[发明专利]梳槽形磁悬浮机构及其列车系统

说明书

技术领域

本发明属于磁悬浮列车技术领域，涉及到磁悬浮系统的构成，以及导向和驱动系统。本发明提供一种结构简易的梳槽形磁悬浮列车系统和导向驱动一体化系统。

背景技术

磁悬浮列车是最近几十年发展起来的新型交通工具，具有高速，平稳舒适的特点。目前主要有三种类型的磁悬浮列车技术在发展和应用，技术上成熟的有德国的常导型磁悬浮列车，已经达到商品化使用的程度，如上海建成的浦东机场专线磁悬浮列车，另外两种分别是日本研制的超导型磁悬浮列车和中国新发展起来的永磁型磁悬浮列车。常导型磁悬浮列车技术虽然达到了商品化的程度，但存在技术高难复杂，造价高昂，每公里造价高达3亿元，并且运行耗能较高，因此难于大规模建造。而超导型磁悬浮列车由于需要使用超低温冷却系统，近期更是难于实际应用。永磁型磁悬浮列车虽然具有技术难度低和节能的优点，造价也相对较低，但是由于整条轨道都要用大量的永磁体建造，所以造价还是偏高，特别是整条轨道都有永磁场，容易吸附铁磁性东西，会给轨道的养护和行驶安全带来诸多问题。

发明内容

常导型和超导型磁悬浮列车存在技术高难复杂，造价昂贵的问题，而永磁型磁悬浮列车存在轨道造价昂贵以及养护困难的问题。本发明提供了一种技术难度低，造价低，节能环保的磁悬浮列车系统，很好地解决了上述问题。

本发明的磁悬浮列车系统主要包含了梳槽形磁悬浮系统和导向驱动一体化轮毂系统。

磁悬浮系统由高磁导率软磁材料制造的轨道和车载磁体构成，软磁轨道采取多条纵向槽沟结构，其横截面呈梳形结构，各条槽齿间形成多条等间隔的槽沟，用于吸入车载的磁体，软磁轨道分为左右两条，中间分开一定的距离，每条软磁轨道上的槽沟数量不限制，可根据实际需要的磁悬浮力的大小来设置。车载磁体由多条磁体等间隔且同极相向地排列在非磁性基板上，磁体条数与软磁轨道上的槽数相同，整体的横截面也象软磁轨道横截面一样呈梳形结构，车载的各条磁体相对于软磁轨道齿槽交错插入，磁体处在槽沟的中央，与槽沟的四周都保持一定的间隔而不相接触，请参照图1。磁体的磁通线通过两边高磁导率的槽齿构成各自的磁通回路，每一条磁体的两个磁极都产生钭向吸引力并合成向上的磁悬浮力，请参照图3和图4，磁悬浮力的大小由磁体插入槽中的深度所决定，以磁体刚插入槽时磁悬浮力最大，插入槽的深度越大，磁悬浮力越小，这是因为磁体的磁通线从两边磁极穿越空隙到达槽齿时的方向不同所产生的结果，在磁体插入轨道槽中的部分，磁通线穿两边空隙时基本上呈水平方向，且两边方向相反，因此合成向上的悬浮力很小，但磁体没插入槽的部分，两边的磁通线要向上进入槽齿，向上的钭度比较大，所以合成向上的悬浮力就比较大，因此磁悬浮力主要是由没有插入槽中的那部分磁体所产生，也就是说磁体插入槽中的深度越小，处在槽外的磁体部分就越多，并且磁通向上的钭角就越大，所产生的磁悬浮力也就越大，反之就越小。当列车的重量增加时，增加的重量就会把磁体往下拉，而拉出来的磁体又会增加磁悬浮力，两者达到新的平衡。而当列车的重量减轻时，磁悬浮力就会大于重力，这又会把磁体往槽内吸，磁悬浮力随即减小，两种力重新达到平衡。所以这种梳槽形磁悬浮结构具有自行跟随列车重量变化相应调整磁悬浮力的特点，车载磁体的磁场强度不需要调控，所以特别适合用永磁体作车载磁体，轨道则用普通的软磁钢材而不需用永磁体。

当磁体处在软磁轨道槽沟的中央位置时，磁体两端极面与两边槽壁之间的间隔距离相等，水平方向的吸引力相等但方向相反，水平方向的合力为零，磁体在槽沟中央保持平衡而不偏向任何一边，但是这种悬浮在空中的平衡是极不稳定的，只要有一点微小的干扰，就会打破平衡而导致磁体偏向一边，如果不加控制的话，磁体的偏向吸引力就会越偏越大，最终会被吸附到一边槽壁上，特别是在列车运行转向时，转向所产生的离心力就会导致磁体偏向一边而碰槽。因此就需要设置一种导向装置来把磁体控制在槽沟的中央。本发明采用导向轮与导向轨道机械接触定位的方法来把磁体控制在软磁轨道槽的中央。

请参照图5，在路基6上左右两条软磁轨道2的中间位置安装一条导向轨道4，安装在列车车厢上的导向轮3为两个一对地夹住导向轨，这样车厢就不会左右移动，从而把磁体1定位在软磁轨道槽的中央。而当磁体被定位在轨道槽的中央时，磁体就没有偏向力，所以导向轮作用于导向轨上的接触压力是很小的。