Транспортная система на магнитной подвеске Советский патент 1993 года по МПК B60L13/10 

0us.i

8

Изобретение относится к высокоскоростным транспортным средствам, в частно- сти к транспортным средствам на электромагнитной подвеске, и может быть использовано в системах для пригородных и междугородных перевозок.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности.

На фиг. 1 показано поперечное сечение транспортной системы с индукторным двигателем; на фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - транспортная система в поперечном сечении с асинхронным двигателем и токосъемниками; на фиг. 4-тоже, с синхронным двигателем; на фиг. 5 -узел I на фиг. 4.

Транспортная систем.а на магнитной подвеске содержит экипаж 1, который с помощью шаряира 2 и демпфирующего устройства 3 соединен с управляемыми электромагнитами 4 подвески. В данном случае транспортная система может быть выполнена как в двухрельсовом, так и в монорельсовом исполнении. Ответным элементом для электромагнитов 4, которые расположены в два ряда симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через шарнир 2, является ферромагнитный рэльс 5, закрепленный на путевом полотне 6. Рельс 5 выполнен цилиндрической формы, например в виде полутрубы. На чертежах представлен двухслойный рельс 5 (для увеличения его жесткости), однако он может быть выполнен и однослойным. Электро- магнитЬ 4 расположены концентрично рабочей поверхности рельса 5 и симметрично относительно вертикальной оси в поперечном сечении. Электромагниты 4 могут быть выполнены как с поперечным (фиг. 1 и 3), так и с продольным (фиг. 4) расположением полюсов относительно рельса 5. При помощи скоб 7 электромагниты 4 жестко соединены со штангой 8, ось которой совпадает с геометрической осью рельса 5. Штанга 8 может быть выполнена из секций, соединенных между собой шаровыми шарнирами 9, при этом электромагниты 4 объединены а группы, каждая из которых установлена на ПО крайней мере двух скобах 7, соединенных с соответствующей секцией 1итанги 8.

Эки паж 1 может приводиться в движение линейным электродвигателем трех различных модификаций.

На фиг. 1 и 2 представлен вариант ин- дуктор ного линейного электродвигателя, первичная часть 10 которого совмещена с электромагнитами 4 подвески, при этом якорная обмотка двигателя уложена в маг- нитопроводзх, а вторичная часть 11 совмещена с рельсом 5. При этом рельсы 5

выполнены с расположенными вдоль их осей окнами, расстояния между которыми соответствуют полюсному делению индуктора. Часть магнитопроводов электромагнитов 4, в которые уложена якорная обмотка, выполнены увеличенной толщины. На фиг. 3 представлен вариант линейного асинхронного двигателя, первичная часть 10 которого насажена на штангу 8 концентрично рельсу 5, а вторичная часть 11 (реактивная полоса) совмещена с цилиндрической частью рельса 5 и выполне- уа в виде охватывающего стального цилиндра, плакированного изнутри немагнитным

токопроводным металлом.

На фиг. 4 представлен вариант линейного синхронного двигателя, первичная часть (статор) 10 которого совмещена с рельсом 5 и имеет цилиндрическую форму. В качестве

вторичного элемента линейного синхронного двигателя используются электромагниты 4 подвески, установленные по направлению рельса 5 с шагом, равным полюсному делению статора.

На фиг. 5 представлен вариант тормозного устройства, смонтированного на штанге 8 и состоящего из тормозных колодок 12, щарнирно-рычажного механизма 13 и гидроцилиндра 14,

На фиг, 3 дан вариант крепления токосъемников 15 на штанге 8 и троллей 16, которые закреплены концентрично магнитному рельсу 5. Опора безопасности 17 закреплена на штанге 8 и выполнена

концентрично рельсу 5.

Работа всех представленных вариантов транспортной системы идентична.

Электромагниты 4 .реализуют усилия, направленные радиально относительно цилиндрической поверхности ферромагнитного рельса 5, и с помощью отдельных систем регулирования каждый из магнитов удерживает постоянным зазор до поверхности рельса 5. За счет того, что электромагниты 4

в поперечной плоскости жестко соединены между собой, устраняется возможность поворота отдельного магнита вокруг собственной продольной оси (возможность крена). Соединенные вместе и расположенные концентрично цилиндрическому ферромагнитному рельсу 5 электромагниты 4 создают магнитную втулку, у которой есть только две степени свободы: одна - вращение вокруг оси ферромагнитного рельса, другая - движение вдоль рельса.

Электромагниты 4 вдоль путевого полотна также спарены, что ликвидирует возможность тангажного перемещения м агнитов (ликвидируется галопирование).

Таким образом, магнитная втулка состоит из четырех жестко соединенных магнитов 4, каждый из которых имеет свою систему управления.

Находясь под влиянием сил от веса эки- пажа 1, передаваемых через шарнир 2, и сил электромагнитов 4, группа электромагнитов постоянно стремится занять положение с наименьшим потенциальным уровнем над поверхностью земли, при этом шарнир 2 будет размещаться на вертикали под осью цилиндрической поверхности рельса 5. При появлении боковых возмущений при движении экипажа 1 шарнир 2 будет стремиться переместиться в боковом направлении. На- пример, появилась боковая сила, направленная вправо. При этом зазор у правых магнитов будет увеличиваться, а у левых - уменьшаться.

По сигналам датчиков зазора системы управления магнитами обесточат обмотки левых магнитов, а в обмотках правых магнитов ток возрастает. Под действием сил веса экипажа левые магниты при боковом сме- щении несколько отпадут от рельса 5, а правые несколько подтянутся к рельсу 5, преодолевая вертикальные силы. Таким образом, произойдет вращение магнитной втулки. Вращение магнитной втулки будет происходить до тех пор, пока вектор равно- действующей смлы.от веса экипажа и боковой возмущающей силы не совпадет с прямой, проходящей через шарнир 2 и ось цилиндрического ферромагнитного рельса 5. При этом, вращаясь вместе с магнитами 4 вокруг рельса 5, шарнир 2 поднимается по дуге на несколько более высокий потенциальный уровень относительно земли. После исчезновения силы бокового возмущения шарнир 2 вместе со всей системой магнитов будет стремиться занять вновь наиболее низкий потенциальный уровень, в результате произойдет раскачка шарнира 2 относительно оси рельса аналогично маятнику. Продолжительность раскачки ограничива- ется демпфирующим устройством 3.

Процесс раскачки экипажа 1 относительно рельсов 5 сам по себе является нежелательным процессом. Однако проворот магнитной втулки относительно рельса по- зволяет значительно снизить требования к точности монтажа рельсов по размеру колеи. Кроме того, указанная подвеска позволяет экипажу 1 проходить кривые участки пути в плане малых радиусов, так как позво-

ляет большие смещения прямолинейной оси экипажа 1 и криволинейных участков рельсов 5. При этом головные и хвостовые группы магнитов провернутся, например, по часовой стрелке, а группы магнитов под серединой экипажа - против часовой стрелки.

Группа из четырех электромагнитов 4. взаимодействуя с рельсом 5 через обе скобы 7, жестко удерживает секцию штанги 8 на оси цилиндрического рельса 5; Секция штанги 8, таким образом, может передвигаться вдоль рельса и не имеет возможности любых перемещений в плоскости сечения путевого полотна, за исключением поворота вокруг собственной оси.

За счет этого насаженные на штангу опоры безопасности 17, тормозные устройства и токосъемники 15 постоянно находятся напротив ответных элементов, размещенных на путевом полотне, и удерживаются с постоянным зазором за счет связи с регулируемыми электромагнитами 4,

В варианте (фиг. 3), когда на штанге 8 размещен индуктор линейного двигателя, зазор между ним и реактивной полосой.11 удерживается также при помощи электромагнитов 4 подвески.

Формула изобретения

1.Транспортная система на магнитной подвеске, содержащая экипажную часть, установленный на путевом полотне ферромагнитный рельс цилиндрической формы, взаимодействуюидие с. ним шарнирно связанные с экипажем электромагниты, линейный электродвигатель, установленные на экипаже токосъемники, опоры безопасности и тормозные устройства, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, экипаж снабжен шарнирно связанной с ним скобой, установленной концентрично ферромагнитному рельсу штангой, причем электромагниты жестко закреплены на скобе по крайней мере в два ряда в поперечной плоскости симметрично относительно оси штанги, при этом токосъемники, опоры безопасности, тормозные устройства установлены на штанге.

2.Система поп. 1,отличающаяся тем, что штанга выполнена из секций, соединенных шарнирно, на каждой из которых попарно в продольном направлении размещены электромагниты.

Изобретение относится к высокоскоростным транспортным системам. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности. Транспортная система содержит экипаж 1, электромагниты 4, тормозные колодки, токосъемники, опору безопасности, ферромагнитный рельс 5 цилиндрической формы с перфорированными окнами. Отличие состоит в том, что электромагниты 4 в два ряда жестко закреплены на скобе 7, соединенной со штангой 8, причем на штанге закреплены токосъемники, опоры безопасности и тормозные колэдки. з. п, ф-лы, 5 ил.

16

фи8,3

I

6

/J

фав.