CN104399251A - 一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，包括首尾相连的固定轨道（2）以及安装在车体（1）底部的活动轨道（3），所述固定轨道（2）上安装有永磁体（20）且活动轨道（3）上安装有与固定轨道（2）上的永磁体（20）相对应的永磁体（30）；在固定轨道（2）和活动轨道（3）之间安装有跟随活动轨道（3）运动的动力盘（6），动力盘（6）的盘面与固定轨道（2）上的永磁体（20）平行相对，在电机的驱动下动力盘（6）做正向或反向旋转切割永磁体（20）产生的磁力线感生的电磁力推动车体（1）前进或对车体（1）进行减速制动。本发明构造简单、结构紧凑，能够体验永磁悬浮的多种功能，极具娱乐效果。

Description

一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统

技术领域

 本发明涉及永磁技术领域，具体地说是一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统。

背景技术

目前尚未有采用磁悬浮技术搭建的极速体验娱乐系统，本发明构建的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统可以充分展示永磁悬浮技术的相关原理，并带给人们刺激的娱乐体验。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新型的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，包括首尾相连的固定轨道以及安装在车体底部的活动轨道，固定轨道由依次首尾相连的加速段、大弯道、极速加速段、爬坡段、缓冲段、快速下坡段、极速减速段以及连续转弯段组成，其特征在于：所述的活动轨道位于固定轨道的内侧且相对于固定轨道平行设置，在固定轨道上安装有永磁体且活动轨道上安装有与固定轨道上的永磁体相对应的永磁体，通过固定轨道上的永磁体与活动轨道上的永磁体之间的相互作用实现活动轨道的悬浮；在固定轨道和活动轨道之间安装有跟随活动轨道运动的动力盘，动力盘的盘面与固定轨道上的永磁体平行相对，在电机的驱动下动力盘旋转切割固定轨道上的永磁体产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道带动车体向前加速运动，电机驱动动力盘反向旋转时，则动力盘反向切割固定轨道上的永磁体产生的磁力线，使得动力盘上产生反向的感应电磁力对车体进行减速制动。

所述固定轨道上的加速段、大弯道、极速加速段、极速减速段和连续转弯段的水平高度相同并低于缓冲段的水平高度，缓冲段与极速加速段和极速减速段之间分别通过爬坡段和快速下坡段连接起来。

所述的固定轨道包括钢轨和多层永磁体且多层永磁体安装在钢轨的内侧；所述的活动轨道包括钢轨和多层永磁体且多层永磁体安装在钢轨的外侧，使得固定轨道上的多层永磁体和活动轨道上的多层永磁体相互对应；固定轨道上的同层永磁体的N-S极方向相同且活动轨道上的同层永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道上的永磁体和活动轨道上的永磁体的N-S极方向相同；所述固定轨道上的相邻层永磁体的N-S极方向相反且活动轨道上的相邻层永磁体的N-S极方向相反。

所述固定轨道上的钢轨呈“工”字型且与之相对应的活动轨道上的钢轨呈倒“工”字型；所述的永磁体均对应设置在钢轨自身构成的空间内，相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶且相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶；在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体且在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体。

所述固定轨道上的钢轨和活动轨道上的钢轨皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道和活动轨道之间的磁力作用，保证活动轨道悬浮的稳定和可靠。

所述的永磁体和永磁体分别采用非导磁性板封装在固定轨道和活动轨道上。

活动安装在列车底部的动力盘采用导电材料或永磁体材料制成，且位于动力盘位置处的钢轨上未安装永磁体以防止动力盘旋转运动时切割永磁体产生的磁力线；且若干个动力盘与固定轨道一起构成车体的推进及制动系统。

所述固定轨道的内侧还设有安装在活动轨道上的导向轮，导向轮安装在活动轨道中的永磁体上方并位于固定轨道中的钢轨的上端侧壁内侧，当活动轨道在外力作用下发生侧偏时，导向轮碰触到固定轨道上的钢轨并发生反弹以保证活动轨道沿中心运行。

所述的导向轮采用滚动轴承结构使得活动轨道发生侧偏时，导向轮与固定轨道中的钢轨接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。

所述车体的正下方安装有连接活动轨道上的钢轨的铜板，且在极速减速段的固定轨道上设有连接钢轨的基板，且在基板上设有N-S极方向垂直于基板的永磁体，当活动轨道通过极速减速段的固定轨道时，活动轨道底部的铜板切割极速减速段的固定轨道底部的永磁体所产生的磁场，在活动轨道底部的铜板上产生与车体运动方向相反的感应电磁力，对活动轨道上的车体进行极速减速。

本发明相比现有技术有如下优点： 

本发明通过在固定轨道的“工”字型钢轨的内侧安装若干层永磁体和活动轨道的倒“工”字型钢轨的外侧安装若干层永磁体，且合理布置各列永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力支撑车体；同时通过设置若干个跟随活动轨道运动的动力盘，巧妙利用动力盘正向/反向转动切割固定轨道中永磁体产生的磁力线所感生的不同方向的电磁力，构建车体的加速推进、制动系统；通过安装滚动导向轮使得导向轮与固定轨道的工字型钢轨构成活动轨道的导向系统；进一步通过永磁体与铜板之间的电磁感应原理，使得车体在通过极速减速段时能够进行极速减速，通过将悬浮系统、加速推进、制动系统、导向系统集成为一体的设计，构建了结构简单、性能稳定的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，该系统具有运行能耗低、节能环保的特点，适宜推广使用。

附图说明

附图1为本发明的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统固定轨道的轨道平面分布图；

附图2为本发明的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统结构原理示意图。

其中1—车体；2—固定轨道；20—永磁体；21—支撑体；22—密封隔离胶；23—钢轨；3—活动轨道；30—永磁体；31—支撑体；32—密封隔离胶；33—钢轨；4—导向轮；5—铜板；6—动力盘；7—永磁体；8—基板；9—非导磁性板；A-B—加速段；B-C—大弯道；C-D—极速加速段；D-E—爬坡段；E-F—缓冲段；F-G—快速下坡段；G-H—极速减速段；H-A—连续转弯段。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示：一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，包括首尾相连的固定轨道2以及安装在车体1底部的活动轨道3，固定轨道2由依次首尾相连的加速段A-B、大弯道B-C、极速加速段C-D、爬坡段D-E、缓冲段E-F、快速下坡段F-G、极速减速段G-H以及连续转弯段H-A组成，其中固定轨道2上的加速段A-B、大弯道B-C、极速加速段C-D、极速减速段G-H和连续转弯段H-A的水平高度相同并低于缓冲段E-F的水平高度，缓冲段E-F与极速加速段C-D和极速减速段G-H之间分别通过爬坡段D-E和快速下坡段F-G连接起来。具体来说，活动轨道3位于固定轨道2的内侧且相对于固定轨道2平行设置，固定轨道2包括钢轨23和多层永磁体20且多层永磁体20安装在钢轨23的内侧，活动轨道3包括钢轨33和多层永磁体30且多层永磁体30安装在钢轨33的外侧，使得固定轨道2上的多层永磁体20和活动轨道3上的多层永磁体30相互对应；通过固定轨道2上的永磁体20与活动轨道3上的永磁体30之间的相互作用实现活动轨道3的悬浮。详细至多层永磁体20和多层永磁体30的极性分布，固定轨道2上的同层永磁体20的N-S极方向相同且活动轨道3上的同层永磁体30的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道2上的永磁体20和活动轨道3上的永磁体30的N-S极方向相同；固定轨道2上的相邻层永磁体20的N-S极方向相反且活动轨道3上的相邻层永磁体30的N-S极方向相反。固定轨道2上安装的永磁体20和活动轨道3上安装的永磁体30中的N-S极方向的布置方式，保证了活动轨道3在外力作用下有向下运动趋势时，活动轨道3上的永磁体30将同时受到固定轨道2上同高度的永磁体20向上的吸引力和固定轨道2上低位处的永磁体20向上的排斥力；反之当活动轨道3在外力作用下有向上运动趋势时，活动轨道3上的永磁体30将同时受到固定轨道2上同高度的永磁体20向下的吸引力和固定轨道2上高位处的永磁体20向下的排斥力，以此实现活动轨道3的悬浮功能。且在上述结构中，该固定轨道2上安装永磁体20的钢轨23呈“工”字型且与之相对应的活动轨道3上安装永磁体30的钢轨33呈倒“工”字型，固定轨道2上的钢轨23和活动轨道3上的钢轨33皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道2和活动轨道3之间的磁力作用，保证活动轨道3悬浮的稳定和可靠；上述的永磁体20设置在钢轨23自身构成的空间内且永磁体30设置在钢轨33自身构成的空间内，相邻层的永磁体20之间均填充密封隔离胶22且相邻层的永磁体30之间均填充密封隔离胶32；在钢轨23的底部设有用于支撑永磁体20的支撑体21且在钢轨33的底部设有用于支撑永磁体30的支撑体31。为进一步增强固定轨道2和活动轨道3之间的磁力作用，永磁体20和永磁体30分别采用非导磁性板9封装在固定轨道2和活动轨道3上，即永磁体20封闭在非导磁性板9和钢轨23之间且永磁体30封闭在非导磁性板9和钢轨33之间，该种安装、固定方式不需要在永磁体20、永磁体30上开设安装孔，不会破坏永磁体的磁场性能。

在固定轨道2和活动轨道3之间安装有跟随活动轨道3运动的动力盘6，动力盘6的盘面与固定轨道2上的永磁体20平行相对，且位于动力盘6位置处的钢轨33上未安装永磁体30以防止动力盘6旋转运动时切割永磁体30产生的磁力线；活动安装在列车5底部的动力盘6采用导电材料或永磁体材料制成，且若干个动力盘6与固定轨道2一起构成车体1的推进及制动系统。在电机的驱动下动力盘6旋转切割固定轨道2上的永磁体20产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道3带动车体1向前加速运动，电机驱动动力盘6反向旋转时，则动力盘6反向切割固定轨道2上的永磁体20产生的磁力线，使得动力盘6上产生反向的感应电磁力对车体1进行减速制动。

同时为进一步增强车体1在极速减速段G-H的降速性能，在车体1的正下方安装有连接活动轨道3上的钢轨33的铜板5，且在极速减速段G-H的固定轨道2上设有连接钢轨23的基板8，且在基板8上设有N-S极方向垂直于基板8的永磁体7，当活动轨道5通过极速减速段G-H的固定轨道2时，活动轨道3底部的铜板5切割极速减速段G-H的固定轨道2底部的永磁体7所产生的磁场，在活动轨道3底部的铜板5上产生与车体1运动方向相反的感应电磁力，对活动轨道3上的车体1进行极速减速。

在固定轨道2的内侧还设有安装在活动轨道3上的导向轮4，导向轮4通过支撑架安装在活动轨道3中的永磁体30上方的钢轨33上并位于固定轨道2中的钢轨23的上端侧壁内侧，当活动轨道3在外力作用下发生侧偏时，导向轮4碰触到固定轨道2上的钢轨23并发生反弹以保证活动轨道3沿中心运行；且导向轮4采用滚动轴承结构使得活动轨道3发生侧偏时，导向轮4与固定轨道2中的钢轨23接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。即导向轮4和钢轨23的协同作用构成该永磁磁悬浮极速体验娱乐系统的导向系统，保证活动轨道3沿固定轨道2的中心运行。

本发明通过在固定轨道2的“工”字型钢轨23的内侧安装若干层永磁体20和活动轨道3的倒“工”字型钢轨33的外侧安装若干层永磁体30，且合理布置各列永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力支撑车体1；同时通过设置若干个跟随活动轨道3运动的动力盘6，巧妙利用动力盘6正向/反向转动切割固定轨道2中永磁体20产生的磁力线所感生的不同方向的电磁力，构建车体1的加速推进、制动系统；通过安装滚动导向轮4使得导向轮4与固定轨道2的工字型钢轨23构成活动轨道3的导向系统；进一步通过永磁体7与铜板5之间的电磁感应原理，使得车体1在通过极速减速段G-H时能够进行极速减速，通过将悬浮系统、加速推进、制动系统、导向系统集成为一体的设计，构建了结构简单、性能稳定的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，该系统具有运行能耗低、节能环保的特点，适宜推广使用。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，包括首尾相连的固定轨道（2）以及安装在车体（1）底部的活动轨道（3），固定轨道（2）由依次首尾相连的加速段（A-B）、大弯道（B-C）、极速加速段（C-D）、爬坡段（D-E）、缓冲段（E-F）、快速下坡段（F-G）、极速减速段（G-H）以及连续转弯段（H-A）组成，其特征在于：所述的活动轨道（3）位于固定轨道（2）的内侧且相对于固定轨道（2）平行设置，在固定轨道（2）上安装有永磁体（20）且活动轨道（3）上安装有与固定轨道（2）上的永磁体（20）相对应的永磁体（30），通过固定轨道（2）上的永磁体（20）与活动轨道（3）上的永磁体（30）之间的相互作用实现活动轨道（3）的悬浮；在固定轨道（2）和活动轨道（3）之间安装有跟随活动轨道（3）运动的动力盘（6），动力盘（6）的盘面与固定轨道（2）上的永磁体（20）平行相对，在电机的驱动下动力盘（6）旋转切割固定轨道（2）上的永磁体（20）产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道（3）带动车体（1）向前加速运动，电机驱动动力盘（6）反向旋转时，则动力盘（6）反向切割固定轨道（2）上的永磁体（20）产生的磁力线，使得动力盘（6）上产生反向的感应电磁力对车体（1）进行减速制动。

2.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述固定轨道（2）上的加速段（A-B）、大弯道（B-C）、极速加速段（C-D）、极速减速段（G-H）和连续转弯段（H-A）的水平高度相同并低于缓冲段（E-F）的水平高度，缓冲段（E-F）与极速加速段（C-D）和极速减速段（G-H）之间分别通过爬坡段（D-E）和快速下坡段（F-G）连接起来。

3.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述的固定轨道（2）包括钢轨（23）和多层永磁体（20）且多层永磁体（20）安装在钢轨（23）的内侧；所述的活动轨道（3）包括钢轨（33）和多层永磁体（30）且多层永磁体（30）安装在钢轨（33）的外侧，使得固定轨道（2）上的多层永磁体（20）和活动轨道（3）上的多层永磁体（30）相互对应；固定轨道（2）上的同层永磁体（20）的N-S极方向相同且活动轨道（3）上的同层永磁体（30）的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道（2）上的永磁体（20）和活动轨道（3）上的永磁体（30）的N-S极方向相同；所述固定轨道（2）上的相邻层永磁体（20）的N-S极方向相反且活动轨道（3）上的相邻层永磁体（30）的N-S极方向相反。

4.根据权利要求3所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述固定轨道（2）上的钢轨（23）呈“工”字型且与之相对应的活动轨道（3）上的钢轨（33）呈倒“工”字型；所述的永磁体（20、30）均对应设置在钢轨（23、33）自身构成的空间内，相邻层的永磁体（20）之间均填充密封隔离胶（22）且相邻层的永磁体（30）之间均填充密封隔离胶（32）；在钢轨（23）的底部设有用于支撑永磁体（20）的支撑体（21）且在钢轨（33）的底部设有用于支撑永磁体（30）的支撑体（31）。

5.根据权利要求3所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述固定轨道（2）上的钢轨（23）和活动轨道（3）上的钢轨（33）皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道（2）和活动轨道（3）之间的磁力作用，保证活动轨道（3）悬浮的稳定和可靠。

6.根据权利要求1或3所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述的永磁体（20）和永磁体（30）分别采用非导磁性板（9）封装在固定轨道（2）和活动轨道（3）上。

7.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：活动安装在列车（5）底部的动力盘（6）采用导电材料或永磁体材料制成，且位于动力盘（6）位置处的钢轨（33）上未安装永磁体（30）以防止动力盘（6）旋转运动时切割永磁体（30）产生的磁力线；且若干个动力盘（6）与固定轨道（2）一起构成车体（1）的推进及制动系统。

8.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述固定轨道（2）的内侧还设有安装在活动轨道（3）上的导向轮（4），导向轮（4）安装在活动轨道（3）中的永磁体（30）上方并位于固定轨道（2）中的钢轨（23）的上端侧壁内侧，当活动轨道（3）在外力作用下发生侧偏时，导向轮（4）碰触到固定轨道（2）上的钢轨（23）并发生反弹以保证活动轨道（3）沿中心运行。

9.根据权利要求8所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述的导向轮（4）采用滚动轴承结构使得活动轨道（3）发生侧偏时，导向轮（4）与固定轨道（2）中的钢轨（23）接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。

10.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮极速体验娱乐系统，其特征在于：所述车体（1）的正下方安装有连接活动轨道（3）上的钢轨（33）的铜板（5），且在极速减速段（G-H）的固定轨道（2）上设有连接钢轨（23）的基板（8），且在基板（8）上设有N-S极方向垂直于基板（8）的永磁体（7），当活动轨道（5）通过极速减速段（G-H）的固定轨道（2）时，活动轨道（3）底部的铜板（5）切割极速减速段（G-H）的固定轨道（2）底部的永磁体（7）所产生的磁场，在活动轨道（3）底部的铜板（5）上产生与车体（1）运动方向相反的感应电磁力，对活动轨道（3）上的车体（1）进行极速减速。