一种磁悬浮系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种磁悬浮系统，包括磁悬浮轨道和悬浮于磁悬浮轨道上方的磁悬浮车体，所述磁悬浮车体的下方设置有磁轮，所述磁悬浮轨道上形成有磁轮导轨，磁悬浮车体上的所述磁轮可容纳在磁悬浮轨道上的所述磁轮导轨中，磁悬浮车体通过所述磁轮与所述磁轮导轨在相对转动下产生的电磁斥力保持静态和动态悬浮。本实用新型专利技术的磁悬浮系统解决了传统被动式悬浮系统不能静态悬浮的问题，取消了传统被动式磁浮列车低速下的支撑轮或导向轮等支撑导向结构，降低了车辆的建造成本以及系统的建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮系统
本技术属于磁悬浮
，尤其涉及一种可静态悬浮的被动式磁悬浮系统。
技术介绍
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能通常由磁力来完成。传统的被动式磁悬浮技术具有无需控制、结构简单的优势，但也存在着明显的不足，例如不能静态悬浮，即现有的被动式磁悬浮需在车体具有一定速度下才能实现悬浮，这一不足不能消除静止及低速运动下车轨之间的接触，变相地提高了对线路的要求和系统成本。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的问题，本技术提供了一种可静态悬浮的磁悬浮系统。为实现上述目的，本技术的磁悬浮系统的具体技术方案如下：一种磁悬浮系统，包括磁悬浮轨道和悬浮于磁悬浮轨道上方的磁悬浮车体，所述磁悬浮车体的下方设置有磁轮，所述磁悬浮轨道上形成有磁轮导轨，磁悬浮车体上的所述磁轮可容纳在磁悬浮轨道上的所述磁轮导轨中，磁悬浮车体通过所述磁轮与所述磁轮导轨之间的电磁斥力保持静态和动态悬浮。进一步，所述磁轮为圆柱体型的海尔贝克磁轮，海尔贝克磁轮中具有由永久磁铁排列而成的海尔贝克磁环，旋转的磁轮与所述磁轮轨道之间产生电磁斥力以将磁悬浮车体保持静态和动态悬浮。进一步，所述磁轮包括海尔贝克磁环和驱动海尔贝克磁环转动的旋转电机。进一步，所述旋转电机设置在海尔贝克磁环的一侧，海尔贝克磁环与旋转电机通过电机主轴固定，以使海尔贝克磁环的转速与旋转电机的转速同步。进一步，所述旋转电机为可调速电机。进一步，所述磁轮包括多个且设置在磁悬浮车体的底部边缘位置，多个磁轮同步旋转产生电磁斥力以支撑磁悬浮车体。进一步，磁轮导轨呈柱形槽状以容纳磁轮。进一步，所述磁悬浮轨道呈U字形，磁轮导轨设置于磁悬浮轨道内侧的凹角位置，磁悬浮轨道中的磁轮导轨为对称结构，磁轮导轨的横截面由3/4段圆弧和90度开口角组成，90度开口角的中线与水平线的夹角为45度。进一步，磁悬浮车体底部设置有直线感应电机为电机初级，磁悬浮轨道内安装感应板作为电机次级，以驱动磁悬浮车体在低速下运行。进一步，磁悬浮车体底部设置长定子直线同步电机和由直线同步电机驱动移动的海尔贝克直线型永磁阵列为电机初级，磁悬浮轨道内铺设绕组线圈为电机次级，或者悬浮车体底部设置高温/低温超导磁体作电机初级，磁悬浮轨道内铺设绕组线圈为电机次级，以驱动磁悬浮车体在高速下运行。本技术的磁悬浮系统解决了传统被动式悬浮系统不能静态悬浮的问题，取消了被动式磁浮列车低速下的支撑轮或导向轮等支撑导向结构，降低了车辆的建造成本以及系统的建设成本。附图说明图1为本技术磁悬浮系统的透视图；图2为本技术磁悬浮系统的主视图；图3为本技术磁悬浮系统中环型海尔贝克(Halbach)永磁阵列磁轮的主视图；图4为图3中磁悬浮系统中磁轮的侧视图；图5为本技术磁悬浮系统中弧形轨道的结构示意图。具体实施方式为了更好地了解本技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本技术的磁悬浮系统做进一步详细的描述。如图1-5所示，本技术的磁悬浮系统是基于海尔贝克(Halbach)永久磁铁聚磁效应结构的基础进行设计，该磁悬浮系统包括磁悬浮轨道20和悬浮于磁悬浮轨道20上方的磁悬浮车体10。磁悬浮车体10的下方设置有磁轮11，例如磁轮11设置在磁悬浮车体10的两侧边缘位置。磁悬浮轨道20上形成有磁轮导轨21，该磁轮导轨21呈槽状并且沿磁悬浮车体10方向延伸，也即磁轮导轨21沿磁悬浮轨道20方向延伸，磁悬浮车体10上的磁轮11可容纳在磁悬浮轨道20上的磁轮导轨21中，磁悬浮车体10依靠磁轮11与磁轮导轨21之间的电磁力，即所述磁轮与所述磁轮导轨在相对转动下产生的电磁斥力保持静态和动态悬浮，从而可实现静态和动态下的悬浮。上述磁轮11为圆柱体型的海尔贝克(Halbach)磁轮11，该磁轮11在旋转情况下可与导电非导磁的磁轮导轨21产生电磁斥力，例如磁轮导轨21为铝板、铜板等感应板制造的导电非导磁磁轮11轨道，磁轮11可设置在磁悬浮车体10的四角边缘位置，磁轮11例如包括4个，4个磁轮11进行同步旋转产生电磁斥力以支撑磁悬浮车体10，从而无需任何控制即可实现磁轮11悬浮功能，达到悬浮导向功能。如图3-4所示，磁轮11包括海尔贝克(Halbach)磁环111和驱动海尔贝克(Halbach)磁环111转动的旋转电机112，海尔贝克(Halbach)磁环111是以永久磁铁按照海尔贝克(Halbach)环形结构形式排列而成，如图3所示。优选地，海尔贝克(Halbach)磁环中，环行的海尔贝克(Halbach)阵列包括10-20等分的偶数磁极，例如分成了16等分(也可根据实际要求以不同的比例划分)，每一等分辅以不同的充磁角度构成4个磁极(N-S-N-S)，具体的磁极数和阵列等分划分可根据实际需求，如承载能力、电机转速限制等予以确定。如图4所示，旋转电机设置在磁环的一侧，磁环与旋转电机通过电机主轴固定，使得磁环的转速与旋转电机的转速严格同步，便于实现对磁环转速的精确控制，有利于实现车体的稳定悬浮。由此，每个磁悬浮车体10下方安装有磁轮11，每个磁轮11由旋转电机驱动绕电机主轴转动，通过调节旋转电机的转速来调节悬浮高度和调整悬浮导向刚度，即可以通过转速调节实现变悬浮高度和悬浮导向刚度的特性，从而适应不同速度下磁悬浮车体10的稳定性要求。如图2和图5所示，上述磁悬浮轨道20呈U字形，磁轮导轨21设置于磁悬浮轨道20内侧的凹角位置，磁轮导轨21对应地设置为柱形槽状，以方便磁轮11容纳并悬浮在磁轮导轨21中。优选地，磁悬浮轨道20中的磁轮导轨21为对称结构，磁轮导轨21的横截面为3/4段圆弧和90度开口角组成(参见图5)，90度开口角的中线与水平线的夹角为45度。这种结构设计的好处在于，电动磁力的合力方向与水平方向近似成45度角，有利于增加列车的导向能力。此外，柱体形磁轮导轨21受力均匀，能降低磁悬浮轨道20的技术要求，可在磁轮导轨21外侧安装水泥梁结构。进一步，如图5所示，对于本技术磁悬浮系统中的牵引动力，磁悬浮系统在低速情况采用直线感应电机作为动力装置，磁悬浮车体10底部中间安装电机初级12，磁悬浮轨道20内安装感应板(如铝板或铜板)作为电机次级22。磁悬浮系统在高速情况下，采用长定子直线同步电机的作为动力装置，磁悬浮车体10底部中间安装海尔贝克(Halbach)直线型永磁阵列(磁轮11为环形永磁阵列)或者高温/低温超导磁体作为电机初级12，磁悬浮轨道20内铺设绕组线圈作为电机次级22。由此，磁悬浮系统中，磁悬浮车体10的牵引可根据速度要求的不同，选用直线感应电机或者长定子直线同步电机，其中对于低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮系统，包括磁悬浮轨道和悬浮于磁悬浮轨道上方的磁悬浮车体，其特征在于，所述磁悬浮车体的下方设置有磁轮，所述磁悬浮轨道上形成有磁轮导轨，磁悬浮车体上的所述磁轮可容纳在磁悬浮轨道上的所述磁轮导轨中，磁悬浮车体通过所述磁轮与所述磁轮导轨之间的电磁斥力保持静态和动态悬浮。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮系统，包括磁悬浮轨道和悬浮于磁悬浮轨道上方的磁悬浮车体，其特征在于，所述磁悬浮车体的下方设置有磁轮，所述磁悬浮轨道上形成有磁轮导轨，磁悬浮车体上的所述磁轮可容纳在磁悬浮轨道上的所述磁轮导轨中，磁悬浮车体通过所述磁轮与所述磁轮导轨之间的电磁斥力保持静态和动态悬浮。


2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统，其特征在于，所述磁轮为圆柱体型的海尔贝克磁轮，海尔贝克磁轮中具有由永久磁铁排列而成的海尔贝克磁环，旋转的磁轮与所述磁轮导轨之间产生电磁斥力以将磁悬浮车体保持静态和动态悬浮。


3.根据权利要求2所述的磁悬浮系统，其特征在于，所述磁轮包括海尔贝克磁环和驱动海尔贝克磁环转动的旋转电机。


4.根据权利要求3所述的磁悬浮系统，其特征在于，所述旋转电机设置在海尔贝克磁环的一侧，海尔贝克磁环与旋转电机通过电机主轴固定，以使海尔贝克磁环的转速与旋转电机的转速同步。


5.根据权利要求3所述的磁悬浮系统，其特征在于，所述旋转电机为可调速电机。


6.根据权利要求2所述的磁悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧星，毛凯，张艳清，武震啸，邹东升，胡道宇，吕民东，龚珺，王慕昊，李萍，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11