專利名稱:集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),該永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和制動系統(tǒng)皆是通過與安裝在鐵道枕木或鋼質(zhì)墊塊(1)上的永磁路軌(2)相互作用以實現(xiàn)相對應(yīng)的懸浮、導(dǎo)向、推進和制動功能;所述的懸浮系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5)底部的車載永磁排(3);所述的導(dǎo)向系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5)底部兩側(cè)的若干導(dǎo)向輪(4);所述的推進和制動系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5)底部的若干動力盤(6)。本實用新型運行能耗低且懸浮穩(wěn)定,變軌和運行控制簡單,工程實施可靠性高,施工難度低,現(xiàn)有的鐵道和地鐵道簡單改造即可安裝運行。
【專利說明】集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及磁懸浮【技術(shù)領(lǐng)域】,具體地說是一種通過對現(xiàn)有的鐵路和地鐵線路進行改造就能實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮列車是21世紀最理想的交通工具,具有高速、節(jié)能、低噪音等優(yōu)點。目前磁懸浮列車主要有電磁制磁懸浮列車、電動制磁懸浮列車和高溫超導(dǎo)磁懸浮列車三大類,德國人實用新型的電磁制磁懸浮列車借助列車上的電磁體和鐵磁性路軌之間的吸引力實現(xiàn)懸浮,美國人實用新型的電動制磁懸浮列車借助列車上的超導(dǎo)線繞磁體運動時在安裝在路軌上的水平線圈感應(yīng)出斥力實現(xiàn)懸浮,而高溫超導(dǎo)磁懸浮列車利用高溫超導(dǎo)體的抗磁性和釘扎效應(yīng)實現(xiàn)懸浮。電磁制磁懸浮列車需在列車上安裝懸浮電磁鐵和導(dǎo)向電磁鐵,列車笨重,懸浮能耗大,且懸浮高度小(約8-10毫米),對軌道梁和控制系統(tǒng)的要求極高。電動制磁懸浮列車需在列車上安裝低溫超導(dǎo)磁體,要配套笨重、復(fù)雜的液氦制冷系統(tǒng),懸浮能耗大,雜散磁場大,裝心臟起博器的人不能乘座,手機也無法在列車上使用,且列車懸浮力與高度和速度有關(guān),在低速(小于120千米/小時)情況下,由于浮力和導(dǎo)向力不足,仍需要車輪支撐和導(dǎo)向輪導(dǎo)向。而高溫超導(dǎo)磁懸浮列車只有在極低的懸浮高度才能產(chǎn)生較大的懸浮力。此外,專利《磁懸浮列車及其懸浮、導(dǎo)向和推進系統(tǒng)》(專利號:ZL03114974.X)公開的磁懸浮列車,其懸浮、導(dǎo)向和推進系統(tǒng)過于復(fù)雜,各個系統(tǒng)相互獨立,需要額外配套導(dǎo)向系統(tǒng)和推進系統(tǒng),造價很高,且該專利公開的實施方案列車變軌困難,只能在單條軌道上獨立運行,無法通過對現(xiàn)有的鐵路和地鐵線路進行改造就實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種通過對現(xiàn)有的鐵路和地鐵線路進行改造就能實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
[0005]—種集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),包括懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進和制動系統(tǒng),其特征在于:該永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和制動系統(tǒng)皆是通過與安裝在鐵道枕木或鋼質(zhì)墊塊上的永磁路軌相互作用以實現(xiàn)相對應(yīng)的懸浮、導(dǎo)向、推進和制動功能;所述的懸浮系統(tǒng)包括永磁路軌和安裝在列車底部的車載永磁排,車載永磁排位于永磁路軌的內(nèi)側(cè)且與永磁路軌相對設(shè)置;所述的導(dǎo)向系統(tǒng)包括永磁路軌和安裝在列車底部兩側(cè)的若干導(dǎo)向輪,導(dǎo)向輪位于永磁路軌上的鋼軌內(nèi)側(cè)且與鋼軌之間設(shè)有一定的間隙;所述的推進和制動系統(tǒng)包括永磁路軌和安裝在列車底部的若干動力盤,動力盤的盤面與永磁路軌平行相對,在電機的驅(qū)動下動力盤做旋轉(zhuǎn)運動切割永磁路軌上的永磁體產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤上產(chǎn)生感應(yīng)電磁力推動列車前進,電機驅(qū)動動力盤反向旋轉(zhuǎn)時,則動力盤反向切割永磁路軌上的永磁體產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車進行減速制動。
[0006]所述的懸浮系統(tǒng)由成對設(shè)置且分別相互對應(yīng)的永磁路軌和車載永磁排構(gòu)成;所述的永磁路軌包括鋼軌和永磁體且車載永磁排亦包括鋼軌和永磁體,永磁路軌的鋼軌內(nèi)側(cè)安裝有若干層永磁體且車載永磁排的鋼軌外側(cè)安裝有若干層永磁體,永磁路軌上的同層永磁體的N-S極方向相同且車載永磁排上的同層永磁體的N-S極方向相同,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌上的永磁體和車載永磁排上的永磁體的N-S極方向相同;所述永磁路軌上的相鄰層永磁體的N-S極方向相反且車載永磁排上的相鄰層永磁體的N-S極方向相反。
[0007]所述懸浮系統(tǒng)中永磁路軌和車載永磁排上安裝的永磁體中N-S極方向的布置方式,保證了列車在外力作用下有向下運動趨勢時,車載永磁排上的永磁體將同時受到永磁路軌上同高度的永磁體向上的吸引力和永磁路軌上低位處的永磁體向上的排斥力;反之當(dāng)列車在外力作用下有向上運動趨勢時,車載永磁排上的永磁體將同時受到永磁路軌上同高度的永磁體向下的吸引力和永磁路軌上高位處的永磁體向下的排斥力,以此實現(xiàn)列車的懸浮功能。
[0008]所述的永磁路軌和車載永磁排對應(yīng)布置,該永磁路軌上安裝永磁體的鋼軌呈“工”字型且與之相對應(yīng)的車載永磁排上安裝永磁體的鋼軌呈倒“工”字型;且鋼軌采用導(dǎo)磁性材料制成以增強永磁路軌和車載永磁排之間的磁力作用,保證永磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠。
[0009]所述的永磁體均設(shè)置在鋼軌自身構(gòu)成的空間內(nèi),在鋼軌的底部設(shè)有用于支撐永磁體的支撐體且在鋼軌的底部設(shè)有用于支撐永磁體的支撐體。
[0010]相鄰層的永磁體之間均填充密封隔離膠且相鄰層的永磁體之間均填充密封隔離膠。
[0011]所述的動力盤采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成且動力盤位于沿永磁路軌延伸方向設(shè)置的車載永磁排之間以防止動力盤旋轉(zhuǎn)運動時切割車載永磁排上的永磁體產(chǎn)生的磁力線;所述的動力盤在電機驅(qū)動下正向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌中的永磁體產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生推進力帶動列車前進;在列車制動過程中做正向旋轉(zhuǎn)的動力盤將在電機的驅(qū)動下減速進而做反向旋轉(zhuǎn)運動,實現(xiàn)由推進功能向制動功能的轉(zhuǎn)換,使得永磁路軌、動力盤構(gòu)成列車的推進和制動系統(tǒng)。
[0012]所述列車的底部還安裝有若干采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成的制動盤,制動盤常態(tài)時收縮遠離永磁路軌,當(dāng)列車需要制動時,制動盤在調(diào)節(jié)機構(gòu)的驅(qū)動下靠近永磁路軌,制動盤靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌產(chǎn)生的磁力線使得制動盤上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車進行減速制動,永磁路軌、制動盤和調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成列車的第二制動系統(tǒng)。
[0013]所述的制動盤位于沿永磁路軌延伸方向設(shè)置的車載永磁排之間,使得制動盤的伸縮方向上未設(shè)置車載永磁排,且為了防止制動盤切割永磁路軌的磁力線產(chǎn)生制動力,制動盤在列車前進過程中不轉(zhuǎn)動且處于遠離永磁路軌即靠近列車中心的位置,當(dāng)需要制動時制動盤才在調(diào)節(jié)機構(gòu)的驅(qū)動下靠近永磁路軌,制動盤靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌中的永磁體產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生制動力對列車進行制動。
[0014]所述的動力盤、制動盤皆采用銅板制成時,動力盤正向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動力而動力盤反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動力,當(dāng)制動盤在調(diào)節(jié)機構(gòu)驅(qū)動下靠近永磁路軌,制動盤即使不反向轉(zhuǎn)動也能產(chǎn)生制動力;所述的動力盤、制動盤采用永磁材料制成時,動力盤正向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動力,且動力盤和制動盤必須反向轉(zhuǎn)動才能產(chǎn)生制動力。
[0015]所述的動力盤、制動盤采用永磁材料制成時,動力盤和制動盤分別由支撐盤、制動永磁體和采用非導(dǎo)磁性材料制成的封板組成,所述的制動永磁體呈環(huán)狀分布在支撐盤上,在圓周方向上同一圈制動永磁體可以是一個整體、也可以是若干小塊制動永磁體首尾相接拼成一圈、亦可以是若干小塊制動永磁體之間填充隔離密封膠拼接成一個整圈;且制動永磁體在動力盤和制動盤的徑向方向分布的圈數(shù)等于或小于與其對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌上的永磁體的層數(shù),動力盤和制動盤圓周方向上每一圈制動永磁體均正對著永磁路軌上的一層永磁體,制動永磁體的N-S極方向垂直于動力盤和制動盤的盤面,動力盤和制動盤圓周方向上的同一圈制動永磁體的N-S極方向相同而相鄰圈制動永磁體的N-S極方向相反,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的制動永磁體和永磁路軌上的永磁體的N-S極方向相同。
[0016]所述導(dǎo)向輪位于車載永磁排中的永磁體上方并位于永磁路軌中的鋼軌上端側(cè)壁內(nèi)側(cè),該導(dǎo)向輪采用滾動軸承結(jié)構(gòu)使得列車發(fā)生側(cè)偏時,導(dǎo)向輪與永磁路軌中的鋼軌接觸時產(chǎn)生滾動摩擦以減小摩擦阻力。
[0017]所述列車在外力作用下發(fā)生側(cè)偏時,導(dǎo)向輪碰觸到永磁路軌中的鋼軌并發(fā)生反彈,以保證列車沿軌道中心運行。
[0018]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點:
[0019]本實用新型通過在永磁路軌和列車底部的車載永磁排上相對安裝若干層永磁體,且合理布置各層永磁體的N-S極方向,能夠產(chǎn)生較大的懸浮力;且進一步的方案是將永磁路軌的鋼軌設(shè)計呈“工”字型且車載永磁排的鋼軌設(shè)計呈倒“工”字型以提高協(xié)調(diào)性和相應(yīng)的懸浮力。
[0020]本實用新型通過在列車底部安裝若干動力盤,巧妙利用動力盤正向/反向轉(zhuǎn)動切割永磁路軌中永磁體產(chǎn)生的磁力線所感生的不同方向的電磁力,構(gòu)建列車的推進/制動系統(tǒng);且通過在列車底部安裝常態(tài)收縮的制動盤以及控制制動盤的調(diào)節(jié)機構(gòu),制動狀態(tài)下伸出制動盤切割永磁路軌中永磁體產(chǎn)生的磁力線所感生的反方向的制動力,構(gòu)建列車的第二制動系統(tǒng),上述第二制動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的協(xié)同作用進一步增加了列車運行的安全性。
[0021]本實用新型通過在列車底部安裝滾動導(dǎo)向輪,使得導(dǎo)向輪與永磁路軌的工字型鋼軌組成列車的導(dǎo)向系統(tǒng),將列車的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)和推進/制動系統(tǒng)合理的一體化設(shè)計,極大簡化列車構(gòu)造,使得現(xiàn)有鐵路和地鐵線路進行簡單改造即可實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0022]附圖1為本實用新型的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023]附圖2為附圖1的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]附圖3為本實用新型的永磁材料動力盤/制動盤的結(jié)構(gòu)示意圖之一;
[0025]附圖4為本實用新型的永磁材料動力盤/制動盤的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ;
[0026]附圖5為圖3和圖4所示的永磁材料動力盤/制動盤與永磁路軌對應(yīng)設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:I—鐵道枕木或鋼質(zhì)墊塊;2—永磁路軌;20—永磁體;21—支撐體;22—密封隔尚膠;23—鋼軌;3—車載永磁排;30—永磁體;31—支撐體;32—密封隔尚膠;33—鋼軌;4一導(dǎo)向輪;5—列車;6—動力盤;7—制動盤;8—調(diào)節(jié)機構(gòu);9一支撐盤;10—制動永磁體;11一封板;12—隔離密封膠;13—電機。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0029]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所不:一種集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),包括懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進和制動系統(tǒng),該永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和制動系統(tǒng)皆是通過與安裝在鐵道枕木或鋼質(zhì)墊塊I上的永磁路軌2相互作用以實現(xiàn)相對應(yīng)的懸浮、導(dǎo)向、推進和制動功能。其中懸浮系統(tǒng)包括永磁路軌2和安裝在列車5底部的車載永磁排3,車載永磁排3位于永磁路軌2的內(nèi)側(cè)且與永磁路軌2相對設(shè)置。具體來說,懸浮系統(tǒng)由成對設(shè)置且分別相互對應(yīng)的永磁路軌2和車載永磁排3構(gòu)成;其中永磁路軌2包括鋼軌23和永磁體20且車載永磁排3亦包括鋼軌33和永磁體30,鋼軌23的內(nèi)側(cè)安裝有若干層永磁體20且鋼軌33的外側(cè)安裝有若干層永磁體30,相鄰層的永磁體20之間均填充密封隔離膠22且相鄰層的永磁體30之間均填充密封隔離膠32 ;永磁路軌2上的同層永磁體20的N-S極方向相同且車載永磁排3上的同層永磁體30的N-S極方向相同,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌2上的永磁體20和車載永磁排3上的永磁體30的N-S極方向相同;永磁路軌2上的相鄰層永磁體20的N-S極方向相反且車載永磁排3上的相鄰層永磁體30的N-S極方向相反。懸浮系統(tǒng)中永磁路軌2上安裝的永磁體20和車載永磁排3上安裝的永磁體30中N-S極方向的布置方式,保證了列車5在外力作用下有向下運動趨勢時,車載永磁排3上的永磁體30將同時受到永磁路軌2上同高度的永磁體20向上的吸引力和永磁路軌2上低位處的永磁體20向上的排斥力;反之當(dāng)列車5在外力作用下有向上運動趨勢時,車載永磁排3上的永磁體30將同時受到永磁路軌2上同高度的永磁體20向下的吸引力和永磁路軌2上高位處的永磁體20向下的排斥力,以此實現(xiàn)列車5的懸浮功能。永磁路軌2和車載永磁排3對應(yīng)布置,該永磁路軌2上安裝永磁體20的鋼軌23呈“工”字型且與之相對應(yīng)的車載永磁排3上安裝永磁體30的鋼軌33呈倒“工”字型;永磁路軌2和車載永磁排3上的鋼軌23、鋼軌33皆采用導(dǎo)磁性材料制成以增強永磁路軌2和車載永磁排3之間的磁力作用,保證永磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠;此外鋼軌23、鋼軌33的截面形狀并不局限于“工”字型或倒“工”字型;上述的永磁體20設(shè)置在鋼軌23自身構(gòu)成的空間內(nèi)且永磁體30設(shè)置在鋼軌33自身構(gòu)成的空間內(nèi),在鋼軌23的底部設(shè)有用于支撐永磁體20的支撐體21且在鋼軌33的底部設(shè)有用于支撐永磁體30的支撐體31。
[0030]在列車5底部兩側(cè)還安裝有位于永磁路軌2上的鋼軌23內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向輪4,該導(dǎo)向輪4與鋼軌23之間設(shè)有一定的間隙,具體來說,該導(dǎo)向輪4位于車載永磁排3中的永磁體30上方并位于永磁路軌2中的鋼軌23上端側(cè)壁內(nèi)側(cè),該導(dǎo)向輪4采用滾動軸承結(jié)構(gòu)使得列車5發(fā)生側(cè)偏時,導(dǎo)向輪4與永磁路軌2中的鋼軌23接觸時產(chǎn)生滾動摩擦以減小摩擦阻力;另外列車5在外力作用下發(fā)生側(cè)偏時,導(dǎo)向輪4碰觸到永磁路軌2中的鋼軌23并發(fā)生反彈,即導(dǎo)向輪4和鋼軌23的協(xié)同作用構(gòu)成該永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng),保證列車5沿軌道中心運行。
[0031]在列車5的底部活動安裝有若干動力盤6,且動力盤6的盤面與永磁路軌2平行相對,動力盤6采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成,如導(dǎo)電材料可選用銅等,動力盤6和永磁路軌2的協(xié)同作用構(gòu)建了上述永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的推進、制動系統(tǒng)。在電機13的驅(qū)動下動力盤6做旋轉(zhuǎn)運動切割永磁路軌2產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤6上產(chǎn)生感應(yīng)電磁力推動列車5前進,電機13驅(qū)動動力盤6反向旋轉(zhuǎn)時,則動力盤6反向切割永磁路軌2產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤6上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車5進行減速制動。具體來說,動力盤6位于沿永磁路軌2延伸方向設(shè)置的車載永磁排3之間以防止動力盤6旋轉(zhuǎn)運動時切割車載永磁排3上的永磁體陣列30產(chǎn)生的磁力線;實際工程中,動力盤6在電機13驅(qū)動下正向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌2中的永磁體20產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生推進力帶動列車5前進,當(dāng)需要緊急制動時動力盤6可由電機13驅(qū)動做反向旋轉(zhuǎn),反向切割永磁路軌2中的永磁體20產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生制動力對列車5進行制動,實現(xiàn)由推進功能向制動功能的轉(zhuǎn)換。
[0032]在列車5底部還安裝有若干采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成的制動盤7,如導(dǎo)電材料可選用銅等,制動盤7常態(tài)時收縮遠離永磁路軌2,當(dāng)列車5需要制動時,制動盤7在調(diào)節(jié)機構(gòu)8的驅(qū)動下靠近永磁路軌2,制動盤7靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌5產(chǎn)生的磁力線使得制動盤7上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車5進行減速制動,永磁路軌2、制動盤7和調(diào)節(jié)機構(gòu)8構(gòu)成列車5的第二制動系統(tǒng)。由于制動盤7位于車載永磁排3的空間內(nèi),因此為了第二制動系統(tǒng)的使用方便,在制動盤7的伸縮方向上未設(shè)置車載永磁排3,此時制動盤7位于沿永磁路軌2延伸方向設(shè)置的車載永磁排3之間的空間內(nèi);另外為了防止制動盤7切割永磁路軌2磁力線產(chǎn)生制動力,制動盤7在列車5前進過程中不轉(zhuǎn)動且處于遠離永磁路軌2即靠近列車5中心的位置,當(dāng)需要制動時制動盤7才在調(diào)節(jié)機構(gòu)8的驅(qū)動下靠近永磁路軌2,制動盤7靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌2中的永磁體20產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生制動力對列車5進行制動。如圖2所示:在列車5前進過程中,制動盤7處于遠離永磁路軌2即靠近列車5中心的位置,當(dāng)需要制動時制動盤7才在調(diào)節(jié)機構(gòu)8的驅(qū)動下靠近永磁路軌2即到達圖2中虛線標示的B點位置。上述第二制動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的協(xié)同作用進一步增加了列車運行的安全性,電機13、動力盤6、永磁路軌2構(gòu)建的推進和制動系統(tǒng)以及永磁路軌2、制動盤7和調(diào)節(jié)機構(gòu)8構(gòu)建的第二制動系統(tǒng)的布置方式可如圖2的A-A截面圖所示。
[0033]實際工程中,當(dāng)動力盤6、制動盤7采用導(dǎo)電材料制成時,如選用銅材料,動力盤6和制動盤7即為一塊銅板,動力盤6必須正向旋轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生推動力,動力盤6反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動力,而當(dāng)制動盤7在調(diào)節(jié)機構(gòu)8驅(qū)動下靠近永磁路軌2,此刻制動盤7即使不反向轉(zhuǎn)動也能產(chǎn)生制動力。而當(dāng)動力盤6、制動盤7采用永磁材料制成時,動力盤6必須正向旋轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生推動力,且動力盤6和制動盤7必須反向轉(zhuǎn)動才能產(chǎn)生制動力;同時為了增強永磁材料制成的動力盤6、制動盤7切割磁力線產(chǎn)生的電磁力,將動力盤6和制動盤7設(shè)計成如圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu),即動力盤6、制動盤7分別由支撐盤9、制動永磁體10和采用非導(dǎo)磁性材料制成的封板11制成,制動永磁體10呈環(huán)狀分布在支撐盤9上,在圓周方向上同一圈制動永磁體10可以是一個整體、也可以是若干小塊制動永磁體10首尾相接拼成一圈、亦可以是若干小塊制動永磁體10之間填充隔離密封膠12拼接成一個整圈;且制動永磁體10在動力盤6和制動盤7的徑向方向分布的圈數(shù)等于或小于與其對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌2上的永磁體20的層數(shù),動力盤6和制動盤7圓周方向上每一圈制動永磁體10均正對著永磁路軌2上的一層永磁體20,制動永磁體10的N-S極方向垂直于動力盤6和制動盤7的盤面,動力盤6和制動盤7圓周方向上的同一圈制動永磁體10的N-S極方向相同而相鄰圈制動永磁體10的N-S極方向相反,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的制動永磁體10和永磁路軌2上的永磁體20的N-S極方向相同。上述采用永磁材料制成的動力盤6/制動盤7與永磁路軌2對應(yīng)設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。
[0034]本實用新型通過在永磁路軌2和列車5底部的車載永磁排3上相對安裝若干層永磁體,且合理布置各層永磁體的N-S極方向,能夠產(chǎn)生較大的懸浮力;且進一步的方案是將永磁路軌2的鋼軌23設(shè)計呈“工”字型且車載永磁排3的鋼軌33設(shè)計呈倒“工”字型以提高協(xié)調(diào)性和相應(yīng)的懸浮力;同時通過在列車5底部安裝若干動力盤6,巧妙利用動力盤6正向/反向轉(zhuǎn)動切割永磁路軌2中永磁體20產(chǎn)生的磁力線所感生的不同方向的電磁力,構(gòu)建列車5的推進/制動系統(tǒng);且通過在列車5底部安裝常態(tài)收縮的制動盤7以及控制制動盤7的調(diào)節(jié)機構(gòu)8,制動狀態(tài)下伸出制動盤7切割永磁路軌2中永磁體20產(chǎn)生的磁力線所感生的反方向的制動力,構(gòu)建列車的第二制動系統(tǒng),上述第二制動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的協(xié)同作用進一步增加了列車運行的安全性;通過在列車5底部安裝滾動導(dǎo)向輪4,使得導(dǎo)向輪4與永磁路軌2的工字型鋼軌23組成列車5的導(dǎo)向系統(tǒng),將列車5的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)和推進/制動系統(tǒng)合理的一體化設(shè)計,極大簡化列車構(gòu)造,使得現(xiàn)有鐵路和地鐵線路進行簡單改造即可實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。
[0035]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想,不能以此限定本實用新型的保護范圍,凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動,均落入本實用新型保護范圍之內(nèi);本實用新型未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),包括懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進和制動系統(tǒng),其特征在于:該永磁磁懸浮機車系統(tǒng)的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和制動系統(tǒng)皆是通過與安裝在鐵道枕木或鋼質(zhì)墊塊(I)上的永磁路軌(2)相互作用以實現(xiàn)相對應(yīng)的懸浮、導(dǎo)向、推進和制動功能;所述的懸浮系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5 )底部的車載永磁排(3 ),車載永磁排(3 )位于永磁路軌(2 )的內(nèi)側(cè)且與永磁路軌(2 )相對設(shè)置;所述的導(dǎo)向系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5)底部兩側(cè)的若干導(dǎo)向輪(4),導(dǎo)向輪(4)位于永磁路軌(2)上的鋼軌(23)內(nèi)側(cè)且與鋼軌(23)之間設(shè)有一定的間隙;所述的推進和制動系統(tǒng)包括永磁路軌(2)和安裝在列車(5)底部的若干動力盤(6),動力盤(6)的盤面與永磁路軌(2)平行相對,在電機(13)的驅(qū)動下動力盤(6)做旋轉(zhuǎn)運動切割永磁路軌(2)產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤(6)上產(chǎn)生感應(yīng)電磁力推動列車(5)前進,電機(13)驅(qū)動動力盤(6)反向旋轉(zhuǎn)時,則動力盤(6)反向切割永磁路軌(2)產(chǎn)生的磁力線,使得動力盤(6)上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車(5 )進行減速制動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的懸浮系統(tǒng)由成對設(shè)置且分別相互對應(yīng)的永磁路軌(2)和車載永磁排(3)構(gòu)成;所述的永磁路軌(2 )包括鋼軌(23 )和永磁體(20 )且車載永磁排(3 )亦包括鋼軌(33 )和永磁體(30),鋼軌(23)的內(nèi)側(cè)安裝有若干層永磁體(20)且鋼軌(33)的外側(cè)安裝有若干層永磁體(30 ),永磁路軌(2 )上的同層永磁體(20 )的N-S極方向相同且車載永磁排(3 )上的同層永磁體(30)的N-S極方向相同,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌(2)上的永磁體(20)和車載永磁排(3)上的永磁體(30)的N-S極方向相同;所述永磁路軌(2)上的相鄰層永磁體(20)的N-S極方向相反且車載永磁排(3)上的相鄰層永磁體(30)的N-S極方向相反。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的永磁路軌(2)和車載永磁排(3)對應(yīng)布置,該永磁路軌(2)上安裝永磁體(20)的鋼軌(23)呈“工”字型且與之相對應(yīng)的車載永磁排(3)上安裝永磁體(30)的鋼軌(33)呈倒“工”字型;且鋼軌(23,33)采用導(dǎo)磁性材料制成以增強永磁路軌(2)和車載永磁排(3)之間的磁力作用,保證永磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的永磁體(20、30 )均設(shè)置在鋼軌(23、33 )自身構(gòu)成的空間內(nèi),在鋼軌(23 )的底部設(shè)有用于支撐永磁體(20)的支撐體(21)且在鋼軌(33)的底部設(shè)有用于支撐永磁體(30)的支撐體(31)。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:相鄰層的永磁體(20)之間均填充密封隔離膠(22)且相鄰層的永磁體(30)之間均填充密封隔離膠(32)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的動力盤(6)采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成且動力盤(6)位于沿永磁路軌(2)延伸方向設(shè)置的車載永磁排(3)之間以防止動力盤(6)旋轉(zhuǎn)運動時切割車載永磁排(3)上的永磁體(30)產(chǎn)生的磁力線;所述的動力盤(6)在電機(13)驅(qū)動下正向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌(2 )中的永磁體(20 )產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生推進力帶動列車(5 )前進;在列車(5 )制動過程中做正向旋轉(zhuǎn)的動力盤(6)將在電機(13)的驅(qū)動下減速進而做反向旋轉(zhuǎn)運動,實現(xiàn)由推進功能向制動功能的轉(zhuǎn)換,使得永磁路軌(2)、動力盤(6)構(gòu)成列車(5)的推進和制動系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述列車(5)的底部還安裝有若干采用導(dǎo)電材料或永磁體材料制成的制動盤(7),制動盤(7)常態(tài)時收縮遠離永磁路軌(2),當(dāng)列車(5)需要制動時,制動盤(7)在調(diào)節(jié)機構(gòu)(8)的驅(qū)動下靠近永磁路軌(2),制動盤(7)靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌(2)產(chǎn)生的磁力線使得制動盤(7)上產(chǎn)生反向的感應(yīng)電磁力對列車(5)進行減速制動,永磁路軌(2 )、制動盤(7 )和調(diào)節(jié)機構(gòu)(8 )構(gòu)成列車(5 )的第二制動系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的制動盤(7)位于沿永磁路軌(2)延伸方向設(shè)置的車載永磁排(3)之間,使得制動盤(7)的伸縮方向上未設(shè)置車載永磁排(3),且為了防止制動盤(7)切割永磁路軌(2)的磁力線產(chǎn)生制動力,制動盤(7)在列車(5)前進過程中不轉(zhuǎn)動且處于遠離永磁路軌(2)即靠近列車(5)中心的位置,當(dāng)需要制動時制動盤(7)才在調(diào)節(jié)機構(gòu)(8)的驅(qū)動下靠近永磁路軌(2),制動盤(7)靜止不動或反向旋轉(zhuǎn)切割永磁路軌(2)中的永磁體(20)產(chǎn)生的磁力線,產(chǎn)生制動力對列車(5)進行制動。9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的動力盤(6)、制動盤(7)皆采用銅板制成時,動力盤(6)正向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動力而動力盤(6)反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動力,當(dāng)制動盤(7)在調(diào)節(jié)機構(gòu)(8)驅(qū)動下靠近永磁路軌(2),制動盤(7)即使不反向轉(zhuǎn)動也能產(chǎn)生制動力;所述的動力盤(6)、制動盤(7)采用永磁材料制成時,動力盤(6)正向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推動力,且動力盤(6)和制動盤(7)必須反向轉(zhuǎn)動才能產(chǎn)生制動力。10.據(jù)權(quán)利要求9所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述的動力盤(6)、制動盤(7)采用永磁材料制成時,動力盤(6)和制動盤(7)分別由支撐盤(9)、制動永磁體(10)和采用非導(dǎo)磁性材料制成的封板(11)組成,所述的制動永磁體(10)呈環(huán)狀分布在支撐盤(9)上,在圓周方向上同一圈制動永磁體(10)可以是一個整體、也可以是若干小塊制動永磁體(10)首尾相接拼成一圈、亦可以是若干小塊制動永磁體(10)之間填充隔離密封膠(12)拼接成一個整圈;且制動永磁體(10)在動力盤(6)和制動盤(7)的徑向方向分布的圈數(shù)等于或小于與其對應(yīng)設(shè)置的永磁路軌(2)上的永磁體(20)的層數(shù),動力盤(6 )和制動盤(7 )圓周方向上每一圈制動永磁體(10 )均正對著永磁路軌(2 )上的一層永磁體(20),制動永磁體(10)的N-S極方向垂直于動力盤(6)和制動盤(7)的盤面,動力盤(6)和制動盤(7)圓周方向上的同一圈制動永磁體(10)的N-S極方向相同而相鄰圈制動永磁體(10)的N-S極方向相反,位于相同高度且對應(yīng)設(shè)置的制動永磁體(10)和永磁路軌(2 )上的永磁體(20 )的N-S極方向相同。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集懸浮、導(dǎo)向、推進和制動于一體的永磁磁懸浮機車系統(tǒng),其特征在于:所述導(dǎo)向輪(4)位于車載永磁排(3)中的永磁體(30)上方并位于永磁路軌(2)中的鋼軌(23)上端側(cè)壁內(nèi)側(cè),該導(dǎo)向輪(4)采用滾動軸承結(jié)構(gòu)使得列車(5)發(fā)生側(cè)偏時,導(dǎo)向輪(4)與永磁路軌(2)中的鋼軌(23)接觸時產(chǎn)生滾動摩擦以減小摩擦阻力。
【文檔編號】B60L13-04GK204296478SQ201420714693
【發(fā)明者】王向東, 林起崟 [申請人]王向東