CN111697787B - 一种磁动力***及磁动力运输设备 - Google Patents

一种磁动力***及磁动力运输设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种磁动力***及磁动力运输设备。该磁动力***包括电源单元，位于电源单元两端的第一磁铁和第二磁铁；第一磁铁与电源单元的正极固定连接，第二磁铁与电源单元的负极固定连接；至少两个线圈绕组，各线圈绕组的绕线方向相同，线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道，环形线圈轨道的中心轴与地面平行；第一磁铁、第二磁铁以及电源单元设置于环形线圈轨道的内圈面上；第一磁铁和第二磁铁均与内圈面接触电连接，以使电源单元通过第一磁铁和第二磁铁向线圈绕组提供电流，在环形线圈轨道内产生磁场，驱使第一磁铁、第二磁铁和电源单元在环形线圈轨道内运动，实现了无轨道磁动力驱动，为高效环保的磁动力物流运输奠定基础。

Description

一种磁动力***及磁动力运输设备
技术领域
本发明实施例涉及磁动力技术领域，尤其涉及一种磁动力***及磁动力运输设备。
背景技术
用以载人的上海磁悬浮列车，是世界第一条商业化运营的高架磁悬浮专线，随着科学技术的发展，磁动力作为一种新型动力***已经越来越多的应用于现代社会。其中，磁动力在加速、减速、多向高速运输和定位精度等方面具备独特的优势，如果把磁动力应用于物流输送领域，可以数倍地提高输送速度、提升输送效率，从而降低整个物流输送领域的成本。
发明内容
本发明实施例提供一种磁动力***及磁动力运输设备，以实现无轨道磁动力驱动。
第一方面，本发明实施例提供了一种磁动力***，该磁动力***包括：
电源单元，电源单元包括正极和负极；正极和负极分别位于电源单元的两端；
位于电源单元两端的第一磁铁和第二磁铁；其中，第一磁铁与电源单元的正极固定连接，第二磁铁与电源单元的负极固定连接；
至少两个线圈绕组，各线圈绕组的绕线方向相同，线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道，环形线圈轨道的中心轴与地面平行；第一磁铁、第二磁铁以及电源单元设置于环形线圈轨道的内圈面上；第一磁铁和第二磁铁均与内圈面接触电连接，以使电源单元通过第一磁铁和第二磁铁向线圈绕组提供电流，在环形线圈轨道内产生磁场，驱使第一磁铁、第二磁铁和电源单元在环形线圈轨道内运动。
可选地，各线圈绕组的绕线匝数相等。
可选地，线圈绕组的绕线的材质包括铜。
可选地，电源单元的形状为圆柱体；电源单元沿轴方向位于环形线圈轨道的内圈面的中部。
可选地，电源单元的形状为圆柱体；电源单元沿轴方向与环形线圈轨道的中心轴不重合。
可选地，各环形线圈轨道的直径相等。
可选地，电源单元包括蓄电池或干电池。
可选地，线圈绕组的绕线形状包括圆形、方形或多边形。
第二方面，本发明实施例还提供了一种磁动力运输设备，该磁动力运输设备包括如上述第一方面任一所述的磁动力***，运输物设置于第一磁铁、电源单元和第二磁铁的上方。
可选地，环形线圈轨道的直径小于等于两米。
本发明实施例提供的磁动力***，将第一磁铁与电源单元的正极固定连接，第二磁铁与电源单元的负极固定连接；通过利用至少两个线圈绕组，各线圈绕组的绕线方向相同，线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道，环形线圈轨道的中心轴与地面平行；再将第一磁铁、第二磁铁以及电源单元设置于环形线圈轨道的内圈面上；第一磁铁和第二磁铁均与内圈面接触电连接，以使电源单元通过第一磁铁和第二磁铁向线圈绕组提供电流，在环形线圈轨道内产生磁场，驱使第一磁铁、第二磁铁和电源单元在环形线圈轨道内运动，从而使得环形线圈的重心发生平移，致使环形线圈运动起来，即将动力***的运动轨道作为动力***的一部分，实现了无轨道磁动力驱动，为高效环保的磁动力物流运输奠定基础。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种磁动力***结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种磁动力***的局部放大结构示意图；
图3为本发明实施提供的一种磁动力***中所采用的两个线圈绕组结构示意图；
图4为本发明实施提供的另一种磁动力***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明实施例提供的磁动力***可应用于磁动力运输设备的设计中，图1为本发明实施例提供的一种磁动力***结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种磁动力***的局部放大结构示意图。该磁动力***包括：
电源单元10，电源单元10包括正极和负极；正极和负极分别位于电源单元10的两端；
位于电源单元10两端的第一磁铁20和第二磁铁30；其中，第一磁铁20与电源单元10的正极固定连接，第二磁铁30与电源单元10的负极固定连接；
至少两个线圈绕组，各线圈绕组的绕线41方向相同，线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道40，环形线圈轨道40的中心轴与地面平行；第一磁铁20、第二磁铁30以及电源单元10设置于环形线圈轨道40的内圈面上；第一磁铁20和第二磁铁30均与内圈面接触电连接，以使电源单元10通过第一磁铁20和第二磁铁30向线圈绕组提供电流，在环形线圈轨道40内产生磁场，驱使第一磁铁20、第二磁铁30和电源单元10在环形线圈轨道40内运动。
具体地，如图1所示，电源单元10包括正极和负极，可为一种具备向外界提供电流的设备，示例性地，电源单元10的正极和负极分别位于电源单元10相对的两个端。第一磁铁20和第二磁铁30可以为永磁铁，示例性地，第一磁铁20和第二磁铁30的形状大小相同。将线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道40，图1为磁动力***的主视图，仅能够直观地看到由位于最外层的线圈绕组首尾相连的一个环形线圈轨道40，实际中，可根据需要采用多个线圈绕组，各个线圈绕组自身的首尾相连，便得到多个环形线圈轨道40，可将这多个环形线圈轨道40并列放置组合成一个组合型环形线圈轨道，组合型环形线圈中各线圈绕组的绕线41方向相同，以保证各线圈绕组的绕线41中的电流方向相同，还可将各线圈绕组的绕线41电连接，以方便对各线圈绕组的绕线41同时供电同时断电；当设计为组合型环形线圈轨道时，还可以相应地增加电源单元10、第一磁铁20以及第二磁铁30的个数，本实施例对环形线圈轨道的个数、电源单元的个数、第一磁铁的个数以及第二磁铁的个数不作具体限定。图3为本发明实施提供的一种磁动力***中所采用的两个线圈绕组结构示意图，如图3所示，示例性地示出了采用两个线圈绕组的情况。
将第一磁铁20和第二磁铁30分别设置于电源单元10的两端，并将第一磁铁20与电源单元10的正极固定连接，第二磁铁30与电源单元10的负极固定连接，使得电源单元10通过其正极和负极向第一磁铁20和第二磁铁30提供电流。如图2中示例性地，电源单元10包括正极和负极，且向第一磁铁20和第二磁铁30提供电流i，根据电源单元10内部电流i从负极流向正极的原理，第一磁铁20和第二磁铁30中电流i的方向相反。
环形线圈轨道40的中心轴与地面平行，继续参照图2中示例性地，当第一磁铁20、第二磁铁30以及电源单元10设置于环形线圈轨道40的内圈面上，第一磁铁20和第二磁铁30均与内圈面接触电连接时，电源单元10可通过第一磁铁20和第二磁铁30向线圈绕组提供电流i，根据电流i的方向，采用右手定则，判断出当前方向的电流i在环形线圈轨道40内产生的磁场方向，并表示出Nq极和Sq极(图2中的虚线为磁感线)。此时继续根据第一磁铁20中电流i的方向判断出第一磁铁20的磁场方向，并表示出N1极，以及根据第二磁铁30中电流i的方向判断出第二磁铁30的磁场方向，并表示出N2极。由此可以看出，沿电源单元10的负极指向正极的方向，第一磁铁20的磁场极性与环形线圈轨道40的内圈面上靠近自身处的磁场极性相反，将产生异性相吸的现象；沿电源单元10的正极指向负极的方向，第二磁铁30的磁场极性与环形线圈轨道40的内圈面上靠近自身处的磁场极性相同，将产生同性相斥的现象。这样，沿电源单元10的负极指向正极方向，第一磁铁20和第二磁铁30整体受到环形线圈轨道40同一方向的磁场力F，驱使第一磁铁20、第二磁铁30和电源单元10在环形线圈轨道40内运动，第一磁铁20、第二磁铁30和电源单元10在环形线圈轨道40内运动的运动，使得环形线圈轨道40的重心发生移动，促使环形线圈轨道40运动，在电源单元10持续供电的情况下，或者没有向环形线圈轨道40提供足够大摩擦力的情况下，磁动力***如此循环保持运动。
综上所述，本发明实施例提供的磁动力***，通过线圈绕组在为磁动力***的动力***提供磁场的同时为磁动力***提供环形线圈轨道，且采用电源单元分别为磁动力***提供产生磁场的电流条件，据此，把轨道做成动力***的一部分，降低了磁动力***运动时对外部环境的要求，仅需磁动力***自身即可承载第一磁铁、第二磁铁及电源单元的运动，而无需像磁悬浮列车等提供专门的运行轨道，正常大地地面即可运动，实现了无轨道磁动力驱动，为高效环保的磁动力物流运输奠定基础。其中，第一磁铁、第二磁铁以及电源单元设置于环形线圈轨道的内圈面上，可以是直接将第一磁铁、第二磁铁以及电源单元放置于环形线圈轨道的内圈面上，使得电源单元能够通过第一磁铁、第二磁铁为环形线圈轨道提供电流即可。
可选地，各线圈绕组的绕线匝数相等。
具体地，实际中，根据需要采用多个线圈绕组时，可设置各线圈绕组的绕线匝数相等，使得在利用多个环形线圈轨道组合成一个组合型环形线圈轨道后，第一磁铁、第二磁铁在组合型环形线圈轨道的内圈面的任意位置处所受磁场力均匀，进而保证磁动力***运动的平稳性。
可选地，线圈绕组的绕线的材质包括铜。
具体地，线圈绕组的绕线可以是铜线，即为铜线圈绕组，为磁动力***提供磁场产生条件，经济实惠；绕线除了是铜线以外，还可以是银或铝等导电材料。
可选地，电源单元的形状为圆柱体；电源单元沿轴方向位于环形线圈轨道的内圈面的中部。
具体地，选择电源单元的形状为圆柱体，且其沿轴方向设置于环形线圈轨道的内圈面的中部，使得第一磁铁、第二磁铁在环形线圈轨道的内圈面的任意位置处所受磁场力均匀，进一步保证磁动力***运动的平稳性。
可选地，电源单元的形状为圆柱体；电源单元沿轴方向与环形线圈轨道的中心轴不重合。
具体地，选择电源单元的形状为圆柱体，其沿轴方向与环形线圈轨道的中心轴可以呈一夹角或者垂直时，第一磁铁、第二磁铁均可以受到沿其轴方向的磁场力，从而第一磁铁、第二磁铁沿其轴被驱使运动。示例性地，继续参见图1-图3，电源单元10沿轴方向与环形线圈轨道40的中心轴垂直，此时第一磁铁20和第二磁铁30受到的磁场力最大。然而，图4为本发明实施提供的另一种磁动力***结构示意图，如图4所示，当电源单元10沿轴方向与环形线圈轨道40的中心轴重合时，图4中的电源单元10的轴方向和环形线圈轨道40的中心轴方向都是垂直于纸面方向，第一磁铁、第二磁铁只能受到与其轴方向垂直的磁场力，第一磁铁、第二磁铁无法沿其轴被驱使运动，从而整个磁动力***无法运动。
可选地，各环形线圈轨道的直径相等。
具体地，实际中，根据需要采用多个线圈绕组时，可设置环形线圈轨道的直径相等，以使得第一磁铁、第二磁铁在组合型环形线圈轨道的内圈面运动的平稳性，进而保证磁动力***运动的平稳性。
可选地，电源单元包括蓄电池或干电池。
具体地，电源单元可以是蓄电池或者干电池，相应的，第一磁铁和第二磁铁可以是圆圈形状的永磁铁，便于与蓄电池或干电池进行固定连接。
可选地，线圈绕组的绕线形状包括圆形、方形或多边形。
具体地，线圈绕组的绕线形状可以是圆形、方形或者多边形，只需保证线圈绕组的首尾相连后形成环形线圈轨道即可，以能够保证磁动力***的运动。
本发明实施例还提供了一种磁动力运输设备，该磁动力运输设备包括如上述第一方面任一所述的磁动力***，运输物设置于第一磁铁、电源单元和第二磁铁的上方。
具体地，在能够实现如上述技术方案中任一所述的磁动力***的技术效果的基础上，可将运输物置于第一磁铁、电源单元和第二磁铁的上方，此时第一磁铁、电源单元和第二磁铁以及环形线圈轨道运动时，运输物被便运输，实现了无轨道磁动力物流输送，即可实现高效环保的磁动力物流运输。可选地，环形线圈轨道的直径小于等于两米。具体地，将环形线圈轨道的直径设置为小于等于两米，并提供相应电源大小电源单元，以及相应大小的第一磁铁和第二磁铁，有利于运输高度在两米以内的运输物，从而有利于在日常生活中使用，因此，按照实际日常生活需要设置时，环形线圈轨道的直径还可不仅仅限制于两米以内。另外，参考图1中的位于环形线圈轨道40外侧的外壳42，该外壳42在实际中可以与环形线圈轨道40贴合设置，起到保护环形线圈轨道40的作用。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种磁动力***，其特征在于，包括：
电源单元，所述电源单元包括正极和负极；所述正极和所述负极分别位于所述电源单元的两端；
位于所述电源单元两端的第一磁铁和第二磁铁；其中，所述第一磁铁与所述电源单元的正极固定连接，所述第二磁铁与所述电源单元的负极固定连接；
至少两个线圈绕组，各所述线圈绕组的绕线方向相同，所述线圈绕组的首尾连接形成环形线圈轨道，所述环形线圈轨道的中心轴与地面平行；各所述线圈绕组的绕线匝数相等；
所述第一磁铁、所述第二磁铁以及所述电源单元设置于所述环形线圈轨道的内圈面上；所述第一磁铁和所述第二磁铁均与所述内圈面接触电连接，以使所述电源单元通过所述第一磁铁和所述第二磁铁向所述线圈绕组提供电流，在所述环形线圈轨道内产生磁场，驱使所述第一磁铁、所述第二磁铁和所述电源单元在所述环形线圈轨道内运动。
2.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，所述线圈绕组的绕线的材质包括铜。
3.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，所述电源单元的形状为圆柱体；所述电源单元沿轴方向位于所述环形线圈轨道的内圈面的中部。
4.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，所述电源单元的形状为圆柱体；所述电源单元沿轴方向与所述环形线圈轨道的中心轴不重合。
5.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，各所述环形线圈轨道的直径相等。
6.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，所述电源单元包括蓄电池或干电池。
7.根据权利要求1所述的磁动力***，其特征在于，所述线圈绕组的绕线形状包括圆形、方形或多边形。
8.一种磁动力运输设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的磁动力***，运输物设置于所述第一磁铁、所述电源单元和所述第二磁铁的上方。
9.根据权利要求8所述的磁动力运输设备，其特征在于，所述环形线圈轨道的直径小于等于两米。
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