专利名称：电动式磁悬浮导电板式轨道的制作方法
技术领域：
本发明为电动式磁悬浮导电板式轨道，属于电动式磁悬浮领域。
背景技术：
电动式导电板式导轨磁悬浮交通运输系统是目前先进的地面高速交通运输技术之一，但是其相对较大的电磁阻力是妨碍此技术实际应用的主要不利因素之一。
如图1所示，图中2为单层导电板，其横截面为一个整体。当磁场为B的磁体1在导电板上方以速度v运行时，在导电板中产生涡流J，进而产生J×B的相互作用力，实际表现为悬浮力和电磁阻力。导电板内的涡流呈三维空间分布，其中横截面内分布的涡流为有害涡流，增加了系统运行的阻力和能量损耗。美国MIT推出的Magplane磁悬浮列车采用单层导电板轨道实现悬浮与导向，在运行速度150m/s时电磁阻力系数为1/40，低速时电磁阻力系数还要大，可以达到1.0左右，远远大于普通钢铁轮轨1/100的摩擦阻力系数。
发明内容
本发明将现有技术中的单层导电板改为多层导体，层间用绝缘材料分隔，形成夹层结构。这种夹层结构有效地削弱了导体横截面内的有害涡流，从而降低系统运行的电磁阻力，提高浮阻力比值。
随着磁体运动速度的增加，导体内的涡流由于集肤效应而趋于导体表面分布，有害涡流自动减小。涡流在导体内的分布厚度δ可以用公式 求得，其中 为物体运动的等效角频率，μ0为真空磁导率，σ为金属导电板的导电系数。在实际应用中，一般要求单层导电板的厚度与系统运营速度下求得的δ相若或不小于δ。只要夹层结构的分层厚度小于δ，就可以起到进一步减少电磁阻力的作用。理论上，导体分层的数量越大，即每片导体厚度越小，削弱电磁阻力的效果就越好，但实际工程应用中导电板的分层数需从多方面综合考虑确定。
图1为已有技术的单层导电板结构原理图1.以相对导电板速度V运动的磁体；2.单层导电板；图2为本发明原理图1.以相对导电板速度V运动的磁体；3.夹层结构的导电板；图3为本发明具体实施方式
的局部剖面图4.由电机驱动的主动轴；5.由绝缘材料制成的导电板固定盘；6.环形金属导电板，可以根据需要更换为不同厚度或相应夹层导体结构；7.导电板紧固盘；8.环状分布的永磁体；9.永磁体固定盘；10.装有压力和力矩传感器的转动轴。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，当磁体1相对于导电板2运动时，空间磁场B发生变化，根据电磁感应定律，产生空间电场E，且▿×E=-∂B∂t---(2)]]>其中t为时间。导体内部回路形成涡流J，与磁体磁场B间存在洛仑兹力J×B。根据楞次定律，感应电流的磁通抵制原来磁通的变化。由此可知，当磁体运动时，在XY平面内磁通发生变化产生水平分布的感应电流，同样，在YZ平面内的磁通也是变化的，即导电板轨道的横截面内也存在涡流分布。XY平面内的涡流磁通抵制Z轴方向的磁通变化主要对磁体产生悬浮力，而YZ平面内的涡流抵制X轴方向的磁通变化，主要产生电磁阻力，为有害涡流。
如图2所示，本发明将导体改为多层导体结构，即将原来的整体单层导电板改为多层相对薄的导电板叠合，每相邻两层用绝缘材料分隔。绝缘材料保证相邻导电板没有接触，不能形成电流回路，其厚度在保证绝缘的前提下越薄越好。在不影响XY平面内涡流大小的情况下，使原来分布于整个横截面内的涡流被导电层之间的绝缘材料阻断而大大削弱，从而减小了磁体运动的电磁阻力。
当磁体运动速度提高时，由于集肤效应，导电板内的涡流会趋向于上表面分布，涡流分布深度减小，有害涡流也随之减小，因此当磁体运动速度升高时电磁阻力降低。涡流的分布厚度可由公式(1)确定，夹层结构的单层导电板厚度要小于δ，在总厚度相同的情况下，分层数量越多，即每层厚度越小，对有害涡流的削弱就越明显。
根据公式(1)，如果单层导电板轨道为铝制，当磁体以速度150m/s运动时，涡流分布厚度δ约为7mm，如果以15m/s的市内交通速度运行时，涡流分布厚度δ约为20mm。
图3为本发明具体实施方式
的局部剖面图。4为主轴，由可变速电机驱动，由绝缘材料制成的圆盘5与主轴4通过平键连结，也是由绝缘材料制成的圆盘7将可以更换的导电板6夹紧固定，实现同主轴4共同转动。8为环状分布的永磁体，固定于非磁性材料制成的圆盘9上，10为装有压力和转矩传感器的从动轴，9与10平键连结。当导电板6转动时，相对运动变化的磁体8的磁场在导电板中感应出涡流，磁体8受到来自涡流的悬浮力和电磁阻力，由安装在从动轴10上的压力和转矩传感器测得。从动轴10可以做一定范围的上下运动，即磁体8和导电板6间的气隙厚度是可调的，这样可以测定不同磁场强度下悬浮力和电磁阻力的变化状况。图中6为8层0.5毫米紫铜板且层与层之间用0.02毫米的塑料薄膜绝缘的夹层结构。为了减小绝缘层厚度造成的实验误差，整个夹层结构需压紧。当悬浮气隙为20mm，8层相互绝缘紧压在一起的0.5mm紫铜板组成的夹层结构，其最大电磁阻力较单层4mm的紫铜板的最大电磁阻力减少约10％左右。
本发明可应用于磁悬浮轴承、直线悬浮电机和磁悬浮列车等相关领域。可以有效地提高系统运行的浮阻力比值，降低系统运行的负载和能耗。
权利要求
1.一种电动式磁悬浮导电板式轨道，其特征在于导电板的导体为多层夹层结构，层间用绝缘材料分隔。
2.按照权利要求1所述的导电板，其特征在于导体的每层厚度小于涡流分布厚度δ，δ由公式 确定，公式中 为物体运动的等效角频率，μ0为真空磁导率，σ为金属导电板的导电系数。
全文摘要
本发明公开了一种电动式磁悬浮导电板式轨道的制造方法，属于电动式磁悬浮领域。其技术方案要点是将现有技术中的单层导电板改为多层导体的夹层结构，层间用绝缘材料分隔，导体的每层厚度小于涡流分布厚度δ，δ由公式
文档编号B60M7/00GK1530254SQ0311929
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月10日 优先权日2003年3月10日
发明者王厚生, 金能强 申请人:中国科学院电工研究所