Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства
Владельцы патента RU 2523875:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)
Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции устройства магнитной левитации и поперечной стабилизации. Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства содержит бортовые сверхпроводниковые обмотки левитации и боковой стабилизации, Т-образно расположенные горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные непрерывно вдоль активной путевой структуры так, что плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации находится в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура, причем горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры выполнены в виде развернутой обмотки беличьей клетки. В результате повышается устойчивость боковой стабилизации устройства магнитной левитации и увеличивается его подъемная сила. 2 ил.
Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции системы магнитной левитации и поперечной стабилизации для достижения магнитодинамической левитации с повышенным левитационным зазором и интенсивной боковой стабилизацией на участках разгона, торможения и движения в широком диапазоне скоростей транспортного средства.
Известно устройство магнитной левитации транспортного средства Inductrack (US №6664880; B60L 13/00; Н01F 7/02, 16.12.2003), которое лежит в основе технологии «Inductrack» (General Atomics Low Speed Maglev Technology Development Program (Supplemental #3). - Final Report. - FTA-CA-26-7025.2005. - May 2005). Устройство магнитной левитации «Inductrack» содержит установленные на несущей тележке транспортного средства бортовые постоянные магниты левитации и боковой стабилизации, собранные по схеме «массива Хальбаха», а на активной путевой структуре выполненные из электропроводящего материала плоские треки. Плоский трек из литцы представляет собой сборку из отрезков литцы, которые накоротко соединены между собой в торцевой части. Плоский трек из ламината представляет собой пакет тонких электропроводящих листов с поперечной перфорацией. Сборка постоянных магнитов по схеме «массива Хальбаха» позволяет практически вдвое увеличить магнитную индукцию поля в левитационном зазоре, а горизонтально расположенные треки из литцы или ламината позволяют уменьшить потери на вихревые токи, что в совокупности повышает эффективность системы левитации и боковой стабилизации, позволяя снизить начальную скорость перехода транспортного средства в режим левитации.
Недостатком известного устройства является неэффективная боковая стабилизация за счет использования горизонтально расположенных треков из литцы или ламината.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Electromagnetic Inductive Suspension and Stabilization System for a Ground Vehicle» - «Электромагнитная индуктивная подвеска и система стабилизации для наземных транспортных средств” (US №3,470,828; B61B 13/08; Н01F 7/00; H02K 41/00, 07.10.1969).
Электромагнитная индуктивная подвеска и система стабилизации для наземных транспортных средств содержит четыре сверхпроводниковых катушки, попарно расположенные на правом и левом бортах транспортного средства и создающие в направлении движения транспортного средства магнитное поле переменной полярности. На активной путевой структуре имеются горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные Т-образно в два ряда с обеих сторон транспортного средства по направлению его движения. Горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры соответственно обеспечивают левитацию и боковую стабилизацию транспортного средства. В данном техническом решении при движении транспортного средства электромагнитное взаимодействие бортовых сверхпроводниковых катушек с горизонтальными короткозамкнутыми электропроводящими контурами создает подъемную силу. Вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры устанавливаются в плоскости симметрии бортовых сверхпроводниковых катушек. Электромагнитное взаимодействие бортовых сверхпроводниковых катушек с вертикальными короткозамкнутыми электропроводящими контурами создает силу в горизонтальном боковом направлении тогда, когда плоскости симметрии бортовых сверхпроводниковых катушек смещаются влево или вправо в отношении направления движения транспортного средства от плоскостей вертикальных короткозамкнутых электропроводящих контуров. В данном техническом решении за счет применения горизонтальных и вертикальных короткозамкнутых электропроводящих контуров в активной путевой структуре автоматически обеспечивается левитация и боковая стабилизация транспортного средства.
Однако установленные на активной путевой структуре горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры недостаточно эффективно создают подъемную силу и боковую стабилизацию.
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства, позволяющего повысить устойчивость боковой стабилизации и повысить подъемную силу за счет повышения левитационного зазора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства, включающем бортовые сверхпроводниковые обмотки левитации и бортовой стабилизации, Т-образно расположенные горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные непрерывно вдоль активной путевой структуры так, что плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации находится в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура, причем горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры выполнены в виде развернутой обмотки беличьей клетки.
За счет применения горизонтальных короткозамкнутых электропроводящих контуров в виде развернутых обмоток беличьих клеток, установленных непрерывно вдоль активной путевой структуры, многократно увеличивается число короткозамкнутых электропроводящих контуров устройства магнитной левитации транспортного средства, вследствие чего повышаются его левитационные качества.
За счет применения вертикальных короткозамкнутых электропроводящих контуров в виде развернутых обмоток беличьих клеток, установленных непрерывно вдоль активной путевой структуры, многократно увеличивается число короткозамкнутых электропроводящих контуров устройства боковой стабилизации транспортного средства, вследствие чего повышается его поперечная стабилизация.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами 1, 2, где:
на фиг.1 приведен общий вид транспортного средства с устройством магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства в разрезе;
на фиг.2 приведена схема левитации и поперечной стабилизации транспортного средства.
Сущность заявляемого технического решения состоит в следующем. Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства устанавливают по его бортам. Оно содержит бортовую сверхпроводниковую обмотку левитации и боковой стабилизации 1, а в активной путевой структуре - горизонтальные короткозамкнутые электропроводящие контуры 2 и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры 3 в виде развернутых обмоток беличьих клеток, которые закреплены в активной путевой структуре, образуя Т-образную форму.
Бортовую сверхпроводниковую обмотку левитации и боковой стабилизации 1 устанавливают над горизонтальным короткозамкнутым электропроводящим контуром 2 в виде развернутой обмотки беличьей клетки так, чтобы ось симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации 1 находилась в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура 3 в виде развернутой обмотки беличьей клетки. Бортовую сверхпроводниковую обмотку возбуждения 4 тягового линейного синхронного двигателя устанавливают на несущей тележке 6 транспортного средства длинной стороной по направлению его движения. Трехфазную обмотку 5 тягового линейного синхронного двигателя устанавливают в пазах набранного из листовой электротехнической стали ферромагнитного сердечника 7 в активной путевой структуре.
Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства работает следующим образом.
При питании трехфазной обмотки 5 тягового линейного синхронного двигателя транспортное средство начинает движение на вспомогательных колесах. При характерной для каждого транспортного средства скорости транспортное средства начинает левитировать.
Левитация транспортного средства происходит вследствие электромагнитного взаимодействия бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации 1 с горизонтальным короткозамкнутым электропроводящим контуром 2. Поскольку горизонтальные короткозамкнутые электропроводящие контуры 2 имеют многоконтурное исполнение, их электромагнитная связь с бортовой сверхпроводниковой обмоткой левитации и боковой стабилизации 1 становится существенно сильнее, чем в прототипе. В результате во много раз по сравнению с прототипом снижается характерная скорость, при которой возникает левитация транспортного средства, а также во много раз увеличивается левитационный зазор.
Поперечная стабилизация транспортного средства происходит вследствие электромагнитного взаимодействия бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации 1 с вертикальным короткозамкнутым электропроводящим контуром 3. Поскольку вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры 3 имеют многоконтурное исполнение, их связь с бортовой сверхпроводниковой обмоткой левитации и боковой стабилизации 1 становится существенно выше, чем в прототипе. В результате во много раз по сравнению с прототипом увеличивается сила поперечной стабилизации, которая появляется всякий раз, как только плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации 1 смещается влево или вправо от плоскости, в которой располагается вертикальный короткозамкнутый электропроводящий контур 3.
Устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства, включающее бортовые сверхпроводниковые обмотки левитации и боковой стабилизации, Т-образно расположенные горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные непрерывно вдоль активной путевой структуры так, что плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации находится в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура, отличающееся тем, что горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры выполнены в виде развернутой обмотки беличьей клетки.
