ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ УЗЕЛ ПОДВЕСА

Электродинамический узел подвеса.
Полезная модель относится к транспорту на магнитном подвесе, а конкретнее, к узлам электродинамического подвеса экипажа.
Известны узлы электродинамического подвеса (Р.Тортон. Принципы проектирования систем магнитного подвешивания. Сборник. Наземный транспорт 80-х годов. М. Мир, 1974), состоящих из системы периодически расположенных по длине экипажа одинаковых сверхпроводящих соленоидов возбуждения и сплошного электропроводяш;его полотна, жестко закрепленного на путевой направллюш;ей. При движении экипажа магнитное поле сверхпроводяпщх соленоидов возбуждения индуцирует в электропроводяшем полотне токи, взаимодействие которых с полем сверхпроводящих соленоидов приводит к появлению силы, осуществляющей подвес экипажа. Основными недостатками этих узлов являются значительный вес и высокая стоимость сплошного электропроводящего полотна, изготовленного, например, из меди или алюминия.
Известен электродинамический узел подвеса (Е.Оно, М.Иваното, Т.Ямада. Характеристики системы магнитного подвешивания и тяги с использованием сверхпроводящих магнитов для высокоскоростных поездов. Сборник. Наземный транспорт 80-х годов. М. Мир, 1984), выбранный в качестве прототипа. В прототипе улучшение весо-стоимостных показателей при неизменной силе подвеса достигается путем замены сплошного электропроводящего полотна на периодическую структуру катушек, установленных вдоль путевой направляюшей. Кроме указанных катушек в узел подвеса входит система периодически расположенных на днище экипажа сверхпроводящих соленоидов, чьё магнитное поле при движении экипажа
МПК-ВбОЬ 13/04
индуцирует токи в катушках. Взаимодействие этих токов с полем сверхпроводящих соленоидов обуславливает появление силы подвеса экипажа.
Экипажные сверхпроводящие соленоиды возбз ждения выполнены одинаковыми (одинаковые электромагнитные параметры обмоточных проводов и геометрические размеры). Они могут быть как электрически связанными, так и электрически изолированными. Соленоиды возбуждения помещены в криостаты.
Короткозамкнутые катушки путевой стр)тауры выполняются из электропроводящего материала (медь или алюминий). Катушки могут быть электрически связанными дрзт с дрзтом, образуя систему «лестница, или выполнятся электрически изолированными, короткозамкнутыми.
Замена в прототипе сплошного электропроводящего полотна периодической структурой катушек позволила уменьшить массу, а следовательно, понизить стоимость путевого полотна без уменьшения силы подвеса. Как показано в работе (Е.Оно, М.Иваното, Т.Янада. Характеристики системы магнитного подвешивания и тяги с использованием сверхпроводящих магнитов для высокоскоростных поездов. Сборник. Наземный транспорт 80-х годов. М. Мир, 1984) сила подвеса возникает в результате взаимодействия собственного поля сверхпроводящих соленоидов возбуждения с индуцированными им в путевых катуппсах токами. Благодаря концевым эффектам распределение силы подвеса по длине системы соленоидов возбуждения неравномерно и зависит от режима полярности включения соленоидов возбуждения. Если соленоиды возбуждения включены с чередующейся полярностью (токи в соседних соленоидах направлены встречно) сила, действующая на первый по движению соленоид меньше, чем силы, действующие на последующие соленоиды. В связи с этим наб;подается опускание головной части экипажа (эффект дельфина).
При однополярном включении соленоидов возбуждения (токи во всех соленоидах направлены согласно) на первый по движению соленоид действует большая сила подвеса по сравнению с силами, действующими на последующие соленоиды. Это приводит к появлению эффекта кобрирования приподнятию головной части экипажа.
Отмеченные эффекты ведут к изменению высоты подвеса экипажа, возникновению возмущающих моментов и в конечном счете, к снижению надежности эксплуатащш узла подвеса транспортной системы.
Задачей настоящей полезной модели является повыщение надежности эксплуатации электродинамического узла подвеса за счет равномерного распределения силы подвеса по длине системы возбуждения.
Указанная задача достигается тем, что в электродинамическом  подвеса, содержащем экипаж с расположенными на его борту криостатами с одинаковыми сверхпроводящими соленоидами возбуждения и периодическую
структуру катушек, расположенную на путевом полотне,концевь1йС соленоид1ж возбуждения выполнены с  витков, отличными от чисел витков остальных соленоидов.
При чередующейся полярности включения соленоидов возбуждения, первый по движению соленоид выполнен с большим числом витков по сравнению с другими соленоидами или последний соленоид выполнен с меньшим числом витков по сравнению с  соленоидами.
При однополярном включении соленоидов возбуждения первый по движению соленоид выполнен с меньшим числом витков по сравнению с другими соленоидами или последний соленоид выполнен с большим числом витков по сравнению с другими соленоидами.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный электродинамический узел подвеса отличается использованием концевых
,
соленоидов с отличающимся от других солеиоидов числом витков. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна.
Отмеченная новизна данного узла исследована но его существенным признакам на соответствие критерию «изобретательный уровень, нри этом были приняты во внимание внещние источники информации в данной и родственных областях техники, а также то условие, что все существенные признаки изобретения находятся в единой и логической взаимосвязи и направлены в совокупности на достижение единого результата.
Так, в источнике (С.А.Насар, И.Болдеа. Линейные тяговые электрические мащины. М. «Транспорт, 1981. С. 108-110) выявлен линейный тяговый двигатель, в котором для компенсации концевых эффектов применено неравномерное распределение намагничивающей силы по длине двигателя. Конструктивно это выражается в использовании дополнительной обмотки. Очевидно, что данное устройство по своей конструкции, выполняемым функциям и достигнутым результатам не эквивалентно предлагаемому устройству. Это позволяет заключить, что заявляемый электродинамический узел подвеса обладает новизной и отвечает критерию «изобретательский уровень.
На фиг. 1 дана конструктивная схема заявленного устройства. Позицией 1 обозначен экипаж, несущий на себе систему возбуждения из регулярно расположенных сверхпроводяпщх соленоидов возбуждения 2, причем один и концевых соленоидов выполнен с числом витков отличных от числа витков остальных соленоидов.
Соленоиды возбуждения 2 находятся в криостатах, которые не показаны. На полотне 3 установлены катуппси 4 путевой структуры.
Работа устройства происходит следующим образом. При движении экипажа 1 вдоль путевого полотна 3 магнитное поле, созданное соленоидами
2, индуцирует токи в катушках 3. В результате их взаимодействия возникает сила электродинамического отталкивания, которая осуществляет подвес эютажа 1. Если бы все соленоиды 2 выполнялись одинаковыми (одинаковое число витков, размеры, параметры и ток), то из-за концевых эффектов силы, действующие на концевые по движению соленоиды, отличались бы от сил, действующих на остальные соленоиды. Благодаря выполнению концевых соленоидов возбуждения с числом витков, отличающимся от числа витков остальных соленоидов, их намагничивающая сила будет также отлична. Указанное изменение намагничивающей силы концевых: соленоидов скомпенсирует изменение силы подвеса, связанное с концевыми эффектами.
В случае включения соленоидов возбуждения с чередующейся полярностью первый по движению соленоид выполнен с большим числом витков по сравнению с другими соленоидами или последний соленоид выполнен с меньшим числом витков по сравнению с другими соленоидами. При однополярном включении соленоидов возбуждения первый по движению соленоид выполнен с меньшим числом витков по сравнению с другими соленоидами или последний соленоид выполнен с большим числом витков по сравнению с другими соленоидами.
В результате сказанного распределение силы подвеса по длине системы возбуждения будет равномерным, что приводит к равномерному зазору между днишем экипажа и путевым полотном, т.е. к повышению надежности эксплуатации.
Для проверки технико-экономического эффекта от использования предлагаемого изобретения были проведены экспериментальные исследования распределеция электродинамических сил подвеса по длине системы возбуждения, состоящей из трёх медных соленоидов. Исходные данные:
2.Высота подвеса - 30 мм;
3.Размеры соленоида возбуждения 74x148 мм.
В случае использования одинаковых соленоидов с намагничивающей силой на каждый соленоид равной 720А, распределение сил подвеса (Fi сила, действующая на первый по движению соленоид; р2-сила, действующая на второй по движению соленоид; Рз-сила, действующая на третий по движению соленоид) выглядит следующим образом:
1.Для однополярного включения соленоидов: ,130; ,828; ,040 (силы приводятся в долях от среднего значения подъёмной силы);
2.Для чередующейся полярности: ,909; ,125; ,000. Увеличение числа витков первого соленоида (намагничивающая сила
увеличивается до 790А) для режима чередующейся полярности приводит к следующему распределению сил: ,050; ,050; ,030.
В режиме однополярного включения соленоидов при уменьшении числа витков первого соленоида (намагничивающая сила згменьшается до 680А) силы подвеса равны ,030; ,050; ,020.
В случае режима включения соленоидов возбуждения с одноименной полярностью электродинамический узел обладает ещё одним положительным свойством. Взаимодействие тока возбуждения, протекающего по задней поперечной стороне последнего соленоида возбуждения с токами, индущфованными в катушках путевой структуры согласно правилу «левой руки приводит к возникновению продольной силы, действующей по направлению движения экипажа. Следует оговориться, что поле, созданное током возбуждения, протекающим по передней поперечной стороне последнего соленоида возбуждения, компенсируется полем тока возбуждения.
протекающего по задней поперечной стороне предпоследнего соленоида, и поэтому на величину продольной силы влияния не оказывает.
Так как в рассматриваемом случае последний соленоид возбуждения выполняется по сравнению с прототипом с больпгам числом витков, то в заявляемом устройстве величина возникающей продольной силы больше, что ведёт к уменьшению тормозной силы, действуюшей на всю систему возбуждения и свойственной всем системам электродинамического подвеса.
В связи со сказанным можно заключить, что изменение числа витков концевых соленоидов по сравнению с остальными приводит к равномерному распределению силы подвеса по дине системы возбуждения, т.е. к увеличению надежности эксплуатации узла подвеса, а в случае однополярного включения соленоидов возбуждения и выполнения заднего соленоида возбуждения с большим числом витков и к уменьшению тормозной силы, действующей на систему возбуждения и следовательно, к уменьшению требуемой силы тяги приводного линейного двигателя.