Brevet FR2210533A1 — publié le 19740712

La présente invention concerne un système de guidage pour un véhicule rapide à sustentation magnétique gracie auquel le véhicule peut Qtre facilement stabilisé vis-à-vis du déplacement transversal horizontal (lacet et roulais). On va maintenant décrire un mode de réalisation classique d'un tel système de guidage ainsi qu un mode de réalisation selon la présente invention en se référant au dessin annexé sur lequel les figures 1 et 2 sont des diagrammes synoptiques géné- raux montrant les systèmes de guidage classiques la figure 3 est un diagramme synoptique montrant les systèmes de guidage selon la présente invention 9 et ia figure 4 est un graphique montrant les caractéristiques de force de rétablissement du système selon la présente invention et celles des wstèmes classiques. Divers systèmes de guidage du type précité ont été proposés antérieurement. On a représenté sur la figure 1 un tel système dans lequel des bobines électromagnétiques 2 et 3 servant au guidage sont disposées en regard l'une de l'autre dans un véhicule et une bobine 4 fixée au sol et servant au guidage est disposée entre les deux dites bobines. La référence 5 désigne des bobines électromagnétiques de sustentation placées sur le véhicule et la référence 6 désigne des bobines de sustentation fixées au sol. Quand des courants circulent dans les bobines électromagnétiques de guidage 2 et 3 dans les directions représentées par les symboles de polarité, des flux magnétiques prennent naissance dans des directions telles qu'ils s'annulent mutuellement. Quand la bobine de guidage 4 fixée au sol est située au milieu des deux bobines électromagnétiques 2 et 3, c'est-à-dire quand le véhicule n'est pas décalé, dans un plan horizontal, par rapport à l'ase des rails, aucun flux magnétique n'est présent à l'endroit de la bobine fixée au sol 4 mais quand le véhicule s'écarte de l'axe précité et se déplace par exemple dans la direction de la flèche 7, la bobine 4 se rapproche de la bobine électromagntique 2 et le flux magnétique engendré. par cette bobine traverse la bobine 4.Etant donné que la bobine 4 coupe le flux magnétique-quand le véhicule se déplace, elle engendre une force électromotrice et un courant circule dans la bobine 4 dans une direction telle qu'il annule le flux magnétique de la bobine électromagnétique 2. La direction de ce courant est représentée par le symbole de polarité indiquée dans les parties d'enroulement latérales de la bobine 4. Des courants de directions opposées circulent dans les parties d'enroulement-latérales des bobines 2 et 4. En d'autres termes, une force de répulsion agit entre les bobines 2 et 4 tandis qu'une force d'attraction agit entre les bobines 3 et 4, grace à quoi il se manifeste dans le véhicule une force antagoniste au mouvement de déplacement transversal horizontal dudit véhicule.D'une façon générale, il est préférable d'utiliser des bobines supraconductrices comme bobines électromagnétiques de guidage 2 et 3 ainsi que comme bobines électromagnétiques de sustentation 5. Dans ce cas, avec le système représenté sur la figure 1, il faut monter sur le véhicule un nombre important de bobines supraconductrices, ce qui augmente le poids du véhicule et, en meme temps, nécessite la présence d'un dispositif de refroidissement supplémentaire. Pour cette raison, on a proposé un système dans lequel la bobine électromagnétique de sustentation 11 est utilisée comme bobine électromagnétique de guidage, ainsi que le montre la figure 2. Dans ce cas, la partie d'enroulement latérale sur l'un des côtés de la bobine de sustentation 12 fixée au sol est déformée de façon telle qu'elle se trouve à l'extérieur de la partie dVen- roulement latérale correspondante de la bobine électromagnétique 11 située sur le véhicule.Dans ce cas égaleme le flux magnétique engendré par la bobine électromagnétique 11 est coupé transversalement par la bobine fixe 12 dans laquelle prend naissance une force électromotrice ainsi qu'un courant accompagnant cette dernière, la polarité relative du courant circulant dans les bobines 11 et 12 devenant celle représentée sur la ligure. La force de sustentation est engendrée par les parties d'enroulement latérales lla et 12a qui se trouvent en regard l'une de l'autre verticalement et une force de rétablissement s'opposant au déplacement transversal horizontal du véhicule est engendrée par les parties d' enroulement latérales llb et 12b qui se trouvent en regard l'une de l'autre horizontalement.Du fait que la force de répulsion entre les bobines varie en proportion inverse de la distance, cette force augmente quand un déplacement transversal horizontal du véhicule a lieu tandis que la force de répulsion des parties d'enroulement latérales qui s'éloignent l'une de l'autre diminue et la différence de ces forces devient la force de reftablissement qui ramène le véhicule dans la direction centrale.Toutefois, dans ce syt3t8me, un courant circule dans la partie d'enroulement latérale 12b de la bobine de guidage 12 mdme quand le véhicule se trouve dans l'axe de la voie et qu'aucune force de rétablissement n'est nécessaire et il en résulte, par conséquent, une perte dans le cuivre de sorte que ce système présente l'inconvénient qu'il existe toujours une force de répulsion excessive perturbant la marche du véhicule.De plus, du fait que l'on ne peut pas attribuer à la distance entre la partie d'enroulement latérale llb de la bobine électromagnétique il et la partie denroulement latérale 12b de la bobine fixe 12 une valeur trop faible dans la pratique, il est difficile d'appliquer ce système quand la caractéristique "force de répulsion/distance" présente une vitesse de variation élevée, de sorte que l'on n'obtient pas une force de rétablissement suffisamment grande. En outre, du fait que la sustentation et le guidage sont effectués par un seul et mewme courant, la liberté dans la conception est limitée. La présente invention a pour objet un système de guidage pour un véhicule à sustentation magnétique dans lequel on peut obtenir une force de rétablissement suffisante tout en utilint les bobines électromagnétiques présentes sur le véhicule à la fois pour la sustenttion et le guidage et dans lequel, en outre, dans un état stable, aucune force de répulsion perturbant la marche du véhicule n'est engendrée par les bobines de guidage. On va maintenant décrire la présente invenion de façon détaillée en se référant à la figure 3. Sur la figure 3 > les bobines électromagnétiques 21 sont disposées sur le véhicule 1 et, en face de celles-ci, on a disposé des bobines de sustenOtion 22 fixées au sol. Dans la présente invention, on utilise deux ensembles de bobines de guidage 23 et 24 qui sont fixés au sol et qui sont reliés en série en vue du guidage du véhicule et ces bobines sont traversées de façon égale par un flux magnétique engendré par les bobines électromagnétiques 21 quand le véhicule 1 n'est pas dévié parrapport à l'axe de la voie et elles sont reliées de telle sorte que les tensions induites de ce fait puissent s'annuler mutuellement. Quand le véhicule 1 s'écarte de l'axe de la voie, une des bobines 23 et 24 est traversée par un flux magnétique plus grand que celui traversant l'autre bobine et une différence de tension induite apparat entre ces bobines. Un courant circun.e.dans ces deux bobines 23 et 24 du fait de cette différence de tension. Par exemple, quand le véhicule s'écarte dans la direction de la flèche 25 > le flux magnétique traversant la bobine 23 augmente et celui traversant la bobine 24 diminue de sorte qu'il circule un courant d'une certaine polarité entre les bobines électromagnétiques 23 et 24.En particulier, un courant ayant une direction annulant le flux magnétique de la bobineélectromagnétique 21 circule dans la bobine 23 et ce courant a une direction telle qu'il engendre dans la bobine 24, en raison de la connexion précitée, un flux magnétique ayant la même direction que le flux magnétique de la bobine électromagnétique 21. Les courants issus de ces conditions sont représentés par les symboles de polarité. Il est clair, d'après la polarité du courant circulant dans chacune des parties d'enroulement latérales, qu'il existera une force de répulsion entre les parties latérales d'enroulement 21a et 23a, une force d'attraction entre les parties d'enroulement latérales 21b et 24b et, en outre, une force d'attraction entre les parties d'enroulement latérales 2taet 23bey une force de répulsion entre les paries d'enroulement latérales 21b et 24a. Toutes ces forces de répulsion et d'attraction s'ajoutent et agissent en tant que force de rétablissement s'exerçant dans une direction qui replace le véhicule dans l'axe de la voie. Une caractéristique de force de rétablissement suffisamment grande est obtenue du fait de l'augmentation du courant dans la bobine de sol par suite de la déviation du véhicule et la création d'une force de rétablissement dans chacune des parties d'enroulement latérales des bobines. Sur la figure 4, on a représenté la caractéristique de force de rétablissement du système de guidage selon la présente invention et celle des systèmes classiques représentés sur les figures 1 et 2. Les divers éléments de bobine de guidage dans chacun des systèmes sont les suivants. Le nombre d'ampère-tours d'excitation des bobines se trouvant sur le véhicule et utilisées comme bobines de guidage et comme bobines de sustentation sont de 400 KAt, la longueur axiale de ces bobines est de 2 m, le pas de l'agencement est de 3 m et la longueur axiale des bobines corres pendantes fixées au sol est de 1 m suivant un agencement continU, respectivement pour chaque cas, et le calcul a été effectué avec un poids de véhicule de 13 tonnes et une vitesse de 500 km/h. Dans le système représenté sur la figure 1,-les valeurs des éléments sont les suivantes a : 60 cm, b : 50 cm Inductance de la bobine 4 fixée au sol : 2,0 9 . Dans le système représenté sur la figure 2, les valeurs sont les suivantes c : 80 cm, d : 25 cmp e : 25 cm Inductance des bobines fixées au sol 12 : 5,0 . Dans le système selon la présente invention et représenté sur la figure 3, les valeurs sont les suivantes c : 80 cmV d : 25 om, e : 25 cm, f : 50 cm Inductance des bobines fixées au sol 23 et 24 : 29 Sur la figure 4s l'aspe des abscisses désigne le déplace ment transversal horizontal ss d9 l'axe des ordonnées représente le rapport entre la force de rétablissement F2 et la force de sustentation Fi. D'une façon générales il est nécessaire, dans le système selon la présente invention, de faire en sorte que la force de rétablissement soit égale à environ la moitié de la force de sustentation dans les limites d'un déplacement transversal horizontal admissible ; toutefois cette valeur est atteinte avec un déplacement transversal horizontal de 1,6 cm tandis que cette valeur est atteinte avec un déplacement transversal horizontal de 2,0 cm dans le système représenté sur la figure 1, ce qui montre que le système de la pré ente invention est bien meilleur que le système représenté sur la figure 1.Dans le système représenté sur la figure 2, le rapport de la force de rétablissement n'est que d'environ 0,1 m8me quand le déplacement transversal horizontal atteint 5,0 cm, ce qui montre que ce système ne peut pas être utilisé dans la pratique, De ce fait, le système selon la présente invention permet de réduire le nombre des bobines présentes sur le véhicule par rapport au nombre des bobines du système représenté sur la figure 1 et il présente une caractéristique de force de rétablissement excellente par rapport à celle du système représenté sur la figure 2, de sorte qu'il est possible de réduire le prix de revient et, en même temps, de guider et de faire circuler le véhicule fermement dans l'axe de la voie. I1 est -bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y etre apportées sans sortir pour autant du cadre général de la pimente invention tel qutil est défini dans les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Système de guidage-pour un véhicule rapide à sustentation magnétique dont la sustentation est assurée par une force de répulsion entre des bobines électromagnétiques de sustentation disposées sur un véhicule et des bobines de sustentation disposées sur le 801t le système de guidage susvisé étant caractérisé par le fait que deux bobines supplémentaires placées sur le sol sont dispostes symétriquement par rapport à la direction de déplacement du véhicule et en regard des bobines électromagnétiques de sustentation se trouvant sur le véhiculesles parties d'enroulement latérales de chaque bobine placée sur le sol étant situées approximativement à l'extérieur des deux parties d'enroulement latérales desdites bobines électromagnétiques de sustentation disposées sur le véhicule et à peu près à une meme hauteur et les deux bobines supplémentaires précitées placées sur le sol sont reliées en série de sorte que quand le véhicule se ddplace en restant dans l'axe de la voie, les tensions induites par le flux magnétique desdites bobines électromagnétiques de sustentation placées sur le véhicule s'annulent mutuellement et que9 quand le véhicule s'écarte de l'axe de la voie, il peut être ramené dans cet axe gracie au courant qui prend naissance en raison de la différence de tension induite dans les deux bobinas supplémentaires précitées.