专利名称：磁飞车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮交通工具，特别是一种利用永磁体实现悬浮、导向及推进的磁悬浮交通工具。
背景技术：
磁悬浮列车与普通列车相比，具有快速、平稳、舒适、噪音低、占地面积小、启动停车快、爬坡能力强、能耗较低、污染小、安全可靠、性价比高等优点。
现有的磁悬浮列车主要有两大类，一种是电磁型，也称吸力型、常导型，是通过车体内的电磁铁和路轨导磁体之间的吸力加上间隙控制装置实现悬浮；另一种是电动型，也称斥力型、超导型，通过车体内的超导线圈通电使路轨线圈产生具有感应电流的排斥磁场来实现磁悬浮。电磁型磁悬浮列车悬浮高度低，一般在1厘米左右，对悬浮高度的控制很苛刻，且车身较重；电动型磁悬浮列车悬浮高度在10厘米以上，但超导带来一系列复杂的技术问题，且仍需控制系统，还得对磁场进行屏蔽，其导向是利用高温超导体的磁通钉扎稳定性实现。
美国正在试制的磁浮飞机Magplane的轨道和车体下部均是圆弧形，轨道两侧为导电的铝磁材料，对应的车体的两侧为永久磁铁的组合。车体开始运行时由车轮支撑，轨道两侧的铝导轨内将产生涡流，从而产生车体的上浮力，当时速达20Km以上时，车轮将离开轨道，其悬浮间隙为5-15厘米。由于车体下部的磁场成弧形分布，因此该磁场同时具有悬浮与导向的功能。Magplane的结构简单，但其驱动采用永磁同步直线电机，结构复杂且价格昂贵，同时由于其悬浮和导向都是在底部，因此仍然具有不稳定的因素，轨道和车体下部均是圆弧形加大了制造工艺的难度和制造成本。
中国专利申请03114974.X公开了一种通过将磁条组合成磁列阵、将磁列阵按一定规律分别设置在车体下端、路轨上来实现悬浮，并在车体两侧及路轨两侧或车体上下的支出部分及对应的路轨侧端分别设置磁列阵来实现导向的磁悬浮列车，其推进系统采用设置在车体上的磁啮轮和设置在路轨的磁啮条构成。其优点是建造和运行价格相对低，结构相对上面介绍的磁悬浮列车相对简单。但是在路轨沿线设置由多层长磁条叠合成磁列、多个磁列进行排布而成的磁列阵，铺设工程仍然很复杂。同时其导向采用的是机械导向，也需要铺设磁列阵，建造成本仍然较高。另外该种磁悬浮列车不能利用现有列车路轨，必须重新铺设，因此建造成本也较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用永磁体实现悬浮、导向及推进的磁悬浮交通工具，具有上述国内外磁悬浮列车的优点，同时结构非常简单，价格大大降低，且可用现有铁路改造。
本发明的目的是这样实现的一种磁飞车，包括驱动旋转电机和车厢，所述车厢厢体为常规厢体，所述磁飞车在路轨上运行，其特征在于，在车厢的底部沿车厢长度方向设置有两块或两块以上的车厢永磁体，在所述路轨的表面设置有对应的路轨永磁体或路轨磁感应体，所述车厢永磁体和路轨永磁体或路轨磁感应体设置的方式使得所产生的磁场同时具有悬浮和导向的功能；所述车厢的底部还设置有受驱动旋转电机带动的磁轮，所述路轨上与所述磁轮对应的位置沿路轨长度方向等距间隔设置有极性一致的磁条，所述磁条为永磁磁条或感应磁条，所述磁轮外周的磁极极性与所述磁条的极性相同。
所述车厢底部设置的磁轮为两组，分别位于车厢底部横向两端头，且沿长度方向分布。
所述车厢底部设置的磁轮为两组，分别位于车厢底部横向两端头的延长线上，且沿长度方向分布。
所述车厢永磁体在车厢底部横向左右两底面对称设置，横向间隔为等距；所述对应的路轨永磁体与车厢永磁体宽度相同，在沿路轨长度方向上且在路轨横向左右两表面上对称设置，左右路轨永磁体分别具有所述车厢永磁体相同的间距，且均分别朝左右两端错开一小于车厢永磁体宽度的距离，所述车厢永磁体和路轨永磁体的极性相同。
所述车厢永磁体在车厢底部沿车厢横向N、S极性交替紧密排列，所述路轨永磁体为在沿路轨长度方向延伸设置的路轨感应体，所述路轨感应体的横向宽度大于车厢底部车厢永磁体横向排列的总宽度。
在上述磁飞车磁路结构的基础上，在车厢两侧面或两侧面的引出支撑件上分别设置有沿车厢长度方向延伸的车厢导向永磁体，在路轨横向两端的延长线上分别设置支撑面，支撑面上分别设置有与车厢导向永磁体极性相同、且沿路轨方向延伸的路轨导向永磁体。
本发明由于在车厢底部和路轨上设置的车厢永磁体和路轨永磁体(或路轨磁感应体)同时能产生悬浮和导向功能，因此可以不设置控制导向装置，或者只需设置加强导向装置，同美国Magplane不同的是，本发明不是通过将车体底部设置成弧形来同时产生悬浮和导向，而是采用普通车体底部设置永磁体就可实现悬浮和导向，因此与Magplane相比，本发明车厢的建造成本大为下降，与电磁型、电动型和03114974.X号申请相比减少了繁杂导向装置的设置，即使是增加加强导向的磁结构，也不会增加太多成本。同时由于采用了磁轮作为驱动装置，只需在路轨上等距设置磁条，在旋转电机的作用下，旋转电机即可驱动磁轮沿着路轨上的磁条运动，驱动力的大小只需为克服风的阻力大小。由于驱动不需采用复杂的长定子电机或直线感应电机，节省了大量成本，与03114974.X号申请相比，不但车体上磁轮结构比该文献记载的磁啮轮简单得多，设置在路轨的磁条结构也比该文献记载的磁啮条结构简单得多，因此建造成本比该文献记载的悬浮列车低，而且本发明可以直接对现有铁轨进行改造，大大节省了建造费用，节省了资源。
图1是本发明实施例1磁体设置的结构示意图；图2是本发明磁轮的磁极分布示意图；图3是本发明磁轮在路轨上运行过程中磁场能量的静磁能状态分布图；图4是实施例1加侧导向的结构示意图；图5是本发明实施例3磁体设置的结构示意图；图6是本发明实施例3导向功能的磁极构成示意图。
具体实施例方式实施例1见图1-3，图1磁飞车的截面视图中，车厢1为常规车厢(而不是如美国Magplane的侧部和底部为圆弧形的车厢的磁体设置的一种构成)，如图在车体上安装有驱动旋转电机和车厢，所述磁飞车在路轨2上运行，在车厢1的底部沿车厢长度方向设置有两块或两块以上的车厢永磁体3，在路轨2的表面设置有对应的路轨永磁体4，车厢永磁体3和路轨永磁体4设置的方式使得所产生的磁场同时具有悬浮和导向的功能，本实施例车厢永磁体3在车厢1底部横向左右两底面对称设置，分别设置有4个，且横向间隔为等距，对应的路轨永磁体4与车厢永磁体3宽度相同、数量相同，也为四个，但长度为路轨2的长度，且在路轨2横向左右两表面上对称设置，左右车厢永磁体3分别具有所述车厢永磁体相同的间距，且均分别朝左右两端错开一小于车厢永磁体宽度的距离，车厢永磁体3和路轨永磁体4的极性相同，本实施例均为N极。车厢永磁体3和路轨永磁体4的数量根据载重量进行调整。由于车厢永磁体3和路轨永磁体4的极性相同，因此具有排斥力，由此产生悬浮力，因此上述结构具有使车体悬浮的功能，可根据车体及载重大小选择个数适合的永磁体实现悬浮。对于本发明具有的导向功能，可以以任一车厢永磁体3举例说明比如车厢1左侧最左端的车厢永磁体3同时受到最左侧的路轨永磁体4向上的上浮排斥力和向右的推力，而车厢右侧最右端的车厢永磁体3则受到最右侧路轨永磁体4向上的排斥力和向左的推力。根据力与距离平方成反比的库仑定律，当车厢1受干扰向左移时，Lg1变小，Lg2变大，即车厢左侧最左端路轨永磁体4对左侧车厢最左端车厢永磁体3向右的推力的增加大于车厢右侧最右端路轨永磁体4对车厢右侧最右端车厢永磁体向左的推力的减小于是车厢1自动往右；当车厢1向左移时，磁力会自动将车厢1推向右边，实现自动导向。即与现有电磁型和电动型列车相比，本发明结构能自动导向，省去了复杂而昂贵的导向控制系统。
车厢1的底部还设置有受驱动旋转电机带动的磁轮5，见图2，路轨2上与磁轮5对应的位置沿路轨2长度方向等距间隔设置有极性一致的磁条6，磁条5为永磁磁条或感应磁条(如铝条、紫铜条)，磁轮5外周的磁极极性与磁条6的极性相同，本实施例均为N极。驱动原理是这样的见图3的静磁能状态图，即本发明在行使过程中形成的磁场能量图。由于磁系统力图使静磁能最低，当电动机牵引磁轮5上静磁轮高峰时，磁系统做功使磁轮5又转向磁谷。所需电动机的能量只是使磁轮5低谷到高峰的动力和克服风的阻力。磁轮5的结构可以是周向紧排列，中间夹有防止磁体打裂的橡皮的橡皮磁轮。
实施例2见图4，可在车厢1两侧面分别设置沿车厢长度方向延伸的车厢导向永磁体7，在路轨2横向两端的延长线上分别设置支撑面，支撑面上分别设置有与车厢导向永磁体7极性相同，且沿路轨方向延伸的路轨导向永磁体8。上述结构使得车厢两侧排斥力对抗存在，可以使导向更稳定。上述结构非常简单，实施起来非常容易。上述结构的路轨导向永磁体8可用感应条来实现，如铝条或紫铜条等。在本发明磁飞车高速前进时，产生感应电势，感应电势产生与车厢导向永磁体7极性相同的磁极，实现导向。
实施例3见图5，车厢永磁体3在车厢1底部沿车厢1横向N、S极性交替紧密排列，在沿路轨长度方向延伸设置的路轨感应体4’，可以为铝条或紫铜条，路轨感应体4’的横向宽度大于车厢底部车厢永磁体3横向排列的总宽度。悬浮力产生原理是当车厢永磁体3在路轨感应体4’上高速运动时，根据楞次定律，在路轨感应体4’上产生同性磁极，从而产生排斥上浮力即悬浮力。又根据楞次定律当磁通减少时，则产生异极相吸，于是在路轨感应体4’两端产生异极磁极，如图6所示，而不让车厢左右移动，于是具有导向功能。本实施例的推进系统可与实施例1相同，也可将永磁磁条换为铝条或紫铜条，紫铜条可以是涂防护层的紫铜。本实施例的感应系统在低速时(即磁飞车出发站之后的一段)路轨可用一段前述的永磁磁条，等时速20公里以上时转入铝条路轨。在起动段，因速度低感应磁场的排斥力不足以悬浮，如不用前述的永磁条则必须用飞机的办法先用橡皮轮启动。
权利要求
1.一种磁飞车，包括驱动旋转电机和车厢，所述车厢厢体为常规厢体，所述磁飞车在路轨上运行，其特征在于，在车厢的底部沿车厢长度方向设置有两块或两块以上的车厢永磁体，在所述路轨的表面设置有对应的路轨永磁体或路轨磁感应体，所述车厢永磁体和路轨永磁体或路轨磁感应体设置的方式使得所产生的磁场同时具有悬浮和导向的功能；所述车厢的底部还设置有受驱动旋转电机带动的磁轮，所述路轨上与所述磁轮对应的位置沿路轨长度方向等距间隔设置有极性一致的磁条，所述磁条为永磁磁条或感应磁条，所述磁轮外周的磁极极性与所述磁条的极性相同。
2.根据权利要求1所述的磁飞车，其特征在于所述车厢底部设置的磁轮为两组，分别位于车厢底部横向两端头，且沿长度方向分布。
3.根据权利要求1所述的磁飞车，其特征在于所述车厢底部设置的磁轮为两组，分别位于车厢底部横向两端头的延长线上，且沿长度方向分布。
4.根据权利要求1或2或3所述的磁飞车，其特征在于所述车厢永磁体在车厢底部横向左右两底面对称设置，横向间隔为等距；所述对应的路轨永磁体与车厢永磁体宽度相同，在沿路轨长度方向上且在路轨横向左右两表面上对称设置，左右路轨永磁体分别具有所述车厢永磁体相同的间距，且均分别朝左右两端错开一小于车厢永磁体宽度的距离，所述车厢永磁体和路轨永磁体的极性相同。
5.根据权利要求4所述的磁飞车，其特征在于在所述车厢两侧面或两侧面的引出支撑件上分别设置有沿车厢长度方向延伸的车厢导向永磁体，在路轨横向两端的延长线上分别设置支撑面，支撑面上分别设置有与车厢导向永磁体极性相同、且沿路轨方向延伸的路轨导向永磁体。
6.根据权利要求1或2或3所述的磁飞车，其特征在于所述车厢永磁体在车厢底部沿车厢横向N、S极性交替紧密排列，所述路轨永磁体为在沿路轨长度方向延伸设置的路轨感应体，所述路轨感应体的横向宽度大于车厢底部车厢永磁体横向排列的总宽度。
7.根据权利要求6所述的磁飞车，其特征在于在所述车厢两侧面或两侧面的引出支撑件上分别设置有沿车厢长度方向延伸的车厢导向永磁体，在路轨横向两端的延长线上分别设置支撑面，支撑面上分别设置有与车厢导向永磁体极性相同、且沿路轨方向延伸的路轨导向永磁体。
全文摘要
本发明磁飞车涉及利用永磁体实现悬浮、导向及推进的磁悬浮交通工具，包括驱动旋转电机和车厢，所述车厢厢体为常规厢体，所述磁飞车在路轨上运行，在车厢的底部沿车厢长度方向设置有两块或两块以上的车厢永磁体，在所述路轨的表面设置有对应的路轨永磁体或路轨磁感应体，所述车厢永磁体和路轨永磁体或路轨磁感应体设置的方式使得所产生的磁场同时具有悬浮和导向的功能；所述车厢的底部还设置有受驱动旋转电机带动的磁轮，所述路轨上与所述磁轮对应的位置沿路轨长度方向等距间隔设置有极性一致的磁条，所述磁条为永磁磁条或感应磁条，所述磁轮外周的磁极极性与所述磁条的极性相同。
文档编号B60L13/00GK1631695SQ20051001110
公开日2005年6月29日 申请日期2005年1月5日 优先权日2005年1月5日
发明者李国坤 申请人:李国坤, 陈朝闻, 李晓蓬, 李晓波