Inductrack - Inductrack

Inductrack er et passivt , feilsikkert, elektrodynamisk magnetisk levitasjonssystem , som bare bruker ledninger som ikke er drevet i sporet og magneter på magneten (ordnet i Halbach-arrays ) på kjøretøyet for å oppnå magnetisk levitasjon . Sporet kan være i en av to konfigurasjoner, et "stigespor" og et "laminert spor". Stigesporet er laget av ikke-kraftige Litz-ledningskabler , og det laminerte sporet er laget av stablet kobber- eller aluminiumsark.

Det er tre design: Inductrack I, som er optimalisert for høyhastighetsdrift, Inductrack II, som er mer effektiv ved lavere hastigheter, og Inductrack III, som er beregnet på tunge belastninger ved lav hastighet.

Inductrack (eller Inductrak) ble oppfunnet av et team av forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory i California , ledet av fysikeren Richard F. Post , til bruk i maglev-tog , basert på teknologi som brukes til å sveve svinghjul. Ved konstant hastighet kreves kraft bare for å skyve toget fremover mot luft og elektromagnetisk luftmotstand . Over en minimumshastighet, når toghastigheten øker, er levitasjonsgapet, løftekraften og kraften som brukes, stort sett konstant. Systemet kan løfte 50 ganger magnetvekten.

Beskrivelse

Navnet inductrack kommer fra ordet induktans eller induktor ; en elektrisk enhet laget av løkker av ledning. Når en Halbach-magnetoppstilling passerer over trådløkkene, induserer de sinusformede variasjonene i feltet en spenning i spolespolene. Ved lave hastigheter er sløyfene en stort sett motstandsimpedans, og derfor er de induserte strømmer høyest der feltet endres raskest, som er rundt de minst intense delene av feltet, og dermed produseres lite løft.

Imidlertid øker impedansen til spolene i hastighet, proporsjonalt med hastigheten, og dominerer den sammensatte impedansen til spoleenhetene. Dette forsinker fasen av gjeldende topp, slik at indusert strøm i sporet har en tendens til å falle sammen med feltoppene til magnetoppstillingen. Sporet lager dermed sitt eget magnetfelt som strekker seg opp med og frastøter de permanente magneter, og skaper levitasjonseffekten. Sporet er godt modellert som en rekke serie RL-kretser .

Når permanente magneter av neodym-jern-bor brukes, oppnås levitasjon ved lave hastigheter. Testmodellen leviterte i hastigheter over 22 km / t (35 km / t), men Richard Post mener at levitering på reelle spor kan oppnås ved " så lite som 1 til 2 km / t (1,6 til 3,2 km / t) ". Under overgangshastigheten øker den magnetiske motstanden med kjøretøyets hastighet; over overgangshastigheten, den magnetiske drag de bretter med hastighet. For eksempel, ved 500 km / t (310 mph) er forholdet mellom løft og drag 200: 1, langt høyere enn noe fly, men mye lavere enn klassisk stål på stålskinne som når 1000: 1 ( rullemotstand ). Dette skjer fordi den induktive impedansen øker proporsjonalt med hastigheten som kompenserer for den raskere endringstakten i feltet sett av spolene, og gir dermed en konstant strømstrøm og strømforbruk for levitasjonen.

Inductrack II-variasjonen bruker to Halbach-matriser, en over og en under sporet, for å doble magnetfeltet uten å øke vekten eller arealet til matrisen, samtidig som den reduserer motstanden ved lave hastigheter.

Flere maglev-jernbaneforslag er basert på Inductrack-teknologi. US National Aeronautics and Space Administration (NASA) vurderer også Inductrack-teknologi for lansering av romfly.

General Atomics utvikler Inductrack-teknologi i samarbeid med flere forskningspartnere.

Utvikling av InducTrack

Avhengig av applikasjonen foretrekkes forholdet mellom løft og dra ved lav hastighet eller høyere hastighet. De tre variantene av Inductrack er designet for forskjellige formål. Inductrack I ble designet for høyhastighetstog. Forholdet mellom heis og drag senkes mens hastigheten øker. Inductrack II har flere muligheter for levitasjon ved relativt lav hastighet for bruk i individuell ( PRT ) eller bytransport og bruker et utkraget spor. InducTrack III er designet for høy last og last med spor bare delvis utkraget for å opprettholde høye belastninger.

Demping

Det er ingen aktiv demping, og dempingen tilveiebringes bare av sporets geometri. Tester har vist at lavfrekvente svingninger (1Hz) forekommer, og det ble utstedt et amerikansk patent for mekanisk demping av selve sporet (på Inductrack II) (7478598). Sporet er kuttet i segmenter og hvert segment er mekanisk dempet.

applikasjoner

Hyperloop Transportation Technologies kunngjorde i mars 2016 at de ville bruke passive Inductrack-systemer for deres titulære Hyperloop .

Referanser

Eksterne linker

Patenter

  • US patent 5722326 , Post, Richard F., "Magnetic levitation system for moving objects", utstedt 1998-03-03 
  • US patent 6664880 , Post, Richard Freeman, "Inductrack magnet configuration", utstedt 2003-12-16 
  • US patent 6758146 , Post, Richard F., "Laminated track design for inductrack maglev systems", utstedt 2004-07-06 
  • US patent 6816052 , Ziegler, Edward, "Track litz rungs and shorting bar design for urban maglev inductrack and method for making the same", utstedt 2004-11-09 
  • US patent 7478598 , Post, Richard F., "Oscillasjonsdempende midler for magnetisk leviterte systemer", utstedt 2007-06-14 
  • US patent 7096794 , Post, Richard Freeman, "Inductrack configuration", utstedt 2006-08-29 
  • US patent 6393993 , Reese, Eugene A., "Transit switching system for monorail vehicles", utstedt 2002-05-28 
  • US patent 8578860 , Post, Richard F., "Inductrack III-konfigurasjon - et maglevsystem for høye belastninger", utstedt 2013-11-12