МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС ИЗ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА БАЗЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
MAGNETIC POLE OF CONSTANT MAGNETS ON BASIS OF RARE-EARTH METALS OF MAGNETO-LEVITATIONAL VEHICLES

Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции магнитного полюса систем магнитной левитации и линейной тяги.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известен магнитный полюс из элементарных магнитов на базе редкоземельных металлов магнитолевитационного транспортного средства (В.М. Амосков. Численное моделирование электродинамических подвесов левитационных транспортных систем: Вычислительная технология моделирования электромагнитных процессов в электродинамических подвесах магнитолевитационных транспортных систем / В.М. Амосков, Д.Н. Арсланова, А.М. Базаров, А.В. Белов, В.А. Беляков, Т.Ф. Белякова, В.Н. Васильев, Е.И. Гапионок, А.А. Зайцев, М.В. Капаркова, В.П. Кухтин, Е.А. Ламзин, М.С.Ларионов, Н.А. Максименкова, В.М. Михайлов, А.Н. Неженцев, Д.А. Овсянников, А.Д. Овсянников, И.Ю. Родин, С.Е. Сычевский, А.А. Фирсов, Н.А. Шатиль // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 10. Вып. 4 (Прикладная математика). - СПб: СПбГУ, 2014).
Магнитный полюс состоит из набора элементарных магнитов, расположенных в кейсе. Для установки элементарных магнитов в кейсе требуется применять клеи, что усложняет конструкцию магнитного полюса и технологию его сборки и разборки. Кроме того, такая конструкция магнитного полюса не позволяет обеспечить оптимизацию полюсного шага без полного демонтажа магнитного полюса.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является магнитный полюс из набора элементарных магнитов на базе редкоземельных металлов, установленных в жестко закрепленных консолях из труб (US 6,664,880; H01F 7/02; B60L 13/00, 16.12.2003). Он лежит в основе технологии «Inductrack» (General Atomics Low Speed Maglev Technology Development Program (Supplemental #3). - Final Report. - FTA-CA-26-7025.2005. - May 2005).
Магнитный полюс содержит элементарные постоянные магниты на базе редкоземельных металлов, собранные по схеме массива Хальбаха и установленные в консоли из труб, приваренных торцами к несущей части консоли. Магнитный полюс позволяет практически вдвое увеличить магнитную индукцию поля в левитационном зазоре и рабочем зазоре тягового линейного синхронного двигателя, что повышает эффективность систем левитации и линейной тяги, и значительно снизить магнитные поля рассеяния.
Недостатком известного устройства является сложность установки элементарных постоянных магнитов в жестко закрепленные консоли из труб и невозможность оптимизации полюсного шага без демонтажа магнитного полюса по месту штатного его расположения.
Задачей заявляемого изобретения является создание магнитного полюса из набора элементарных магнитов на базе редкоземельных металлов, позволяющего упростить его конструкцию, технологию сборки и оптимизацию полюсного шага без демонтажа магнитного полюса по месту штатного его расположения.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению магнитный полюс из постоянных магнитов на базе редкоземельных элементов магнитолевитационного транспортного средства, содержащий совокупность элементарных постоянных магнитов, собранных по схеме массива Хальбаха, и несущую часть конструкции, характеризуется тем, что постоянные магниты размещены внутри цилиндрических обечаек, установленных в кассете, которая прикреплена к несущей конструкции магнитного полюса, при этом цилиндрические обечайки с постоянными магнитами укреплены в кассете с помощью быстросъемного приспособления.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных признаков, а именно:
- быстросъемное приспособление может быть выполнено в виде стяжной шпильки.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что за счет установки постоянных магнитов в цилиндрических обечайках в кассете с обеспечением возможности быстрого раскрепления отдельных обечаек, их извлечения из кассеты и необходимой перестановки существенно упрощается сборка постоянных магнитов, обеспечивается возможность оптимизации полюсного шага и изменения схемы намагниченности полюса без полного его демонтажа по месту его штатной установки, что упрощает конструкцию магнитного полюса, позволяет обеспечить требуемое распределение магнитного поля в рабочем зазоре полюса, упрощает его монтаж и эксплуатацию. Быстросъемное приспособление, которое может быть выполнено в виде стяжной шпильки, позволяет выполнить требуемую перестановку обечаек 2 с постоянными магнитами 1 без демонтажа магнитного полюса.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 приведен общий вид заявленного магнитного полюса, на фиг. 2 - его поперечный разрез.
Магнитный полюс из постоянных магнитов на базе редкоземельных металлов магнитолевитационного транспортного средства содержит совокупность элементарных постоянных магнитов 1, собранных по одной из схем ,  и  массива Хальбаха.
Все постоянные магниты 1 размещены внутри цилиндрических обечаек 2, установленных в кассете 3, которая прикреплена к несущей конструкции 4 магнитного полюса. Цилиндрические обечайки 2 с постоянными магнитами 1 укреплены в коробчатой кассете 3 с помощью быстросъемного приспособления в виде стяжной шпильки 5. Заявленное устройство работает следующим образом. Постоянные магниты 1 с помощью немагнитного поршневого приспособления вставляются в цилиндрическую обечайку 2. Цилиндрические обечайки 2 с постоянными магнитами 1 укладываются в коробчатую кассету 3 согласно одной из схем  или . Оптимальная с точки зрения величины магнитной индукции и графика распределения магнитного поля схема установки реализуется путем варьирования места расположения цилиндрических обечаек 2. После завершения этапа оптимизации цилиндрические обечайки 2 с постоянными магнитами 1 соединяются с помощью быстросъемного приспособления в виде стяжной шпильки 5. Вертикальные и горизонтальные усилия воспринимает несущая конструкция 4 магнитного полюса.
Предлагаемая конструкция легко позволяет реализовать разные варианты схем намагниченности элементарных магнитов из редкоземельных металлов, например, согласно , что принципиально важно для узла левитации - схема , а также системы возбуждения тягового линейного синхронного двигателя - схема , где требуется косинусоидальное распределение магнитного поля в рабочем зазоре, возможное в случае схемы.