專利名稱：一種磁懸浮車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通工具領(lǐng)域，具體涉及一種磁懸浮車。
背景技術(shù)：
磁懸浮列車是利用磁力將列車懸浮于軌道之上，采用電機(jī)推進(jìn)的無(wú)接觸地面運(yùn)行 交通工具。磁懸浮車使用的磁懸浮機(jī)構(gòu)主要有三類常導(dǎo)電磁懸浮，超導(dǎo)電磁懸浮和永磁同 極相斥懸浮。常導(dǎo)電磁懸浮需要耗電，控制技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)高。超導(dǎo)電磁懸浮需要提供 超低溫環(huán)境，能耗高，路軌造價(jià)昂貴；永磁同極相斥懸浮雖然耗能少，但需要鋪設(shè)永磁軌道， 造價(jià)高、布局復(fù)雜、施工工程量大。海爾貝克陣列是Halbach發(fā)現(xiàn)的一種特殊的磁體排列形式，又叫Halbach陣列，由 磁體方向按一定規(guī)律變化的單元磁塊構(gòu)成，以使磁體一側(cè)磁場(chǎng)得到加強(qiáng)，而另一側(cè)被削弱 幾乎為零。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有磁懸浮列車結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 造價(jià)低、耗能小的磁懸浮列車。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方法實(shí)現(xiàn)的一種磁懸浮車，包括車體和軌道，車體與路基之間設(shè)置的磁懸浮裝置和動(dòng)力源，磁 懸浮裝置是磁阻式磁力懸浮裝置。所述磁阻式磁力懸浮裝置的軛鐵I和軛鐵架構(gòu)成軌道，磁體和磁體架固定在車體 底部。車體和路基之間至少設(shè)置一列磁阻式磁力懸浮裝置。所述動(dòng)力源是直線電機(jī)。所述直線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)，直線感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)固定在車體底部，次級(jí)固定 在路基上。所述直線電機(jī)為永磁直線電機(jī)，永磁直線電機(jī)是倒掛設(shè)置，車體底部固定L型支 架，路基上固定與L型支架對(duì)應(yīng)的倒L型支架，L型支架和倒L型支架之間設(shè)置永磁直線電 機(jī)。永磁直線電機(jī)的次級(jí)固定在L型支架上端，初級(jí)固定在倒L型支架下端。所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定在車底中部。所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定在車體兩側(cè)。所述直線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)，直線感應(yīng)電機(jī)的兩個(gè)初級(jí)平行固定在電機(jī)架內(nèi) 側(cè)，兩個(gè)初級(jí)之間設(shè)置軌道，所述軌道是直線感應(yīng)電機(jī)的次級(jí)，沿軌道方向，所述電機(jī)架和 磁體架間隔排列、固定在車體底面。本發(fā)明采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所用的磁懸浮裝置中的磁體是陣列式排列，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 磁懸浮裝置磁力大，在常溫下即可以工作；所用軌道包括軛鐵和軛鐵架，造價(jià)低；磁懸浮裝置在工作中不需要供電，耗能小。


圖1為本發(fā)明磁懸浮列車的主視示意圖；圖2為圖1的A-A向剖視示意圖；圖3為圖1中實(shí)施例1的B-B向剖視示意圖；圖4為圖1中實(shí)施例3永磁直線電機(jī)設(shè)置在車底中部的A-A向剖視示意圖；
圖5為圖1中實(shí)施例3永磁直線電機(jī)設(shè)置在車體兩端的A-A向剖視示意圖；圖6為本發(fā)明中磁力懸浮裝置實(shí)施例A的剖視示意圖；圖7為磁力懸浮裝置實(shí)施例A中兩列Halbach陣列的磁力線分布示意圖；圖8為磁力懸浮裝置實(shí)施例A中軛鐵I在豎直方向受力最小時(shí)磁力線分布示意 圖；圖9為磁力懸浮裝置實(shí)施例A中軛鐵I在豎直方向受力最大時(shí)磁力線分布示意 圖；圖10為磁力懸浮裝置實(shí)施例A中軛鐵I所受豎直方向的力隨著軛鐵I與Halbach 陣列的相對(duì)位移的變化關(guān)系示意圖；圖11為本發(fā)明中磁力懸浮裝置實(shí)施例B的剖視示意圖；圖12為磁力懸浮裝置實(shí)施例B中兩列Halbach陣列的磁力線分布示意圖；圖13為磁力懸浮裝置實(shí)施例B中軛鐵I在豎直方向受力最小時(shí)磁力線分布示意 圖；圖14為磁力懸浮裝置實(shí)施例B中軛鐵I在豎直方向受力最大時(shí)磁力線分布示意 圖；圖15為磁力懸浮裝置中每列Halbach陣列的磁體為5組時(shí)剖視示意圖；圖16為本發(fā)明中磁力懸浮裝置實(shí)施例C的剖視示意圖；圖17為磁力懸浮裝置實(shí)施例C中兩列間隔陣列的磁力線分布示意圖；圖18為磁力懸浮裝置實(shí)施例C中軛鐵I在豎直方向受力最小時(shí)磁力線分布示意 圖；圖19為磁力懸浮裝置實(shí)施例C中軛鐵I在豎直方向受力最大時(shí)磁力線分布示意 圖；圖20為磁力懸浮裝置實(shí)施例C中軛鐵I所受豎直方向的力隨著軛鐵I與間隔陣 列的相對(duì)位移的變化關(guān)系示意圖；圖21為磁力懸浮裝置實(shí)施例C每列間隔陣列的磁體為3組時(shí)的剖視示意圖；圖22為帶有定位裝置的磁阻式磁力懸浮裝置的剖視示意圖；圖23為圖1中實(shí)施例2的B-B向剖視示意圖；圖24為只有一列磁阻式磁力懸浮裝置的本發(fā)明的剖視示意具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1、圖2和圖3所示，一種磁懸浮車，包括車體1和軌道，車體與路基之間設(shè)置直線電機(jī)動(dòng)力源和兩列磁懸浮裝置，所述磁懸浮裝置是磁阻式磁力懸浮裝置3。所述磁阻式 磁力懸浮裝置的軛鐵I 7和軛鐵架6構(gòu)成軌道，磁體和磁體架10固定在車體底部。所述直 線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)5，直線感應(yīng)電機(jī)5設(shè)置在車體與路基之間。直線感應(yīng)電機(jī)5的初級(jí) 固定在車體底部，次級(jí)固定在路基上。所述初級(jí)和次級(jí)的位置可以調(diào)換。所述磁懸浮裝置 可以是一列，如圖24所示。實(shí)施例2如圖23所示，所述直線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)5，直線感應(yīng)電機(jī)5的兩個(gè)初級(jí)平行固 定在電機(jī)架14內(nèi)側(cè)，兩個(gè)初級(jí)之間設(shè)置軌道，所述軌道是直線感應(yīng)電機(jī)5的次級(jí)，沿軌道方 向，所述電機(jī)架14和磁體架10間隔排列、固定在車體底面。實(shí)施例3如圖4所示，所述直線電機(jī)為永磁直線電機(jī)12，永磁直線電機(jī)12是倒掛設(shè)置，車體 底部固定L型支架8，路基上固定與L型支架對(duì)應(yīng)的倒L型支架9，L型支架8和倒L型支 架9之間設(shè)置永磁直線電機(jī)12。永磁同步直線電機(jī)12的次級(jí)固定在L型支架上端，初級(jí)固 定在倒L型支架下端。所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定在車底中部。或者如圖5所示， 所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定在車體兩側(cè)。其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。圖1 5和圖23、24中所述磁懸浮裝置如我們?cè)凇兑环N磁阻式磁力懸浮裝置》中 申請(qǐng)的專利中的條狀的磁阻式磁力懸浮裝置。磁阻式磁力懸浮裝置說明書如下磁阻式磁力懸浮裝置實(shí)施例A如圖6所示，磁阻式磁力懸浮裝置包括磁體架101，非導(dǎo)磁的磁體架101內(nèi)兩側(cè)固 定兩列以Halbach陣列形式排列的磁體陣列102，兩列Halbach陣列102平行、等高排列， 每列Halbach陣列102包含三塊磁體，其中一列由上到下三塊磁體的磁化方向如下豎直向 上、水平向右、豎直向下；與之對(duì)應(yīng)的另一列中由上到下三塊磁體的磁化方向如下豎直向 下、水平向右、豎直向上，兩列Halbach陣列102之間構(gòu)成磁力線回路；兩列Halbach陣列 102之間是導(dǎo)磁的軛鐵I 103，軛鐵I 103與兩側(cè)Halbach陣列102的氣隙相等，軛鐵I 103 由非導(dǎo)磁的軛鐵架104支撐。Halbach陣列是一個(gè)特殊的磁體排列形式，陣列的一側(cè)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，而另一側(cè) 磁場(chǎng)很弱。本發(fā)明中兩列Halbach陣列相互平行且等高，利用兩個(gè)陣列所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)構(gòu) 成磁力線回路，其磁力線分布如圖7所示，兩個(gè)Halbach陣列102中心位置磁場(chǎng)路徑最短， 上下兩端磁場(chǎng)路徑最長(zhǎng)。由磁路最短原理知道，軛鐵I 103進(jìn)入或退出這一強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，磁路 磁阻變化產(chǎn)生強(qiáng)大的磁阻力，該磁阻力試圖使磁場(chǎng)路徑向著最短的方向收縮，是一個(gè)使運(yùn) 動(dòng)部分回歸到磁阻最小位置即平衡位置的回復(fù)力。圖8是軛鐵I中心線與Halbach陣列102中間磁體的中心線重合時(shí)磁力線分布 示意圖，磁力線以近似直線形式穿過磁軛，此時(shí)磁場(chǎng)路徑最短，軛鐵I 103豎直方向受力最 ?。粓D9是軛鐵I 103下表面與Halbach陣列102中間磁體的上表面平齊時(shí)的磁力線分布 示意圖，磁力線以曲線的形式穿過軛鐵I 103，此時(shí)磁場(chǎng)路徑最長(zhǎng)，根據(jù)磁路最短原理，軛鐵 I 103受到磁體豎直向下的回復(fù)磁力以使經(jīng)過軛鐵I 103的磁力線最短。同理，軛鐵I 103 上表面與Halbach陣列102中間磁體的下表面平行時(shí)，軛鐵I 103受到磁體向下的回復(fù)力 以使經(jīng)過軛鐵I 103的磁力線最短。軛鐵I 103受力大小與磁體和軛鐵I豎直位移之間的關(guān)系如圖10所示，所述x軸是指磁體和軛鐵I之間豎直方向相對(duì)位移，所述y軸是軛鐵I 103所受到磁體的豎直方向 的磁力。圖中平衡位置指軛鐵I 103中心線與Halbach陣列102中間磁體的水平中心線重 合位置，當(dāng)軛鐵I 103向上移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 103受到磁體向下的回復(fù)力；反之，當(dāng)軛鐵I 103 向下移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 3受到磁體向上的回復(fù)力，偏離平衡位置越遠(yuǎn)，軛鐵I 103所受的回復(fù) 力越大。當(dāng)軛鐵I 103下表面與Halbach陣列102中間磁體的上表面平行或者軛鐵I 103 上表面與Halbach陣列102中間磁體的下表面平行時(shí)，軛鐵I 103受到磁體的回復(fù)力最大。如圖6 10所示的磁阻式磁力懸浮裝置中，所述每列Halbach陣列102中磁體的 數(shù)量可以是5組，每列Halbach陣列102中有五組磁體，兩列Halbach陣列102平行、等高 排列，構(gòu)成磁場(chǎng)回路，對(duì)應(yīng)的軛鐵I 103是兩塊，兩個(gè)軛鐵I 103之間由非導(dǎo)磁材料連接，如 圖15所示。磁阻式磁力懸浮裝置實(shí)施例B如圖11所示，在Halbach陣列102底端固定軛鐵II 108，Halbach陣列102和磁體 架101之間固定軛鐵III 109，其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例A。如圖12所示，兩列Halbach陣列102上、下兩端分別固定軛鐵II 108和III 109之 后，兩列Halbach陣列102之間的磁力線分布示意圖。兩個(gè)Halbach陣列102中心位置磁場(chǎng) 路徑最短，上下兩端磁場(chǎng)路徑最長(zhǎng)。同實(shí)施例A原理可知，軛鐵I 103水平中心線與Halbach 陣列102中間磁體的中水平心線重合時(shí)，軛鐵I 103受到豎直方向力最小。當(dāng)軛鐵I 103向 上移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 103受到磁體向下的回復(fù)力；反之，當(dāng)軛鐵I 103向下移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 103 受到磁體向上的回復(fù)力，Halbach陣列102中心位置磁場(chǎng)越遠(yuǎn)，軛鐵I 103所受的回復(fù)力越 大，當(dāng)軛鐵I 103下表面與Halbach陣列102中間磁體的上表面平行或者軛鐵I 103上表 面與Halbach陣列102中間磁體的下表面平行時(shí)，軛鐵I 103受到磁體的回復(fù)力最大。軛 鐵I 103在兩列Halbach陣列102中豎直方向受力最小時(shí)磁力線分布示意圖如圖13所示， 受力最大時(shí)如圖14所示。同實(shí)施例A相比，Halbach陣列102兩端加上軛鐵II 108和軛鐵 III 109后，漏磁降低，陣列之間的磁場(chǎng)加強(qiáng)，軛鐵I 103所受回復(fù)力相應(yīng)增加。如圖11 14和圖23、24所示的磁阻式磁力懸浮裝置中，每列Halbach陣列102 中磁體的數(shù)量可以是5組，每列Halbach陣列102中有五組磁體，兩列Halbach陣列102平 行、等高排列，構(gòu)成磁場(chǎng)回路，對(duì)應(yīng)的軛鐵I 103是兩塊，兩個(gè)軛鐵I 103之間由非導(dǎo)磁材料 連接。磁阻式磁力懸浮裝置實(shí)施例C如圖16所示，磁體架101內(nèi)兩側(cè)固定兩列以間隔形式排列的磁體陣列111，兩列間 隔陣列111之間構(gòu)成磁力線回路，兩列間隔陣列111平行、等高排列，每列間隔陣列111包 含兩塊磁體，兩塊磁體之間設(shè)置凸鐵110 ；兩塊磁體的磁化方向均為豎直方向且磁化方向 相反，兩列間隔陣列111中，處于平行位置的兩磁體磁化方向相反；兩列間隔陣列111之間 是導(dǎo)磁的軛鐵I 103，軛鐵I 103與兩側(cè)間隔陣列111的氣隙相等，軛鐵I 103由非導(dǎo)磁的 軛鐵架104支撐。如圖17所示，兩列間隔陣列111之間的磁力線分布示意圖。兩個(gè)間隔陣列111 中心位置磁場(chǎng)路徑最短，上下兩端磁場(chǎng)路徑最長(zhǎng)。同實(shí)施例A原理可知，軛鐵I水平中心 線與間隔陣列111中凸鐵110的中心線重合時(shí)，軛鐵I 103受到豎直方向力最小。當(dāng)軛鐵 I 103向上移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 103受到磁體向下的回復(fù)力；反之，當(dāng)軛鐵I 103向下移動(dòng)時(shí)，軛鐵I 103受到磁體向上的回復(fù)力，偏離間隔陣列111中心磁場(chǎng)越遠(yuǎn)，軛鐵I 103所受的回復(fù) 力越大，當(dāng)軛鐵I 103下表面與凸鐵110的上表面平行或者軛鐵I 103上表面與凸鐵110 的下表面平行時(shí)，軛鐵I 103受到磁體的回復(fù)力最大。軛鐵I 103在兩列間隔陣列111中 豎直方向受力最小時(shí)磁力線分布示意圖如圖18所示，受力最大時(shí)如圖19所示。軛鐵I所 受豎直方向的力隨著軛鐵I與間隔陣列的相對(duì)位移的變化關(guān)系如圖20所示。如圖16 20所述磁阻式磁力懸浮裝置中，每列間隔陣列11中磁體的數(shù)量可以是 3組，對(duì)應(yīng)凸鐵110是兩塊；磁體和凸鐵110交替排列，相鄰磁體的磁化方向相反；兩列間 隔陣列111中，處于平行位置的兩磁體磁化方向相反；對(duì)應(yīng)的軛鐵I 103是兩塊，兩個(gè)軛鐵 I 103之間由非導(dǎo)磁材料連接，如圖21所示。如圖22所示，磁體架和軛鐵架之間、磁體架和軛鐵I 103之間設(shè)置滑動(dòng)導(dǎo)靴105。當(dāng)磁阻式磁力磁懸浮裝置中軛鐵I 103的處于磁場(chǎng)中心時(shí)，磁體受到軛鐵I豎直 方向的力最小，處于磁力平衡位置；當(dāng)車體向下移動(dòng)時(shí)，磁體受到軛鐵I豎直向上的回復(fù) 力，隨著偏離平衡位置距離的增加，回復(fù)力逐漸達(dá)到最大值。隨后，隨著偏離距離的進(jìn)一步 增大，回復(fù)力逐漸減小，滑動(dòng)導(dǎo)靴與軛鐵I上端面接觸，限制偏移距離的增大，將列車維持 在一個(gè)安全運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)車體向上移動(dòng)時(shí)，磁體受到軛鐵I豎直向下的回復(fù)力，利用這個(gè)回 復(fù)拉力，可以有效防止列車脫軌。
權(quán)利要求
一種磁懸浮車，包括車體(1)和軌道，車體與路基之間設(shè)置的磁懸浮裝置和動(dòng)力源，其特征在于磁懸浮裝置是磁阻式磁力懸浮裝置(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮車，其特征在于所述磁阻式磁力懸浮裝置的軛鐵 I (7)和軛鐵架(6)構(gòu)成軌道，磁體和磁體架(10)固定在車體底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮車，其特征在于車體和路基之間至少設(shè)置一列磁阻 式磁力懸浮裝置(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁懸浮車，其特征在于所述動(dòng)力源是直線電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁懸浮車，其特征在于所述直線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)(5)， 直線感應(yīng)電機(jī)(5)的初級(jí)固定在車體底部，次級(jí)固定在路基上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁懸浮車，其特征在于所述直線電機(jī)為永磁直線電機(jī)(12)， 永磁直線電機(jī)是倒掛設(shè)置，車體底部固定L型支架(8)，路基上固定與L型支架對(duì)應(yīng)的倒L 型支架(9)，L型支架⑶和倒L型支架(9)之間設(shè)置永磁直線電機(jī)(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮車，其特征在于永磁直線電機(jī)的次級(jí)固定在L型支 架上端，初級(jí)固定在倒L型支架下端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁懸浮車，其特征在于所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定 在車底中部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁懸浮車，其特征在于所述倒掛設(shè)置的永磁直線電機(jī)固定 在車體兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁懸浮車，其特征在于所述直線電機(jī)為直線感應(yīng)電機(jī)(5)， 直線感應(yīng)電機(jī)(5)的兩個(gè)初級(jí)平行固定在電機(jī)架(14)內(nèi)側(cè)，兩個(gè)初級(jí)之間設(shè)置軌道，所述 軌道是直線感應(yīng)電機(jī)(5)的次級(jí)，沿軌道方向，所述電機(jī)架(14)和磁體架(10)間隔排列、 固定在車體底面。
全文摘要
本發(fā)明公開一種磁懸浮車，屬于交通工具領(lǐng)域。所述磁懸浮車包括車體和軌道，車體與路基之間設(shè)置的磁懸浮裝置和動(dòng)力源，磁懸浮裝置是磁阻式磁力懸浮裝置。所述磁阻式磁力懸浮裝置的軛鐵Ⅰ和軛鐵架構(gòu)成軌道，磁體和磁體架固定在車體底部。本發(fā)明采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所用的磁懸浮裝置中的磁體是陣列式排列，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磁懸浮裝置磁力大，在常溫下即可以工作；所用軌道包括軛鐵和軛鐵架，造價(jià)低；磁懸浮裝置在工作中不需要供電，耗能小。
文檔編號(hào)B60L13/10GK101875318SQ20091006474
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者上官璇峰, 司紀(jì)凱, 封海潮, 張志華, 杜寶玉, 汪旭東, 袁世鷹, 許孝卓 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)