Сверхпроводящее электромагнитное устройство

Авторы патента:

B61B13/08 - скользящие или левитационные системы (магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств как таковые B60L 13/04; транспортные средства с воздушной подушкой между рельсами и транспортным средством B60V 3/04)

B60L13/04 - магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств

Владельцы патента RU 2746072:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)

Изобретение относится к магнитным подвескам для транспортных средств. Сверхпроводящее электромагнитное устройство содержит сверхпроводящие электрические обмотки, расположенные в криостате. Причем первая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена в горизонтальной плоскости с зазором, равным полюсному шагу. Вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена попарно в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части таким образом, что они создают встречно направленные магнитные поля с магнитными моментами под острым углом к магнитным моментам, создаваемым сверхпроводящими электрическими обмотками первой части. Технический результат изобретения заключается в повышении энергетической эффективности сверхпроводящего электромагнитного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и транспортного машиностроения и может быть использовано для создания систем левитации и боковой стабилизации магнитолевитационных транспортных средств.

Известно сверхпроводящее электромагнитное устройство, которое внедрено на магнитолевитационном транспортном средстве в Японии (Kazuo S. Technological Divelopment of the Superconducting magnetically Levitatid Train // Japanese Railway Engineering. 2008. №160. P. 2-5). Сверхпроводящее электромагнитное устройство состоит из одиночной сверхпроводящей электрической обмотки в коробчатом криостате.

Недостатками данного технического решения являются низкие энергетические характеристики: 1) одиночная сверхпроводящая электрическая обмотка обеспечивает выход в режим левитации при высокой скорости транспортного средства - на практике порядка 100 км/ ч; 2) имеют место повышенные магнитные поля рассеяния - более 40 мТл; 3) магнитные поля рассеяния вследствие высокой интенсивности трудно экранировать пассивными экранами из-за насыщения ферромагнитных элементов конструкции пассивного экрана; 4) активное экранирование, например, сверхпроводящими электрическими обмотками снижает магнитное поле в левитационном зазоре и одновременно создает собственные магнитные поля рассеяния высокой интенсивности; 5) для работы сверхпроводящей электрической обмотки активного магнитного экрана на борту транспортного средства требуется установка дополнительного криостата и мощность на захолаживание и криостатирование.

Известно сверхпроводящее электромагнитное устройство (RU 2566507, B60L 13/04; B60L 13/08, 27.10.2015), содержащее электрические обмотки, расположенные в криостате, причем часть электрических обмоток расположена в горизонтальной плоскости с зазором, равным полюсному шагу, вторая часть электрических обмоток расположена в зазорах между электрическими обмотками первой части таким образом, что они создают магнитные поля с магнитными моментами не коллинеарными магнитным моментам, создаваемым электрическими обмотками первой части, которое принято в качестве прототипа.

Это техническое решение имеет низкие энергетические характеристики, поскольку магнитные поля, создаваемые электрическими обмотками второй части не увеличивают магнитную индукцию в вертикальном направлении ввиду отсутствия вертикальной составляющей магнитной индукции поля, создаваемого электрическими обмотками первой части, что существенно снижает эффективность левитации (подвеса) транспортного средства.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение энергетической эффективности сверхпроводящего электромагнитного устройства за счет увеличения магнитной индукции в вертикальном направлении и снижения магнитных полей рассеяния.

Технический результат достигается тем, что сверхпроводящее электромагнитное устройство содержит сверхпроводящие электрические обмотки, расположенные в криостате, причем первая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена в горизонтальной плоскости с зазором, равным полюсному шагу, вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части так, что вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена попарно в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части таким образом, что они создают встречно направленные магнитные поля с магнитными моментами под острым углом к магнитным моментам, создаваемым сверхпроводящими электрическими обмотками первой части.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид сверхпроводящего электромагнитного устройства.

Сверхпроводящее электромагнитное устройство содержит криостат 1 со сверхпроводящими электрическими обмотками, при этом одна часть сверхпроводящих электрических обмоток 2 расположена в горизонтальной плоскости, а вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток 3 расположена попарно в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части 2 таким образом, чтобы создавать встречно направленные магнитные поля с магнитными моментами под острым углом к магнитным моментам, создаваемым сверхпроводящими электрическими обмотками первой части 2.

Сверхпроводящее электромагнитное устройство работает следующим образом. Выполняется захолаживание сверхпроводящего электромагнитного устройства. Для захолаживания сверхпроводящего электромагнитного устройства криостат 1 заполняется охлаждающей жидкостью, которая обеспечивает сверхпроводящим электрическим обмоткам 2, 3 сверхпроводящее состояние. В каждую сверхпроводящую электрическую обмотку 2, 3 заводится ток. Во время работы сверхпроводящего электромагнитного устройства обеспечивается его криостатирование. Основное магнитное поле в рабочем левитационном зазоре создают сверхпроводящие электрические обмотки первой части 2. Магнитный момент направлен вертикально. Поскольку сверхпроводящие электрические обмотки второй части 3 создают встречно направленные магнитные поля и магнитный момент направлен под острым углом к магнитному моменту сверхпроводящих электрических обмоток первой части 2, то наряду с горизонтальной составляющей магнитного момента имеется вертикальная составляющая магнитного момента, которая увеличивает вертикально направленный магнитный момент сверхпроводящих электрических обмоток первой части 2. При этом обеспечиваются малые магнитные поля рассеяния. В результате, по сравнению с прототипом, повышается энергетическая эффективность сверхпроводящего электромагнитного устройства.

Сверхпроводящее электромагнитное устройство, содержащее сверхпроводящие электрические обмотки, расположенные в криостате, причем первая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена в горизонтальной плоскости с зазором, равным полюсному шагу, вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части, отличающееся тем, что вторая часть сверхпроводящих электрических обмоток расположена попарно в зазорах между сверхпроводящими электрическими обмотками первой части таким образом, что они создают встречно направленные магнитные поля с магнитными моментами под острым углом к магнитным моментам, создаваемым сверхпроводящими электрическими обмотками первой части.

Изобретение относится к устройству магнитного подвеса для левитационных транспортных средств. Гибридный магнит включает в себя два постоянных магнита, электромагнитную катушку и магнитопровод.

Устройство магнитной левитации на постоянных магнитах // 2743104

Изобретение относится к области магнитолевитационной транспортной технологии, а именно к конструкции устройства магнитной левитации на постоянных магнитах. Устройство магнитной левитации транспортного средства на постоянных магнитах содержит транспортный путь с постоянными магнитами, намагниченными аксиально, установленными плотно друг к другу вдоль на всём протяжении транспортного пути, взаимодействующими с постоянным магнитом, вмонтированным в оболочку из цветного металла, установленным на левитирующей платформе.

Гибридный электромагнит для системы маглев // 2739939

Изобретение относится к устройству магнитного подвеса левитационных транспортных средств. Технический результат – обеспечение эффективного мощного гибридного электромагнита.

Трубопроводный транспорт // 2738109

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. Трубопроводный транспорт содержит внешний сегментированный цилиндрический жесткий трубопровод, внутри которого расположены линейные синхронные электродвигатели и контейнеры, в которых размещены различные грузы и/или пассажиры.

Тяговая система высокоскоростного наземного транспорта // 2734703

Изобретение относится к электротяге транспортных средств с магнитными подвесками. Тяговая система высокоскоростного наземного транспорта содержит экипаж, на днище которого расположены сверхпроводящие катушки системы электродинамического подвеса, а внутри экипажа расположены сверхпроводящие катушки системы возбуждения линейных тяговых электродвигателей и путевое полотно, выполненное в виде желоба, на днище которого расположены продольные дискретные путевые структуры системы электродинамического подвеса.

Рамный узел подвески транспортного средства с магнитной левитацией // 2728890

Изобретение относится к магнитным подвескам для транспортных средств. Рамный узел подвески для транспортного средства с магнитной левитацией содержит множество рам подвески, которые соединены последовательно.

Магнитолевитационное транспортное средство // 2724030

Изобретение относится к области магнитолевитационного транспорта. Первая магнитная система состоит из двух аксиально намагниченных магнитов с диагональным расположением полюсов, при этом оба магнита жестко соединены между собой.

Транспортная система с двухсторонней левитацией модулей, перемещаемых относительно эстакады арочного типа // 2722256

Изобретение относится к транспортным системам. Транспортная система с двухсторонней левитацией модулей, перемещаемых относительно эстакады арочного типа, включает несущую конструкцию арочной эстакады, надежно расположенную на опорной поверхности, витки статорной обмотки ограничителя перемещений, витки статорной обмотки линейного электромагнитного двигателя, транспортные модули, магнитные источники транспортных модулей.

Способ снижения профильных сопротивлений воздуха движению транспортного средства внутри транспортопровода тоннельного и трубного типа за счёт организации внешнего воздухообмена и устройство для его осуществления // 2721024

Изобретение относится к высокоскоростной транспортной системе тоннельного и трубного типа. Способ снижения профильных сопротивлений воздуха движению транспортного средства внутри изолированной транспортнопроводящей конструкции тоннельного и трубного типа характеризуется тем, что во внутренней полости транспортнопроводящей конструкции не создается вакуум.

Магнитолевитационный транспортный трубопровод // 2718859

Изобретение относится к области транспортных трубопроводов. Магнитолевитационный транспортный трубопровод для движения по нему перемещаемой капсулы состоит из постоянных магнитов, электромагнитов поперечной стабилизации, статора линейного двигателя.

Магнитолевитационный стрелочный перевод без механических и подвижных узлов // 2745747

Изобретение относится к области магнитолевитационного транспорта, в частности к конструкции стрелочного узла. Стрелочный перевод для трубопроводных транспортных средств содержит входящий участок пути, разделитель, участки разветвления, а также статор линейного двигателя.