疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车制造技术

疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的关键特征就是在现有线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的技术基础上使用了疏气减阻技术，射流减阻技术可以作为有益的补充而使用

【技术实现步骤摘要】
疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车


[0001]磁悬浮轨道列车
、
高速铁路车辆
、
空气动力学
、
轨道交通工程
、
车辆工程
、
节能减排
。

技术介绍

[0002]现有高速轨道列车行驶过程中由于绕流气流所造成的能耗非常大，例如高速轨道列车运行速度
300
公里
/
小时时，由于绕流气流所造成的能耗占比高达
80
％，其中侧面部分和转向架部分的空气阻力约占
70
％，所以说对于高速轨道列车，减少空气阻力对于节能降耗效果非常明显
。
[0003]现有技术中，除了利用空气动力学研究的成果对车身进行流线形设计以外，还提出了真空管高速轨道列车
。
真空管高速轨道列车通过人为建造的管道，抽成低真空或高真空，然后使轨道列车在其中行驶，以取得
1000
公里
/
小时以上的时速
。
[0004]此外，对于高速轨道列车，横向风
、
会车压力波和车辆进入隧道后造成的压缩波等等均会造成不良影响
。
如何消除或减轻这些不良影响，达到节能
、
安全行驶的目的也是本专利技术所考虑的一部分内容
。
[0005]线性磁力缓速器
、
极大负荷可调磁力缓速器
、
气动导向永磁补偿式磁悬浮轨道列车，本人先前提出的技术专利技术，可从中华人民共和国知识产权局检索以供参考
。

技术实现思路

[0006]本专利技术为疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车，重在利用疏气减阻技术和射流减阻技术，减轻或消除线性电机驱动永磁悬浮轨道列车在行驶过程中绕流气流所造成的能耗和不良影响，使疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车能以更高的速度和更低的能耗安全行驶
。
附图说明
[0007]图
1、
图
2、
图
3、
图
4、
图
5、
图
6、
图
7、
图
8、
图
9、
图
10
所示为疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的几种基本技术方案原理图
。
图中标号
1、11
和
12
为线性电机，标号4为车体，标号3和5为车体辅助支承组件，标号
40、70
为车体斥力型磁悬浮系统，标号
50
为车体吸力型磁悬浮系统，标号
16
为流体压力密封型气垫导向支承
。
车体辅助支承组件兼起限位作用，防止车体斥力型磁悬浮系统或车体吸力型磁悬浮系统的两匹配方发生接触，车体辅助支承组件既可以使用滑橇3‑2和滑轨3‑1的匹配组合，也可以使用支承轮
5。
车体斥力型磁悬浮系统
40、70
采用永磁体，同极相对，斥力悬浮，其中车体斥力型磁悬浮系统
70
加装了伸降机构
。
车体吸力型磁悬浮系统
50
采用永磁体和铁磁性的感应板，吸力悬浮，通过升降机构改变永磁体和铁磁性感应板之间的吸力大小，车体吸力型磁悬浮系统也可以不使用伸降机构
。
线性电机既可置于纵向平面内，也可置于横向平面内，既可采用气隙不能实时调节
(
极大负荷不可调
)
的线性电机1和
11
，又可采用气隙可以实时调节的极大负荷可调线性电机
12。
图1所示方案采用了车体斥力型磁悬浮系统
40
和车体吸力型磁悬浮系统
50
互补的方案，也可以在轨道一侧只使用车体斥力型磁悬浮系统
40
，或者在轨道一侧只使用车体吸力型磁悬浮系统
50
，加装升降机构可以利用气隙传感器实时检测然后由控制系统对升降机构发出指令作出调节以取得最佳悬浮效果
。
图
9、
图
10
所示方案采用了车体斥力型磁悬浮系统
40
和车体斥力型磁悬浮系统
70
互补的方案，也可以在轨道两侧使用车体吸力型磁悬浮系统和车体吸力型磁悬浮系统互补的方案来取得悬浮效果
。
从理论上来说，车体斥力型磁悬浮系统
、
车体吸力型磁悬浮系统可以任意组合来取得悬浮效果
。
图
1、
图
2、
图
3、
图4所示为插入式疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车，图
5、
图
6、
图
7、
图
8、
图
9、
图
10
所示为跨座式疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车也可以采用
U
形轨道，永磁斥力悬浮
。
[0008]图
11
所示为疏气减阻技术的基本原理示意图，利用真空泵
、
风机或压缩机等设备来吸入车辆前面的空气，然后从车辆尾部向后排出，由于车辆在行驶过程中正面空气的减少，使车辆绕流流动的气流减弱，当车辆正面空气被完全吸入时，车辆以高速行驶，车辆周围无绕流流动的气流，车辆相当于在一个真空管中穿行，完全不受任何气流
(
包括横向风
)
的影响，车辆可以以最低的能耗和最高的速度行驶
。
[0009]图
12、
图
13
所示为疏气减阻技术具体实施方案的原理示意图，在车头曲面上布置不同角度的疏气管，根据车辆工况合理设计疏气管的形状
、
通径
、
数量
、
角度和伸出车体长度，以达到利用最小的疏气功率取得最佳的疏气效果的目的
。
[0010]图
14、
图
15
所示为射流减阻技术的基本原理示意图，利用压缩空气的射流卷吸作用，使车辆绕流流动的气流减弱，在车辆表面形成负压，当车辆表面空气被完全卷吸带走时，车辆以高速行驶，车辆周围无绕流流动的气流，车辆相当于在一个真空管中穿行，完全不受任何气流
(
包括横向风
)
的影响，车辆可以以最低的能耗和最高的速度行驶
。
图
15
中射流管与车辆表面成一定倾斜角度，压缩空气向车辆行驶方向后方喷出，从而产生一定的推力，有助于减少车辆行驶能耗
。
车辆两侧面
、
顶面和底面的射流管应根据车辆工况合理设计射流管的形状
、
通径
、
数量
、
角度和伸出车体长度，以达到最佳的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的技术方法
——
其关键特征是在现有线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的技术基础上使用了疏气减阻技术，射流减阻技术可以作为有益的补充而使用，也可以不使用射流减阻技术，从理论上来说，当疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车以超高速行驶时
(
比如时速
3000
公里
)
，采用疏气减阻技术，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车可以达到在一条虚拟真空管中运行的状态，但实际上由于疏气减阻技术的疏气效果，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车的安全车速受到限制，其表面还是存在稀薄的空气，并不能达到完全绝对真空，而是处于低真空的状态，当车身表面的绕流气流处于低真空状态，产生较大能耗时，射流减阻技术作为有益补充的效果便得以显现，此时，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车可以同时使用疏气减阻技术和射流减阻技术来取得最佳节能效果，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车利用永磁斥力
、
吸力产生磁悬浮的原理使其产生悬浮效果，使用线性电机驱动，并采用疏气减阻技术，各种结构形式的疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车结构大同小异，都包含疏气减阻系统
、
车体永磁悬浮系统
、
线性电机驱动系统和导向气垫生成系统等关键部分，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车采用疏气减阻技术时，虽然可以采用透明材料制作疏气管，或者采用在疏气管之间设计观察窗，但不可避免地会对驾驶员的视野造成严重影响，此时，可利用摄像头
、
显示屏等作为必要补充，如能采用无人驾驶技术那是最好不过的，利用雷达
、
摄像
、
红外探测器等等设备来到达最佳的无人驾驶效果，疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车车头曲面阵列的疏气管和车身阵列的射流管均可以通过均压罐
、
集气管等分区控制，疏气管从车辆行驶方向吸入的空气储存在压缩空气罐中作为射流源和导向气垫支承的气源备用，部分压缩空气也可以从车辆尾部排出以消除车尾真空所带来的不良影响，车辆尾部曲面上可以阵列不同角度的排气管，以使空气均匀排出，排气管的具体缩放形状应根据排气速度进行具体设计，并注意噪声控制设计，以取得最佳使用效果，射流气源和导向气垫支承的气源首选从疏气管吸入的空气，备用取气口可选取车身疏气区外的任何一处位置，备用取气口最好位于车尾疏气区边缘，通过气动控制回路来控制各个子系统的压缩空气供给，针对车身不同位置的绕流气流情况，提供不同气压
、
气量的射流压缩空气
。2.
根据权利要求1所述的疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车，其特征是使用疏气减阻技术的技术方法
——
疏气减阻技术从减少车辆行驶过程中正面空气阻力和车身绕流流动的空气阻力所造成的能耗为目的，利用真空泵
、
风机或压缩机等设备来吸入车辆前面的空气，由于车辆在行驶过程中正面空气的减少，使车辆绕流流动的气流减弱，当车辆正面空气被完全吸入时，车辆以高速行驶，车辆周围无绕流流动的气流，车辆相当于在一个真空管中穿行，完全不受任何气流
(
包括横向风
)
的影响，车辆可以以最低的能耗和最高的速度行驶，疏气减阻技术从理论上可以使车辆达到在一条虚拟真空管中高速行驶的效果，但实际上根据应用车辆类型的不同，通过合理设计，只须取得部分疏气减阻效果，并非完全绝对真空，疏气减阻技术具体实施时可通过在车头曲面上阵列不同角度的疏气管，然后通过集气管道和轴流压缩机等设备来吸入车头周边的空气，吸入的空气可以储存在压缩空气罐中备用
(
压缩空气储能
)
，也可以从车辆尾部排出，车辆尾部曲面上可以阵列不同角度的排气管，以使空气均匀排出，排气管的具体缩放形状应根据排气速度进行具体设计，并注意噪声控制设计，以取得最佳使用效果，对于高铁
、
地铁
、
轻轨等客运车辆和其它货运车辆，应用疏气减阻技术应根据车辆工况作针对性设计，以达到最佳节能效果，疏气减阻技术应用的
目的在于减轻或消除车辆在行驶过程中绕流气流所造成的能耗和不良影响，使车辆能以更高的速度和更低的能耗安全行驶，所以说这项技术最重要的就是优化设计，针对不同应用工况，选用不同的疏气方案，达到不同的使用效果
。3.
根据权利要求1所述的疏气减阻线性电机驱动永磁悬浮轨道列车，其特征是可以选用射流减阻技术的技术方法，射流减阻技术从减少车辆行驶过程中车身绕流流动的空气阻力所造成的能耗为目的，利用压缩空气的射流卷吸作用，使车辆绕流流动的气流减弱，在车辆表面形成负压，当车辆表面空气被完全卷吸带走时，车辆以高速行驶，车辆周围无绕流流动的气流，车辆相当于在一个真空管中穿行，完全不受任何气流
(<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李启飞，
申请(专利权)人：李启飞，
类型：发明
国别省市：