、永磁板(17-2)、非磁性墊板 (17-3)聯(lián)接組成，永磁板(14-2)沿厚度方向充磁且與永磁板(13-2)同極 性平行相對永磁板構(gòu)件(17)通過其非磁性墊板(17-3)與車體底板(5)聯(lián) 接；軟磁輪(15)、車上永磁板構(gòu)件(17)均離開一間隙騎在軌道(16)的上方。
專利摘要一種永磁懸浮及軟磁輪推進車，在車體底板對稱中心上設(shè)置驅(qū)動源，在其伸出的軸上左右對稱地固定軟磁輪；在每個軟磁輪的正下方是固定在路基上的軌道，軌道上固接永磁板；在車體底部沿軌道延伸方向躲開軟磁輪，離開軌道一間隙設(shè)置與軌道永磁板同極性平行相對的車上永磁板；軟磁輪的一部分、車體永磁板均插入到軌道的槽內(nèi)，但離開槽壁一間隙不與槽接觸，或者軟磁輪、車上永磁板均隔一間隙騎在軌道上方；車因磁斥力懸浮和導(dǎo)向，驅(qū)動源驅(qū)動軟磁輪旋轉(zhuǎn)，與軌道發(fā)生磁力作用而推進車。
文檔編號B60L13/00GK201009759SQ200620175749
公開日2008年1月23日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者劉新廣 申請人:劉新廣