一種中低速磁浮列車用f型鋼軌及懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及磁浮列車軌道領(lǐng)域，公開了一種中低速磁浮列車用F型鋼軌及懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其中的中低速磁浮列車軌道用F型鋼軌，包括F型鋼(1)、鋁感應(yīng)板(3)和緊固螺栓(4)，所述F型鋼(1)的下表面分別設(shè)有外磁極腿(5)和內(nèi)磁極腿(6)，所述F型鋼軌還包括感應(yīng)鐵芯(2)；所述F型鋼(1)橫斷面為F形，上表面(7)是一個(gè)平面；所述鋁感應(yīng)板(3)設(shè)于感應(yīng)鐵芯(2)上方，與感應(yīng)鐵芯(2)采用同一組緊固螺栓(4)安裝在F型鋼(1)的上表面(7)上。本實(shí)用新型的中低速磁浮列車軌道用懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括上述的F型鋼軌，還包括磁浮列車的U型磁鐵。本實(shí)用新型可以降低中低速磁浮列車的運(yùn)行能耗，提高能源利用效率，節(jié)能減排。
【專利說明】一種中低速磁浮列車用F型鋼軌及懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁浮列車軌道領(lǐng)域，具體地，涉及一種中低速磁浮列車軌道用F型鋼軌及懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]早在20世紀(jì)70年代美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家即進(jìn)入磁浮列車的應(yīng)用研究，中低速磁浮的研究主要是德國(guó)和日本，70年代后期日本從德國(guó)引進(jìn)中低速磁浮軌道交通專利技術(shù)，德國(guó)就轉(zhuǎn)向主要研究高速磁浮。日本經(jīng)過近40多年的研究，使中低速磁浮軌道交通技術(shù)有了新的發(fā)展，并建成名古屋8.9km運(yùn)營(yíng)線。我國(guó)20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行磁浮軌道交通技術(shù)的研究，先后有中科院、鐵科院、西南交大、國(guó)防科大等開始進(jìn)行磁浮列車的研究工作，1992年磁浮列車關(guān)鍵技術(shù)研究列入“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，取得階段性研究結(jié)果，并于1995年首次成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)全尺寸單轉(zhuǎn)向架的載人運(yùn)行。2002年到2012年，我國(guó)先后建成國(guó)防科大200米、唐山1500米、上海1700米、株洲1600米的中低速磁浮試驗(yàn)線，列車試驗(yàn)速度達(dá)到80-120公里/小時(shí)。
[0003]中國(guó)專利CN200820174074.7公開了一種中低速磁懸浮列車軌道用熱軋F(tuán)型異型鋼的形狀，直接通過熱軋的方法生產(chǎn)。該異型鋼的橫斷面為F形，表面是一個(gè)平臺(tái)面，異型鋼平臺(tái)面的一側(cè)設(shè)有一個(gè)傾斜伸出段，該傾斜伸出段的中心線與槽底平面的法線方向間有一個(gè)夾角，異型鋼的中部設(shè)有一個(gè)垂直伸出段，垂直伸出段的中心線垂直于槽底平面，與傾斜伸出段相對(duì)的平臺(tái)面的另一側(cè)設(shè)有一個(gè)平行于槽底平面的水平伸出段，各拐角處為圓弧形。這種設(shè)計(jì)是為了保證該產(chǎn)品能夠直接通過熱軋的方法生產(chǎn)而不需焊接和機(jī)械加工。
[0004]中國(guó)專利CN01126937.5公開了一種磁懸浮列車用高性能軟磁鋼，其成分C:0.010-0.070 %, Si:1.0-2.0 %, Mn:0.30-0.80 %, P: ^ 0.020 %, S: ^ 0.01 %, AlT:0.02-0.090%,Cr:0.60-1.0,Cu:0.20-0.60%,T1:彡 0.008%,N:彡 0.01%,N1:彡 0.8%,Ca:^ lOOppm，其余為鐵和不可避免的夾雜。鋼板正火溫度控制在930-970，冷卻速度控制在0.5-2/s之間，當(dāng)鋼板溫度< 650時(shí)，鋼板自然空冷到室溫。該專利所生產(chǎn)薄鋼板是用于高速磁浮列車定子繞組的疊片鋼，成分復(fù)雜，生產(chǎn)過程控制復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
[0005]現(xiàn)有的中低速磁懸浮列車軌道用F型鋼和國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成的幾條試驗(yàn)線主要是由萊鋼集團(tuán)采用Q235B鋼生產(chǎn)和供應(yīng)。F型鋼軌兩磁極腿與對(duì)應(yīng)的懸浮U型磁鐵的兩個(gè)鐵芯磁極形成中低速磁浮列車的懸浮系統(tǒng)，F(xiàn)型鋼軌與其上面的感應(yīng)鐵芯作為整體由熱軋工藝生產(chǎn)，感應(yīng)鐵芯上面安裝有感應(yīng)鋁板做為直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子，與車上的直線電機(jī)定子線圈組成推動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)；懸浮系統(tǒng)電磁鐵采用直流電產(chǎn)生不變磁場(chǎng)，F(xiàn)型鋼軌宜采用硬磁性材料更有利于提高懸浮性能，目前采用的Q235B鋼屬于一般的軟磁性材料，顯然不能更好地滿足磁浮列車節(jié)能的要求；F型鋼軌的上表面做為直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子與感應(yīng)鋁板配合，直線電機(jī)采用的是三向交流電，在定子產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，同時(shí)在F型鋼上表面產(chǎn)生異步交變的感應(yīng)磁場(chǎng)，交變的感應(yīng)磁場(chǎng)需要軟磁性能更好的材料，由于目前F型鋼軌采用整體由熱軋工藝生產(chǎn)，只能采用同一鋼種Q235B鋼，Q235B鋼也不是軟磁性能最好的材料，顯然不能更好地滿足磁浮列車節(jié)能的要求；目前采用整體直接熱軋生產(chǎn)的F型鋼其材質(zhì)無法同時(shí)滿足集硬磁性和軟磁性于一體的節(jié)能技術(shù)要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)上述問題，提供一種中低速磁浮列車用F型鋼軌，并進(jìn)一步地提供一種同時(shí)提高懸浮力和直線電機(jī)推進(jìn)力的中低速磁浮列車軌道用懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的中低速磁浮列車用F型鋼軌，包括F型鋼1、鋁感應(yīng)板3和緊固螺栓4，所述F型鋼I的下表面分別設(shè)有外磁極腿5和內(nèi)磁極腿6，本實(shí)用新型所述F型鋼軌還包括感應(yīng)鐵芯2 ；
[0008]所述F型鋼I橫斷面為F形，上表面7是一個(gè)平面；所述鋁感應(yīng)板3設(shè)于感應(yīng)鐵芯2上方，與感應(yīng)鐵芯2采用同一組緊固螺栓4安裝在F型鋼的上表面7上，組成直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0009]作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的感應(yīng)鐵芯2為軟磁鋼，所述軟磁鋼的化學(xué)成分組成，優(yōu)選地，按重量百分比為:c:0.005%?0.15%, Mn:0.25 %?0.60 %，S1:0.30%?1.0%,Re:0.003%?0.006%，P與S均小于0.025%，其余為Fe和微量雜質(zhì)。所述軟磁鋼成分控制簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)、生產(chǎn)成本低，稀土 Re的加入進(jìn)一步提高了鋼的磁性能。采用軟磁鋼感應(yīng)鐵芯2比目前F型鋼整體材質(zhì)采用Q235B鋼達(dá)到同樣的推力下減少勵(lì)磁電流 15%?20%。
[0010]作為上述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，其中，所述F型鋼I的材質(zhì)為30號(hào)鋼到75號(hào)鋼中的一種，采用熱軋工藝生產(chǎn)而成。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述F型鋼I的材質(zhì)為40號(hào)、45號(hào)或50號(hào)鋼中的一種。
[0011]作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述F型鋼軌，F(xiàn)型鋼I的材質(zhì)和感應(yīng)鐵芯2的材質(zhì)均為30號(hào)鋼到75號(hào)鋼中的一種，所述F型鋼I和感應(yīng)鐵芯2合為一個(gè)整體采用整體式熱軋工藝生產(chǎn)而成。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述F型鋼I的材質(zhì)和感應(yīng)鐵芯2的材質(zhì)均為40號(hào)、45號(hào)或50號(hào)鋼中的一種，懸浮力提高15%以上,而直線電機(jī)的勵(lì)磁電流增加小于0.5%。
[0012]本實(shí)用新型的中低速磁浮列車用懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括上述的F型鋼軌，還包括磁浮列車的U型磁鐵；
[0013]所述F型鋼的外磁極腿5和內(nèi)磁極腿6分別與磁浮列車的U型磁鐵的兩個(gè)鐵芯磁極8上下相對(duì)設(shè)置，在U型磁鐵的線圈9接通電源形成電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生懸浮力。
[0014]作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)型鋼I的材質(zhì)和鐵芯磁極8的材質(zhì)均為30號(hào)鋼到75號(hào)鋼中的一種。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述F型鋼I的材質(zhì)和鐵芯磁極8的材質(zhì)均為40號(hào)、45號(hào)或50號(hào)鋼中的一種,懸浮力提高15%以上。最優(yōu)選地，所述F型鋼I的材質(zhì)和鐵芯磁極8的材質(zhì)均為45號(hào)鋼，與原F型鋼和鐵芯磁極全部采用Q235B鋼相比，懸浮力提高15%以上。
[0015]本實(shí)用新型提供一種提高F型鋼軌以及懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)電磁性能的技術(shù)方案，在磁浮軌道中與懸浮電磁鐵配合主要起懸浮作用的F型鋼部分采用硬磁材料制造，做為直線電機(jī)轉(zhuǎn)子部分鋼板采用軟磁鋼感應(yīng)鐵芯材料制造，采用螺栓把鋁感應(yīng)板和軟磁鋼感應(yīng)鐵芯與F型鋼緊固，以降低中低速磁浮列車的運(yùn)行能耗，提高能源利用效率，節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的中低速磁浮列車懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(含F(xiàn)型鋼軌)示意圖。
[0017]圖2是現(xiàn)有的中低速磁浮列車懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(含F(xiàn)型鋼軌)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記
[0019]1、F型鋼2、感應(yīng)鐵芯3、鋁感應(yīng)板
[0020]4、緊固螺栓5、外磁極腿6、內(nèi)磁極腿
[0021]7、上表面8、鐵芯磁極9、線圈

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面以【具體實(shí)施方式】來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的中低速磁浮列車軌道用F型鋼軌，包括F型鋼1、鋁感應(yīng)板3和緊固螺栓4，所述F型鋼I的下表面分別設(shè)有外磁極腿5和內(nèi)磁極腿6，本實(shí)用新型所述F型鋼軌還包括感應(yīng)鐵芯2 ;所述F型鋼I橫斷面為F形，上表面7是一個(gè)平面；所述鋁感應(yīng)板3設(shè)于感應(yīng)鐵芯2上方，與感應(yīng)鐵芯2采用同一組緊固螺栓4安裝在F型鋼的上表面7上。
[0024]本實(shí)用新型的中低速磁浮列車軌道懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括上述的中低速磁浮列車用F型鋼軌，還包括磁浮列車的U型磁鐵；所述F型鋼的外磁極腿5和內(nèi)磁極腿6分別與磁浮列車的U型磁鐵的兩個(gè)鐵芯磁極8上下相對(duì)設(shè)置，在U型磁鐵的線圈9接通電源形成電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生懸浮力。
[0025]實(shí)施例1
[0026]當(dāng)磁懸浮間隙為8mm、電磁鐵電流為30A條件下，以圖2所示的現(xiàn)有F型鋼軌(不含感應(yīng)鐵芯2)為對(duì)照組:F型鋼I的材質(zhì)和磁浮列車的U型磁鐵的鐵芯磁極8的材質(zhì)均為Q235B鋼的組合一磁懸浮力測(cè)量數(shù)值為基數(shù)100。
[0027]根據(jù)圖1所示本發(fā)明的F型鋼軌(含感應(yīng)鐵芯2)，分別設(shè)置，組合二:F型鋼I的材質(zhì)和鐵芯磁極8的材質(zhì)均為45#鋼；
[0028]組合三:F型鋼I的材質(zhì)為45#鋼和鐵芯磁極8的材質(zhì)為Q235B鋼；
[0029]組合四:F型鋼I材質(zhì)為Q235B鋼和鐵芯磁極8的材質(zhì)為45#鋼；
[0030]測(cè)定組合一?四F型軌道的懸浮力以及勵(lì)磁電流在試驗(yàn)室單軌道試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，結(jié)果如下:
[0031]組合二 F型鋼I材質(zhì)和鐵芯磁極8材質(zhì)均為45#鋼時(shí)，懸浮力提高了 15%以上；組合三F型鋼I材質(zhì)為45#鋼和鐵芯磁極8材質(zhì)Q235B鋼，懸浮力提高了 8%以上；組合四F型鋼I材質(zhì)為Q235B鋼和鐵芯磁極8材質(zhì)45#鋼懸浮力提高了 7%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以F型鋼I材質(zhì)和鐵芯磁極8材質(zhì)均為45#鋼時(shí)節(jié)能15%以上效果為最佳。
[0032]實(shí)施例2
[0033]當(dāng)磁懸浮間隙為8mm、電磁鐵電流為30A條件下，以圖2所示的現(xiàn)有F型鋼軌為對(duì)照組:F型鋼I的材質(zhì)和感應(yīng)鐵芯2的材質(zhì)均為Q235B鋼組合勵(lì)磁電流和懸浮力測(cè)量數(shù)值為基數(shù)100。根據(jù)圖1所示本發(fā)明的F型鋼I和感應(yīng)鐵芯2的材質(zhì)同時(shí)采用45號(hào)鋼，并且合為一個(gè)整體采用整體式熱軋工藝生產(chǎn)而成，作為組合五，測(cè)定組合F型軌道的勵(lì)磁電流和懸浮力在試驗(yàn)室單軌道試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，結(jié)果如下:
[0034]組合五采用感應(yīng)鐵芯2比目前F型鋼整體材質(zhì)采用Q235B鋼達(dá)到同樣的推力下勵(lì)磁電流增加小于0.5%，懸浮力提高了 15%以上，節(jié)能效果明顯。
[0035]實(shí)施例3
[0036]當(dāng)磁懸浮間隙為8mm、電磁鐵電流為30A條件下，以圖2所示的現(xiàn)有F型鋼軌為對(duì)照組:F型鋼I的材質(zhì)和感應(yīng)鐵芯2的材質(zhì)均為Q235B鋼組合勵(lì)磁電流和磁懸浮力測(cè)量數(shù)值為基數(shù)100。根據(jù)圖1所示本發(fā)明的F型鋼I的材質(zhì)為45號(hào)鋼、感應(yīng)鐵芯2采用本發(fā)明的軟磁鋼作為組合六，軟磁鋼化學(xué)成分組成，按重量百分比滿足以下范圍:C:0.005%?0.15%, Mn:0.25%?0.60%, Si:0.30%?1.0%, Re:0.003%?0.006%, P 與 S 均小于0.025%，其余為Fe和微量雜質(zhì)。
[0037]測(cè)定組合F型軌道的勵(lì)磁電流和懸浮力在試驗(yàn)室單軌道試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，結(jié)果如下:
[0038]組合五采用軟磁鋼感應(yīng)鐵芯2比目前F型鋼整體材質(zhì)采用Q235B鋼達(dá)到同樣的推力下減少勵(lì)磁電流15%?20%,懸浮力提高了 15%以上,節(jié)能效果更佳。
[0039]當(dāng)然，本發(fā)明還可以有多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明的公開做出各種相應(yīng)的改變和變型，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種中低速磁浮列車軌道用F型鋼軌，包括F型鋼(I)、鋁感應(yīng)板(3)和緊固螺栓(4)，所述F型鋼(I)的下表面分別設(shè)有外磁極腿(5)和內(nèi)磁極腿￠)，其特征在于，所述F型鋼軌還包括感應(yīng)鐵芯(2);所述F型鋼(I)橫斷面為F形，上表面(7)是一個(gè)平面；所述鋁感應(yīng)板(3)設(shè)于感應(yīng)鐵芯(2)上方，與感應(yīng)鐵芯(2)采用同一組緊固螺栓(4)安裝在F型鋼(I)的上表面(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的F型鋼軌，其特征在于，所述F型鋼(I)的材質(zhì)與感應(yīng)鐵芯(2)的材質(zhì)均為30號(hào)鋼到75號(hào)鋼中的一種，所述F型鋼(I)和感應(yīng)鐵芯(2)合為一個(gè)整體采用整體式熱軋工藝生產(chǎn)而成。
3.一種中低速磁浮列車軌道懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的F型鋼軌，還包括磁浮列車的U型磁鐵； 所述F型鋼的外磁極腿(5)和內(nèi)磁極腿(6)分別與磁浮列車的U型磁鐵的兩個(gè)鐵芯磁極(8)上下相對(duì)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述F型鋼(I)的材質(zhì)與鐵芯磁極(8)的材質(zhì)均為30號(hào)鋼到75號(hào)鋼中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸浮和推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述F型鋼(I)的材質(zhì)與鐵芯磁極(8)的材質(zhì)均為40號(hào)、45號(hào)或50號(hào)鋼中的一種。
【文檔編號(hào)】B60L13/04GK204059111SQ201420436573
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】董杰 申請(qǐng)人:山東鋼鐵股份有限公司