УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Советский патент 1994 года по МПК B61B13/08 

Изобретение относится к наземному транспорту, а именно к устройству магнитной подвески высокоскоростного транспортного средства с линейным двигателем.

Известно устройство магнитной подвески транспортного средства, содержащее лежащие в горизонтальной плоскости сверхпроводящие катушки экипажа, расположенные на путевом полотне горизонтальные и вертикальные электропроводные немагнитные полосы и расположенный на путевом полотне над сверхпроводящими катушками ферромагнитный рельс.

Недостатками этого устройства являются: большие тормозные силы и требуемая для их преодоления мощность; рассеяние большой части магнитного поля, обращенного в сторону экипажа, и необходимость защиты от него пассажиров с помощью магнитных экранов.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство магнитной подвески транспортного средства, содержащее сверхпроводящие катушки, установленные на экипаже в криостатах, расположенные на путевом полотне под сверхпроводящими катушками электропроводную диамагнитную полосу и над сверхпроводящими катушками - ферромагнитный рельс.

Это устройство обладает теми же недостатками, что и вышеописанное.

Цель настоящего изобретения - уменьшение тормозной силы, повышение боковой стабилизации, уменьшение рассеяния магнитного поля, обеспечение экранизации экипажа без введения магнитных экранов, т.е. в конечном счете, снижение энергозатрат и повышение надежности.

Цель достигается тем, что в устройстве сверхпроводящие катушки расположены в вертикальной плоскости и снабжены расположенными в верхней зоне снаружи от криостатов, по обе стороны от них, ферромагнитными вертикальными пластинами, а ферромагнитный рельc выполнен с выступами, расположенными соосно с ферромагнитными пластинами.

Существо изобретения поясняется чертежом, где схематично представлено устройство магнитной подвески.

Экипаж 1 транспортного средства имеет криостаты 2 со сверхпроводящими вертикально расположенными овальными катушками 3, под которыми снизу расположена диамагнитная электропроводная полоса 4. Над сверхпроводящими катушками 3 по обе стороны криостата 2 в верхней зоне расположены две группы узких ферромагнитных вертикальных пластин 5, выполняющих функцию концентраторов магнитного потока. В путевом полотне 6 установлен ферромагнитный рельс 7, имеющий полюсные выступы 8, соосные с пластинами 5. На отдельных участках путевого полотна, например, на криволинейных участках, где требуются повышенные усилия стабилизации экипажа, устанавливают стабилизирующие диамагнитные электропроводные полосы 9, края которых отогнуты для обеспечения плавности входа и выхода в эти участки. Верхняя плоскость рельса 7 служит опорой колесной системы 10 экипажа.

В начальном состоянии покоя экипажа верхняя сторона каждой сверхпроводящей катушки 3, в которой циркулирует полный ток порядка 200-300 кА, создает магнитный поток, замыкающийся через пластины 5 и рельс 7 и создающий суммарную подъемную силу F_эм всех катушек порядка половины веса экипажа, а также стабилизирующую силу порядка 15% той же силы. Разгруженный таким образом на половину силы веса экипаж, опирающийся на облегченную колесную систему, под действием линейного двигателя разгоняется при значительно меньшем тормозном усилии и потерях мощности, т.к. лобовые части катушек, будучи расположенными в вертикальной плоскости, удалены от электропроводной путевой полосы и слабо взаимодействуют с ней. Этим достигается полезное использование всего магнитного потока катушки. Концентрация и замыкание его через рельс 7 значительно уменьшает поля рассеяния и исключает необходимость дорогостоящего экранирования.

В стационарном режиме движения и умеренных динамических воздействиях устройство комбинированной магнитной подвески является устойчивым и не требует мощной системы питания и управления. Устойчивость достигается тем, что электромагнитная сила притяжения F_эм к рельсу при уменьшении зазора возрастает почти по линейному закону в заданной области изменения воздушного зазора, а сила отталкивания F_ЭДП убывает по закону, обратно пропорциональному расстоянию в степени более двух. Последнее объясняется тем, что возрастание потокосцепления верхней половины сверхпроводящей катушки наводит в ней ЭДС, уменьшающую силу тока, что дополнительно уменьшает силу электродинамического отталкивания нижней половины катушки. На участках возникновения экстремальных динамических возмущающих воздействий на экипаж на путевом полотне устанавливают участки вертикальных электропроводных полос 9 с переменным зазором, обеспечивающих плавное повышение боковой стабилизирующей силы, а также тормозной силы, снижающей скорость движения.

Дополнительные затраты ферромагнитного материала на рельсы вполне оправданы использованием их верхней плоской поверхности в качестве опоры разгонно-аварийной колесной системы, а также магнитного экрана.

УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее сверхпроводящие катушки, установленные на экипаже, в криостатах, расположенные на путевом полотне под сверхпроводящими катушками электропроводную диамагнитную полосу и над сверхпроводящими катушками - ферромагнитный рельс, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения надежности, сверхпроводящие катушки расположены в вертикальной плоскости и снабжены расположенными в верхней зоне снаружи от криостатов, по обе стороны от них, ферромагнитными вертикальными пластинами, а ферромагнитный рельс выполнен с выступами, расположенными соосно с ферромагнитными пластинами.