专利名称：磁流体密封、磁流体电机牵引的槽运系统的制作方法
技术领域：
高油价迫使人们改变"运输中只追求高速，而不重视 能耗"的习惯。本发明也追求高速，但更重视降低能耗，本发明属于 交通运输技术领域。
背景技术：
磁悬浮列车靠磁场力使列车悬浮于空中，需要消耗巨 大的能量；磁悬浮列车靠直线电机来牵引，但由于种种原因电机初次 级之间的间隙小不下来，间隙越大牵引力越小，能量转换效率越低； 磁悬浮列车是悬浮和牵引同时控制，使控制装备过于复杂、成本过高。
普通气垫船大多由发动机从船上方吸进空气，然后由船体向下喷 出，使船体浮出水面或地面，这样耗能太大，虽然采用各种气封措施 减少气体泄漏，但泄漏仍较大，维持气垫气压仍要消耗很大的能量。
本发明是杨金玉发明(200810017737.9)的延续
发明内容
针对磁悬浮及普通气垫船浮起耗能太大问题，首先象 铺铁路一样铺设一条槽运线，用中间有凹槽的"槽轨"代替铁路铁轨， 用板形"铁脚"代替车轮，铁脚的上边与槽运船(下面改称列车车箱) 船底连在一起，铁脚的下边插入槽轨的槽中。在槽轨的适当位置放置 磁铁和磁流体(也叫磁液或铁流体，是一种对磁场敏感，可流动的 液体)，对列车车底和路基之间的空间中的气体进行密封。当车底充 有高压气体，列车就浮在这层气垫上。磁流体密封效果好，气体泄漏 少补气能耗很小。针对直线电机气隙大，会降低牵引力问题，采取向 气隙注入磁流体，使牵引力大增，详细发明内容结合附图加以说明。
图中
1、列车车箱(槽运船)平底底盘，无车轮，空载底盘比火车轻，
4代替车轮的是板形铁脚，铁脚插入槽轨的槽中。铁脚底部装有轴承， 当列车行进中出现摇晃时，该轴承就会碰到槽轨，可减缓列车摇晃。
2、 直线电机及控制系统直线电机是列车的牵引动力。直线电 机初级设在路基上，其磁极一面，镶嵌在槽轨上，与槽轨平面取平、 并密封在一起(图2)，而列车车箱的铁皮(或铝合金)就是直线电机的次 级。初级与次级之间有间隙，这个间隙随列车的行进而不断变化，但 间隙的变化范围是受限制的限制之一是上述的"槽轨"；限制之二 是车箱两侧对称放置的两个直线电机，直线电机除对列车，产生强大 的运行方向的推力之外，还存在对车箱有约IO倍推力的法向吸力， 车箱两侧的直线电机的法向吸力方向相反，调控两侧电机的吸力，可 以作到合力为零，使列车不摇晃，也可以一边大一边小使列车转弯。
本发明要在直线电机的初次级之间的间隙中充填磁流体，减少气 隙的磁阻，从而增强电机的推力。普通旋转电机也可充填磁流体，增 加电动机转矩和发电机发电力。但磁流体有一定的粘度(即阻力)，因 此选用磁饱和强度高而粘度较小的磁流体。大家知道，三相交流电机 中存在旋转磁场，三相直线电机中也存在有直线移动的磁场，那么磁 流体将被磁场吸引随着该磁场移动，移动速度达每秒几十米，但与列 车相对速度很小、这对用磁铁把磁流体封堵在列车与槽轨之间的间隙 中很有利。图2左边两块磁铁就封住了磁流体的底部。如果再在车箱 两头各设置一排垂直放置的磁铁就完成了一个车箱对磁流体的封堵。 那么为增加直线电机推力的磁流体的数量，就限定在用上述方法封堵 在每列列车各车箱两边的磁流体数量，而不需要在整条槽运线上充 填。特别要指出，上面的槽规一高一低'，只是为叙述上述方法方便， 其实制造时是一样高的。当然，原先高出部分得用其它材料补上。
3、 密封的气垫在车箱底、两槽轨及地面共同构成的密封空间 中充有高压气时，车箱就上浮在这层气垫中，两排铁脚也离开槽轨底
5浮在空中。由于利用了整个车底的面积，只要有一定的气压就会产生 大浮力，或者说载重一定时，气垫气压不会很高。进一步对地面压强 (是均匀分布的)也不大，因此路面造价不高。汽车轮下压强大，而 且全路面都要承受，造价高。
4、 气垫供气及气压调节装置由空气压縮机，储气罐，气压检 测及气压控制装置组成，用地下管道供气并使气垫保持一定的气压。
5、 槽轨槽轨与铁轨相同的是可调节两轨之间的轨距，有导向 作用。槽轨与铁轨不一样的地方是，它的作用不是承重，而是协助对 气垫对磁流体进行密封。图2中叁块磁铁的磁极尖上吸引着磁流体， 若有外力作用(如图中箭头所示气压作用)，磁流体的形状和位置将发 生变化，引起磁场力的变化，若磁场力与外力相平衡，使磁流体处于 新的平衡状态，此时磁流体就起到密封作用，若两力不平衡，磁流体 不能保持稳定状态，则气体冲破第一级密封，开始冲击第二级密封。 此时第一级和第二级之间已有气压，则第一级可能立即恢复密封，因 为磁流体两边的压差比原先小了。若第一级真的重新密封第二级就冲 不破，若仍不能重新密封，说明压差仍很大，还有冲破第二级再冲第 三级的可能……。多级密封的总压差为各级密封压差之和，多级密封
压差可达0.5 0. 7Mpa，密封能力绰绰有余。磁流体密封承受的压差 还与磁极间隙的大小有关，间隙越小耐受的压差越大。图2的槽规中 铁脚两边都有磁流体密封，当列车摇晃，铁脚偏向一边时，该边承压 提高，正好弥补了另一边的承压的减低。两者互补，密封更有保障。
6、 磁流体密封通道由于转弯的要求，两车箱之间有软性的密
封通道，本发明的密封通道分成上下两部分(见图3、 a)，下面部分 与车箱底及铁脚取齐，是车底气垫密封的重要组成，密封要求非常高。 而上面部分密封要求不高，其主要作用是减小空气对列车运行的阻 力。密封的材料是塑料(橡胶)磁条(片)，按图3、 b那样叠成叉指形，
6左边叉指固定在前面车箱，右边叉指固定在后面车箱，在两叉指中间 充填磁流体，磁流体在这里不但起密封作用还有润滑作用。若按图示 的磁极方向堆叠，则左右叉指就会互相吸引(中间有磁流体)，但左右 叉指又可移动，这样就达到了通道之间既可伸縮又能密封的需求。对 底部密封要求高的，可多叠几层，也可在塑料磁条制造中压进钢丝以 提高磁条的强度。
具体实施方法综上所述，通过槽轨的磁流体密封及叉指形磁流 体密封通道的配合，使整列列车底盘下形成了泄漏极小又很通畅(运 行过程中空气阻力小)的顶、底、两侧严密气封，接下来就是对整列 列车车底前端及尾端进行气封。如果在整条槽运线两条槽轨之间的地 面喷涂磁性材料(成本较高)，则前端和尾端仍可采用磁流体密封。为 省钱，前端和尾端采用软性气封，整列列车只有两端有些泄漏是可容 忍的，毕竟补气的能耗已经很省了，已经比较接近整列列车浮在空气 中(象船浮在水上一样)不化钱的理想目标。需要指出的是整列列车 统一气封也会带来一些麻烦，由于整个气垫是一个气压，必定要求每 个车箱的载荷(即对底盘的压强)基本一致。这对座位固定的旅客列车 问题不大，对散装货物问题也不大，但对整装货物麻烦就大了。
磁流体密封使整列列车浮在空气中的能耗很小；在直线电机气隙 中填充磁流体可大大增强电机牵弓1力；不需要同时控制悬浮和牵引， 使控制装备大大简化，电磁噪声降低。相比之下，本发明比磁悬浮列 车耗能更省，投资成本更低，更容易实现国产化。
，其中
图1是磁流体密封气垫车的组成图。
图2是气垫车底部剖面图，展示车底气垫的磁流体密封方法及直 线电机的初次级间隙中充填磁流体示意。
图3是两车箱之间的软性磁流体密封示意图。
权利要求
1一种槽运系统，包括由列车车箱，直线电机及控制系统，密封的气垫，气垫供气及气压调节装置，槽轨，磁流体密封通道构成的运输系统；其中，列车车箱平底底盘，无车轮，代替车轮的是车箱两侧的板形铁脚、铁脚插入槽轨的槽中；铁脚底部装有轴承，当列车行进中出现摇晃时，该轴承就会碰到槽轨，可减缓列车摇晃；其中，直线电机及控制系统直线电机是列车的牵引动力；直线电机初级设在路基上，其磁极一面与槽轨平面取平，而列车车箱的铁皮就是直线电机的次级；在初级与次级之间的间隙内充填有磁流体；其中，密封的气垫在车箱底、两槽轨及地面共同构成的密封空间中充有高压气时，车箱就上浮在这层气垫中，两排铁脚也离开槽轨底浮在空中；由于利用了整个车底的面积，只要有一定的气压就会产生大浮力，或者说载重一定时，气垫气压不会很高；其中，气垫供气及气压调节装置由空气压缩机，储气罐，气压检测及气压控制装置组成，用地下管道供气使气垫保持一定的气压；其中，槽轨槽轨与铁轨相同的是可调节两轨之间的轨距，有导向作用；槽轨与铁轨不一样的地方是，它的作用不是承重，而是协助对气垫对磁流体进行密封；在槽规中铁脚两边都设置有磁铁和磁流体密封，当列车摇晃，铁脚偏向一边时，该边承压提高，正好弥补了另一边的承压的减低，两者互补，密封更有保障；其中，磁流体密封通道两车箱之间的软性密封通道，分成上下两部分，下面部分与车箱底及铁脚取齐，是车底气垫密封的重要组成，密封要求非常高；而上面部分密封要求不高，其主要作用是减小空气对列车运行的阻力；密封的材料是塑料橡胶磁条，叠成叉指形，在两叉指中间充填磁流体，磁流体在这里不但起密封作用还有润滑作用；按NSNSNS磁极方向堆叠，则叉指就会互相吸引，又可移动，达到了通道之间既可伸缩又能密封的需求；对底部密封要求高的，可多叠几层，也可在塑料磁条制造中压进钢丝以提高磁条的强度；
2. —种磁流体电机，其特征是 在旋转电机，直线电机的初次级气隙中填充磁流体，减少气隙磁 阻，增强直线电机推力，增强电动机转矩，增强发电机发电力。
全文摘要
磁流体密封使整列列车浮在空气中的能耗很小；在直线电机气隙中填充磁流体可大大增强电机牵引力；不需要同时控制悬浮和牵引，使控制装备大大简化，电磁噪声降低。相比之下，本发明比磁悬浮列车耗能更省，投资成本更低，更容易实现国产化。
文档编号B60V1/00GK101638090SQ200810150459
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者杨金玉 申请人:杨金玉