一种集能永磁悬浮转向装置 【技术领域】
本发明属于交通技术领域，具体地说涉及一种集能永磁悬浮转向装置。
背景技术
为保证轮轨列车、磁悬浮列车、加长汽车具有良好的转弯和爬坡能力，在上述车辆的底盘下面均设有转向架。现行技术是底盘压在转向架的弹簧上，并由同心轴将底盘和转向架连成一体。底盘下的转向架既可水平转动，又可做小角度的前后倾斜，以实现列车在转弯线和爬坡线上运行。上述转向架技术广泛使用在现有轮轨列车、磁悬浮列车、加长汽车中，但这种机械转向架结构复杂、减震性能差、舒适性差、使用寿命短、成本高。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种集能永磁悬浮转向装置。
为实现上述目的，本发明提供的集能永磁悬浮转向装置，由圆弧型永磁集能轨道和中心转动轴组成，其中：
圆弧型永磁集能轨道部分，由铁磁性材料制成的圆弧型槽体、硬磁材料制成的永磁体和非铁磁性嵌体三部分组成；两条永磁体异极相邻地平行排列固定在圆弧型槽体中，两条永磁体与槽壁之间设有非铁磁性嵌体，将永磁体与槽壁之间隔开，以增强悬浮能力；
转动轴部分，由上轴座、下轴座、转动轴、滑动轴导套组成；转动轴两端插在上、下轴座内，转动轴的一端与其中一个轴座固定，转动轴的另一端可在另一个轴座内转动和上下滑动；
将上轴座固定在车辆的底盘内，下轴座固定在悬浮动力舱内，上轴座和下轴座为同轴心，并以两个轴座为中心，分别将圆弧型永磁集能轨道固定在底盘的下表面和悬浮动力舱的上表面，形成以座轴为中心的圆环形永磁集能轨道，上、下圆环形永磁集能轨道的半径相同，弧长相等，上、下环同磁极相对应；
将转动轴插入上、下轴座内，其中一端与上轴座固定，另一端可在轴座内自由转动和上下滑动；通过转动轴将上方的车辆底盘和下方的悬浮动力舱连接成一体；
悬浮动力舱置于槽形路床中，悬浮动力舱的两侧上下各固定有两条侧永磁体，与侧永磁体对应地在槽形路床两侧上下各固定有两条铁磁性悬浮轨道，由侧永磁和铁磁性悬浮轨道组成吸悬浮机构，将悬浮动力舱悬起；
两条侧永磁体之间设置有导向轮，两条铁磁性悬浮轨道之间设置有导向轨道，导向轮支撑在导向轨道上，将悬浮动力舱控制在路轨中间；
由于上下同极对应的圆环形永磁集能轨道相互排斥作用，将底盘悬浮在悬浮动力舱的上方，从而实现列车的自由转向和爬坡。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，圆弧型永磁集能轨道中，固定在圆弧型槽体中的两条永磁体之间设有非铁磁性嵌体。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，圆环形永磁集能轨道为单环或多环。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，圆环形永磁集能轨道为连续圆环或间断圆环。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，硬磁材料为钕铁硼材料。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，非铁磁性嵌体为聚胺脂、聚四氟乙烯、混凝土、铜或铝。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，铁磁性材料为碳钢、硅钢、不锈钢、钴、镍或其合金。
所述的集能永磁悬浮转向装置，其中，在可转动与滑动的轴座内设有滑动导套，以减少转动轴在转动与滑动时与该轴座的阻力。
【附图说明】
图1为本发明圆弧型永磁集能轨道平面结构示意图；
图2为图1中沿A-A线的剖面结构示意图；
图3为本发明转动轴总成剖面示意图；
图4为本发明路轨中的悬浮动力舱-底盘与集能永磁悬浮转向装置安装位置示意图。
图5为沿图4中B-B线的剖面示意图。
【具体实施方式】
本发明的集能永磁悬浮转向装置，由圆弧型永磁集能轨道和中心转动轴组成，其中：
圆弧型永磁集能轨道由铁磁性材料制成的圆弧型槽体、硬磁材料制成的永磁体和非铁磁性嵌体三部分组成。两条永磁体异极相邻地平行排列固定在圆弧型槽体中，两条永磁体与槽壁之间设有非铁磁性嵌体，将永磁体与槽壁之间隔开，以增强悬浮能力。也可以在两条永磁体之间设有非铁磁性嵌体，将两条永磁体的N极与S极隔开。
转动轴部分，由上轴座、下轴座、转动轴、滑动轴导套组成。转动轴两端插在上、下轴座内，转动轴的一端与其中一个轴座固定，转动轴的另一端可在另一个轴座内转动和上下滑动，在可转动与滑动的轴座内设有滑动导套，以减少转动轴在转动与滑动时与该轴座的阻力。
将上轴座固定在车辆的底盘内，下轴座固定在悬浮动力舱内，上轴座和下轴座为同轴心。并以两个轴座为中心，分别将圆弧型永磁集能轨道固定在底盘的下表面和悬浮动力舱的上表面，形成以轴座为中心的圆环形永磁集能轨道。固定在底盘的下表面和悬浮动力舱的上表面的圆环形永磁集能轨道可设置为单环，也可以设置多个同心环，每环可以是连续的圆环，也可以是间断的不连续圆环。上、下圆环形永磁集能轨道的半径相同，弧长相等，上、下环同磁极相对应。
将转动轴插入上、下轴套内，将其中一端与上轴座固定，另一端可在轴座内自由转动和上下滑动。通过转动轴将上方的车辆底盘和下方的悬浮动力舱连接成一体，又因上下同极对应的永磁集能轨相互排斥作用，将底盘悬浮在悬浮动力舱的上方，从而实现列车的自由转向和爬坡。
悬浮动力舱置于槽形路床中，悬浮动力舱的两侧上下各固定有两条侧永磁体，与侧永磁体对应地在槽形路床两侧上下各固定有两条铁磁性悬浮轨道，由侧永磁和铁磁性悬浮轨道组成吸悬浮机构，将悬浮动力舱悬起。两条侧永磁体之间设置有导向轮，两条铁磁性悬浮轨道之间设置有导向轨道，导向轮支撑在导向轨道上，将悬浮动力舱控制在路轨中间。
以下所述内容是结合附图对本发明做的详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。
请参看图1，是本发明圆弧型永磁集能轨道平面结构示意图。从图中可以看出，永磁体1由两条平行异极并列的硬磁材料(如钕铁硼永磁材料)组成，其中一条为S极，另一条为N极。永磁体1设置在铁磁性(如碳钢、硅钢、不锈钢、钴、镍或其合金等导磁性材料)槽体2当中，在铁磁性槽体2的槽壁2a与永磁体1之间，以及两条永磁体1之间设有非铁磁性嵌体(如聚胺脂、聚四氟乙烯、混凝土、铜或铝等非导磁性材料)3。其中永磁体1之间的非铁磁性嵌体3可以很薄，甚至可不设。因为设置的目的是为了降低上下圆弧型永磁集能轨的对位精度要求，而后述的转动轴4能够保证圆弧型永磁集能轨的对位精度。
请参看图2，是图1中沿A-A线的剖面结构示意图。从图中可以看出，平行异极并列的永磁体1固定在铁磁性槽体2的槽底2b，异极永磁体1与铁磁性槽壁2a之间，以及两条永磁体1的N极磁体与S极磁体之间设有非铁磁性嵌体3。在铁磁性槽壁2a与异极永磁体1的表面之间形成三个抛物线型磁场1a，形成强大的静磁能量。
请参看图3，是转动轴总成剖面示意图。从图中可以看出，转动轴4的上端插入上轴座5内固定，下端插入下轴座6内，在下轴座6与转动轴4之间设有滑动导套7，导套7由导套体7a和钢球7b构成，以减少转动轴4在转动与滑动时与该轴座6的阻力。转动轴4下端头设防脱离帽8，该帽既能保证转动轴4在下轴座6内左右转动和上下滑动，又不与下轴座6脱离。
请参看图4，是路轨中工作的悬浮动力舱-底盘与集能永磁悬浮转向装置安装位置示意图。从图中可以看出，上轴座5固定在底盘9内，下轴座7固定在悬浮动力舱10内。通过转动轴4将底盘9和悬浮动力舱10连接成一体。在底盘9的下表面固定有上集能永磁轨上外环11和上内环13；在悬浮动力舱10的上表面固定有下集能永磁轨下外环12和下内环14。上外环11与下外环12上下对正，且同磁极对应；上内环13与下内环14上下对正，且同磁极对应，将底盘9悬浮在悬浮动力舱10的上方。转动轴4的轴心与上下内外环集能永磁轨的圆心重合，由此保证了上下环磁体不会错位。悬浮动力舱10的两侧各设有上下两条侧永磁体15，其中一条是N极，另一条是S极，与侧永磁体15对应的是设置在槽形路床16上的铁磁性悬浮轨道17。固定在悬浮动力舱10上的侧永磁体15与固定在槽形路床16上的铁磁性悬浮轨道17组成吸悬浮机构，将悬浮动力舱10悬起。上下两条侧永磁15之间设置有导向轮18，上下两条悬浮轨道17之间设有导向轨道19。导向轮18支撑在导向轨19上，将列车的悬浮动力舱10控制在路轨的中央。
请参看图5，是图4B-B剖面示意图。从图中可以看出，底盘9设置有两个集能永磁悬浮转向装置。虚线方框20是两个悬浮动力舱10在底盘9下表面的投影位置。两个小圆圈是转动轴4的位置。上内环13与下内环14的投影位置重合，是连续的圆环形集能永磁悬浮轨道。上外环11与下外环12的投影位置重合，是不连续的集能永磁悬浮轨道。上下内外环的中心与转动轴4的中心重合，所以悬浮动力舱10做左右转动和上下滑动时能保证集能永磁悬浮轨道不发生弧线错位。又因上下内外环同磁极相对，所以底盘9悬浮在两个悬浮动力舱10的上方。
应用本发明集能永磁悬浮转向装置有如下优点：
1、真正做到了载荷均布，使列车和路轨受力分散，不易疲劳。
2、集能永磁悬浮转向装置所构成的永磁弹簧的刚度是非线性的，能够隔断或减弱悬浮动力舱与底盘之间的振动传递。乘坐舒适。
3、制造工艺简单，经久耐用，无永磁能量辐射。
4、综合经济效果好。