專利名稱：一種用于磁浮列車的并聯型永磁混合磁浮裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁懸浮列車技術領域，具體涉及一種用于吸力型磁浮列車的永磁混合
磁浮裝置。
背景技術：
目前，吸力型磁浮列車的磁浮裝置主要有三種類 型1、單一采用電磁鐵產生懸浮力，如HSST型磁浮列車；2、采用電磁鐵和超導體共同產生懸浮力；3、采用電磁鐵和永磁體共同產生懸浮力。單一采用電磁鐵產生懸浮力的方式目前較為成熟，在國內和國外都有相應的試驗列車。其缺點是能耗較大，載重能力有限；采用電磁鐵和超導體共同產生懸浮力的方式目前只在實驗室有相關的模型；其缺點是運行需要消耗大量的液氮，運行和維護費用高。采用電磁鐵和永磁體共同產生懸浮力的方式目前也只在實驗室有相關的模型，其現有模型的缺點是，永磁產生的懸浮力隨氣隙的變化太大，加大了電磁鐵的控制難度，同時很難解決永磁裝置與F型軌道吸死的問題(吸死是指氣隙為O)。現有的永磁混合磁浮裝置采用永磁懸浮模塊兩極板外沿間寬度等于F型軌道寬度的結構，永磁體產生的懸浮力隨氣隙的變化很大(尤其在0-10_的氣隙范圍內)，導致采用這種結構的永磁懸浮裝置中如果由永磁體提供主要的懸浮力，則在吸死的狀態下，永磁體與軌道間的吸力遠大于列車的自重和載荷。也就是說列車一旦吸死就很難落下。而且，由于永磁體產生的懸浮力隨氣隙的變化很大，改變很小的氣隙需要電磁鐵提供很大的力，所以電磁控制的難度很大。
發明內容
鑒于現有技術的缺點，本發明的目的是設計一種新型永磁混合磁浮裝置，使之能克服現有技術的缺點。本發明的目的是通過如下的手段實現的。一種用于磁浮列車的并聯型永磁混合磁浮裝置，應用于吸力懸浮型磁浮列車包括安裝在磁浮列車轉向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，其中A、一定數量的永磁懸浮模塊和一定數量的電磁懸浮模塊在編組后按并聯的方式沿F型軌道方向且正對F型軌道布置；B、所述永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度；通過永磁懸浮模塊提供主要的懸浮力。C、所述電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度，通過電磁懸浮模塊提供輔助性和調節性的懸浮力，在懸浮錯位的情況下，由永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊共同提供導向力。所述的并聯是對永磁懸浮模塊的磁路與電磁懸浮模塊的磁路之間的關系的描述；所述的F型軌道的寬度是指軌道安裝后下部的工作面的寬度。永磁懸浮模塊與其上方的F型軌道構成磁回路，產生吸力，通過安裝梁對磁浮列車的轉向架產生向上的懸浮力；電磁懸浮模塊與其上方的F型軌道構成磁回路，在電磁懸浮模塊的線包通電流后，產生吸力，通過安裝托臂對磁浮列車的轉向架產生向上的懸浮力。無論是永磁懸浮模塊還是電磁懸浮模塊，它們提供的懸浮力都是隨著懸浮氣隙的增大而減小。采用本發明的結構，在永磁懸浮模塊的設計應滿足一個前提條件在單個轉向架上的所有永磁懸浮模塊與軌道吸死的情況下，所有永磁懸浮模塊產生的向上的合力要小于該單個轉向架的自重與額定載重的合力。這樣，當磁浮列車的懸浮裝置與F型軌道吸死時，通過列車及其載荷的重力使得列車落下，當落到額定懸浮位置時，電磁懸浮模塊開始工作，通過調節電流的大小，實現列車穩定懸浮在額定懸浮位置。電磁懸浮模塊與軌道間的吸力的大小，與通過電磁懸浮模塊線包的電流的大小相關。當磁浮列車工作在額定懸浮位置時(懸浮氣隙為10mm)，由于永磁懸浮模塊提供的懸浮力小于列車的自重，所以必須由電磁懸浮模塊提供輔助性和調節性的懸浮力。由于 利用本發明方案提出的永磁懸浮模塊產生的懸浮力隨氣隙的變化不大，所在額定懸浮位置時，永磁懸浮模塊可以提供穩定懸浮所需的絕大部分的懸浮力，所以該懸浮系統的能耗很小。當磁浮列車處于未起浮狀態時(懸浮氣隙為20mm)，此時列車沒有負載，懸浮模塊和軌道間的氣隙最大，永磁懸浮模塊能提供的懸浮力最小。從此位置上拉到額定懸浮位置所需的力必須由電磁懸浮模塊提供。因為上拉的時間較短，一般為數秒，所以在設計電磁懸浮模塊的時候，可以考慮讓其線包短時間過流，使其工作在磁飽和狀態。為了提高系統效率，在利用本發明方案來設計懸浮系統時，在保證正常工作的前提下，盡量使永磁懸浮模塊提供更多的懸浮力。由上所述，在合理的設計條件下，采用本發明的結構，可使永磁懸浮模塊產生的懸浮力受氣隙的變化的影響減小，防止永磁裝置與F型軌道的吸死，降低了對電磁鐵的控制難度，能夠提高磁浮列車的載重能力。
如下附圖I是本發明各模塊的結構示意圖。附圖2是本發明中各模塊與F型軌道的尺寸和位置關系的示意圖。附圖3是采用本發明提出的結構與目前現有結構在懸浮力和氣隙關系方面的實驗對比曲線圖。附圖4是具體實施例之永磁懸浮模塊截面尺寸圖。下面結合附圖對本發明的結構作進一步的詳述。如圖I所示。將兩個永磁懸浮模塊和四個電磁懸浮模塊編組后以并聯的方式沿F型軌道方向且正對F型軌道布置，圖一示出的是磁浮列車轉向架一側的示意圖，另一側與本側沿線路對稱布置。圖中，I為轉向架，2為F型軌道，3和4為電磁懸浮模塊，5為永磁懸浮模塊。其中，如圖2中2 (a)和2 (b)分別所示，永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度Ly大于F型軌道的寬度L ；電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度Ld等于F型軌道的寬度L。
實施例
米用圖一的結構,在一個轉向架內，將兩個永磁懸浮模塊和四個電磁懸浮模塊編組后以并聯的方式沿F型軌道方向且正對F型軌道布置；懸浮架長3米、自重65000牛、額定載重25000牛、永磁懸浮模塊長I. 56米、電磁懸浮模塊長O. 5米。其中永磁懸浮模塊的寬度與F型軌道的寬度不相等，通過永磁懸浮模塊提供主要的懸浮力。具體實施選擇的尺寸參數見附圖4，其中M=71mm;D=100mm;G取0、10、20mm。其中電磁懸浮模塊的寬度等于F型軌道的寬度。通過電磁懸浮模塊提供輔助性和調節性的懸浮力。根據本實施例給出的尺寸進行仿真運算分析，得出整個懸浮系統中兩個永磁懸浮模塊產生的懸浮合力為89983牛，小于90000牛。滿足前述在本發明中提到的設計應滿 足的前提條件。當懸浮氣隙為IOmm時，此時磁浮列車工作在額定懸浮氣隙狀態，仿真運算得出整個懸浮系統中兩個永磁懸浮模塊產生的懸浮合力為80924牛，此時由四個電磁懸浮模塊負擔的懸浮力為9076牛，而四個電磁懸浮模塊在懸浮氣隙為IOmm時能夠提供最大懸浮力為40872牛，完全能滿足懸浮力的補充性的要求；當懸浮氣隙為20mm時，此時磁浮列車處于未懸浮狀態，也不考慮載重。仿真運算得出整個懸浮系統中兩個永磁懸浮模塊產生的懸浮合力為59885牛,此時由四個電磁懸浮模塊負擔的懸浮力為5115牛，而四個電磁懸浮模塊在懸浮氣隙為20mm時能夠產生的最大懸浮力為17842牛，完全能滿足拉起磁浮列車的要求。所在在額定懸浮位置時，永磁懸浮模塊可以提供穩定懸浮所需的絕大部分的懸浮力，所以該懸浮系統的能耗很小。用本發明與現有永磁混合懸浮方式中永磁體所產生懸浮力進行實驗對比獲得懸浮力和氣隙關系方面的實驗對比曲線圖(如圖3)，可以看出，本發明的結構永磁懸浮模塊產生的懸浮力受氣隙的變化的影響很小。綜上所述，本發明的永磁混合磁浮裝置是節能、易于控制、切實可行的。可良好地用于吸力型磁浮列車。上述針對較佳實施例的具體描述，本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。凡是根據上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認為屬于本發明的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種用于磁浮列車的并聯型永磁混合磁浮裝置，應用于吸力懸浮型磁浮列車包括安裝在磁浮列車轉向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，其特征在于 A、一定數量的永磁懸浮模塊和一定數量的電磁懸浮模塊在編組后按并聯的方式沿F型軌道方向且正對F型軌道布置； B、所述永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度； C、所述電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度；所述的并聯是對永磁懸浮模塊的磁路與電磁懸浮模塊的磁路之間的關系的描述；所述的F型軌道的寬度是指軌道安裝后下部的工作面的寬度。
2.根據權利要求I所述之用于磁浮列車的并聯型永磁混合磁浮裝置，其特征在于在一個轉向架內，米用兩個永磁懸浮模塊和四個電磁懸浮模塊編組。
全文摘要
本發明公開了一種用于磁浮列車的并聯型永磁混合磁浮裝置，應用于吸力懸浮型磁浮列車包括安裝在磁浮列車轉向架上的永磁懸浮模塊和電磁懸浮模塊，采用一定數量的永磁懸浮模塊和一定數量的電磁懸浮模塊在編組后按并聯的方式沿F型軌道方向且正對F型軌道布置，永磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度大于F型軌道的寬度，電磁懸浮模塊兩極板外沿間的寬度等于F型軌道的寬度。采用本發明的結構，可使永磁懸浮模塊產生的懸浮力受氣隙的變化的影響減小，防止永磁裝置與F型軌道的吸死，降低了對電磁鐵的控制難度，能夠提高磁浮列車的載重能力。
文檔編號B60L13/04GK102700429SQ201210147410
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者劉國清, 張昆侖, 陳殷 申請人:西南交通大學