專利名稱：磁推進(jìn)的、居中的和懸浮的運(yùn)輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種運(yùn)輸系統(tǒng)，特別是磁推進(jìn)的、受控的和懸浮的系統(tǒng)(“磁懸浮(maglev)，，)。
背景技術(shù)：
這樣的系統(tǒng)使用磁懸浮來通過磁力懸浮、引導(dǎo)和推進(jìn)車輛，而不使用機(jī)械方法，所述機(jī)械方式采用車輪來支撐、控制、加速和制動。磁懸浮系統(tǒng)使用磁力以小間隙在其導(dǎo)軌之間懸浮車輛以產(chǎn)生提升、橫向控制和推力。磁懸浮車輛和常規(guī)系統(tǒng)相比，移動更平滑且更安靜，而且需要的維護(hù)更少。其優(yōu)點(diǎn)包括很少或者沒有摩擦阻力、行駛更平滑和潛在地速度更高。由這樣的車輛能夠達(dá)到的極限速度受到空氣阻力的限制。懸浮所需的電力在所述系統(tǒng)的整個能量消耗中并不占特別大的百分比；和其他任何高速的運(yùn)輸形式一樣，所使用的能量的大部分需要用來克服全速情況下的空氣阻力。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述的系統(tǒng)是用于移動貨物的磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)。線性發(fā)動機(jī)使用導(dǎo)軌定子，轉(zhuǎn)子沿導(dǎo)軌定子移動。定子和轉(zhuǎn)子電路相互磁性作用以便在移動元件與固定元件之間維持一間隙。牽引機(jī)線圈內(nèi)嵌在導(dǎo)軌內(nèi)，以便通過利用轉(zhuǎn)子上的永磁體的電動機(jī)動作來產(chǎn)生推力。由于引導(dǎo)、控制和懸浮都是經(jīng)由永磁體裝置提供的，因此公共電網(wǎng)向所述定子電路提供電流而不需要其他的輸入功率。所述系統(tǒng)的目的是在運(yùn)輸系統(tǒng)中形成線性的推進(jìn)力、橫向控制力和懸浮力。


圖I是本文描述的支撐實(shí)施例中的運(yùn)輸系統(tǒng)的示例性透視圖；圖2是懸掛實(shí)施例中的系統(tǒng)的示例性正視圖；圖3是其牽引機(jī)推進(jìn)裝置的平面視圖形式的概念圖；圖4是限定海爾貝克(Halbach)磁體陣列的透視概念圖；以及圖5是圖I的實(shí)施例的示例性正視圖。對于相同的元件而言，在每一幅附圖中的附圖標(biāo)記是相同的。
具體實(shí)施例方式參考以上描述的附圖，現(xiàn)在詳細(xì)描述磁推進(jìn)的、穩(wěn)定的和懸浮的電車32，所述電車32沿著如圖I和圖2所示的運(yùn)輸系統(tǒng)10的導(dǎo)軌22移動。用于推進(jìn)的結(jié)構(gòu)圖3示出了使用線性發(fā)動機(jī)的推進(jìn)的原理。推進(jìn)的模式采用洛倫茲型原動力，其中，所應(yīng)用的推進(jìn)力(F)根據(jù)以下的方程與電流(q)和磁場(B)成線性比例(F = qvxB)
在本方法中，通過使用高功率線性同步電動機(jī)獲得相對低的加速度和相對高的速度，其中固定在沿著導(dǎo)軌22的間隔開且縱向?qū)?zhǔn)的位置上的有效繞組24構(gòu)成所述同步電動機(jī)的定子。磁體對34的線性陣列固定到電車32，在繞組24的任意一側(cè)都形成了空氣間隙。磁體34在圖示的優(yōu)選實(shí)施例中是永磁體，但在替換的實(shí)施例中也可以是電激勵磁體，并且這些磁體34是所述同步電動機(jī)的所述“轉(zhuǎn)子”。通過如圖所示地布置磁體34的極面，繞組34內(nèi)的交流電能夠依序首先吸引，然后排斥磁體34，由此沿著導(dǎo)軌22推進(jìn)電車32。通過調(diào)節(jié)施加到繞組24的AC電流的頻率來控制電車速度，電車的制動是動態(tài)施加的，也就是說，通過反轉(zhuǎn)所施加電流的相位，使得繞組24與磁體34之間的磁排斥代替磁吸引。圖3所示的兩個繞組處于正交狀態(tài)，相位差為90度。相位在前的繞組24確定電車的方向，并且相位關(guān)系可以反轉(zhuǎn)以使電車32能夠倒轉(zhuǎn)其沿導(dǎo)軌22的移動方向。電車32的特征，即電車32的質(zhì)量、貨物裝載、期望的加速度和減速度、等級陡度(steepness of grades)和期望的最高速度,確定了滿足這些參數(shù)的電流負(fù)載。為了針對推進(jìn)變量實(shí)現(xiàn)更大的動態(tài)控制，可以沿著導(dǎo)軌22的縱向路徑并行應(yīng)用超過一組繞組24和磁體組34。·隨著電車32沿著導(dǎo)軌22行進(jìn)，移動到與磁體組34磁接合的程度的每一個相繼的繞組24觸發(fā)對所述繞組24進(jìn)行AC加電，并且在磁接合有效的情況下保持加電狀態(tài)。當(dāng)電車已經(jīng)通過了每一個相繼的繞組24，切斷那個繞組24的電流。因此，只有當(dāng)需要時才施加電力，并且當(dāng)不在電車32時，電流不流過任一繞組24。由于決不存在對行走到導(dǎo)軌22上的人或動物的電擊危險，因此所述導(dǎo)軌22可以設(shè)置在地平面處、地平面以下或者如圖I和圖2所示的地平面以上。用于居中(centering)和懸浮的結(jié)構(gòu)電車32維持在導(dǎo)軌22上的居中且懸浮的位置處，以便使磁體34與每一接近的繞組24對準(zhǔn),從而保證繞組24兩側(cè)均存在正的間隙(positive gap),并且保證在導(dǎo)軌22上方的懸浮。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，電車32裝載有左磁體陣列33L、35L和右磁體陣列33R、35R，它們的磁場在水平方向和橫向上、在相對的方向上遠(yuǎn)離電車32指向(陣列33L、33R)，并且向下指向(陣列35L、35R)。這些磁體陣列在縱向上對準(zhǔn)并且在電車的整個長度上延伸，并且是海爾貝克永磁體陣列。海爾貝克陣列是一種永磁體的特殊布置，其增強(qiáng)陣列的一側(cè)的磁場，與此同時將另一側(cè)的磁場抵消至接近零。這是通過具有如圖4所示的磁化在空間上的旋轉(zhuǎn)模式(pattern)來實(shí)現(xiàn)的。通量將在所述陣列的一側(cè)消除并且在相對的一側(cè)增強(qiáng)其自身。所述磁場在所述通量被限制的一側(cè)達(dá)到兩倍大，而在相對側(cè)，沒有產(chǎn)生雜散場。所述居中和懸浮的力無法通過普通永磁體實(shí)現(xiàn)，但是通過海爾貝克陣列生成的更大的力可以高效實(shí)現(xiàn)所述居中和懸浮的力。導(dǎo)軌22具有U型橫截面，所述橫截面具有在相對側(cè)的且接近于電車側(cè)壁的豎直壁26。每一個所述豎直壁26具有縱向指向的完整長度的銅條40。如圖5中最好地示出的，陣列33L和33R中的每一個陣列保持與條40的表面之間的空氣間隙。同樣地，水平取向的銅片條40設(shè)置于陣列35L和35R下方。豎直和水平的條40沿著導(dǎo)軌22是連續(xù)的。用于居中和用于懸浮的結(jié)構(gòu)以完全相同的方式操作。電車32沿著導(dǎo)軌的運(yùn)動使所述海爾貝克陣列的磁場在導(dǎo)電條40內(nèi)產(chǎn)生渦電流。這些渦電流產(chǎn)生其自身的磁場，該磁場與海爾貝克陣列的那些磁場相反并因此產(chǎn)生用于保持用于電車的精確居中和懸浮的靈敏能力(acute capacity)的排斥力。當(dāng)電車32減速進(jìn)站和當(dāng)電車32完全停下，例如以便裝載旅客和貨物時，通過車輪50 (圖5)提供一種替代的支撐和控制，當(dāng)需要支撐電車32時，所述車輪自動降下，并且將鋼制引導(dǎo)欄(guide fence)60安裝在導(dǎo)軌22上，以便在電車32在車輪50上滾動時保持電車32居中，所述車輪50優(yōu)選為腳輪型，以便它們能夠自動遵循所述弓I導(dǎo)欄60。當(dāng)電車的速度降至一設(shè)定速度以下時，車輪50的降下將自動進(jìn)行，并且所述降下可以與常規(guī)的飛機(jī)前輪相一致。本領(lǐng)域技術(shù)人員所看到的基于所要求的主題的變化，已知或?qū)⒁庾R到的，都被明確視為在本發(fā)明保護(hù)范圍及其各種實(shí)施例內(nèi)的等同形式。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在或以 后所獲知的明顯替代也被限定為在所限定的元素的范圍內(nèi)。本公開內(nèi)容也就意味著可以理解為包括如下內(nèi)容由上文描述并且具體示出的，概念上的等同形式，能夠被明顯替代的和結(jié)合了基本理念的。
權(quán)利要求
1.一種磁推進(jìn)的、居中的和懸浮的運(yùn)輸系統(tǒng)，包括 電車，其固定于線性同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子； 導(dǎo)軌，其支撐所述線性同步電動機(jī)的定子，所述轉(zhuǎn)子和定子通過電磁場耦合，以使所述電車沿著所述導(dǎo)軌移動； 所述定子具有在縱向上間隔開的多個有效AC繞組； 所述轉(zhuǎn)子具有一對橫向間隔開的縱向取向的磁體組，所述磁體組與所述繞組之間具有空氣間隙； 水平取向并且具有縱向姿態(tài)的海爾貝克磁體陣列，其在固定位置處與所述電車接合； 導(dǎo)電材料條，其固定到所述導(dǎo)軌上并且沿縱向指向，其與在位置處的所述磁體陣列有間隙地間隔開，以在所述電車上產(chǎn)生懸浮和居中的力。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電車與所述導(dǎo)軌對準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)軌具有U型橫截面。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述條固定到所述導(dǎo)軌的相對豎直表面上，并且來自所述磁體陣列的通量指向所述條。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述條固定到所述導(dǎo)軌的水平表面上，并且來自所述磁體陣列的通量指向所述條。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述繞組中的至少兩個是正交激勵的。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電車具有用于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的車輪，并且所述導(dǎo)軌具有用于弓I導(dǎo)所述車輪并用于保持居中的引導(dǎo)欄。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁推進(jìn)的、居中的和懸浮的運(yùn)輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有固定到線性同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的電車和支撐所述線性同步電動機(jī)的定子的導(dǎo)軌，所述轉(zhuǎn)子和定子通過電磁場耦合以使所述電車沿著所述導(dǎo)軌移動。所述定子具有在縱向上間隔開的多個有效AC繞組，所述轉(zhuǎn)子具有一對橫向間隔開的縱向取向的磁體組，所述磁體組與所述繞組之間具有空氣間隙。水平取向并且具有縱向姿態(tài)的海爾貝克磁體陣列在如下情況下與所述電車接合導(dǎo)電材料條固定到所述導(dǎo)軌上并且沿縱向指向，并且與在位置處的所述磁體陣列有間隙地間隔開，以在所述電車上產(chǎn)生懸浮和居中的力的。
文檔編號B61B3/00GK102897054SQ20121036799
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者杜米特魯·博吉科 申請人:清水控股有限公司