本發(fā)明涉及磁動火車技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
稀土永磁材料在對外做功時不消耗自身能量，是一種人造的可再生能源。利用稀土永磁的這種特性，發(fā)明人于2010年研制成功一種環(huán)形軌道式磁動機(jī)(2010102583336)。由于這種磁動機(jī)靠中心主軸輸出動力，所以只能作為汽車、船舶等小型交通工具的動力源或可移動電源。本發(fā)明的目的就是要根據(jù)磁動機(jī)的動力發(fā)生原理，制造出靠磁力自驅(qū)動的磁動火車。
(三)
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要制造一種以鐵路鋼軌為軌道的直軌式磁動機(jī)，代替環(huán)形軌道式磁動機(jī)，用以作為火車運行的動力裝置。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
本發(fā)明提出一種磁動火車。磁動火車的磁轉(zhuǎn)子安裝在火車車輪外側(cè)的飛輪上，磁定子安裝在鐵路鋼軌外側(cè)的水泥基座上，構(gòu)成一種由直軌式磁動機(jī)驅(qū)動的火車類型。磁動火車的固定軸距、車輛全軸距和車輛全長都必須是車輪周長的整數(shù)倍。在制造車輛輪對時，將現(xiàn)行車軸向兩端延長，在油箱蓋外側(cè)緊密地壓裝兩個厚度和剛度符合設(shè)計要求的飛輪，同時在車軸上加工出一個軸心通孔、兩個與軸心通孔連通的徑向孔。在徑向孔的出口處安裝電刷，電刷與一個以車軸為軸承支撐的圓環(huán)形電極摩擦相接。在車軸的設(shè)計位置套裝一個機(jī)械或磁力齒輪。磁轉(zhuǎn)子安裝在飛輪外側(cè)邊緣，分為兩種類型，一種是永磁體磁轉(zhuǎn)子，一種是電磁體磁轉(zhuǎn)子。電磁體磁轉(zhuǎn)子按設(shè)計位置固定安裝。永磁體磁轉(zhuǎn)子或者按設(shè)計位置固定安裝，或者安裝在環(huán)形滑移軌道上，由電動千斤頂或其它機(jī)構(gòu)定位在各設(shè)計要求位置。磁轉(zhuǎn)子的各種用電機(jī)構(gòu)的電源線通過軸心通孔和徑向孔與電刷相連接。磁定子動力發(fā)生極的磁極端面為短邊與車軸中心線平行的矩形，向來車方向按設(shè)計傾角傾斜。雙線鐵路上行和下行線路的磁定子的動力發(fā)生極極性相反。在平直線路段，每隔一個車輛全長的距離設(shè)置一對磁定子。在有坡度線路段或停靠車站內(nèi)線路段，每個車輛全長距離內(nèi)設(shè)置2到4對磁定子。在磁動車輛進(jìn)入磁動軌道之前，設(shè)置一個磁轉(zhuǎn)子定位矯正裝置。該裝置為一對容許單個輪對懸空的斷軌，斷軌下面設(shè)一個與磁定子動力發(fā)生極極性相反的磁極端面。磁動火車的機(jī)車以直流電動機(jī)為動力，設(shè)有駕駛室、自動控制室和電源室。各節(jié)車輛都安裝電池箱和人工操控裝置。高能蓄電池儲存在機(jī)車電源室和各車輛的電池箱內(nèi)。大型停靠站存有備用電池和備用機(jī)車。列車運行時，永磁體磁轉(zhuǎn)子定位在動力發(fā)生位，電磁體磁轉(zhuǎn)子只在運行到磁定子磁極端面頂部時才用脈沖電流供電充磁，產(chǎn)生動力。當(dāng)列車爬坡或加速時，啟動備用電磁體磁轉(zhuǎn)子，機(jī)車也同時加大動力。當(dāng)列車下坡或減速時，降低或關(guān)閉電磁體磁轉(zhuǎn)子的電源供應(yīng)，固定安裝的永磁體磁轉(zhuǎn)子將動力通過車軸上安裝的齒輪傳遞給發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，安裝在環(huán)形滑移軌道上的永磁體利用電動千斤頂使磁轉(zhuǎn)子磁極端面遠(yuǎn)離動力發(fā)生位。當(dāng)列車進(jìn)入剎車狀態(tài)時，給全部電磁體磁轉(zhuǎn)子進(jìn)行反向充磁，使其異名磁極與磁定子動力發(fā)生極相互吸引而達(dá)到剎車效果。列車重新啟動時，機(jī)車對整車進(jìn)行牽引，并向各車輛的磁動機(jī)構(gòu)發(fā)出與剎車相反的動作指令。當(dāng)列車按返回路線反向行駛之前，機(jī)車自行調(diào)頭，牽引各車輛通過磁定子定位矯正裝置，更換永磁體磁轉(zhuǎn)子的動力發(fā)生極，使正向行駛時動力發(fā)生位的異名磁極處于動力發(fā)生位，對電磁體磁轉(zhuǎn)子反向充磁，列車便進(jìn)入反向驅(qū)動狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果在于：第一，節(jié)省能源。與傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電力機(jī)為動力的火車相比，磁動火車只消耗很少的電能，在勻速運行時，可以做到能源零消耗，在減速運行時，還可以通過再生制動發(fā)電，補(bǔ)充部分電能。第二，節(jié)省資源。磁懸浮列車雖然具有高速、舒適等優(yōu)點，但由于需要沿整條鐵路線和整個列車都布設(shè)永磁或軟磁材料，對磁性材料的消耗量十分巨大。磁動火車只在鐵路沿線點狀設(shè)置磁定子，在車輪處安裝小塊磁鐵作磁轉(zhuǎn)子，磁性材料的消耗量是很小的。第三，操控靈活便捷。磁動火車每節(jié)車輛都有獨立的驅(qū)動和制動機(jī)構(gòu)，即可編組成列，也可獨立調(diào)動和運行，可正反向行駛。這對現(xiàn)行的只靠機(jī)車牽引的運行方式是個革命性的改造。第四，便于利用現(xiàn)有鐵路設(shè)施。在鐵路上安裝磁定子以后，不影響其它有輪列車通行，所以，磁動火車可以在全部安裝鋼軌的鐵路線上運行。第五、磁動火車的制造和運營成本都很低，其經(jīng)濟(jì)效益具有極強(qiáng)的市場競爭力。
(四)具體實施方式
實施例一，制造四軸磁動車輛。其主要尺寸如下：車輪半徑0.4m，固定軸距2.512m，車輛全軸距10.048m，車輛全長12.56m，飛輪內(nèi)側(cè)距油箱蓋0.03m，飛輪半徑0.4m，厚度0.04m，材質(zhì)為不銹鋼。在4個輪對的飛輪外邊緣各固定安裝一個磁轉(zhuǎn)子。第1、2和3、4號車輪安裝永磁體磁轉(zhuǎn)子，第5、6號車輪安裝常用電磁體磁轉(zhuǎn)子，第7、8號車輪安裝備用電磁體磁轉(zhuǎn)子。磁轉(zhuǎn)子以N極為動力發(fā)生極。磁定子的磁極端面為短邊平行車軸中心線的矩形永磁體，以N極為動力發(fā)生極，固定安裝在鋼筋混凝土基座頂部斜面上。在第1輪對和第2輪對組成的轉(zhuǎn)向架上安裝一個具設(shè)計功率的發(fā)電機(jī)。與第1和第2軸上的齒輪通過離合器連接或斷開。在完成各項電路連接后，在車鉤一側(cè)安裝手動控制裝置。