ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКОЙ Российский патент 1995 года по МПК B60L13/04 

Изобретение относится к наземному транспорту на магнитном подвесе и может быть использовано для пригородного и межгородского сообщения.

Известно транспортное средство с магнитной подвеской, содержащее линейный двигатель, включающий закрепленные на днище экипажа по его продольной оси обмотки и установленные на пути с возможностью взаимодействия с обмотками электропроводящие элементы, генераторы собственных нужд, валы которых соединены с источниками энергии, и установленные на пути симметрично относительно продольной оси пути контура создания подъемной силы [1] Однако сила подвески известного средства недостаточная.

Цель изобретения увеличение силы подвеса.

Достигается это тем, что в транспортном средстве с магнитной подвеской источники энергии включают закрепленные жестко на вертикальных поворотных осях, связанных с упомянутыми валами генераторов собственных нужд, на днище экипажа в его торцовых частях симметрично относительно продольной оси экипажа диски и бесконечные электропроводные ленты, одной и другой из которых охвачена одна и другая пары дисков, расположенные по одну и другую стороны от продольной оси экипажа, причем внутренние ветви лент обращены к обмоткам линейного двигателя, а внешние ветви расположены за упомянутыми контурами создания подъемной силы. Кроме того, контуры создания подъемной силы выполнены в виде источников магнитного поля.

На замкнутой ленте установлены в ряд источники магнитного поля, а контуры создания подъемной силы выполнены в виде электропроводящих элементов.

Внешние прямолинейные участки замкнутой ленты и расположенные напротив них элементы подвеса путевого полотна расположены под наклоном к горизонтальной плоскости.

Замкнутая лента выполнена в виде двух ободов, соединенных между собой перемычками.

Внутренний прямолинейный участок замкнутой ленты расположен в плоскости параллельной обмотки линейного двигателя напротив ее бокового участка.

Боковые участки обмотки линейного двигателя, напротив которых расположены внутренние прямолинейные участки замкнутых лент, отогнуты вверх.

Закрепленные на замкнутой ленте источники магнитного поля выполнены в виде расположенных в кристатах сверхпроводящих магнитов.

Сверхпроводящие магниты замкнуты накоротко.

Между салоном экипажа и содержащей ряд источников магнитного поля замкнутой лентой установлен электромагнитный экран из электропроводящего материала.

Увеличение силы подвеса экипажа достигается за счет:
увеличения площади подвесных элементов на экипаже, т.е. все расположенные под экипажем у днища элементы подвеса путевого полотна одновременно создают силу подвеса за счет индуцирования вихревых токов;
повышения линейной скорости перемещения подвесных элементов экипажа относительно путевого полотна. При этом во время движения экипажа эта скорость практически в два раза выше скорости экипажа. За счет этого возрастают индуцируемая ЭДС и вихревые токи, создающие электродинамическую силу подвеса;
возрастания магнитного поля экипажных источников магнитного поля за счет выполнения их сверхпроводящими магнитами. Замыкание накоротко сверхпроводящих магнитов позволяет устранить запитку их током при работе транспортного средства. Использование сверхпроводящих магнитов в прототипе на путевом полотне экономически и по соображениям надежности не целесообразно.

Боковая стабильность при движении экипажа достигается за счет расположения под наклоном к горизонтальной плоскости внешних прямолинейных участков замкнутой ленты и установленных напротив них элементов подвеса путевого полотна.

В предлагаемом транспортном средстве осуществляется эффективное экранирование магнитного поля во всем салоне экипажа, что достигается размещением между салоном экипажа и подвижными источниками магнитного поля, расположенными на замкнутой ленте, электромагнитного экрана из электропроводящего материала. При нахождении источников поля на путевом полотне экранирование поля в салоне экипажа осуществляет подвижная электропроводящая замкнутая лента экипажа.

Кроме того, выполнение замкнутой ленты в виде двух ободов, соединенных перемычками, снижает вес устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое транспортное средство отличается местоположением линейного двигателя, их количеством, размерами первичной обмотки и вторичного элемента, конструкцией гибких подвесных элементов экипажа и их количеством, наличием источников магнитного поля на экипаже, а также наличием электромагнитного экрана.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что изгибаемые ленточные элементы замкнутой формы широко используются в ленточных конвейерах. Однако эти элементы не являются электропроводящими и не предназначены для взаимодействия с источниками магнитного поля для создания силы подвеса экипажа.

На фиг. 1 представлена схема транспортного средства с магнитной подвеской, у которого на экипаже замкнутая лента содержит ряд источников магнитного поля, поперечное сечение; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 схема транспортного средства с магнитной подвеской, у которого на экипаже замкнутая лента выполнена электропроводящей (поперечное сечение); на фиг.4 вид по стрелке В на фиг.3.

Транспортное средство с магнитной подвеской состоит из экипажа 1, установленного над путевым полотном 2. В верхней части экипажа размещен салон 3, а в нижней части у днища симметрично продольной плоскости экипажа размещены обмотки линейного электродвигателя 4 и источники энергии, выполненные в виде двух замкнутых лент 5, внешние прямолинейные участки 6 которых расположены напротив контуров 7 создания подъемной силы путем полотна, внутренние прямолинейные участки 8 обращены к обмотке линейного двигателя 4. На торцовых частях экипажа 1, в его голове и хвосте установлены охваченные замкнутой лентой 5 диски 9, оси которых соединены с валом генераторов электроэнергии 10. На путевом полотне 2 напротив обмотки линейного двигателя 4 расположена реактивная шина 11 (вторичная часть линейного двигателя), например алюминиевая полоса, а сбоку расположена трехфазная электрическая шина 12, на которой установлен узел токосъема 13 обмотки линейного двигателя экипажа. Внешние прямолинейные участки 6 замкнутой ленты 5 экипажа и расположенные напротив них контуры 7 путевого полотна для боковой стабилизации экипажа расположены под наклоном к горизонтальной плоскости.

В представленном на фиг.1 и 2 транспортном средстве замкнутая лента 5 содержит ряд источников магнитного поля 14, например, самарий-кобальтовые магниты или расположенные в криостатах сверхпроводящие магниты, замкнутые накоротко и работающие в режиме замороженного потока. Размещенные на путевом полотне контура 7 выполнены электропроводящими в виде сплошной полосы или короткозамкнутых катушек. Внутренний прямолинейный участок 8 замкнутой ленты 5 расположен в плоскости, параллельной обмотке линейного двигателя 4, напротив ее бокового участка 15. Между салоном 3 экипажа 1 и замкнутой лентой 5 с источниками магнитного поля 14 размещен электромагнитный экран 16, выполненный в виде тонкого листа из электропроводящего материала, например меди.

В представленном на фиг.3 и 4 транспортном средстве замкнутая лента 5 выполнена электропроводящей в виде двух ободов 17, например, одинаковой длины, соединенных между собой перемычками 18. Расположенные на путевом полотне контура 17 выполнены в виде источников магнитного поля, например, феррит-бариевые постоянные магниты. Боковые участки 15 обмотки линейного двигателя 4, напротив которых расположены внутренние прямолинейные участки 8 замкнутых лент 5, отогнуты вверх. Это позволяет обеспечить хорошую магнитную связь между обмоткой электродвигателя 4 с наружной рабочей стороной и замкнутой лентой 5, а также небольшой изгиб ленты на торцовых частях экипажа.

Транспортное средство с магнитной подвеской работает следующим образом. При подаче электроэнергии от трехфазной электрической шины 12 на экипаж через узел токосъема 13 по обмоткам линейного электродвигателя 4 протекает ток, создающий бегущее магнитное поле, направленное в сторону движения экипажа. Взаимодействие индуцированных в реактивной шине 11 вихревых токов с бегущим магнитным полем приводит к движению экипажа 1 относительно путевого полотна 2. Воздействие бегущего поля обмотки линейного двигателя с замкнутой лентой 5 приводит к перемещению ее внутренних прямолинейных участков 8 в сторону движения экипажа, а внешних прямолинейных участков 6 в сторону, противоположную направлению движения экипажа.

В представленном на фиг.1 и 2 транспортном средстве скорость перемещения ленты с источниками магнитного поля равна скорости бегущего магнитного поля линейного электродвигателя 4 (синхронное движение). В представленном на фиг. 3 и 4 транспортном средстве скорость перемещения электропроводящей ленты 5 меньше скорости бегущего магнитного поля (асинхронное движение). Перемещение линейных участков замкнутой ленты приводит к вращению дисков 9 и валов генераторов электроэнергии 10, обеспечивающих надежное и комфортное функционирование экипажа (освещение и обогрев салона, кондиционирование воздуха и др. ).

Поскольку экипаж 1 перемещается относительно путевого полотна 2 со скоростью V₁, а на экипаже внешние прямолинейные участки 6 ленты 5 со скоростью V₂ в противоположную сторону, то над контурами 7 путевого полотна внешние прямолинейные участки перемещаются практически с удвоенной скоростью экипажа, равной V₁ + V₂. В транспортном средстве с подвижными источниками магнитного поля 14 (фиг.1 и 2) в путевых электропроводящих контурах 7 индуцируются вихревые токи, взаимодействие которых образует силу подвеса и направления экипажа. Индуцированные в электромагнитном экране вихревые токи от источников магнитного поля 14 обеспечивают экранирование магнитного поля в салоне 3 экипажа 1. В транспортном средстве с подвижной электропроводящей замкнутой лентой 5 (фиг.3 и 4) в ней индуцируются вихревые токи от путевых источников магнитного поля, взаимодействие которых также приводит к образованию электродинамических сил подвеса направления экипажа. При этом вихревые токи электропроводящий ленты экранируют в салоне экипажа магнитное поле путевых магнитов.

Взаимное перемещение подвесных элементов экипажа относительно элементов подвеса путевого полотна с высокой скоростью обеспечивает индуцирование вихревых токов большой величины и соответствующему высокой скорости силу электродинамического подвеса и малую силу электродинамического торможения.

Использование: в области транспорта на магнитном подвесе для пригородного и межгородского сообщения, на маршрутах город-аэропорт и т.д. Сущность изобретения: транспортное средство с магнитной подвеской состоит из экипажа 1, установленного над путевым полотном 2. В верхней части экипажа размещен салон 3, а в нижней части у днища размещены обмотки линейного двигателя 4 и источники энергии, выполненные в виде двух замкнутых лент 5, внешние прямолинейные участки которых расположены напротив контуров 7 создания подъемной силы путевого полотна, внутренние прямолинейные участки лент 5 обращены к обмотке линейного двигателя 4. На торцовых частях экипажа 1, в его голове и хвосте установлены диски, охваченные замкнутой лентой 5, а оси дисков соединены с генераторами электроэнергии 10. На путевом полотне 2 напротив обмотки линейного двигателя 4 экипажа расположена реактивная шина 11, например алюминиевая полоса, а сбоку - трехфазная электрическая шина 12, на которой установлен узел токосъема 13 обмотки линейного двигателя 4. 7 з.п. ф-лы., 4 ил.

1. ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКОЙ, содержащее линейный двигатель, включающий в себя закрепленные на днище экипажа по его продольной оси обмотки и установленные на пути с возможностью взаимодействия с обмотками электропроводящие элементы, генераторы собственных нужд, валы которых соединены с источниками энергии и установленные на пути симметрично относительно продольной оси пути контура создания подъемной силы, отличающееся тем, что источники энергии включают в себя закрепленные жестко на вертикальных поворотных осях, связанных с упомянутыми валами генераторов собственных нужд, на днище экипажа в его торцевых частях симметрично относительно продольной оси экипажа диски и бесконечные электропроводные ленты, одной и другой из которых охвачена одна и другая пара дисков, расположенных по одну и другую сторону от продольной оси экипажа, причем внутренние ветви лент обращены к обмоткам линейного двигателя, а внешние ветви расположены над упомянутыми контурами создания подъемной силы. 2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что контуры создания подъемной силы выполнены в виде источников магнитного поля. 3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что на каждой замкнутой ленте установлены дискретно в ряд источники магнитного поля, а контуры создания подъемной силы выполнены в виде электропроводящих элементов. 4. Транспортное средство по пп. 1 3, отличающееся тем, что контуры создания подъемной силы установлены на полотне наклонно под острым углом к полотну, обращенным вершиной к продольной оси пути, а внешние ветви бесконечных лент ориентированы наклонно с образованием острого угла с горизонтальной плоскостью, обращенного вершиной в сторону продольной оси днища экипажа. 5. Транспортное средство по пп. 1 3, отличающееся тем, что боковые участки обмоток линейного двигателя, обращенные в сторону внутренних ветвей бесконечных лент, отогнуты вверх. 6. Транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что закрепленные на бесконечных лентах источники магнитного поля выполнены в виде расположенных в криостатах сверхпроводящих магнитов. 7. Транспортное средство по п.6, отличающееся тем, что сверхпроводящие магниты замкнуты накоротко. 8. Транспортное средство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что между днищем экипажа и замкнутыми лентами установлен экран из электропроводящего материала.