一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，该发明专利技术的悬浮装置部分包括永磁磁盘，四台带动磁盘旋转的驱动电机，悬浮架车体，联轴器以及空气弹簧；轨道部分包括平板型的悬浮轨道，T字型的导向/驱动轨道。四台驱动电机对称安装在车体悬浮架的四角处，驱动电机通过联轴器连接永磁磁盘，并在运行时带动磁盘旋转，悬浮装置位于平板悬浮轨道上方且存在悬浮气隙，导向轨道安装在悬浮轨道中央并与磁盘的侧面存在导向气隙。采用本发明专利技术中提出的悬浮导向驱动一体化装置，可以在不安装额外导向机构和直线电机的条件下使装置同时具有悬浮、导向、调速驱动和制动功能，结构紧凑，可广泛用于载运领域、工业传输领域、超净间搬运等场合。超净间搬运等场合。超净间搬运等场合。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置


[0001]本专利技术涉及电动磁力式磁悬浮运输领域，具体涉及一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置。

技术介绍

[0002]磁悬浮运输是一种通过电磁力使运输平台悬浮在轨道上，采用直线电机驱动的技术。相比于传统的轮轨运输方式，磁浮运输中不存在轮轨摩擦关系，具有可高速运行、低噪声、强爬坡能力以及损耗小等优势。磁浮运输技术能够广泛运用于轨道载人交通，货物运输以及直线定位等领域。以轨道载人交通运输系统为例，我国目前已经建成多条中低速磁浮列车商业运营线，同时上海的高速磁浮示范线也从建成的2002年至今运营状况良好稳定。此外，广东清远市的磁浮列车旅游线也正在稳步推进，这些现象证明了磁浮技术在轨道运输领域中的潜力。
[0003]常导磁浮技术由悬浮原理的不同可以分为电磁吸力型悬浮以及电动斥力型悬浮，本专利技术中提出的磁悬浮装置基于电动悬浮原理，以永磁体作为励磁源，导电金属材料制成板式轨道。当车载永磁源磁场与导体轨道间存在相对运动时，源磁场会在导体板轨道内产生涡流，涡流磁场与源磁场相互作用进一步产生悬浮力。通过合理构架源磁场的外形，运动方式以及导体轨道的拓扑形式，可以在使用相同励磁源的同时使装置产生除悬浮力外的导向力以及驱动力。
[0004]永磁式电动悬浮原理的一大特点在于励磁源必须相对于导体有相对运动，因此如果励磁源只具有直线的平动自由度，则悬浮装置无法实现静止悬浮。本专利技术中的永磁励磁源除了具有平动自由度外，还在旋转电机的带动下具有旋转自由度，因此在合适的控制策略下，悬浮装置可以在直线驱动、静止悬浮以及带速制动几种状态下切换。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于设计一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，该装置为一种新型的板式永磁电动悬浮装置，其能够在无需安装直线驱动系统以及外加导向装置的前提下获得驱动以及悬浮导向的功能。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，所述的永磁电动悬浮导向驱动一体化装置包括固定安装在地面上的工字型轨道、跨坐在轨道上的悬浮装置；
[0008]所述工字型轨道包括平板悬浮轨面和T字型导向轨面，所述T字型导向轨面设置在所述平板悬浮轨面上方中部；
[0009]所述悬浮装置包括永磁磁盘、旋转驱动电机、车载变频电源、联轴器、车体悬浮架以及空气弹簧；四台所述旋转驱动电机对称安装在所述车体悬浮架的四角下方，所述永磁磁盘通过其上方设置的联轴器与旋转驱动电机的输出轴同轴固定连接，所述空气弹簧对称安装在所述车体悬浮架的四角上方，所述悬浮装置上方可以安装载重平台或车厢。
[0010]进一步的，所述工字型轨道由表面敷有铝合金、铜或其他导电不导磁材料的复合结构件构成，或者全部由铝合金、铜或其他导电不导磁材料制成，所述平板悬浮轨面用于悬浮架的悬浮，所述T字型导向轨面用于悬浮架的导向和驱动，同时T字型导向轨面也实现限位以及防止列车侧翻的功能。
[0011]进一步的，四台所述旋转驱动电机对称安装在车体悬浮架的四角处。
[0012]进一步的，所述四台旋转驱动电机可以是异步电机、同步电机或其他任何可以调节速度的电机，所述车载变频电源驱动所述四台旋转驱动电机运行，且所述车载变频电源由车载电池或车载超级电容器组供电，也可通过接触网或电能无线传输的方式将地面电源引入所述悬浮导向驱动一体化装置。
[0013]进一步的，借助车载变频电源能够同时协同调节所述四台旋转驱动电机的速度和方向，并改变永磁磁盘的转速和旋转方向，进而改变整个悬浮导向驱动一体化磁浮装置的运行速度和运行方向。
[0014]进一步的，所述永磁磁盘由永磁体模块组成，采用Halbach阵列规律充磁，形成轮形，磁盘中所有永磁体模块按照充磁方向排列，且遵循以下规律：磁盘上所有永磁体的充磁方向在平板悬浮轨面上的投影成Halbach阵列规律排布；同时，磁盘上所有永磁体的充磁方向在磁盘的圆周面上的投影也成Halbach阵列规律排布。
[0015]进一步的，所述的永磁磁盘底面与所述平板悬浮轨面之间具有悬浮气隙，所述的永磁磁盘在径向方向与T字型导向轨面之间具有导向气隙，当所述悬浮装置处于正常运行的过程中，悬浮装置与工字型轨道之间无机械接触。
[0016]进一步的，通过调节所述旋转驱动电机的转速来调节与之连接的永磁磁盘与平板悬浮轨面的间隙。
[0017]进一步的，永磁磁盘上的部分永磁体模块充磁方向沿所述轮形外径中点切向，剩余永磁体模块充磁方向均具有轴向与径向两个方向的分量。
[0018]进一步的，所述剩余永磁体模块充磁方向与永磁磁盘轴向方向之间存在充磁角θ，通过调整所述充磁角θ以调整永磁磁盘底面磁密与侧面磁密的比例。
[0019]本专利技术中，悬浮车体上安装的永磁励磁源为Halbach阵列磁盘，磁盘由旋转驱动电机驱动。永磁磁盘底面与平板悬浮轨道面平行，当驱动电机带动永磁磁盘旋转时，磁盘底面励磁磁场与金属导体悬浮轨道面相互作用产生悬浮力托起车体以实现悬浮功能。
[0020]本专利技术中所选用的磁盘的充磁规律与传统的环形Halbach阵列有所不同，传统Halbach阵列磁盘中的永磁体模块的充磁方向均平行于模块对应安装位置处的磁盘外径切面，以充磁间隔角为90度的Halbach阵列磁盘为示范例，即沿磁盘轴向充磁与沿磁盘切向充磁。本专利技术中磁盘的永磁模块保留了切向充磁的永磁体，同时将轴向充磁的永磁体模块替换为同时具有轴向与径向分量充磁强度的永磁体。这样一来，由于Halbach永磁阵列的聚磁作用，永磁磁盘的励磁磁场将聚集于磁盘的下底面与侧面，而磁盘的上侧面除了一些漏磁外，磁密会较弱。由于本专利技术中永磁Halbach磁盘所使用的充磁方法，平板悬浮轨面的励磁磁场可用于产生悬浮车体所需的悬浮力，与磁盘正对的T字型导向轨面同样具有较大的磁密可使装置在运行过程中产生导向力、驱动力以及制动力。
[0021]本专利技术的优点在于：采用本专利技术中提出的悬浮导向驱动一体化装置，可以在不安装额外导向机构和直线电机的条件下使装置同时具有悬浮、导向、调速驱动和制动功能，且
本专利技术结构紧凑，可广泛用于载运领域、工业传输领域、超净间搬运等场合。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所提出的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术所提出的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置的正视简图；
[0024]图3为装置中选用的Halbach阵列永磁磁盘中所有永磁模块的充磁方向示意图；
[0025]图4为永磁磁盘中典型永磁模块的充磁方向示意图；
[0026]图5(a)为本专利技术装置处于直线驱动状态时磁盘运动方向的示意图；
[0027]图5(b)为本专利技术装置处于带速制动或静止悬浮状态时磁盘运动方向的示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图中所示的典型示范例，对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。
[0029]参照附图1，本专利技术中提出的一种永磁电动悬浮导向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，其特征在于：所述的永磁电动悬浮导向驱动一体化装置包括固定安装在地面上的工字型轨道、跨坐在轨道上的悬浮装置；所述工字型轨道包括平板悬浮轨面和T字型导向轨面，所述T字型导向轨面设置在所述平板悬浮轨面上方中部；所述悬浮装置包括永磁磁盘、旋转驱动电机、车载变频电源、联轴器、车体悬浮架以及空气弹簧；所述旋转驱动电机对称安装在所述车体悬浮架的四角下方，所述永磁磁盘通过其上方设置的联轴器与旋转驱动电机的输出轴同轴固定连接，所述空气弹簧对称安装在所述车体悬浮架的四角上方，所述悬浮装置上方可以安装载重平台或车厢。2.如权利要求1所述的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，其特征在于：所述工字型轨道由表面敷有铝合金、铜或其他导电不导磁材料的复合结构件构成，或者全部由铝合金、铜或其他导电不导磁材料制成，所述平板悬浮轨面用于悬浮架的悬浮，所述T字型导向轨面用于悬浮架的导向和驱动，同时T字型导向轨面也实现限位以及防止列车侧翻的功能。3.如权利要求1所述的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，其特征在于：四台所述旋转驱动电机对称安装在车体悬浮架的四角处。4.如权利要求3所述的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装置，其特征在于：所述四台旋转驱动电机可以是异步电机、同步电机或其他任何可以调节速度的电机，所述车载变频电源驱动所述四台旋转驱动电机运行，且所述车载变频电源由车载电池或车载超级电容器组供电，也可通过接触网或电能无线传输的方式将地面电源引入所述悬浮导向驱动一体化装置。5.如权利要求3所述的一种永磁电动悬浮导向驱动一体化装...

【专利技术属性】
技术研发人员：段家珩，李耀华，史黎明，徐炜钰，王培龙，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：