CN110468637A - 永磁轨道 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁轨道，其结构特征是：截面为U型或半圆形的永磁体2的中部凹槽内设置导磁性的铁芯3，整体为U型或半圆形的永磁体3的磁极方向为径向充磁，该截面沿直线或曲线延伸而成的永磁轨道。所述的永磁轨道1的底部设置永磁轨座9，永磁轨座9的截面为为U型凹槽，U型凹槽的截面与永磁轨道1外部的截面相吻合。前述结构相同但极性相反的U型或半圆形的永磁体3排列在一起，组成双极或多磁极永磁轨道。本发明可建设成安全、经济、节能的超导磁悬浮永磁轨道和真空管道超高速磁悬浮轨道交通***。

Description

永磁轨道

技术领域

本发明涉及公路交通和轨道交通技术领域，具体涉及高温或低温超导磁悬浮永磁轨道和超导磁悬浮车辆，尤其是用于节能公路交通和轨道交通以及真空管道超高速列车及轨道***。

背景技术

高温超导悬浮具有自稳定悬浮的特性，简化了悬浮控制***，运行非常节能，但是永磁轨道由多个高性能方块永磁铁组合而成，由于永磁场的排斥作用，内应力大组装连接非常困难。

永磁轨道上多个方块永磁铁的表面磁场不均匀，超导材料在永磁轨道上悬浮运动过程中由于永磁场的不均匀，会对超导材料造成高低起伏的波动磁场会引起超导材料的电流波动损耗，也会影响运行的稳定性。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处提出一种新型结构的永磁轨道，用于公路交通和城市轨道交通运输节能以及建设真空管道超高速轨道交通。

本发明采用的技术手段如下：

一种永磁轨道1，其特征在于：截面为U型或半圆形的永磁体2的中部凹槽内设置导磁性的铁芯3，整体为U型或半圆形的永磁体3的磁极方向为径向充磁，该截面沿直线或曲线延伸而成的永磁轨道。

两个截面为U型或半圆形的永磁体2的中部凹槽内设置导磁性的铁芯3，U型或半圆形的永磁体2的磁极方向为径向充磁，两个永磁体2的径向磁极的方向相反。

所述的U型永磁体2的边角为圆角。

所述的截面为U型或半圆形的永磁体3沿直线延伸而成的柱状U型或半圆形的永磁体3。

所述的截面为U型或半圆形的永磁体3沿曲线延伸而成的曲面U型或半圆形的永磁体3。

所述的永磁轨道1的底部设置永磁轨座9，永磁轨座9的截面为为U型凹槽，U型凹槽的截面与永磁轨道1外部的截面相吻合。

所述永磁轨座9的的外部设置支撑连接结构，所述连接结构为下列之一或其组合：

a. 永磁轨座9底部固定连接倒T型钢轨，成为杯型永磁钢轨；

b. 永磁轨座9底部设置工字钢，工字钢的截面为顶部为轨头6，轨头6底部为腰板7，腰板7底部为轨底8，成为杯型永磁钢轨；

c. 永磁轨座9的底部两侧设置连接板10，成为碗型永磁轨座；

d . 永磁轨座9的底部固定连接几形钢；

e. 永磁轨座9的底部固定连接L形钢；

f.永磁轨座9的底部侧面焊接固定支架。

g. U型外集磁板的底部侧面焊接固定支架.

所述永磁轨道1顶部设置盖板，盖板的的截面为倒U形、几型、槽钢、C型钢；

所述的铁芯3的为多层结构。

所述的铁芯3的材料为导磁性好而且电阻率高的材料，如硅钢、铁钴合金。

所述的U型或半圆形的永磁体3和内部的铁芯3的数量为3组或3组以上，相邻的永磁体3的径向磁极的方向相反。

所述的所述的永磁轨座9与永磁体2和铁芯3之间由胶粘剂粘接。构成多磁极永磁轨道。

所述的永磁轨道的外部设置设置U形保护钢板2和加强筋板。

所述的永磁轨座9与永磁体2和铁芯3之间由胶粘剂粘接。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、轨道容易生产装配。本发明将钕铁硼做成U形或半圆形，用充磁机对磁体进行径向充磁后，磁铁为一个U形整体磁铁，不再需要多个长方形磁铁组合粘接，左边和右边的磁铁的相邻一端的磁极刚好相反，可以吸在一起而不是排斥，很容易制造和组装。

2、造价低。永磁轨道容易只在和组装成需要长度的永磁轨道，人工成本降低，制造周期也会缩短，使永磁轨道的制造工艺隔年简易。

3、悬浮能力强。左边和右边的磁铁的磁场在轨道底部虽然会有向底部发散的外溢磁场，但是永磁轨道底部铺设了导磁材料的轨座，外露的磁场会被拉回到轨道。最终全部集中到永磁轨道的表面。轨道底部的外露磁场非常小或接近于零，轨道上方的磁场仍然能汇集成顶部的单侧磁场，磁力线更加集中而磁场增强，从而提升永磁轨道整体悬浮能力。

4、轨道支撑强度好。永磁轨道的底部固定连接了工字钢，使轨道的抗弯强度整体增强，同时对永磁材料提供保护。克服了永磁轨道主体为小块形永磁体组成而自身不能承载的问题。

5、运行磁阻低。本发明的铁芯为分隔成多层片状结构的硅钢叠片，像变压器的硅钢叠片一样，电阻率大，同时电涡流被多层钢带分割而急剧减小，车辆在轨道上运行中产生的电磁阻力大大减小。

6、经济节能。永磁铁氧体的电阻比钕铁硼的电阻率低很多，并且不会生锈，集磁板的材料为导磁性好而且电阻率高的材料，如硅钢材料，而且采用分层的叠片结构，行驶过程产生的电磁阻力极低，车辆与轨道无接触没有摩擦阻力，行驶阻力微小，节能显著。

7、轨道兼容。永磁轨道整体形状为工字型，与现有的轮轨高铁工字钢轨一样便于安装在轨道上，而且可以利用原有的轨道槽和轨道扣件，能与现有的轮轨高铁轨道兼容。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的双列U形永磁体的永磁轨道的立体结构示意图。

图2是本发明的双列U形永磁体的永磁轨道的截面结构示意图。

图3是本发明的带防护板的双列U形永磁体的永磁轨道的立体结构示意图。

图4是本发明的带防护板的双列U形永磁体的永磁轨道的截面结构示意图。

图5是本发明的带防护板的单列U形永磁体的永磁轨道的截面结构示意图。

图6是本发明的半圆铁芯的单列半圆形永磁体的永磁轨道的截面结构示意图。

图7是本发明的三列U形永磁体的永磁轨道的截面结构示意图。

图中：1-永磁轨道，2-永磁体， 3-铁芯，4-U形凹槽，5-U型轨座，6-防护盖板，轨头，7-轨腰，8-轨底，9-永磁轨座，10-连接板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，永磁轨道1由U型永磁体2、内部的铁芯3组成。永磁体2截面为U形，边角为棱角。铁芯3为导磁材料的长条形铁条，截面为矩形。铁芯3镶嵌入U形永磁体2的凹槽内，U形永磁体2的长度有限，多个U形永磁体2沿直线或曲线依次紧密排列成更长的永磁轨道，多个长铁芯3镶嵌入U形永磁体2的凹槽内，左右两列U形永磁体2和内部的铁芯3构成双列永磁轨道1。

如图2所示，左右两列U形永磁体2靠在一起，U形开口朝上，矩形铁芯3镶嵌入U形永磁体2的矩形凹槽内。左侧的U形永磁体2的磁极为径向充磁，磁极的方向为由内部指向外部，内部的矩形铁芯3为S极，铁芯3将U形永磁体2的径向磁场集中汇集到铁芯处，从顶部流出，顶部磁场磁力线更加集中形成强磁场。右侧U形永磁体2的磁极也为径向充磁，磁极的方向为由外部指向内部，内部的矩形铁芯3为N极，铁芯3将U形永磁体2的径向磁场集中汇集到铁芯处，从顶部流出，顶部磁场磁力线更加集中形成强磁场。

如图3和图4所示，前述的双列U形永磁体2的底部中央磁场存在外溢的磁力线。为改善这个状况，在双列U形永磁体2的底部设置导磁性材料的U型轨座5，U型轨座5中心为U形凹槽4，U形凹槽4的形状与前述的双列U形永磁体2的外廓形状吻合。U型轨座5包绕在双列U形永磁体2的两侧和底部，U型轨座5在底部将外溢的磁力线汇集回来，返回到永磁体，构成封闭的磁回路，使外部很少有磁力线溢出，使铁芯3顶部的磁场更强。

U型轨座5和双列U形永磁体2的外部设置防护盖板6 ，防护盖板6为非导磁材料，如不锈钢、铝、工程塑料、电木、树脂或碳纤维。防护盖板6可以防护永磁轨道1的U形永磁体2免受损伤或锈蚀。防护盖板6可以与U型轨座5粘接在一起或由紧固件连接，或其他方式固定连接。

左右两侧的U形永磁体2的相邻磁极的极性相反，因此左右两侧的U形永磁体2会吸在一起，不会产生排斥力，矩形铁芯3和U形永磁体2也会吸在一起而不会排斥，因而这种永磁轨道很容易安装。

当然永磁体2的磁极方向也可以与图示的方向相反。

U型轨座5的底部可以与T型钢连为一体，成为杯型钢或工字钢，此时工字钢的轨头5的顶部为U形凹槽4，U形凹槽4的形状与前述的双列U形永磁体2的外廓形状吻合。U型轨座5包绕在双列U形永磁体2的两侧和底部，永磁轨道1底部由工字钢的轨腰7和轨底8支撑，外部由防护盖板6防护，整体形状为工字型永磁轨道。

如图5所示，前述的双列U形永磁体2的也可以为单列，U形永磁体2的磁极为径向充磁，磁极的方向为由内部指向外部，内部的矩形铁芯3为S极，U形永磁体2外部由U型轨座5包绕，U型轨座5为N极，U型轨座5底部为T型钢或工字钢，外部由防护盖板6防护。

铁芯3可以由多层较薄的钢带叠加成一定厚度的多层铁芯3，钢带表面涂装绝缘漆，保持相互绝缘。铁芯材料可以选择硅钢材料，可以减弱涡流损失，减小电磁阻力。

如图6所示，前述的单列U形永磁体2的形状为半圆形，内部嵌入的铁芯3也为半圆形，U形永磁体2的磁极为径向充磁，磁极的方向为由外部指向内部，内部的矩形铁芯3为N极，外部由导磁材料的U型轨座5包绕，U型轨座5为S极，半圆形永磁体2外部由U型轨座5包绕，底部为T型钢或工字钢，外部由防护盖板6防护。

如图7所示，前述的单列U形永磁体2可以横向排列成三列，构成三极永磁轨道。

永磁轨道1由3列U形永磁体2、3条铁芯3组成。U形永磁体2的磁极为径向充磁，相邻的U形永磁体2的磁极方向相反，例如一列磁极的方向为由内部指向外部，相邻的U形永磁体2的磁极的方向为由外部指向内部。铁芯3将U形永磁体2的径向磁场集中汇集到铁芯处，形成更强的磁场。相邻的矩形铁芯3的对外磁极相反。

U形永磁体2的底部为设置U型轨座5，U型轨座5中心为U形凹槽4，U形凹槽4的形状与前述的三列U形永磁体2的外廓形状吻合，U型轨座5包绕在双列U形永磁体2的两侧和底部。U型轨座5的底部左右两侧伸出连接板10，便于固定连接。U型轨座5和侧面的连接板10构成碗型的永磁轨座9。

前述的单列U形永磁体2可以横向排列成三列以上主磁极，构成多磁极永磁轨道。

前述的单磁极永磁轨道可以横向排列成三列以上，构成多磁极永磁轨道。

三极永磁轨道或多磁极永磁轨道由于磁极的增多，可以与轨道上的超导材料产生更大的悬浮力。

永磁轨道1可以根据实际需要与多种截面形状的型钢组合，成为多种用途的永磁轨道。

例如：前述的永磁轨座9底部固定连接倒T型钢轨，成为杯型钢，构成工字型永磁钢轨。

永磁轨座9底部设置工字钢，工字钢的截面为顶部为轨头6，轨头6底部为腰板7，腰板7底部为轨底8，成为工字型永磁轨座9。

永磁轨座9的底部还可以固定连接几形钢、L形钢；

永磁轨座9的底部侧面焊接固定支架。

前述的永磁轨道连接的永磁轨座形状不胜枚举，不再穷举。

所述永磁轨道1顶部的防护盖板截面为倒U形、几型、槽型、C型钢等。

前述的防护盖板截面形状不胜枚举，不再穷举。

前述的永磁体不单单限制指铁氧体永磁体，在某些应用环境下也包括合金永磁体，例如包括钕铁硼永磁体在内的稀土永磁体、钐钴永磁体、铝镍钴永磁体、铜镍铁永磁体、铁钴钼永磁体、铁钴钒永磁体、锰铋永磁体，也包括新型低成本或高性能永磁体。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种永磁轨道1，其特征在于：截面为U型或半圆形的永磁体2的中部凹槽内设置导磁性的铁芯3，整体为U型或半圆形的永磁体3的磁极方向为径向充磁，该截面沿直线或曲线延伸而成的永磁轨道。

2.根据权利要求1所述的永磁轨道1，其特征在于：两个截面为U型或半圆形的永磁体2的中部凹槽内设置导磁性的铁芯3，U型或半圆形的永磁体2的磁极方向为径向充磁，两个永磁体2的径向磁极的方向相反。

3.根据权利要求1或2所述的永磁轨道1，其特征在于：所述的U型永磁体2的边角为圆角。

4.根据权利要求1或2所述的永磁轨道1，其特征在于：所述的永磁轨道1的底部设置永磁轨座9，永磁轨座9的截面为为U型凹槽，U型凹槽的截面与永磁轨道1外部的截面相吻合。

5.根据权利要求4所述的永磁轨道1，其特征在于：

所述永磁轨座9的的外部设置支撑连接结构，所述连接结构为下列之一或其组合：

a. 永磁轨座9底部固定连接倒T型钢轨，成为杯型永磁钢轨；

永磁轨座9底部设置工字钢，工字钢的截面为顶部为轨头6，轨头6底部为腰板7，腰板7底部为轨底8，成为杯型永磁钢轨；

c. 永磁轨座9的底部两侧设置连接板10，成为碗型永磁轨座；

d . 永磁轨座9的底部固定连接几形钢；

e. 永磁轨座9的底部固定连接L形钢；

f.永磁轨座9的底部侧面焊接固定支架。

6.根据权利要求4或5所述的永磁轨道1，其特征在于：所述永磁轨道1顶部设置防护盖板6，防护盖板6的的截面为倒U形、几形、槽钢、C形。

7.根据权利要求1或2所述的一种高温超导悬浮永磁轨道，其特征在于：所述的铁芯3的为多层结构。

8.根据权利要求1或2所述的一种高温超导悬浮永磁轨道，其特征在于：所述的铁芯3的材料为导磁性好而且电阻率高的材料，如硅钢、铁钴合金。

9.根据权利要求1或2所述的永磁轨道1，其特征在于：所述的U型或半圆形的永磁体3和内部的铁芯3的数量为3组或3组以上，相邻的永磁体3的径向磁极的方向相反。

10.根据权利要求1或2所述的永磁轨道1，其特征在于：所述的所述的U型轨座9与永磁体2和铁芯3之间由胶粘剂粘接。