无源磁浮实现稳定平衡的方法及用途技术

本发明专利技术涉及物理学，用于无源磁浮达到稳定平衡的方法，以及该方法在无磨损心脏泵、高速列车及超静音螺旋桨的应用。其特征在于：引用非磁力，单独作用或与磁力共同作用，使浮体实现至少一个自由度的平衡稳定；或者利用浮体运动（转动）惯量，实现浮体至少一个自由度的稳定平衡；用于心脏泵，解决转子与定子之间的磨损问题；用于高速列车，降低列车高速运行时的振动及噪音；用于螺旋桨，实现超静音运行。其优点是：不需要位置测量及反馈控制，不需要冷却超导体的系统，不消耗附加的电能，结构简单成本低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物理领域，特指一种无源磁浮实现稳定平衡的方法以及该方法在无磨损心脏泵、其他机械泵、高速列车及超静音螺旋桨的用途。本专利技术的目的是这样实现的由永磁力实现浮体5个自由度的稳定平衡，最后一个自由度的平衡，通过非磁力单独作用，达到稳定。或者最后一个自由度的平衡，通过非磁力与永磁力共同作用，达到稳定；或者利用浮体的运动(转动)惯量与非磁力共同作用，达到稳定。该方法应用于心脏泵或其他机械泵，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，旋转由轴向(径向)驱动时，促使转子无源磁浮的非磁力为轴向(径向)流体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。该方法应用于高速列车，其特征是，实现列车无源磁浮的非磁力为列车车厢两侧升力翼产生的升力，其与列车底部磁钢及轨道磁钢之间的永磁力，共同承担列车重量，实现列车的悬浮；该方法应用于螺旋桨，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，径向(轴向)驱动旋转时，促使转子的无源磁浮的非磁力为径向(轴向)液体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。本专利技术的优点无源磁浮可以消除轴承磨损，降低振动及噪音，而不需要位置测量及反馈控制，不需要超导冷却系统，不增加额外的装置及机构，不消耗附加的电能，结构简单，降低造价。附图说明图1为无源磁浮单心室辅助心脏泵结构示意2为无源磁浮双心室辅助心脏泵结构示意3为无源磁浮高速列车原理示意4为无源磁浮超静音螺旋桨原理图1.定子线圈 2.转子磁钢 3.永磁轴承 4.出口 5.进口 6.叶轮 7.接触点 8.左叶轮9.右叶轮 10.车厢 11.升力翼 12.铁轨 13.磁钢 14.螺旋桨具体实施方式单心室辅助泵结构如图1所示，转子磁钢2及叶轮6所在之转子，径向由永磁轴承3支承，轴向与电机线圈1有一点7接触，当线圈通电产生旋转磁场后，带动转子旋转，叶轮输送的血液将对转子产生反作用力，成为使无源磁浮实现稳定平衡的非磁力，其与转子的运动惯量共同作用，促使转子从接触点脱开，实现完全的悬浮。双心室辅助泵结构如图2所示，转子磁钢2与左叶轮8、右叶轮9所在之转子，径向也是由永磁轴承3支承，轴向没有轴承。当电机定子线圈1产生旋转磁场后，带动转子旋转，左、右叶轮8，9输送血液。由于左叶轮输送的压力高于右叶轮输送的压力，因此有血流从左泵通过转子与定子之间的间隙流向右泵。如果转子与定子不同心，上述间隙大的地方血流流量就大些；根据贝努里能量方程，该处的压力就小些。间隙大的地方压力小，间隙小的地方压力大，其压力差形成一个恢复力，促使转子回归中心位置。正是这种液体力为本专利技术所述的使无源磁浮实现稳定平衡的非磁力，其与永磁轴承的磁力一起，维持磁浮转子的稳定平衡。无源磁浮高速列车的原理如图3所示。车厢底部和轨道上均铺有磁钢13，同时车厢底部装有车轮。当列车前进速度足够大时，车厢两侧升力翼11产生的升力，与磁钢13之间的斥力迭加，克服车厢10的重量，实现完全的悬浮。无源磁浮超静音螺旋桨的结构如图4所示。螺旋桨14的转子径向由永磁轴承3支承，转子磁钢2与定子线圈1铁心之间也有一点接触。当螺旋桨转速足够大时，产生一定的转动惯性，其与转子旋转时流体对转子产生的反作用共同作用，使转子将从接触点脱开，如图1所示心脏泵的原理一样。当然，螺旋桨也可如同图2所示心脏泵的设计一样，采用径向驱动的方式，达到同样的效果。权利要求1.一种无源磁浮实现稳定平衡的方法，由永磁力实现浮体最多5个自由度的稳定平衡，最后至少一个自由度的平衡，通过非磁力单独作用，达到稳定。2.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，其特征在于最后至少一个自由度的平衡，通过非磁力与永磁力共同作用，达到稳定。3.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，其特征在于利用浮体的运动(转动)惯量与非磁力共同作用，达到稳定。4.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于心脏泵或其他机械泵，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，旋转由轴向(径向)驱动时，促使转子无源磁浮的非磁力为轴向(径向)流体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的稳定悬浮。5.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于高速列车，其特征是，实现列车无源磁浮的非磁力为列车车厢两侧升力翼产生的升力，其与列车底部磁钢及轨道磁钢之间的永磁力，共同承担列车重量，实现列车稳定的悬浮；6.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于螺旋桨，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，径向(轴向)驱动旋转时，促使转子无源磁浮的非磁力为径向(轴向)液体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。全文摘要本专利技术涉及物理学，用于无源磁浮达到稳定平衡的方法，以及该方法在无磨损心脏泵、高速列车及超静音螺旋桨的应用。其特征在于引用非磁力，单独作用或与磁力共同作用，使浮体实现至少一个自由度的平衡稳定；或者利用浮体运动(转动)惯量，实现浮体至少一个自由度的稳定平衡；用于心脏泵，解决转子与定子之间的磨损问题；用于高速列车，降低列车高速运行时的振动及噪音；用于螺旋桨，实现超静音运行。其优点是不需要位置测量及反馈控制，不需要冷却超导体的系统，不消耗附加的电能，结构简单成本低。文档编号E01B25/30GK1443947SQ0311302公开日2003年9月24日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日专利技术者钱坤喜 申请人:江苏大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源磁浮实现稳定平衡的方法，由永磁力实现浮体最多５个自由度的稳定平衡，最后至少一个自由度的平衡，通过非磁力单独作用，达到稳定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱坤喜，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]