[发明专利]直线永磁驱动机及磁悬浮车路系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及非接触传动和磁悬浮车技术领域，具体涉及直线永磁驱动机及磁悬浮车路系统，尤其是永磁直线驱动的磁悬浮车。

背景技术

磁悬浮列车因其安全、高速、舒适、低噪音的特点曾经倍受人们瞩目。磁悬浮列车整体与轨道处于悬浮状态，没有机械磨擦，因而运行磨擦阻力很小，可以达到很高的速度，同时也带来了如何与轨道之间进行快速驱动的难题。目前各国普遍采用的驱动方式有线路侧长定子同步直线电机驱动的高速磁悬浮车，如上海的磁悬浮列车，已达到了实用化的程度。也有采用短定子直线感应电机驱动的低速磁悬浮列车。这些无接触传动中的驱动都是采用电磁驱动，由于列车与轨道之间的距离不能太小，最小的一般保持在8～12毫米左右，距离再小会给制造和施工带来很大困难，制造成本提高，行车也不安全。短定子直线感应电机驱动的轨道结构简单，造价低，但是列车的定子与感应板在运行时的距离在10-12毫米，远大于旋转电机的定子与转子间的不到1毫米的间隙，导致较低的功率因数和效率都在0.7以下，励磁功耗大，导致电机设备有较高的热损和电磁辐射损耗，在高速下其功率因数和效率会更低，因而限制其向高速发展，只适合在时速100公里以内的低速下运行。线路侧长定子同步直线电机驱动的效率较高，可达87％，为了精确控制车辆与电磁驱动的波峰同步，需要很高的同步电机控制技术，线路侧长定子分段供电换布馈电技术使沿途配电站建设需要很大投资，同时轨道上布满电磁驱动用铝线圈，制造复杂，造价惊人。目前高速磁悬浮车的电磁驱动轨道的高昂的成本让各国都望而却步，很多项目经过经济分析论证后因投资太高和资金难以回收而纷纷下马，几十公里的试验线路就要投入上百亿资金，因而不能大面积推广。

目前的磁悬浮技术还存在与普通铁路的不兼容的问题，不具备交通运输的“通用性”、“网络性”和“兼容性”。

但不可否认的是：磁悬浮车具有摩擦阻力小，能量消耗低，速度快如飞机，安全、节能又环保，运营和维护成本低的优点，是目前包括飞机和高速轮轨列车在内的其它高速交通工具无法取代的，尤其是磁悬浮车的显著的节能性对现在石油资源严重敲响警钟的形势下具有深远的现实意义。磁悬浮车的悬浮技术是非常成熟的，决定磁悬浮车成本的关键在于悬浮状态下的驱动技术，许多磁悬浮的专利技术都是围绕驱动技术的发明而产生的。正是由于目前的驱动方式需要在轨道上铺满铝线圈，使整条轨道的造价惊人，磁悬浮技术令人望洋兴叹，高速无接触驱动技术的成本决定着磁悬浮技术的未来，一旦出现驱动力强劲且造价很低的高速无接触驱动技术，使磁悬浮车与轨道建设成本与高速轮轨铁路建设成本相差不多时，磁悬浮车就会有无法比拟的优势，将会成为未来的最有前途的交通工具之一。

发明内容

本项目技术旨在减少上述技术中存在的不足之处，提供一种传动效率高、制造工艺简单、成本低、噪音小、适合高速大推力传动的新一代直线永磁驱动机及速度更快、轨道造价更低的磁悬浮车路系统。用不耗电的永磁驱动代替同步直线电机驱动和直线感应电机驱动，利用螺纹传动原理把旋转运动直接转化成直线运动，轨道上只用价格低廉导磁性好的铁磁性材料，实现最经济的无接触直线磁力驱动。磁悬浮车再设置驱动转换装置，可实现磁浮轨道与现有轮轨巧妙衔接，使磁悬浮铁路具备交通运输的“通用性”、“网络性”和“兼容性”。

技术方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

直线永磁驱动机，其特征是：由螺线转子(1)和螺线定子(2)组成，螺线转子(1)的设置按螺旋线排布的螺旋块(3)，基本同轴布置的螺线定子(2)设置按螺旋线排布的螺旋条(4)，螺线转子(1)的螺旋块(3)和螺线定子(2)的螺旋条(4)至少一个为永久强磁体，螺线转子(1)的螺旋块(3)和螺线定子(2)的螺旋条(4)的螺旋线螺距基本相同，构成螺旋磁力驱动装置。

当螺线转子(1)上的螺旋块(3)的外径小于螺线定子(2)上的螺旋条(4)的内径时，最好是螺线转子(1)的螺旋块(3)为永久磁体，螺线定子(2)的螺旋条(4)为导磁体，构成吸力型螺旋磁力传动副；

当螺线转子(1)的螺旋块(3)和螺线定子(2)的螺旋条(4)在同一个直径的圆周上时，螺旋块(3)与螺旋条(4)都是强磁体，螺旋块(3)与螺旋条(4)的磁极同极相对，构成排斥型螺旋磁力传动副。

当螺线定子(2)为圆环形时，上述结构拓展为蜗轮蜗杆传动结构，成为无接触磁力蜗轮蜗杆传动副，使蜗轮蜗杆的传动效率提升到接近100％。