一种超导体磁悬浮载人平衡车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超导体磁悬浮载人平衡车。该平衡车系统分为行车轨道和平衡车两大部分。行车轨道由直轨道和弯轨道组成，并由永磁体悬浮系统和直线电机感应系统构成。平衡车由超导体悬浮导向系统、直线电机驱动系统、控制系统和供电系统构成。该平衡车由直线电机驱动，并通过旋转手把或位置感应和无线通讯来实现控制平衡车运动。本产品超导体磁悬浮载人平衡车作为一种新型多功能短途代步工具，不仅可以广泛应用于校园、住宅区和游乐场等场合，亦可应用于工厂流水线、快递分拣传送带等特殊场合，还可以作为游客休闲娱乐的观光设施、行动不便人士的出行工具和物料运输的载体。

A superconductor magnetic levitation manned balance vehicle

The utility model discloses a superconducting magnetic suspension manned balance vehicle. The balancing vehicle system is divided into two parts: running track and balancing vehicle. The traveling track consists of straight track and curved track, and consists of permanent magnet suspension system and linear motor induction system. The balancing vehicle is composed of superconductor suspension guidance system, linear motor drive system, control system and power supply system. The balancing car is driven by a linear motor and controlled by rotating handlebars or position induction and wireless communication. As a new type of multi-functional short-distance transportation tool, the superconductor magnetic levitation manned balancing vehicle can be widely used not only in campus, residential areas and playgrounds, but also in factory assembly lines, express sorting conveyor belts and other special occasions. It can also be used as tourist leisure and entertainment sightseeing facilities, mobility inconvenience. Shi's travel tool and carrier for material transportation.

【技术实现步骤摘要】
一种超导体磁悬浮载人平衡车
本技术涉及短途交通运输工具领域，具体涉及一种超导体磁悬浮载人平衡车。
技术介绍
基于超导体的磁悬浮载人平衡车是一种结合超导体悬浮技术和磁悬浮直线电机驱动技术为一体的新型超导体磁悬浮载人平衡车，它之所以被归类于平衡车是因为其外观与普通轮式平衡车相似，即都拥有载人底座和扶手，区别在于其（超导体磁悬浮载人平衡车）利用超导体提供悬浮力和导向力，比传统磁悬浮列车少了轮子。相比起传统的平衡车在行进中减少了摩擦阻力，特别是无接触面间的摩擦阻力，极大地节约能源，安全环保，且由于其（超导体磁悬浮平衡车）采用了直线电机的驱动方式，可以有更好的驱动能力，可以安装在工厂流水线、快递分拣传送带等特殊场合作为物料运输的载体。这在迄今为止公开的专利、非专利文献和实际应用中均未见诸相应的技术启示。传统的轮式平衡车通常采用大扭矩的旋转电机作为驱动系统并且使用陀螺仪配合双轮或独轮作为平衡系统和支撑系统。该解决方案有严重的不足之处。第一，由于采用双轮或独轮作为支撑系统，在平衡车启动和运行时轮子与地面有很大的摩擦力，大扭矩电机为了能提供足够强的动力，通常需要瞬时通以大电流，不仅容易损坏电子元器件更有较大的安全隐患；第二，由于采用旋转电机和轮式支撑结构，其不能爬坡度大于30度的斜坡使其使用场合受到严重的限制；第三，由于采用陀螺仪配合双轮或独轮作为平衡系统，当平衡车受到很强的外力或当需要急刹车时由于平衡系统反应时间和反应限度的限制，容易导致摔车等严重的交通事故发生。从理论上讲平衡车采用超导体量子锁定技术可以使其凌空悬浮和左右平衡，并采用直线电机驱动技术使其在行车轨道上安全平稳的行进。利用这种技术，由于平衡车与行车轨道无摩擦，不仅线圈不必通以大电流，且由于平衡车的载人底座的四个角均安装有导向系统，使其从结构设计层面解决了自平衡问题，无需使用陀螺仪辅助平衡系统，节约能源的同时降低由于紧急情况发生时平衡车来不及反应所带来的交通事故的概率。这同样在目前公开的专利和非专利文献和实际应用中均未见诸相应的技术启示。针对上述已有技术状况，本申请人作了持久而有益的探索与反复的设计及试验，最终形成了下面要介绍的技术方案。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种以超导体量子锁定理论为基础的磁悬浮载人平衡车，由于超导体采用四个角分布式安装的方式极大的增加了运行的稳定性并能减小运行时的摩擦力，降低发生交通事故的概率。特别地，本技术将直线电机应用在平衡车上，大大提高了平衡车的爬坡能力，使其能在更多特殊场合使用。本技术所采用的技术方案是：一种超导体磁悬浮载人平衡车，其中，铺设在铁板1上的行车轨道和悬浮在行车轨道上的平衡车两部分组成，底板上安装永磁体悬浮系统和直线电机感应系统，永磁体悬浮系统由特定排列的长方形永磁体2组成，每三个永磁体为一组，每组永磁体紧挨着排列形成单侧行车轨道，两单侧行车轨道对称安装在底板1上形成行车轨道；直线电机感应系统由特定排列的圆形永磁体3组成，圆形永磁体3紧密排列安装在行车轨道的中心对称轴上；平衡车由超导体悬浮导向系统、直线电机驱动系统、控制系统和供电系统组成；超导体悬浮导向系统由悬浮导向装置和绝热装置组成，导向装置由两个有一定厚度和高度的内圆环4和外圆环5构成，两同心圆环焊接在同一圆形底板6上，螺帽7旋紧在内圆环4上；绝热装置由二氧化硅气凝胶毡黏贴在导向装置外圆环5内侧和两圆环之间的圆形底板6上，二氧化硅气凝胶涂料均匀涂抹在外圆环5外侧；直线电机驱动系统由感应装置和驱动装置构成，感应装置为双极性霍尔元件8，其安装在驱动装置的两两电磁铁9之间的位置，驱动装置为安装在平衡车底部的多个大小一致的电磁铁9；控制系统由中央处理器、无线通讯模块、直线电机驱动模块、角度倾斜模块等组成；供电系统由多节锂电池级联组成，并板载稳压电路，分别输出两路电压，一路共控制系统使用，一路供直线电机驱动系统使用。在具体的实施方式中，其中的底板1材料采用超高磁导率的冷轧铁板或硅钢片，其有益效果是，高磁导率的冷轧铁板和硅钢片能将行车轨道上的永磁体悬浮系统的组与组之间的长方形永磁体牢牢吸引住，永磁体与冷轧铁板或硅钢片的吸引力大于每两组永磁体之间的排斥力。在具体的实施方式中，其中安装在底板1上的永磁体悬浮系统的永磁体的排列顺序，长方形永磁体每三个排列成一组，从左到右分别是NSN，每组永磁体紧密排列磁极N对磁极N，磁极S对磁极S，紧密排列形成行车轨道，其有益效果是，特殊的排列方式使行车轨道上的磁感线形成特殊的“磁陷阱”，让平衡车在超导体导向系统的引导下沿着轨道行进。在具体的实施方式中，其中的安装在底板1上的直线电机感应系统，该系统由直径相等的圆形永磁体3紧密排列而成，每个圆形永磁体紧密排列，磁极S对磁极N，圆形磁铁的位置位于两行车轨道的中轴线上。其有益效果是，特殊的排列方式配合霍尔元件对磁场的感应，使直线电机更平稳地运行。在具体的实施方式中，其中的超导体磁悬浮载人平衡车上的载人底座10上有便携式可伸缩扶手11，扶手上有旋转手柄12。其有益效果是，用户可以通过旋转手柄来控制平衡车的运动速度。在具体的实施方式中，其中的超导体磁悬浮载人平衡车上的载人底座10的设计，载人底座长宽相等，中间有一凹槽其有益效果是，当不使用平衡车时可将扶手收纳以减少存放空间。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上的导向系统的内圆环4与外圆环5的结构，内圆环4外侧有螺旋纹13，外圆环5上有平行于圆形底板的平面14，平面上有四个螺丝孔15，其有益效果是，内圆环能与螺帽相互拴紧，使超导体固定在导向系统中。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上的导向系统，其分布在载人平衡车的载人底座的四个角上，且每个导向系统内都包含一个超导体16，其有益效果是使平衡车的四个角都受到均匀磁力的作用，使平衡车更平稳的导向和悬浮。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上感应装置的双极性霍尔元件8的安装位置为平衡车载人底座的第一个电磁铁9的前方，第一个电磁铁9与第二个电磁铁99中间，第二和第三个电磁铁中间位置，电磁铁9与永磁体的数量对应比例为3：2，其有益效果是，能更好地感应行车轨道上直线电机感应系统上的永磁体的磁场的变化。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上的控制系统的控制方式，用户可以通过自身重力倾斜，角度倾斜模块检测到用户肢体发出的信号，并送入中央处理器处理后，将信号导入直线电机驱动模块，其有益效果是，用户通过自身身体的倾斜提供向前或向后的信号给中央处理器以此来控制平衡车的运动。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上的控制系统的控制方式，用户通过上位机发送控制指令，中央处理器通过无线通讯模块传入的控制信号，判断用户的操作指令，再将信号导入直线电机驱动模块，其有益效果是，用户能通过电子设备远程控制平衡车的运动。在具体的实施方式中，其中的超导体载人平衡车上的控制系统和超导体的选型，中央处理器为STM32F407ZGT6，无线通讯模块为ESP8266，直线电机驱动模块为六臂全桥驱动电路，角度倾斜模块为GY-951三轴传感器，上位机包括但不限于电脑、平板、手机等电子设备，超导体为亿钡铜氧高温超导体16，其有益效果是，亿钡铜氧高温超导体16是目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导体磁悬浮载人平衡车，其特征在于，包括铺设在铁板上的行车轨道和悬浮在行车轨道上的平衡车两部分组成，底板（1）上安装永磁体悬浮系统和直线电机感应系统，永磁体悬浮系统由排列的长方形永磁体（2）组成，每三个永磁体为一组，每组永磁体紧挨着排列形成单侧行车轨道，两单侧行车轨道对称安装在底板（1）上形成行车轨道；直线电机感应系统由排列的圆形永磁体（3）组成，圆形永磁体（3）紧密排列平铺安装在行车轨道的中心对称轴上；平衡车由超导体悬浮导向系统、直线电机驱动系统、控制系统和供电系统组成；超导体悬浮导向系统由悬浮导向装置和绝热装置组成，导向装置由两个有厚度和高度的内圆环（4）和外圆环（5）构成，两同心圆环焊接在同一圆形底板（6）上，螺帽（7）旋紧在内圆环（4）上；绝热装置由二氧化硅气凝胶毡黏贴在导向装置外圆环（5）内侧和两圆环之间的圆形底板（6）上，二氧化硅气凝胶涂料均匀涂抹外圆环（5）外侧；直线电机驱动系统由感应装置和驱动装置构成，感应装置为双极性霍尔元件（8），其安装在驱动装置的两两电磁铁（9）之间的位置，驱动装置为安装在平衡车底部的6个大小一致的电磁铁（9）；控制系统由中央处理器、无线通讯模块、直线电机驱动模块、角度倾斜模块组成；供电系统由多节锂电池级联组成，并板载稳压电路，分别输出两路电压，一路供控制系统使用，一路供直线电机驱动系统使用。...

【技术特征摘要】
1.一种超导体磁悬浮载人平衡车，其特征在于，包括铺设在铁板上的行车轨道和悬浮在行车轨道上的平衡车两部分组成，底板（1）上安装永磁体悬浮系统和直线电机感应系统，永磁体悬浮系统由排列的长方形永磁体（2）组成，每三个永磁体为一组，每组永磁体紧挨着排列形成单侧行车轨道，两单侧行车轨道对称安装在底板（1）上形成行车轨道；直线电机感应系统由排列的圆形永磁体（3）组成，圆形永磁体（3）紧密排列平铺安装在行车轨道的中心对称轴上；平衡车由超导体悬浮导向系统、直线电机驱动系统、控制系统和供电系统组成；超导体悬浮导向系统由悬浮导向装置和绝热装置组成，导向装置由两个有厚度和高度的内圆环（4）和外圆环（5）构成，两同心圆环焊接在同一圆形底板（6）上，螺帽（7）旋紧在内圆环（4）上；绝热装置由二氧化硅气凝胶毡黏贴在导向装置外圆环（5）内侧和两圆环之间的圆形底板（6）上，二氧化硅气凝胶涂料均匀涂抹外圆环（5）外侧；直线电机驱动系统由感应装置和驱动装置构成，感应装置为双极性霍尔元件（8），其安装在驱动装置的两两电磁铁（9）之间的位置，驱动装置为安装在平衡车底部的6个大小一致的电磁铁（9）；控制系统由中央处理器、无线通讯模块、直线电机驱动模块、角度倾斜模块组成；供电系统由多节锂电池级联组成，并板载稳压电路，分别输出两路电压，一路供控制系统使用，一路供直线电机驱动系统使用。2.根据权利要求1所述的超导体磁悬浮载人平衡车，其特征在于所述的底板（1）的材料，底板材料采用超高磁导率的冷轧铁板或硅钢片。3.根据权利要求1所述的超导体磁悬浮载人平衡车，其特征在于所述安装在底板（1）上的永磁体悬浮系统的永磁体的排列顺序和直线电机感应系统永磁体的排列顺序，长方形永磁体（2）每三个排列成一组，从左到右分别是NSN，每组永磁体紧密排列磁极N对磁极N，磁极S对磁极S，紧密排列形成行车轨道，直线电机感应系统，该系统由直径相等的圆形永磁体（3）紧密排列而成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，杨健斌，韩嘉俊，许学礼，黄浩恩，刘石金，梁嘉祥，陈春雷，刘露露，梁燕珊，
申请(专利权)人：王慧，杨健斌，韩嘉俊，许学礼，黄浩恩，刘石金，梁嘉祥，陈春雷，刘露露，梁燕珊，
类型：新型
国别省市：广东,44