[发明专利]一种集悬浮、导向、推进和制动于一体的永磁磁悬浮机车系统

说明书

技术领域

 本发明涉及磁悬浮技术领域，具体地说是一种通过对现有的铁路和地铁线路进行改造就能实现商业应用的集悬浮、导向、推进和制动于一体的永磁磁悬浮机车系统。

背景技术

磁悬浮列车是21世纪最理想的交通工具，具有高速、节能、低噪音等优点。目前磁悬浮列车主要有电磁制磁悬浮列车、电动制磁悬浮列车和高温超导磁悬浮列车三大类，德国人发明的电磁制磁悬浮列车借助列车上的电磁体和铁磁性路轨之间的吸引力实现悬浮，美国人发明的电动制磁悬浮列车借助列车上的超导线绕磁体运动时在安装在路轨上的水平线圈感应出斥力实现悬浮，而高温超导磁悬浮列车利用高温超导体的抗磁性和钉扎效应实现悬浮。电磁制磁悬浮列车需在列车上安装悬浮电磁铁和导向电磁铁，列车笨重，悬浮能耗大，且悬浮高度小（约8-10毫米），对轨道梁和控制系统的要求极高。电动制磁悬浮列车需在列车上安装低温超导磁体，要配套笨重、复杂的液氦制冷系统，悬浮能耗大，杂散磁场大，装心脏起博器的人不能乘座，手机也无法在列车上使用，且列车悬浮力与高度和速度有关，在低速（小于120千米/小时）情况下，由于浮力和导向力不足，仍需要车轮支撑和导向轮导向。而高温超导磁悬浮列车只有在极低的悬浮高度才能产生较大的悬浮力。此外，专利《磁悬浮列车及其悬浮、导向和推进系统》（专利号：ZL03114974.X）公开的磁悬浮列车，其悬浮、导向和推进系统过于复杂，各个系统相互独立，需要额外配套导向系统和推进系统，造价很高，且该专利公开的实施方案列车变轨困难，只能在单条轨道上独立运行，无法通过对现有的铁路和地铁线路进行改造就实现商业应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过对现有的铁路和地铁线路进行改造就能实现商业应用的集悬浮、导向、推进和制动于一体的永磁磁悬浮机车系统。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种集悬浮、导向、推进和制动于一体的永磁磁悬浮机车系统，包括悬浮系统、导向系统、推进和制动系统，其特征在于：该永磁磁悬浮机车系统的悬浮系统、导向系统、推进系统和制动系统皆是通过与安装在铁道枕木或钢质垫块上的永磁路轨相互作用以实现相对应的悬浮、导向、推进和制动功能；所述的悬浮系统包括永磁路轨和安装在列车底部的车载永磁排，车载永磁排位于永磁路轨的内侧且与永磁路轨相对设置；所述的导向系统包括永磁路轨和安装在列车底部两侧的若干导向轮，导向轮位于永磁路轨上的钢轨内侧且与钢轨之间设有一定的间隙；所述的推进和制动系统包括永磁路轨和安装在列车底部的若干动力盘，动力盘的盘面与永磁路轨平行相对，在电机的驱动下动力盘做旋转运动切割永磁路轨上的永磁体产生的磁力线，使得动力盘上产生感应电磁力推动列车前进，电机驱动动力盘反向旋转时，则动力盘反向切割永磁路轨上的永磁体产生的磁力线，使得动力盘上产生反向的感应电磁力对列车进行减速制动。

所述的悬浮系统由成对设置且分别相互对应的永磁路轨和车载永磁排构成；所述的永磁路轨包括钢轨和永磁体且车载永磁排亦包括钢轨和永磁体，永磁路轨的钢轨内侧安装有若干层永磁体且车载永磁排的钢轨外侧安装有若干层永磁体，永磁路轨上的同层永磁体的N-S极方向相同且车载永磁排上的同层永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的永磁路轨上的永磁体和车载永磁排上的永磁体的N-S极方向相同；所述永磁路轨上的相邻层永磁体的N-S极方向相反且车载永磁排上的相邻层永磁体的N-S极方向相反。

所述悬浮系统中永磁路轨和车载永磁排上安装的永磁体中N-S极方向的布置方式，保证了列车在外力作用下有向下运动趋势时，车载永磁排上的永磁体将同时受到永磁路轨上同高度的永磁体向上的吸引力和永磁路轨上低位处的永磁体向上的排斥力；反之当列车在外力作用下有向上运动趋势时，车载永磁排上的永磁体将同时受到永磁路轨上同高度的永磁体向下的吸引力和永磁路轨上高位处的永磁体向下的排斥力，以此实现列车的悬浮功能。

所述的永磁路轨和车载永磁排对应布置，该永磁路轨上安装永磁体的钢轨呈“工”字型且与之相对应的车载永磁排上安装永磁体的钢轨呈倒“工”字型；且钢轨采用导磁性材料制成以增强永磁路轨和车载永磁排之间的磁力作用，保证永磁悬浮系统的稳定和可靠。

所述的永磁体均设置在钢轨自身构成的空间内，在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体且在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体。

相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶且相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶。