СИСТЕМА МАГНИТНОЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА
MAGNETIC LEVITATION TRANSPORT SYSTEM

Изобретение относится к области транспортных систем, а более точно - к системам магнитнолевитационного транспорта и предназначено для использования в высокоскоростных поездах с магнитной подвеской экипажей.
Известна система магнитнолевитационного транспорта, содержащая экипаж на магнитном подвесе, включающий вторичный элемент, и путевую структуру, состоящую из индукторов линейных асинхронных двигателей (см. патент США №37122240, МПК B60L 13/08, 1972 г).
Данная система магнитнолевитационного транспорта не обеспечивает в достаточной мере постоянство воздушного зазора. Это - недостаток данного аналога.
Наиболее близкой по своим техническим характеристикам к заявляемой является система магнитнолевитационного транспорта (МЛТ), содержащая экипаж на магнитном подвесе, на котором установлен вторичный элемент линейного асинхронного двигателя, и путевую структуру в виде продольного ряда основных индукторов линейных асинхронных двигателей и двух рядов дополнительных индукторов линейных асинхронных двигателей, расположенных по обе стороны от основных, при этом катушки обмоток основных индукторов имеют в продольном направлении одинаковые порядки следования фаз, а катушки обмоток дополнительных индукторов в каждом поперечном сечении имеют в первом ряду один порядок следования фаз, а во втором ряду - противоположный порядок следования фаз, причем в продольном направлении катушки обмоток всех дополнительных индукторов имеют одинаковые порядки следования фаз (см. патент РФ №2025319, МПК B60L 13/08, 1994 г.). Эта система магнитнолевитационного транспорта выбрана нами в качестве прототипа.
Сложность поддержания неизменности воздушного зазора между экипажем и путевой структурой и неспособность эффективного гашения вертикальных колебаний экипажа, подвешенного в магнитном поле -недостаток прототипа.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанной конструкции системы магнитнолевитационного транспорта.
Решение данной технической задачи достигается тем, что в системе магнитнолевитационного транспорта, содержащей экипаж на магнитном подвесе, на котором установлен вторичный элемент линейного асинхронного двигателя, и путевую структуру в виде продольного ряда основных индукторов линейных асинхронных двигателей и двух рядов дополнительных индукторов линейных асинхронных двигателей, расположенных по обе стороны от основных, при этом катушки обмоток основных индукторов имеют в продольном направлении одинаковые порядки следования фаз, а катушки обмоток дополнительных индукторов в каждом поперечном сечении имеют в первом ряду один порядок следования фаз, а во втором ряду - противоположный порядок следования фаз, причем в продольном направлении катушки обмоток всех дополнительных индукторов имеют одинаковые порядки следования фаз согласно изобретению дополнительные индукторы линейных асинхронных двигателей расположены вертикально, а вторичный элемент состоит из трех частей, соединенных механически и параллельных индукторам линейных асинхронных двигателей, причем первая часть вторичного элемента размещена над рядом основных индукторов и лежит в горизонтальной плоскости, а вторая и третья части вторичного элемента установлены вертикально и параллельно дополнительным индукторам линейных асинхронных двигателей.
Расположение дополнительных индукторов линейных асинхронных двигателей вертикально, выполнение вторичного элемента из трех частей, соединенных механически и параллельных индукторам линейных асинхронных двигателей, причем первая часть вторичного элемента размещена над рядом основных индукторов и лежит в горизонтальной плоскости, а вторая и третья части вторичного элемента установлены вертикально и параллельно дополнительным индукторам линейных асинхронных двигателей - эти технические признаки определяют новизну и существенные отличия заявляемого технического решения.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схематически общий вид системы магнитнолевитационного транспорта (поперечный разрез) при отсутствии вертикальных возмущающих воздействий на транспортный экипаж (воздушный зазор номинален δ1);
фиг. 2 представляет изображает схематически общий вид системы магнитнолевитационного транспорта (поперечный разрез) при наличии вертикальных возмущающих воздействий на транспортный экипаж (воздушный зазор уменьшен δ2).
1
2
Система магнитнолевитационного транспорта (фиг. 1) содержит экипаж 1 на магнитном подвесе, на котором установлен вторичный элемент линейного асинхронного двигателя (ЛАД). Путевую структура 2 МЛТ содержит продольный ряд основных индукторов 3 линейных асинхронных двигателей с катушками обмотки 4 и двух рядов дополнительных индукторов 5 с катушками обмоток 6 и дополнительных индукторов 7 с катушками обмотки 8 линейных асинхронных двигателей. Дополнительные индукторы 5 и 7 расположены по обе стороны от основных индукторов 3. Катушки 4 обмоток основных индукторов 3 имеют в продольном направлении одинаковые порядки следования фаз, а катушки 6 и 8 обмоток дополнительных индукторов 5 и 7 в каждом поперечном сечении имеют в первом ряду (индукторы 5) один порядок следования фаз, а во втором ряду (индукторы 7) - противоположный порядок следования фаз, причем в продольном направлении катушки следования фаз. Дополнительные индукторы 5 и 7 линейных асинхронных двигателей расположены вертикально, а вторичный элемент состоит из трех частей, соединенных механически (например, уголками 9) и параллельных индукторам линейных асинхронных двигателей, причем первая часть 10 вторичного элемента размещена над рядом основных индукторов 3 и лежит в горизонтальной плоскости, а вторая 11 и третья 12 части вторичного элемента установлены вертикально и параллельно дополнительным индукторам 5 и 7 линейных асинхронных двигателей (фиг. 1). Здесь же показаны механические усилия F и F и воздушный зазор между частью 10 вторичного элемента и основным индуктором 3 ЛАД δ1 (при отсутствии вертикальных возмущающих усилий), т.е. зазор между экипажем 1 МЛТ и путевой структурой 2. А, В и С - обозначения фаз обмоток 6 и 8 дополнительных индукторов 5 и 7.
На фиг. 2 показан поперечный разрез системы МЛТ при вертикальном возмущающем воздействии на экипаж 1, подвешенный в магнитном поле, при котором уменьшился воздушный зазор δ2 между экипажем 1 и основными индукторами 3 ЛАД (воздушный зазор между экипажем 1 и путевой структурой 2). Все обозначения позиций на фиг. 2 те же, что и на фиг. 1.
Рассмотрим работу данной системы магнитнолевитационного транспорта.
1
2
При подключении катушек обмоток 4, 6 и 8 основного 3 и дополнительных 5 и 7 индукторов линейных асинхронных двигателей к источнику трехфазного напряжения возбуждаются бегущие в продольном направлении магнитные поля, пересекающие электропроводящие части 10, 11 и 12 и наводящие в них электродвижущие силы (ЭДС). Под действием ЭДС в частях 10, 11 и 12 вторичного элемента потекут вихревые токи, которые будут взаимодействовать с продольно бегущими магнитными полями. В результате этого взаимодействия создаются тяговые усилия, под действием которых, подвешенный в магнитном поле экипаж 1 МЛТ будет перемещаться. Одновременно токи в катушках обмоток 6 и 8 дополнительных индукторов 5 и 7 создают магнитные поля, бегущие в поперечном движению системы МЛТ направлении навстречу друг другу, пересекающие части 11 и 12 вторичного элемента (фиг. 1) и наводящие в них ЭДС. Данные ЭДС вызывают протекание вихревых токов в частях 11 и 12 вторичного элемента. Взаимодействие вихревых токов с магнитными полями, бегущими в поперечном направлении, приводит к созданию вертикальных механических усилий F и F, которые направлены встречно, имеют одинаковую величину, компенсируют друг друга и не оказывают влияния на движение экипажа 1 системы МЛТ (фиг. 1) при отсутствии вертикальных возмущений.
1
2
1
2
При возникновении вертикального возмущающего воздействия на экипаж 1 системы МЛТ воздушный зазор между основными индукторами 3 и частью 10 вторичного элемента уменьшается до значения δ2 (фиг. 2). Экипаж 1 смещается вниз и части 11 и 12 вторичного элемента смещаются также вниз относительно дополнительных индукторов 5 и 7 (фиг. 2). Такое смещение частей 11 и 12 вторичного элемента приводит к тому, что части дополнительных индукторов 5 не перекрываются частями вторичного элемента. Из-за этого поперечные магнитные поля, бегущие сверху вниз, по отношению к верхним частям 11 и 12 вторичного элемента становится эллиптическим, т.к. создается токами двух фаз В и С (фиг. 2). Эллиптические магнитные поля, пересекая части 11 и 12 вторичного элемента, индуктируют в них ЭДС и вихревые токи. При взаимодействии эллиптических магнитных полей, бегущих сверху вниз, с вихревыми токами создаются механические усилия F, которые будут меньше механических усилий F, созданных по-прежнему при взаимодействии вихревых токов в частях 11 и 12 вторичного элемента с круговыми магнитными полями (созданными токами фаз А. В и С), бегущими снизу вверх (фиг. 2). Под действием разности вертикальных механических усилий F и F экипаж системы МЛТ начнет двигаться еще и вверх до тех пор пока эти усилия вновь не станут равными и воздушный зазор снова станет номинальным и равным δ1, как это показано на фиг. 1.
По сравнению с прототипом достигнута возможность автоматического гашения вертикальных колебаний экипажа системы магнитнолевитационного транспорта и поддержания неизменного воздушного зазора между движущимся экипажем системы МЛТ и путевой структурой, что повысит безопасность движения высокоскоростных транспортных систем.