CN116572752B - 一种永磁电动悬浮对中导向*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁电动悬浮对中导向***，涉及永磁电动磁悬浮***技术领域，包括感应轨道以及悬浮装置，所述感应轨道上开设有通孔，通孔包括第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔对称设置在感应轨道的两侧，第一通孔和第二通孔均贯穿感应轨道；悬浮装置两侧对称设置有第一通孔和第二通孔，悬浮装置包括至少一个永磁体，永磁体的两端位于感应轨道的两侧，相邻两个永磁体之间相互接触构成永磁体阵列，永磁体阵列设置感应轨道的上方，永磁体阵列与感应轨道平行设置，永磁体阵列设置在感应轨道的中部，本发明通过将第一通孔和第二通孔对称设置在悬浮装置的两侧，在列车偏移时第一通孔或第二通孔可产生回复力进行对中，增强***运行的平稳性。

Description

一种永磁电动悬浮对中导向***

技术领域

本发明涉及永磁电动悬浮***技术领域，具体而言，涉及一种永磁电动悬浮对中导向***。

背景技术

永磁电动悬浮***结构简单，成本低、载重能力强，悬浮高度大，适用于高速及超高速运行场景。但永磁电动悬浮***是一个弱阻尼或零阻尼***一个微小的扰动会使得***极其不稳定。特别地，在高速运行过程中，强大的横向气体扰动和轨道不平整等因素将对该***造成较大的威胁。所以实现导向功能是保证其安全稳定运行的基础，在现有技术中，一般通过改变轨道的横截面形状，使轨道的横截面变为“弧形”，以此使左右两侧的轨道构成“U”或“V”的形状，永磁体与感应轨道相互作产生的排斥力不再垂直向上，而是垂直于轨道表面，与垂直方向产生一定的倾角，由悬浮力倾斜所产生的横向分力提供导向力，但是上述方案对两侧轨道以及磁体的对称性要求比较高，容易导致两侧相反的作用力无法在轨道的中线处完全抵消，致使列车发生倾斜运行的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁电动悬浮对中导向***，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本申请提供了一种永磁电动悬浮对中导向***，所述***包括：感应轨道和悬浮装置，所述感应轨道上开设有通孔，所述通孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔对称设置在感应轨道的两侧，所述第一通孔和所述第二通孔均贯穿所述感应轨道；所述悬浮装置两侧对称设置有所述第一通孔和所述第二通孔，所述悬浮装置包括至少一个永磁体，所述永磁体的两端位于所述感应轨道的两侧，相邻两个永磁体之间相互接触构成永磁体阵列，所述永磁体阵列设置在所述感应轨道的上方，所述永磁体阵列与所述感应轨道平行设置，所述永磁体阵列设置在所述感应轨道的中部。

可选的，至少一个所述第一通孔沿列车行驶方向设置，至少一个所述第二通孔沿列车行驶方向设置，所述第一通孔与所述第二通孔的大小相同。

可选的，所述第一通孔与所述第二通孔的形状相同，所述第一通孔与所述第二通孔的面积相同。

可选的，第一通孔与第二通孔的长度均小于永磁体的极距。

可选的，相邻两个所述第一通孔之间设置的间距为30mm-40mm。

可选的，所述永磁体的宽度大于所述第一通孔与所述第二通孔之间的间距。

可选的，所述永磁体的两端分别覆盖在所述第一通孔与所述第二通孔的上方。

可选的，所述永磁体覆盖在第一通孔上方的区域面积与所述永磁体覆盖在第二通孔上方的区域面积相同。

可选的，所述永磁体阵列的宽度小于所述第一通孔与所述第二通孔之间的间距加上第一通孔和第二通孔的宽度之和。

可选的，相邻两个所述永磁体之间的磁化角度差为45°。

本发明的有益效果为：

本发明通过在感应轨道上开设通孔，并将第一通孔和第二通孔对称设置在悬浮装置的两侧，当悬浮装置未对中运行发生偏移时，第一通孔或第二通孔可产生自动回复力进行对中，增强***运行的平稳性和安全性，同时通过在感应轨道上开设通孔实现悬浮装置的对中运行有效的解决了现有技术中需要对轨道进行高精度加工的问题以及两侧悬浮***对称问题，降低了轨道铺设的难度和维护成本，同时可以有效的防止列车运行发生倾斜。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的永磁电动悬浮对中导向***的三维结构示意图。

图2为本发明实施例中所述的永磁电动悬浮对中导向***居中运行示意图。

图3为本发明实施例中所述的导向力（回复力）随偏移量变化曲线图。

图4本发明实施例中所述的回复力随相邻两个第一通孔之间设置的间距变化曲线图。

图5为本发明实施例中所述的永磁电动悬浮对中导向***侧向力分析图。

图中标记：1、感应轨道；2、第一通孔；3、永磁体；4、第二通孔。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例提供了一种永磁电动悬浮对中导向***，所述***包括：感应轨道1和悬浮装置，感应轨道1上开设有通孔，通孔包括第一通孔2和第二通孔4，第一通孔2和第二通孔4对称设置在感应轨道1的两侧，第一通孔2和第二通孔4均贯穿感应轨道1；悬浮装置两侧对称设置有第一通孔2和第二通孔4，悬浮装置包括至少一个永磁体3，永磁体3的两端位于感应轨道1的两侧，相邻两个永磁体3之间相互接触构成永磁体阵列，永磁体阵列设置在感应轨道1的上方，永磁体阵列与感应轨道1平行设置，永磁体阵列设置在感应轨道1的中部，将第一通孔2和第二通孔4对称设置在悬浮装置的两侧，如图2所示，图2为永磁电动悬浮对中导向***居中运行示意图，当悬浮装置对中运行时，悬浮装置与感应轨道1相互作用实现悬浮功能，该情况下，由于磁通量的变化而导致围绕两侧的第一通孔2和第二通孔4会产生感应涡流，但是由于永磁体3处于对中状态，两侧感应电流矢量相同，不会产生横向力，从而确保对中运行；当***受到扰动整体发生x负方向偏移时，由于感应轨道1两侧分布的第一通孔2和第二通孔4的影响，永磁体阵列受到感应轨道1对其的横向作用力不再为零，表现为阻碍***发生偏移的沿x正方向的力，以实现导向功能保证***对中运行，因此通过第一通孔或第二通孔可产生自动回复力进行对中，增强***运行的平稳性和安全性，同时通过在感应轨道上开设通孔实现悬浮装置的对中运行有限的解决了现有技术中需要对轨道进行高精度加工的问题降低了轨道铺设的难度和维护成本，同时可以有效的防止列车运行发生倾斜。

需要说明的是，永磁电动悬浮技术的原理主要基于楞次定律，当车载磁体在固定的弱磁性良导体上方发生运动时，会产生时变的空间磁场，导体与时变磁场相互作用，在其内部会产生感应电流，再由“电生磁”产生感应磁场以阻碍源磁场的变化。理论上，可认为这个感生磁场与源磁场间是等大反向的镜像关系。两个磁场在气隙内部相互叠加时，将会产生可以托起永磁体的力称为悬浮力，同时会产生阻碍磁体与导体轨道发生相对运动的磁阻力。另外，由于磁体横向磁场均匀分布，因此当车体与轨道发生横向偏移时，无法产生阻碍该运动的力，即车体无法按照轨道所限制的方向行进，车体不具备导向能力。本发明在轨道上开通孔技术，正是为永磁电动悬浮技术提供了自动对中的导向力，如图3所示，图3为导向力（回复力）随偏移量变化曲线图。

在本公开的一种具体实施方式中，至少一个第一通孔2沿列车行驶方向设置，至少一个第二通孔4沿列车行驶方向设置，第一通孔2与第二通孔4的大小相同，第一通孔2与第二通孔4的形状相同，第一通孔2与第二通孔4的面积相同，本发明对第一通孔2和第二通孔4的形状不做限定，将第一通孔2和第二通孔4设置为相同的形状和大小，才能为***提供更好的对中导向效果。

在本公开的一种具体实施方式中，第一通孔2与第二通孔4的长度均小于永磁体3的极距，可以确保悬浮装置为单个永磁体时***也具有对中导向效果，需要说明的是，列车沿感应轨道1运行的方向为第一通孔2与第二通孔4的长度方向。

在本公开的一种具体实施方式中，相邻两个第一通孔2之间设置的间距为30mm-40mm，如图4所示，图4为回复力随相邻两个第一通孔2之间设置的间距变化曲线图，在永磁体宽度为50mm的情况下，相邻两个第一通孔2之间的间隙由20mm变化到80mm导向力先增大，后减小，当间距为30mm-40mm时，回复力最大，因此将相邻两个第一通孔2之间的间距设置为30mm-40mm时，对中导向效果最佳。

在本公开的一种具体实施方式中，永磁体3的宽度大于第一通孔2与第二通孔4之间的间距，永磁体3的两端分别覆盖在第一通孔2与第二通孔4的上方，永磁体3覆盖在第一通孔2上方的区域面积与永磁体3覆盖在第二通孔4方的区域面积相同，使感应轨道上的涡流两侧对称分布，可以确保悬浮列车的对中运行；当永磁体3覆盖在第一通孔2上方的区域面积与永磁体3覆盖在第二通孔4上方的区域面积不相同时，则表示***受到外界干扰，永磁体阵列发生偏移，偏向的一侧永磁体阵列磁场与通孔重叠面积增加，背离的一侧永磁体阵列磁场与通孔重叠面积减小，感应轨道1对称平衡被打破，其对永磁体阵列产生的侧向力指向偏离一侧，***整体表现为受到阻碍偏移的回复力，实现导向，例如：如图5所示，当永磁体阵列发生X负方向的偏移，d为X负方向偏移量，此时第一通孔2和第二通孔4中感应产生的涡流分布平衡状态将会打破，偏移侧涡流值增大，另一侧减小，从而产生沿x方向的回复力，阻碍永磁体阵列的偏移趋势，使永磁体3覆盖在第一通孔2上方的区域面积与永磁体3覆盖在第二通孔4上方的区域面积重新趋于相同，以实现悬浮列车的对中运行。

在本公开的一种具体实施方式中，永磁体阵列的宽度小于第一通孔2与第二通孔4之间的间距加上第一通孔2和第二通孔4的宽度之和，当永磁体阵列的宽度大于第一通孔2与第二通孔4之间的间距加上第一通孔2和第二通孔4的宽度之和，列车无法实现对中导向的功能，需要说明的是，垂直于列车沿感应轨道1运行的方向为第一通孔2与第二通孔4的宽度方向。

在本公开的一种具体实施方式中，相邻两个永磁体3之间的磁化角度差为45°,当相邻两个永磁体3之间的磁化角度差为45°时，永磁电动悬浮对中导向***具有更好的对中导向效果。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：

感应轨道(1)，所述感应轨道(1)上开设有通孔，所述通孔包括第一通孔(2)和第二通孔(4)，所述第一通孔(2)和所述第二通孔(4)对称设置在感应轨道(1)的两侧，所述第一通孔(2)和所述第二通孔(4)均贯穿所述感应轨道(1)；以及

悬浮装置，所述悬浮装置两侧对称设置有所述第一通孔(2)和所述第二通孔(4)，所述悬浮装置包括至少一个永磁体(3)，所述永磁体(3)的两端位于所述感应轨道(1)的两侧，相邻两个永磁体(3)之间相互接触构成永磁体阵列，所述永磁体阵列设置在所述感应轨道(1)的上方，所述永磁体阵列与所述感应轨道(1)平行设置，所述永磁体阵列设置在所述感应轨道(1)的中部；

其中，第一通孔(2)与第二通孔(4)的长度均小于永磁体(3)的极距；

其中，所述永磁体(3)的宽度大于所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)之间的间距，通过第一通孔(2)和第二通孔(4)产生的感应涡流实现永磁体(3)的对中。

2.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：至少一个所述第一通孔(2)沿列车行驶方向设置，至少一个所述第二通孔(4)沿列车行驶方向设置，所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)的大小相同。

3.根据权利要求2所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)的形状相同，所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)的面积相同。

4.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：相邻两个所述第一通孔(2)之间设置的间距为30mm-40mm。

5.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：所述永磁体(3)的两端分别覆盖在所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)的上方。

6.根据权利要求5所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：所述永磁体(3)覆盖在第一通孔(2)上方的区域面积与所述永磁体(3)覆盖在第二通孔(4)上方的区域面积相同。

7.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：所述永磁体阵列的宽度小于所述第一通孔(2)与所述第二通孔(4)之间的间距加上第一通孔(2)和第二通孔(4)的宽度之和。

8.根据权利要求1所述的永磁电动悬浮对中导向***，其特征在于：相邻两个所述永磁体(3)之间的磁化角度差为45°。