專利名稱：用于磁懸浮列車的磁懸浮方法
技術領域：
本發(fā)明屬磁懸浮列車技術，具體涉及一種實現(xiàn)磁懸浮的方法。
本發(fā)明的技術方案是1、在車體底部緊固有只浮板，所說只浮板上設有三個或三個以上的單相繞組，每兩個繞組之間隔一個磁軛，在磁路上形成南、北極交錯排列；2、磁懸浮列車路軌為鐵磁質(zhì)金屬直線長鼠籠結(jié)構(gòu)；3、只浮板上的繞組接通單相交流電后、直線長鼠籠結(jié)構(gòu)的路軌受感應，路軌與只浮板間產(chǎn)生的斥力可使列車車廂處于懸浮狀態(tài)。
只浮板上設有的繞組最好為單層波單相繞組，每個繞組單獨繞制、各繞組相互之間頭尾相聯(lián)。
本發(fā)明方法中，車體上的只浮板相當于變壓器的原邊，路軌相當于短路的變壓器副邊，只浮板繞組(激磁線圈)受電，依靠間隙使路軌受感。只浮板與直線鼠籠式路軌間的感應作用，遵循變壓器的原、副邊磁勢平衡原理。當略去勵磁電流時，變壓器的原邊磁勢與副邊磁勢，總是等量值而反相位的。故原、副磁勢間也總是存在著互相排斥的磁力。由本發(fā)明方法懸浮起來的車體，很容易由直線異步電機所驅(qū)動，成為高速列車。直線異步電機的初級固定在車體上，次極即為本發(fā)明中的路軌。直線異步電機為已有技術。
見

圖1和2。圖1中i1W1≈i2W2，i1為原邊電流，i2為副邊電流，W1為原邊繞組匝數(shù)，W2為副邊繞組匝數(shù)，i0為勵磁電流。圖2中1為車體上的只浮板繞組，2為間隙，3為路軌。
類似于兩根反向通電的長直導線間的作用力公式，對本發(fā)明可以推導出一個簡單的“浮托力”公式浮托力＝(綜合系數(shù))×(原邊電流的平方)/(計算間隙)＝車體總重。
匝數(shù)、變比、實測值與理論值之間的差異等等關系，皆可最終量化反映于綜合系數(shù)的數(shù)值上。
計算間隙并不等于車箱和路軌間的機械間隙，它取決于電磁結(jié)構(gòu)的物理、數(shù)學模型，此為本專業(yè)普通技術人員所熟知。
將上面浮托力的公式，進行移項變換，可以得出計算間隙的表達式計算間隙＝(綜合系數(shù))×(原邊電流的平方)/(車體總重)。
標準化了的只浮板可按其單位面積在“額定間隙”下的“額定凈荷重”值進行選用。
力的宏觀計算可用下式F＝KI2/δ，F(xiàn)為總斥力的平均值，I為正弦電流的有效值，K為綜合系數(shù)，δ為計算間隙。
某一點的力的“面密度”為 其中 為點處的磁通密度， 為該點處的磁場強度，沿力線方向為“拉強”，垂直力線方向為“壓強”。 用小單圈感應法很容易測出。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明技術的有益效果是多方面的根據(jù)前面給出的計算間隙表達式可知計算間隙與電流平方成正比，與車體總重成反比。當車體總重增大時，間隙將因此而隨之成反比例地減小。然而，間隙的減小，相應讓“原、副邊”靠近，就使得原、副邊之間的耦合變得更緊密，從而使漏磁電抗相應減小。而漏磁電抗的減小，將使“原、副邊”電流增大。而電流的增大，又將使浮托力按電流的平方成正比例地增大。這種浮托力因間隙減小而自動增大的物理因果關系，其自身就是一種負饋式的自動調(diào)節(jié)，即間隙減小的后果是阻止間隙的進一步減小。
這一因果關系所帶來的諸方面結(jié)果都是積極的(1)、不必擔心列車“吸死”和“墜脫”這兩種災難的發(fā)生。作為現(xiàn)有技術的吸力式懸浮列車處于吸力間隙既不能大、也不能小的懸浮狀態(tài)，在力學上屬于一種不穩(wěn)平衡狀態(tài)。離開不穩(wěn)平衡點以后，物體不能“自歸”。這就像針尖上的雞蛋那樣，處于不穩(wěn)平衡點上。雜技演員可以把它頂起來，這是用不斷的、精微的實時感覺和微調(diào)做到的。用高精度和高難度手段，去保證一個8到10毫米的吸力間隙嚴格守恒的方案，有如高空走索的雜技演員一樣。而采用本發(fā)明技術托起的車體，卻是隨時處于一種穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。其表現(xiàn)為間隙大小在允許范圍內(nèi)的微小變化，總是讓“浮力”等于總重。
(2)、從經(jīng)濟上說，那一整套為保證間隙守恒的復雜、昂貴的測、控、伺服裝置可以全部取消。
(3)、間隙不必做得那么小，也不必嚴格守恒。用簡單的跟蹤調(diào)壓或調(diào)流的手段，讓電流與總重的平方根成正比例地變化，則間隙可以大致守恒。在現(xiàn)有的吸力式懸浮列車中，如果將吸力間隙加大一些，為產(chǎn)生同樣大的吸力，其短轉(zhuǎn)子的直流電磁鐵重量就會大大增加。所以用高難度保證小間隙守恒，實屬一種不得已的匹配。即便用高技術、高成本實現(xiàn)了，也并不能保證萬無一失。從對比中可看出使用本發(fā)明方法，斥力間隙的大小，是自動隨著載重大小而相應變化的。只要額定間隙的變化許可范圍能滿足載重變化范圍的要求，就可以確保安全。
(4)、在列車采用了只浮板后，車底尚可設置了一組隱懸式柔性輪組，即便突然“失電”，車體落下2厘米，即轉(zhuǎn)入柔輪與路軌的接觸狀態(tài)，不會有災難性的后果。只浮板在列車處于停站狀態(tài)下時，仍然“托浮”著列車，與列車行進與否無關。
此外，本發(fā)明的以下積極效果也是重要的直接用交流實現(xiàn)斥力浮懸，不需要直流電源，省去了整流裝置。
只浮板制作簡單，不需要昂貴的成本和高難的技術。只浮板為獨立浮懸板，以極簡便的方法，實現(xiàn)了‘浮懸”與‘驅(qū)動”兩種基本功能的分離。這就使得整個系統(tǒng)的分項控制變得簡單易行?！膀?qū)”和“浮”兩種功能，與“長鼠籠”的路軌之間，各有自己的感應界面，互不牽扯，互不干擾。路軌的“長鼠籠”結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。而且路軌屬于受感元件，不激磁不帶電，既安全，又便于維護。路軌鼠籠，既是只浮板的副邊，又是車體上“驅(qū)動板” (直線異步電動機的激磁元件)的副邊。車底下的磁場就好像輪船下面的水，它既提供對船的浮力，又提供對動力旋槳的反作用力，把“船”推向前進。將“驅(qū)”、“浮”分離，帶來的另一個結(jié)果是在制造上可以將“驅(qū)”、“浮”兩大類組件分別標準化和系列化，這對于大批量生產(chǎn)將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效果。
只浮板從單相饋線上吸取的勵磁功率主要是感性無功，如將端口的補償電容的容抗設置到接近等于在線所有只浮板的等效總漏抗(即近于并聯(lián)諧振的狀況)，則供電的視在容量可減到最小。
圖2為只浮板與路軌間的磁場示意圖。
圖3為實施例的只浮板構(gòu)示意圖。
圖4為實施例的只浮板布置示意圖。
在只浮板的繞組(激磁線圈)中，還可以于磁軛6處裝上罩極。罩極可采用嵌入式，并且罩極相對于板寬的中線成對稱布置。罩極的作用是在每個線圈正中一段產(chǎn)生一個在相上滯后的磁場面域。在此面域內(nèi)，斥力的過零時間，與罩外區(qū)域斥力的過零時間不同。這樣，就能消除只浮板(相當一塊交流電磁鐵)的振動和噪音。
以上實施例僅對發(fā)明做進一步的說明，而本發(fā)明的范圍不受所舉實施例的局限。
權(quán)利要求
1.一種用于磁懸浮列車的磁懸浮方法，其特征是(1)在車體底部緊固有只浮板，所說只浮板上設有三個或三個以上的單相繞組，每兩個繞組之間隔一個磁軛，在磁路上形成南、北極交錯排列；(2)、磁懸浮列車路軌為鐵磁質(zhì)金屬直線長鼠籠結(jié)構(gòu)；(3)、只浮板上的繞組接通單相交流電后、直線長鼠籠結(jié)構(gòu)的路軌受感應，路軌與只浮板間產(chǎn)生的斥力可使列車車廂處于懸浮狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所說的用于磁懸浮列車的磁懸浮方法，其特征是只浮板上設有的繞組為單層波單相繞組，每個繞組單獨繞制、各繞組相互之間頭尾相聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所說的用于磁懸浮列車的磁懸浮方法，其特征是只浮板布置在每節(jié)車廂底部的四角部位。
4.如權(quán)利要求1所說的用于磁懸浮列車的磁懸浮方法，其特征是車體底部設置有隱懸式柔性輪組。
5.如權(quán)利要求1所說的用于磁懸浮列車的磁懸浮方法，其特征是在只浮板的繞組中，還裝上罩極，罩極采用嵌入式，并且罩極相對于板寬的中線成對稱布置。
全文摘要
本發(fā)明屬磁懸浮列車技術，具體涉及一種實現(xiàn)磁懸浮的方法。在車體底部緊固有只浮板，所說只浮板上設有三個或三個以上的單相繞組，每兩個繞組之間隔一個磁軛，在磁路上形成南、北極交錯排列，磁懸浮列車路軌為鐵磁質(zhì)金屬直線長鼠籠結(jié)構(gòu)，只浮板上的繞組接通單相交流電后、直線長鼠籠結(jié)構(gòu)的路軌受感應，路軌與只浮板間產(chǎn)生的斥力可使列車車廂處于懸浮狀態(tài)。有益效果托起的車體隨時處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；只浮板制作容易；以極簡便的方法，實現(xiàn)了“浮懸”與“驅(qū)動”兩種基本功能的分離，使整個系統(tǒng)的分項控制簡單易行，在制造上可以將“驅(qū)”、“浮”兩大類組件分別標準化和系列化，對大批量生產(chǎn)具有巨大的經(jīng)濟效果。
文檔編號B61B13/08GK1453169SQ03117939
公開日2003年11月5日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者張修啟, 陳鷹 申請人:云南變壓器電氣股份有限公司