Двухпутный магнитный подвес

Техническое решение относится к устройствам для создания магнитной левитации.
В качестве аналога выбрано устройство (патент США №3712240 кл. B61B), содержащее систему высокоскоростного наземного транспорта, состоящего из экипажа на магнитной подвеске, днище которого выполнено из электропроводящего материала, и путевой структуры, имеющей расположенные в ряд вдоль продольной оси пути индукторы линейных асинхронных двигателей, путевая структура снабжена дополнительными индукторами, выполнена с боковыми участками, расположенными наклонно, а дополнительные индукторы попарно симметрично установлены на боковых участках путевой структуры с образованием продольных рядов, причем днище экипажа в поперечном сечении имеет форму равнобедренной трапеции с боковыми сторонами, параллельными боковым участкам путевой структуры и с обращенными в сторону основного индуктора меньшим основанием, при этом обмотки каждой пары индукторов включены встречно, а обмотки в продольных рядах соединены согласно.
К недостаткам устройства можно отнести недостаточную устойчивость к поперечному горизонтальному сдвигу и постоянное энергопотребление.
В качестве прототипа выбрано устройство магнитного подвеса (патент России №169468 B60L), содержащее неподвижную часть магнитопровода, состоящего из базовой плиты и сборных призм, имеющих наклонные поверхности, к которым прикреплены, например наклеены, постоянные магниты, намагниченные перпендикулярно своей широкой стороне, подвижную часть магнитопровода, имеющую форму призмы и выполненную со скошенными поверхностями, к которым прикреплены, например наклеены, постоянные магниты, намагниченные перпендикулярно своей широкой стороне. Неподвижная часть магнитопровода и сборные призмы вместе с магнитами образуют путевую структуру. Плоскости магнитов подвижной и неподвижной частей магнитопровода параллельны друг другу. К подвижной части магнитопровода через шаровую опору прикреплена нагрузка.
Магнитный подвес содержит страховочные опорные ролики.
К недостаткам устройства можно отнести возможность поперечного раскачивания полезной нагрузки.
Задачей технического решения является снижение поперечного раскачивания полезной нагрузки и повышение грузоподъемности магнитного подвеса на единицу длины путевой структуры.
Решение поставленной задачи достигается тем, что магнитный подвес, включающий путевую структуру, состоящую из неподвижной части магнитопровода, содержащий базовую плиту и сборные призмы, имеющие наклонные поверхности с прикрепленными к ним магнитами, подвижной части магнитопровода в виде призмы с наклонными поверхностями и прикрепленными к ним магнитами, причем магниты, соединенные с подвижной и неподвижной частями магнитопроводов, намагничены в направлении, перпендикулярном своим широким сторонам и их плоскости параллельны друг другу, дополнительно содержит вторую путевую структуру, опору, жестко соединенную с обеими путевыми структурами, расположенными симметрично относительно опоры, а полезная нагрузка через шаровые опоры и амортизаторы симметрично соединена с подвижными частями магнитопроводов.
Устройство обеспечивает устойчивость к поперечным раскачиваниям полезной нагрузки и увеличением грузоподъемности магнитного подвеса на единицу длины путевой структуры.
Устройство содержит общие с прототипом признаки: наличие путевой структуры в виде неподвижной части магнитопровода, содержащей базовую плиту, сборные призмы с наклонными поверхностями с прикрепленными к ним магнитами, намагниченными перпендикулярно своим широким сторонам, подвижные части магнитопроводов в виде призм со скошенными поверхностями, к которым прикреплены магниты, намагниченные перпендикулярно своим широким сторонам, плоскости магнитов подвижной и неподвижной частей магнитопроводов выполнены параллельно друг другу, страховочные ролики, прикрепленные к горизонтальным поверхностям подвижных частей магнитопроводов.
Отличительными признаками устройства являются:
Магнитный подвес жестко прикреплен, например, болтовым соединением, к опоре, например, железобетонной, заглубленной в грунт, симметричным образом. Две одинаковые путевые структуры, содержащие неподвижные и подвижные части магнитопроводов с магнитами, к подвижным частям магнитопроводов через шаровые опоры и амортизаторы прикреплена полезная нагрузка.
Совокупность существенных признаков обеспечивает решение поставленной задачи.
На фиг. 1 представлен эскиз поперечного сечения двойного магнитного подвеса. Магнитный подвес содержит опору 1, например железобетонную, заглубленную в грунт 2, к которой симметрично (относительно опоры) прикреплены, например болтовыми соединениями, два одинаковых магнитных подвеса 3, состоящие из базовой плиты 4 и сборных призм 5, имеющих наклонные поверхности, к которым прикреплены, например наклеены, магниты 6, намагниченные перпендикулярно своей широкой стороне, подвижную часть магнитопровода 7, имеющую форму призмы и выполненную со скошенными поверхностями, к которым прикреплены, например наклеены, постоянные магниты 8, намагниченные перпендикулярно своей широкой стороне. Неподвижная часть магнитопровода 4 и сборные призмы 5 вместе с магнитами 6 образуют путевую структуру. Плоскости магнитов 6 и 8 расположены параллельно друг другу. К подвижным частям магнитопроводов 7 через шаровые опоры 9 и амортизаторы 10 прикреплена полезная нагрузка 11. Магнитные подвесы содержат страховочные опорные ролики 12. Конструкция может включать в себя линейные двигатели 13.
Магнитный подвес работает следующим образом.
Магниты 6 и 8 имеют ориентацию намагниченности противоположно направленную друг другу, что приводит к отталкиванию подвижных частей магнитопроводов 7 от неподвижных частей магнитопроводов 5 с базовыми плитами 4. Суммарная сила магнитного взаимодействия направлена вверх. Сила тяжести нагрузки 11 через амортизаторы 10 и шаровые опоры 9 воздействует на подвижные части магнитопроводов 7, компенсируя магнитные силы отталкивания и создавая устойчивое равновесие. Страховочные ролики 12 при перегрузке опираются на неподвижную часть магнитопровода 5 и не позволяют соприкоснуться магнитам 6 и 8.
Внутренний угол между скошенными поверхностями подвижных частей магнитопроводов 7 и, соответственно, между плоскостями магнитов 8, а также и магнитов 6 выбирается всегда меньше 180°. Величина указанного угла определяется отношением величины нагрузки, приложенной к магнитному подвесу, к величине вероятной сторонней горизонтальной сдвигающей силы, что обеспечивает высокую устойчивость системы.
Линейные двигатели 13 могут быть использованы для перемещения подвижных частей магнитопроводов 7 совместно с нагрузкой 11 вдоль путевой структуры. Тип линейного двигателя может быть любым. Например, удобно использовать синхронные двигатели, когда катушки индуктора расположены на базовых плитах 4, а на подвижных частях магнитопроводов 7 расположены или простая периодическая структура из магнитов, или структура Хальбаха. При этом включение катушек индуктораосуществляется по сигналам от датчиков магнитного поля, расположенных вдоль обмоток индукторов на базовых плитах.
Устройство обеспечивает высокую устойчивость к горизонтальным смещениям, препятствует раскачиванию полезного груза и обеспечивает высокую грузоподъемность на единицу длины путевой структуры.