空中智能磁浮车及其应用 |
|||||||
| 申请号 | CN201610803980.8 | 申请日 | 2016-09-06 | 公开(公告)号 | CN106335515A | 公开(公告)日 | 2017-01-18 |
| 申请人 | 山东和顺电气有限公司; | 发明人 | 李晓东; 孙宪忠; 曹仲杰; 武文华; 刘国磊; 李永生; 王淼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种空中智能磁浮车及其应用，包括车箱以及与车箱连接的驱动装置，车箱内设置有控制系统，所述驱动装置设置在空中轨道内，驱动装置包括 电机 和螺旋磁浮 驱动器 ，电机与控制系统电连接，电机的 输出轴 与螺旋磁浮驱动器连接，电机驱动螺旋磁浮驱动器转动为磁浮车提供动 力 ，驱动磁浮车运行。本发明空中智能磁浮车通过架设在(低)空中的轨道运行，不占用地面物理空间，利用空中空间，可在城市内及楼宇间穿行，也可远距离运输，且能耗低，与现有 磁浮列车 比更具节能性，是有轨列车、磁浮列车及城市公交及出租的士的有机完善、补充、互补或替代，是一种静音和绿色环保的交通工具。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种空中智能磁浮车，其特征在于，包括车箱及与车箱连接的驱动装置，所述车箱内设置有控制系统，所述驱动装置设置在空中轨道内，驱动装置包括电机和螺旋磁浮驱动器，电机与控制系统电连接，电机的输出轴与螺旋磁浮驱动器连接，通过控制系统控制电机驱动螺旋磁浮驱动器转动为磁浮车提供动力，驱动磁浮车运行。 |
||||||
| 说明书全文 | 空中智能磁浮车及其应用技术领域[0001] 本发明涉及一种空中智能磁浮车及其应用，属于车辆工程技术领域。 背景技术[0002] 随着城镇车辆的日益增加，交通堵塞问题与日俱增。为缓解交通拥堵，在传统公交车出行的基础上，城市中又相继出现了其他多种交通方式，比如：地铁、BRT、轻轨以及磁悬浮列车，磁悬浮列车以其具有的高速，低噪音，环保，经济和舒适等特点，逐渐被人们所青睐。创建了一个空中交通运输网络，有效利用空中闲置资源，改变了人类出行地标，具有观光性特点，视野开阔，提高了人们出行的精神享乐。 [0003] 公开号为CN105539461A的中国专利公开了一种真空轨道磁悬浮列车系统，包括有真空隧道、磁悬浮轨道、磁悬浮列车、站点列车运行系统和行车列车运行系统以及总控列车运行系统，车头中设有车内控制系统及空气循环系统，并在下侧设有若干组悬浮架，磁悬浮轨道与每组悬浮架构成内向抱合结构，车头/车厢与磁悬浮轨道之间设有悬浮机构、驱动机构、制动机构和导向机构。本发明实现了磁悬浮列车在真空或低真空环境下的变道行驶，在轨道系统停电时进行非机械式紧急制动，列车高速运行时进行非接触式供电，解决了磁悬浮列车在经过各个站点时无需停车进行旅客上下车的问题，提高了列车运行效率和旅客出行的舒适度。 [0004] 中国专利文献CN1569537A公开了一种磁悬浮真空隧道列车，该列车将已有磁悬浮列车轨道安装在长圆管状的真空隧道内，列车的机车和车箱外壳均呈圆筒状，并且完全封闭，车内设有供氧系统、二氧化碳系统和调温系统。该列车能同时消除轨道摩擦和空气阻力的真空隧道磁悬浮列车，列车加速后可以极高的速度靠惯性匀速运行而不需要消耗能量或极少消耗能量，并且列车到站前减速时可将动能转化为电能回授给电力网络，从而实现全程微耗能运输。 [0005] 这些交通方式在一定程度上很大地缓解了交通拥堵问题，但无论是BRT、轻轨，还是磁悬浮列车等，这些交通工具多是在地面上运行，然而现有的地面空间有限，且随着私家车的增多，地面的交通拥堵问题又重新出现，如何解决日益凸显的交通拥堵以及改善人们的出行方式，是亟需迫待解决的问题。 发明内容[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种空中智能磁浮车，该智能磁浮车在低空借助空中轨道运行，不占用地面物理空间，能够解决地面的交通拥堵问题，且不易发生交通事故，安全性高，能够大大缓解人们的出行压力。 [0007] 本发明还提供上述一种空中智能磁浮车的运行方法。 [0008] 本发明的技术方案如下： [0009] 一种空中智能磁浮车，包括车箱及与车箱连接的驱动装置，所述车箱内设置有控制系统，所述驱动装置设置在空中轨道内，驱动装置包括电机和螺旋磁浮驱动器，电机与控制系统电连接，电机的输出轴与螺旋磁浮驱动器连接，通过控制系统控制电机驱动螺旋磁浮驱动器转动为磁浮车提供动力，驱动磁浮车运行。本发明空中智能磁浮车通过架设在(低)空中的轨道运行，不占用地面物理空间，利用空中空间，可在城市内及楼宇间穿行，也可远距离运输，且能耗低，与现有磁浮列车比更具节能性，是有轨列车、磁浮列车及城市公交及出租的士的有机完善、补充、互补或替代，是一种静音和绿色环保的交通工具。 [0010] 优选的，所述驱动装置通过连接架与车箱连接。 [0011] 优选的，在连接架的两端对称设置两个所述的驱动装置。 [0012] 优选的，所述螺旋磁浮驱动器包括环形螺旋体，环形螺旋体的凹槽内设置有多个依次紧密排列的磁组单元，所述磁组单元包括两个相对的永磁体，两个永磁体的同向极性相异。此设计的优势在于，螺旋磁浮驱动器是本发明智能磁浮车的技术核心，在电机的带动下，螺旋磁浮驱动器高速旋转时，各磁组单元之间的磁力线切割铝筒壁产生感应电流，感应电流在磁场中产生力，由于磁组单元呈螺旋分布排列，所产生的力F的方向也是倾斜的，力F可分解为水平方向的分力F1和竖直方向的分力F2，当螺旋磁浮驱动器旋转时，由若干个磁组单元组成的螺旋带，分力F1产生相反的驱动力，推动磁浮车运动，分力F2产生的逆向力形成向心力，最终使螺旋磁浮驱动器悬浮在铝筒中，实现车体的悬浮。 [0013] 优选的，所述电机还连接一变频器。此设计的好处在于，通过变频器可以控制电机的正反转及调节电机的转速，且实现车的前进、后退、加速、减速和制动；连接架两端的电机连接同一变频器，使用同一变频器对两个电机进行同步控制。 [0014] 优选的，所述电机选用三相交流变频电机。 [0015] 优选的，所述连接架包括桥架和吊架，吊架的一端连接在桥架的底部、另一端与车箱顶部连接，电机设置在桥架的两侧。 [0016] 优选的，所述桥架两端设置有横杆，横杆的两端设置有导向轮。 [0017] 进一步优选的，所述横杆上还设置有两个水平放置且位于桥架两侧的导向轮。 [0018] 优选的，所述轨道为圆筒状，轨道的下端设有供桥架穿过的开口。 [0019] 优选的，所述轨道的两侧连接有两块弧形轨道护板，轨道护板的外围设置有罩壳。 [0020] 优选的，所述罩壳内两侧设置有辅助导向板，横杆两端的导向轮位于辅助导向板与罩壳底部之间，桥架两侧的导向轮分别与两块弧形轨道护板的底端接触。 [0022] 一种空中智能磁浮车的运行方法，包括以下步骤， [0023] 通过控制系统启动两侧电机旋转，两侧电机旋转带动螺旋磁浮驱动器旋转，螺旋磁浮驱动器旋转过程中被轨道切割磁力线产生感应电流，电流在磁场中又产生力，产生的力驱动螺旋磁浮驱动器在轨道内悬浮和移动，螺旋磁浮驱动器移动的同时带动车厢前进，实现智能磁浮车的运行。 [0024] 在磁浮车运行过程中，通过控制系统控制变频器来实现电机的启停、正反转及转速，以此调节磁浮车的启动、停止、运行方向及运行速度。 [0025] 本发明的有益效果在于： [0026] 1、本发明空中智能磁浮车，借助空中轨道运行，无需占用地面空间，极大地缓解了地面的交通压力，同时为人们的出行提供了多种选择。 [0027] 2、本发明空中智能磁浮车，体积小、耗能少，能够运行于城市小区及楼宇之间，且该智能磁浮车沿轨道运行，安全性高，能够满足人们的日常出行需求。 [0028] 3、可利用该智能磁浮车组建空中轨道交通系统，建设施工方便，能够在城市中建设密集的空中轨道交通网，可成为公交车、地铁、轻轨、BRT等地面交工工具的有力补充，为缓解地面交通压力提供了一种解决方式。附图说明 [0029] 图1为本发明空中智能磁浮车的主视图； [0030] 图2为本发明空中智能磁浮车的立体图； [0031] 图3为本发明空中智能磁浮车的右视图； [0032] 图4为螺旋磁浮驱动器中磁组单元的磁力线分布图； [0033] 图5为螺旋磁浮驱动器在轨道内磁组单元的磁力线分布图； [0034] 图6为图5中A-A部分的放大图； [0035] 图7为一个磁组单元中两个永磁体的布置图； [0036] 图8为磁组单元中磁生电、电在磁场中产生力的原理图； [0037] 图9为环形螺旋体的平面图； [0038] 图10为图9中B部分的放大图； [0039] 图11为分解出分力F2的示意图； [0040] 其中：1、罩壳；2、左旋磁浮驱动器；3、左旋电机；4、右旋电机；5、右旋磁浮驱动器；6、车箱；7、控制系统；8、桥架；9、横杆；10、导向轮；11、吊架；12、侧板；13、横梁；14、支撑板； 15、轨道护板；16、辅助导向板；17、轨道；18、座椅；19、环形螺旋体；20、磁力线；21、永磁体。 具体实施方式[0041] 下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。 [0042] 实施例1： [0043] 如图1至图3所示，一种空中智能磁浮车，包括车箱6及与车箱连接的驱动装置，车箱6内设置有控制系统7，驱动装置设置在空中轨道17内，驱动装置包括电机和螺旋磁浮驱动器，电机与控制系统7电连接，电机的输出轴与螺旋磁浮驱动器连接，通过控制系统7控制电机驱动螺旋磁浮驱动器转动为磁浮车提供动力，驱动磁浮车运行。 [0044] 驱动装置通过连接架与车箱6连接，在连接架的两端对称安装两个所述的驱动装置，包括左侧的驱动装置和右侧的驱动装置，即左旋电机3和左旋磁浮驱动器2，以及右旋电机4和右旋磁浮驱动器5。两个驱动装置在控制系统7的统一控制下同速逆向旋转，二者保持步调的一致性，左旋磁浮驱动器2和右旋磁浮驱动器5同速逆向使车体保持平衡，两驱动器产生同向合力驱动车体前进。 [0045] 其中，螺旋磁浮驱动器包括环形螺旋体19，环形螺旋体19的凹槽内设置有多个依次紧密排列的磁组单元，磁组单元的数量根据螺旋磁浮驱动器的直径和长度、磁组单元的尺寸以及磁浮车的功率设计来决定，磁组单元包括两个相对的永磁体21，两个永磁体21借助铁块镶嵌在凹槽内，两个永磁体21的同向极性相异使得同向的两个极性之间存在磁力线20。 [0046] 电机(左旋电机3和右旋电机4)选用三相交流变频电机。两侧电机用同一变频器进行同步控制，左旋电机3和右旋电机4的步调一致，这样可保证左旋磁浮驱动器2和右旋磁浮驱动器5产生同方向的力，且相互抵消左旋方向和右旋方向的扭力，使驱动装置保持平衡，保证磁浮车的正常运行。 [0047] 连接架包括桥架8和吊架11，吊架11的一端连接在桥架8的底部、另一端与车箱6顶部连接，左旋电机3和右旋电机4分别安装在桥架8的左右两侧。 [0048] 桥架8两端各安装一根横杆9，横杆9的两端设置有导向轮10。横杆9上还设置有两个水平放置且位于桥架8两侧的导向轮。 [0049] 该智能磁浮车运行的空中轨道17为圆筒状，材质为高强度铝合金，轨道的下端设有供桥架穿过的开口。轨道17的两侧连接有两块弧形轨道护板15，轨道护板15的外围设置有罩壳1，罩壳1为方形，由横梁13、连接横梁两侧的侧板12，侧板内侧连接支撑板14，支撑板14与侧板支架安装有辅助导向板16，轨道护板15与支撑板14连接。 [0050] 横杆9两端的导向轮10位于辅助导向板16与罩壳1底部之间，桥架8两侧的导向轮分别与两块弧形轨道护板15的底端接触。 [0051] 本实施例的技术方案，控制系统采用现有列车上的控制系统方式即可实现，控制系统控制电机的启停运转，电机运转带动螺旋磁浮驱动器旋转，左旋磁浮驱动器和右旋磁浮驱动器高速旋转在铝合金轨道内，多组螺旋排列的磁组单元之间存有磁力线，当螺旋磁浮驱动器旋转时，铝合金轨道切割磁力线产生感应电流，感应电流在磁场中又产生力F(如图9、图10所示)，力F分解为水平方向的分力F1和竖直方向的分力F2，当螺旋磁浮驱动器旋转时，由若干个磁组单元组成的螺旋带，多个分力F1合成后产生相反的驱动力，推动磁浮车运动，多个分力F2产生的逆向力形成向心力(如图11所示)，最终向心力相互抵消使螺旋磁浮驱动器悬浮在铝筒中，实现车体的悬浮。 [0052] 本发明空中智能磁浮车通过架设在(低)空中的轨道运行，不占用地面物理空间，利用空中空间，可在城市内及楼宇间穿行，也可远距离运输，且能耗低，与现有磁浮列车比更具节能性，是有轨列车、磁浮列车及城市公交及出租的士的有机完善、补充、互补或替代，是一种静音和绿色环保的交通工具。 [0053] 实施例2： [0054] 一种空中智能磁浮车，结构如实施例1所述，其不同之处在于：车箱6呈流线型设计，车箱内设置有8-20人的座椅18。 [0055] 实施例3： [0056] 一种空中智能磁浮车的运行方法，包括以下步骤， [0057] 通过控制系统启动两侧电机旋转，两侧电机由同一变频器控制，两侧电机旋转带动螺旋磁浮驱动器旋转，螺旋磁浮驱动器旋转过程中被轨道切割磁力线产生感应电流，电流在磁场中又产生力，产生的力驱动螺旋磁浮驱动器在轨道内悬浮和移动，螺旋磁浮驱动器移动的同时带动车厢前进，实现智能磁浮车的运行。 [0058] 在磁浮车运行过程中，通过控制系统控制变频器来实现电机的启停、正反转及转速，以此调节磁浮车的启动、停止、运行方向及运行速度。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈