全国性个人悬浮运输基础结构制造技术

本发明专利技术在于全国性个人悬浮运输基础结构(NIfTI)的领域，其中悬浮车辆可以通过磁悬浮和传送来行进。所述车辆可以在现有的但经过修改的道路基础结构上方的可控高度处行进，并且以相对高速度行进。以相对高速度行进。以相对高速度行进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全国性个人悬浮运输基础结构


[0001]本专利技术在于全国性个人悬浮运输基础结构(NIfTI)的领域，其中悬浮车辆可以通过磁悬浮和传送来行进。车辆可以在现有的但经过修改的道路基础结构上方的可控高度处行进，并且以相对高速度行进。

技术介绍

[0002]本专利技术在于个人运输的领域。迄今为止，基于内燃机的汽车已经在人的运输中起到重要作用。最近，朝向部分或完全电学驱动的汽车的转变已经开始，并且进一步正在开发部分或完全自动驾驶的车辆。如果朝向电学驱动车辆的完全转变将发生，那么对我们的发电和配电基础结构的能量需求将是巨大的。此外，由于道路事故带来的死亡和伤害在过去二十年中保持大致恒定，并且即使随着逐渐引入自主车辆，现代汽车的设计结合其重量意味着与此车辆的任何碰撞都将可能导致致命危险或甚至死亡。最终，由于我们的本专利技术基础结构以及交通的巨大量带来的堵塞给已开发和正在开发的经济带来主要的经济和生产力成本。不利的是，这不大可能随着电动汽车的出现而改变。
[0003]在对乘客和货物运输的替代方式的探索中，已经开发磁悬浮概念。概念涉及针对列车运输构想的系统。它使用两组磁体，第一组用于向上提升列车，且第二组用于向前移动
‘
悬浮列车
’
。由于列车是悬浮的，因此摩擦实际上不存在且列车可以大速度移动。此技术的优点是不存在移动部件。然而，列车仍需要沿着控制列车的稳定性和速度的磁体的导引道行进，且鉴于安全性，列车的移动在传送方向上受限。列车可以快速移动，且加速和减速也比例如常规列车等其它车辆快得多；安全性和舒适度仍是注意点。悬浮需要的电力相对小，而特别是在较低速度下的空气阻力和曳力消耗大多数能量。这可以通过使车辆在真空环境中移动来克服。然而磁悬浮系统的构造相对地昂贵，但生产和维护与高速列车相比更便宜。但并没有许多系统投入实践。
[0004]一些文献陈述了车辆的传送。JP2002238109(A)陈述了用于以线性马达驱动、推进和控制小且轻型的车的系统。分别在地面侧和在车辆侧各自对其提供用于驱动和推进车和永久磁体的磁性线圈。线圈以沿移动方向的线性状态布置，其中每一线圈与处于阶梯状态的滑动轨道平行地连线。US 3,815,511(A)陈述用于适于在已建成的路基上方行进的车辆的磁性推进和悬浮系统。所述系统包含由车辆所携载的一个或多个超导磁体以及嵌入于车辆的行进路径中的路基中的多个线圈。在相对于超导磁体的预定位置处循序地对线圈供能以用于建立悬浮和推进力。应注意超导磁体通常需要冷却来降温。
[0005]本专利技术涉及一种改进的悬浮车辆和基础结构，其克服上述系统的缺点中的一个或多个而不会损害功能性和优点。

技术实现思路

[0006]本专利技术在第一方面中涉及一种在基础结构(NIfTI)上方传送个人车辆模块的方法。与上述使用机载磁体和反应磁体的MagLev系统相反，本专利技术系统具有嵌入于其轨道中
的线圈。其优点是例如与电动汽车相比，仅需要约20
‑
50％的能量。也不需要电池，例如Li电池；应注意Li是相对稀少的材料。此外，不需要存储能量(除了机载感测、介接和照明之外)，且因此不需要用于存储和收回的能量，且在存储和收回期间不失去能量。由于本专利技术车辆可以实际上不含所有机械和传送组件，因此其净重减少到约200
‑
400kg。
[0007]如同MagLev系统，在移动期间经历极少摩擦；然而一些磁性曳力可能存在，其在较低速度(例如，<10m/秒)下达到最大。本专利技术车辆是具有场外推进系统的悬浮车辆，所述推进系统使用一系列脉冲而不是如线性马达装置中通常使用的三相AC信号。磁极的布置也是不同的。
[0008]图1a
‑
b中给出NIFTI的草图，其在左图示出静置的舱且在右图示出推进的原理。其中坐着乘客的车辆可以具有与汽车相似的尺寸。所有座椅可以指向内。在中间，可以提供桌子。在此桌子上可以提供屏幕，乘客可以在屏幕上输入其目的地或仅进行娱乐。本专利技术车辆比(电动)汽车轻得多，且因碰撞造成的损坏因此预期轻得多；车辆仍优选地由防撞材料制成且优选地提供能量/震动吸收区。本专利技术车辆还便宜得多，因为其中仅需要提供一小组的组件。
[0009]车辆的悬浮是通过由线圈感应的磁场的z分量来实现。除本专利技术线圈之外，线圈中的至少一些还可以包括永久磁体的芯；这些永久磁体可以提供等于本专利技术车辆的空重的10
‑
98％的磁性竖直力，优选地20
‑
50％，例如30
‑
40％，由此贡献于悬浮力且减少线圈中的总体能量消耗而不会引发向前运动。初始，磁体且因此本专利技术车辆模块平放在其中嵌入线圈的轨道上，相对于竖直方向倾斜。当线圈被供能时，车辆将开始悬浮在轨道上方的某一高度，通常为几cm，且由于磁体的倾斜而加速。导引磁体可以作为轨道的部分安装以确保车辆不会漂移离开轨道自身。在车辆移动时，仅需要为线圈短时间供能，在此期间车辆强制向前，并且因此可以是脉冲式的。由控制器提供的响应机构以精确力矩脉冲线圈，舱在它们上方，使得车辆维持其速度。通过策略性地放置线圈和永久磁体，发现需要的电流量被最小化。为了进一步减小所需的能量的量，可以包含导电板，例如铝板，作为轨道的部分以允许车辆在道路的某些区段上方滑动而不需要供能的线圈。
[0010]在本专利技术方法中，提供一种高级基础结构。应注意所述基础结构仍可以大部分符合现有道路基础结构，例如，在路线、对基础结构的接近、已经提供的轨道等等方面。特别是当翻新现有基础结构时，本专利技术基础结构可以至少部分地包含于现有基础结构中。提供至少一个个别轨道，且通常可以提供大量的互连轨道。每一轨道包括至少一串线圈，其中若干串线圈在轨道的宽度上延伸，因此提供若干行线圈，每一线圈稍微倾斜地向上指向。由此每一串线圈适于提供悬浮(竖直)磁力以及水平磁力。
[0011]水平磁力沿着轨道的长度方向指向。线圈彼此成距离放置。为了具有作用和非作用线圈，每串线圈提供至少一个开关，和任选地每线圈提供至少一个开关，使得每一个别线圈可以被供能。切换技术可以包括晶体管，例如MOSFET。每一线圈个别地可以通过电流被供能和去能。为了在轨道上保持本专利技术车辆且防止事故，以及为了清楚地识别轨道，在轨道的至少一侧上可以提供导引件。导引件包括彼此连接的至少一个区段，通常是大量的区段。导引件的每一个别区段可以被供能，且由此导引件适于控制车辆模块的运动，例如通过限制车辆的移动和减速。应注意在车辆的连续运动中克服恩绍定理，所述定理陈述了点电荷集合无法单独通过电荷的静电交互而维持于稳定静止平衡配置中。当减速时，导引件中的磁
体可以被供能。当需要意外减速时，例如在即将发生事故的状况下，导引件中的磁体将被尽可能大的电流供能。最后，存在用于提供电流的电力供应器，其可以是电网或子电网。
[0012]本专利技术车辆不含引擎、车轮、电池、悬挂、方向盘等，且因此具有减少的重量，同时其维护是很有限的。所述车辆优选地在其底侧包括永久磁体阵列。对于乘客，提供至少一个座椅，或至少用于使乘客的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在基础结构上方传送车辆模块的方法，其包括提供所述基础结构(10)，其中所述基础结构包括至少一个个别轨道(11)，其中每一轨道包括至少一串线圈(12)，其中若干串线圈在所述轨道的宽度的方向上延伸，其中每一串线圈适于提供悬浮磁力和水平磁力，其中所述水平磁力沿着所述轨道的长度方向指向，其中线圈放置成彼此隔一段距离，每串线圈有至少一个开关，其中每一线圈个别地能够通过电流被供能和去能，其中每一线圈能够在脉冲模式中被供能，其中在所述轨道的至少一侧上提供导引件(13)，其中导引件包括至少一个区段(13a)，其中所述导引件的每一个别区段能够被供能，其中导引件适于控制所述车辆模块的运动，控制器，其用于为个人线圈供能，电力供应器，其用于提供电流，提供所述车辆模块(20)，其中所述车辆模块优选地在其底侧(22)处包括永久磁体(21)的阵列、至少一个座椅(23)、标识符(24)，和任选的控制界面(25)，在所述轨道中在所述车辆模块的位置提供竖直磁场，进而提升所述模块，在所述轨道中在所述车辆模块的改变位置处提供水平磁场，进而在所述轨道上方的水平方向上以某一速度悬置所述模块，消除所述水平磁场和/或在所述轨道中优选地通过所述导引件提供相对的磁场，进而使所述模块减速，以及消除所述轨道中的竖直磁场，进而使所述模块降至所述轨道。2.根据权利要求1所述的方法，其中两串线圈至少一次间杂有导电板(14)和永久磁体板(15)中的至少一个，其中所述板在所述轨道的纵向方向和宽度方向上延伸。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中每一串线圈各自分别包括至少一个线圈和/或其稍微倾斜的部分，例如倾斜0.5
‑
40
°
，优选地2
‑
30
°
，更优选地5
‑
20
°
。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其包括选自以下各项的特征若干串线圈以5
‑
50cm的相互距离分离，轨道具有0.6
‑
3m的宽度，车辆模块具有0.6
‑
3m的宽度，车辆模块具有0.6
‑
3m的长度，空车辆模块具有200
‑
600kg的重量，例如300
‑
500kg，至少两个车辆模块是可连接的，线圈各自分别具有长度1
‑
60cm，优选地2
‑
40cm，例如10
‑
30cm，线圈各自分别具有1
‑
20cm的半径，优选地2
‑
10cm，更优选地3
‑
6cm，线圈各自分别具有0.1
‑
10cm的厚度，优选地0.2
‑
5cm，更优选地1
‑
3cm，线圈各自分别具有绕组数目n
c
∈[1，10000]/m，优选地10
‑
5000，更优选地50
‑
2500，例如100
‑
500，线圈各自分别包括导电材料，例如金属，例如铜，一串线圈适于提供10
‑3‑
101[T]的磁场Bz，优选地5*10
‑3‑
2[T]，更优选地10
‑2‑
10
‑1[T]，在轨道的宽度上提供1
‑
100/m个串联线圈，两串线圈分离1
‑
20cm的距离，
磁体包括高磁性密度材料，磁体包括选自第3
‑
12族、周期4
‑
6元素的至少一种磁性材料，例如Fe、Co、Ni和Nd，及其包括此磁性材料的组合，例如Nd2Fei4B、FePd、FeCo和FePt，和/或选自镧系元素、钪、钇及其组合的材料，例如选自Sc、Y、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Tb，例如Tb，每一线圈个别地适于接收0.5
‑
200[A]的电流，优选地1
‑
100[A]，例如5
‑
50[A]，其中开关适于在1000微秒内切换，优选地在100微秒内切换，每个别线圈或每行线圈有至少一个开关，且其中每一线圈适于在1
‑
105微秒内被供能，及其组合。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中每一线圈或每一行线圈在具有1
‑
100毫秒的持续时间的脉冲中被供能，其中优选地脉冲的长度适于所述车辆模块的速度。6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述车辆模块的速度是从0
‑
150m/秒，优选地从0
‑
75m/秒，更优选地从0
‑
40m/秒，例如5
‑
30m/秒。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中以下各项中的至少一个所述车辆模块包括具有空间旋转磁化...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔，
申请(专利权)人：天主教大学基金会，
类型：发明
国别省市：