专利名称：用于磁悬浮列车的磁悬浮方法
技术领域：
本发明属磁悬浮列车技术，具体涉及一种实现磁悬浮的方法。
本发明的技术方案是1、在车体底部紧固有只浮板，所说只浮板上设有三个或三个以上的单相绕组，每两个绕组之间隔一个磁轭，在磁路上形成南、北极交错排列；2、磁悬浮列车路轨为铁磁质金属直线长鼠笼结构；3、只浮板上的绕组接通单相交流电后、直线长鼠笼结构的路轨受感应，路轨与只浮板间产生的斥力可使列车车厢处于悬浮状态。
只浮板上设有的绕组最好为单层波单相绕组，每个绕组单独绕制、各绕组相互之间头尾相联。
本发明方法中，车体上的只浮板相当于变压器的原边，路轨相当于短路的变压器副边，只浮板绕组(激磁线圈)受电，依靠间隙使路轨受感。只浮板与直线鼠笼式路轨间的感应作用，遵循变压器的原、副边磁势平衡原理。当略去励磁电流时，变压器的原边磁势与副边磁势，总是等量值而反相位的。故原、副磁势间也总是存在着互相排斥的磁力。由本发明方法悬浮起来的车体，很容易由直线异步电机所驱动，成为高速列车。直线异步电机的初级固定在车体上，次极即为本发明中的路轨。直线异步电机为已有技术。
见
图1和2。图1中i1W1≈i2W2，i1为原边电流，i2为副边电流，W1为原边绕组匝数，W2为副边绕组匝数，i0为励磁电流。图2中1为车体上的只浮板绕组，2为间隙，3为路轨。
类似于两根反向通电的长直导线间的作用力公式，对本发明可以推导出一个简单的“浮托力”公式浮托力＝(综合系数)×(原边电流的平方)/(计算间隙)＝车体总重。
匝数、变比、实测值与理论值之间的差异等等关系，皆可最终量化反映于综合系数的数值上。
计算间隙并不等于车箱和路轨间的机械间隙，它取决于电磁结构的物理、数学模型，此为本专业普通技术人员所熟知。
将上面浮托力的公式，进行移项变换，可以得出计算间隙的表达式计算间隙＝(综合系数)×(原边电流的平方)/(车体总重)。
标准化了的只浮板可按其单位面积在“额定间隙”下的“额定净荷重”值进行选用。
力的宏观计算可用下式F＝KI2/δ，F为总斥力的平均值，I为正弦电流的有效值，K为综合系数，δ为计算间隙。
某一点的力的“面密度”为 其中 为点处的磁通密度， 为该点处的磁场强度，沿力线方向为“拉强”，垂直力线方向为“压强”。 用小单圈感应法很容易测出。本发明的有益效果本发明技术的有益效果是多方面的根据前面给出的计算间隙表达式可知计算间隙与电流平方成正比，与车体总重成反比。当车体总重增大时，间隙将因此而随之成反比例地减小。然而，间隙的减小，相应让“原、副边”靠近，就使得原、副边之间的耦合变得更紧密，从而使漏磁电抗相应减小。而漏磁电抗的减小，将使“原、副边”电流增大。而电流的增大，又将使浮托力按电流的平方成正比例地增大。这种浮托力因间隙减小而自动增大的物理因果关系，其自身就是一种负馈式的自动调节，即间隙减小的后果是阻止间隙的进一步减小。
这一因果关系所带来的诸方面结果都是积极的(1)、不必担心列车“吸死”和“坠脱”这两种灾难的发生。作为现有技术的吸力式悬浮列车处于吸力间隙既不能大、也不能小的悬浮状态，在力学上属于一种不稳平衡状态。离开不稳平衡点以后，物体不能“自归”。这就像针尖上的鸡蛋那样，处于不稳平衡点上。杂技演员可以把它顶起来，这是用不断的、精微的实时感觉和微调做到的。用高精度和高难度手段，去保证一个8到10毫米的吸力间隙严格守恒的方案，有如高空走索的杂技演员一样。而采用本发明技术托起的车体，却是随时处于一种稳定平衡的状态。其表现为间隙大小在允许范围内的微小变化，总是让“浮力”等于总重。
(2)、从经济上说，那一整套为保证间隙守恒的复杂、昂贵的测、控、伺服装置可以全部取消。
(3)、间隙不必做得那么小，也不必严格守恒。用简单的跟踪调压或调流的手段，让电流与总重的平方根成正比例地变化，则间隙可以大致守恒。在现有的吸力式悬浮列车中，如果将吸力间隙加大一些，为产生同样大的吸力，其短转子的直流电磁铁重量就会大大增加。所以用高难度保证小间隙守恒，实属一种不得已的匹配。即便用高技术、高成本实现了，也并不能保证万无一失。从对比中可看出使用本发明方法，斥力间隙的大小，是自动随着载重大小而相应变化的。只要额定间隙的变化许可范围能满足载重变化范围的要求，就可以确保安全。
(4)、在列车采用了只浮板后，车底尚可设置了一组隐悬式柔性轮组，即便突然“失电”，车体落下2厘米，即转入柔轮与路轨的接触状态，不会有灾难性的后果。只浮板在列车处于停站状态下时，仍然“托浮”着列车，与列车行进与否无关。
此外，本发明的以下积极效果也是重要的直接用交流实现斥力浮悬，不需要直流电源，省去了整流装置。
只浮板制作简单，不需要昂贵的成本和高难的技术。只浮板为独立浮悬板，以极简便的方法，实现了‘浮悬”与‘驱动”两种基本功能的分离。这就使得整个系统的分项控制变得简单易行。“驱”和“浮”两种功能，与“长鼠笼”的路轨之间，各有自己的感应界面，互不牵扯，互不干扰。路轨的“长鼠笼”结构简单，易于制作。而且路轨属于受感元件，不激磁不带电，既安全，又便于维护。路轨鼠笼，既是只浮板的副边，又是车体上“驱动板” (直线异步电动机的激磁元件)的副边。车底下的磁场就好像轮船下面的水，它既提供对船的浮力，又提供对动力旋桨的反作用力，把“船”推向前进。将“驱”、“浮”分离，带来的另一个结果是在制造上可以将“驱”、“浮”两大类组件分别标准化和系列化，这对于大批量生产将产生巨大的经济效果。
只浮板从单相馈线上吸取的励磁功率主要是感性无功，如将端口的补偿电容的容抗设置到接近等于在线所有只浮板的等效总漏抗(即近于并联谐振的状况)，则供电的视在容量可减到最小。
图2为只浮板与路轨间的磁场示意图。
图3为实施例的只浮板构示意图。
图4为实施例的只浮板布置示意图。
在只浮板的绕组(激磁线圈)中，还可以于磁轭6处装上罩极。罩极可采用嵌入式，并且罩极相对于板宽的中线成对称布置。罩极的作用是在每个线圈正中一段产生一个在相上滞后的磁场面域。在此面域内，斥力的过零时间，与罩外区域斥力的过零时间不同。这样，就能消除只浮板(相当一块交流电磁铁)的振动和噪音。
以上实施例仅对发明做进一步的说明，而本发明的范围不受所举实施例的局限。
权利要求
1.一种用于磁悬浮列车的磁悬浮方法，其特征是(1)在车体底部紧固有只浮板，所说只浮板上设有三个或三个以上的单相绕组，每两个绕组之间隔一个磁轭，在磁路上形成南、北极交错排列；(2)、磁悬浮列车路轨为铁磁质金属直线长鼠笼结构；(3)、只浮板上的绕组接通单相交流电后、直线长鼠笼结构的路轨受感应，路轨与只浮板间产生的斥力可使列车车厢处于悬浮状态。
2.如权利要求1所说的用于磁悬浮列车的磁悬浮方法，其特征是只浮板上设有的绕组为单层波单相绕组，每个绕组单独绕制、各绕组相互之间头尾相联。
3.如权利要求1所说的用于磁悬浮列车的磁悬浮方法，其特征是只浮板布置在每节车厢底部的四角部位。
4.如权利要求1所说的用于磁悬浮列车的磁悬浮方法，其特征是车体底部设置有隐悬式柔性轮组。
5.如权利要求1所说的用于磁悬浮列车的磁悬浮方法，其特征是在只浮板的绕组中，还装上罩极，罩极采用嵌入式，并且罩极相对于板宽的中线成对称布置。
全文摘要
本发明属磁悬浮列车技术，具体涉及一种实现磁悬浮的方法。在车体底部紧固有只浮板，所说只浮板上设有三个或三个以上的单相绕组，每两个绕组之间隔一个磁轭，在磁路上形成南、北极交错排列，磁悬浮列车路轨为铁磁质金属直线长鼠笼结构，只浮板上的绕组接通单相交流电后、直线长鼠笼结构的路轨受感应，路轨与只浮板间产生的斥力可使列车车厢处于悬浮状态。有益效果托起的车体随时处于稳定平衡状态；只浮板制作容易；以极简便的方法，实现了“浮悬”与“驱动”两种基本功能的分离，使整个系统的分项控制简单易行，在制造上可以将“驱”、“浮”两大类组件分别标准化和系列化，对大批量生产具有巨大的经济效果。
文档编号B61B13/08GK1453169SQ03117939
公开日2003年11月5日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者张修启, 陈鹰 申请人:云南变压器电气股份有限公司