CN105799540A - 一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统 - Google Patents

一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统 Download PDF

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张鹏
郭秋东
范江弟
李泽
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    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
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Abstract

本发明公开了一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，包括用于安装在悬浮车辆上的架体，所述架体上安装有能够旋转的驱动装置，所述驱动装置的转轴水平设置；所述驱动装置的转轴上安装有永磁机构，所述永磁机构包括永磁体支架以及若干沿周向方向间隔设置在所述永磁体支架外侧的永磁体；所述驱动机构在所述驱动装置的作用下能够使所述永磁体沿所述永磁体支架的周向方向运动；还包括用于水平固定安装在所述永磁机构下方的非磁性导电板，所述非磁性导电板与所述永磁体之间具有间隙。本发明具有成本较低，驱动效率较高，磁污染较小，能够适用于有轨和无轨的悬浮类交通工具等优点。

Description

一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别的涉及一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统。
背景技术
现代社会的生产和生活离不开各种高效、便捷的运输工具，其运动引擎的技术水平决定了运输工具的发展方向。传统引擎技术主要有三种：燃油发动机式、流体喷气式、直线电机式等。如我们常见的汽车上的汽油发动机、柴油机等；飞机、潜艇上的螺旋桨动气、喷气或喷流式；磁悬浮火车、电磁推进器上的直线电机等，各种引擎技术的发展均为社会经济的快速发展提供了极大的推动力。
物体在高速运动的情况下，摩擦所引起的损耗成为实现高速运动的关键，而悬浮类交通工具与地面无接触，不会有摩擦损耗，因此，悬浮类交通工具是未来运载系统最具有竞争力的交通工具。
在悬浮系统中，由于悬浮物体与地面无任何摩擦，传统发动机式的引擎根本无法实现其推动和制动；利用普通气体喷气等推动方式在高速运动下无法达到预期效果，高速涡轮喷气也存在成本较高及噪音污染的问题。而比较流行的直线电机驱动方式虽然可以实现悬浮物体的推动和制动，但存在运动的局限性，必须在规定的轨道上运行，且投资大、运行成本较高，存在较强变化磁场带来的磁污染严重等问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种成本较低，驱动效率较高，磁污染较小，能够适用于有轨和无轨的悬浮类交通工具的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，包括用于安装在悬浮车辆上的架体，所述架体上安装有能够旋转的驱动装置，所述驱动装置的转轴水平设置；所述驱动装置的转轴上安装有永磁机构，所述永磁机构包括永磁体支架以及若干沿周向方向间隔设置在所述永磁体支架外侧的永磁体；所述驱动机构在所述驱动装置的作用下能够使所述永磁体沿所述永磁体支架的周向方向运动；
还包括用于水平固定安装在所述永磁机构下方的非磁性导电板，所述非磁性导电板与所述永磁体之间具有间隙。
使用时，将架体安装在悬浮车辆上，靠近非磁性导电板的永磁体的磁力线穿过所述非磁性导电板。启动驱动装置旋转，使永磁体沿所述永磁体支架的周向方向运动，由于永磁体沿周向方向间隔设置，使得作用在非磁性导电板上的磁场发生变化，根据麦克斯韦稳恒场理论，变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的，它们永远密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体。在非磁性导电板中会产生感应涡流，该涡流产生感应磁场，阻碍永磁体的运动，在永磁体支架的底部产生相反的作用力，驱动悬浮车辆向前运动。采用上述结构，可以避免使用直线电机，节省直线电机驱动控制系统的投资成本，降低系统的复杂性。由于采用的是封闭磁力线和感应磁场方式，可大幅度降低直线电机的强磁污染，减少人们的抵抗心理，同时也大幅度降低了使用成本。可适用于无轨和有轨的运动模式。可以实现无间断连续加速或减速；可以大幅降低悬浮驱动的轨道成本。同时，由于非磁性导电板与所述永磁体之间具有间隙，使得永磁体运动时无摩擦损耗，可以延长磁涡流推进引擎系统的使用寿命。
作为优化，所述架体包括用于连接悬浮车辆的连接部，以及用于安装所述驱动装置的安装部；所述安装部位于所述连接部下方，且二者之间安装有转轴，使所述安装部能够在水平方向旋转。这样，通过旋转架体，可以实现悬浮车辆的旋转。
作为优化，所述驱动装置为电机或发动机。这样，电机或发动机都是技术成熟的驱动装置，使用电机或发动机能够方便控制，节省成本。
作为优化，所述非磁性导电板采用铝或铜或导电混泥土或导电玻璃制成。
作为优化，所述永磁体的磁极朝向一致或磁极沿周向方向依次交替设置或按照海尔贝克陈列方式布置。
作为优化，所述上沿轴向方向安装有多个所述永磁机构。这样，可以增加相同驱动装置的转速下，每个磁涡流推进引擎系统的驱动力。
作为优化，所述永磁体支架采用塑料或铝制成。
作为优化，所述永磁体支架包括同轴安装在所述驱动装置的转轴上的主动轮，以及两个位于所述主动轮下方的从动轮，两个所述从动轮的轴心连线与所述非磁性导电板的上表面平行设置；所述主动轮与两个所述从动轮上套装有传动带，所述安装在所述传动带上。这样，可以增加穿过单位面积的非磁性导电板的磁力线的数量，从而增加相同驱动装置的转速下，每个磁涡流推进引擎系统的驱动力。
综上所述，本发明具有成本较低，驱动效率较高，磁污染较小，能够适用于有轨和无轨的悬浮类交通工具等优点。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为图1的侧视结构示意图。
图3为本发明的另一实施例的结构示意图。
图4为本发明的永磁体支架的一实施例的结构示意图。
图5和图6为本发明的永磁体磁极朝向一致的布置方式的结构示意图。
图7为本发明的永磁体磁极沿周向方向依次交替布置的结构示意图。
图8为本发明的永磁体按照海尔贝克陈列方式布置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1～图8所示，一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，包括用于安装在悬浮车辆上的架体1，所述架体1上安装有能够旋转的驱动装置2，所述驱动装置2的转轴水平设置；所述驱动装置2的转轴上安装有永磁机构3，所述永磁机构3包括永磁体支架31以及若干沿周向方向间隔设置在所述永磁体支架3外侧的永磁体4；所述驱动机构3在所述驱动装置2的作用下能够使所述永磁体4沿所述永磁体支架31的周向方向运动；
还包括用于水平固定安装在所述永磁机构3下方的非磁性导电板5，所述非磁性导电板5与所述永磁体4之间具有间隙。使得永磁体支架以及安装在永磁体支架上的永磁体在旋转过程中不会与所述非磁性导电板接触，同时，保证永磁体的磁力线能够穿过所述非磁性导电板。
使用时，将架体安装在悬浮车辆上，靠近非磁性导电板的永磁体的磁力线穿过所述非磁性导电板。启动驱动装置旋转，使永磁体沿所述永磁体支架的周向方向运动，由于永磁体沿周向方向间隔设置，使得作用在非磁性导电板上的磁场发生变化，根据麦克斯韦稳恒场理论，变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的，它们永远密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体。在非磁性导电板中会产生感应涡流，该涡流产生感应磁场，阻碍永磁体的运动，在永磁体支架的底部产生相反的作用力，驱动悬浮车辆向前运动。采用上述结构，可以避免使用直线电机，节省直线电机驱动控制系统的投资成本，降低系统的复杂性。由于采用的是封闭磁力线和感应磁场方式，可大幅度降低直线电机的强磁污染，减少人们的抵抗心理，同时也大幅度降低了使用成本。可适用于无轨和有轨的运动模式。可以实现无间断连续加速或减速；可以大幅降低悬浮驱动的轨道成本。同时，由于非磁性导电板与所述永磁体之间具有间隙，使得永磁体运动时无摩擦损耗，可以延长磁涡流推进引擎系统的使用寿命。
其中，所述架体1包括用于连接悬浮车辆的连接部，以及用于安装所述驱动装置2的安装部；所述安装部位于所述连接部下方，且二者之间安装有转轴，使所述安装部能够在水平方向旋转。
其中，所述驱动装置2为电机或发动机。这样，电机或发动机都是技术成熟的驱动装置，使用电机或发动机能够方便控制，节省成本。具体实施时，还可以采用其他能够产生旋转驱动力的动力装置，比如气动马达等等。
具体实施时，所述非磁性导电板5可以采用铝或铜或导电混泥土或导电玻璃制成。
具体实施时，如图5～图8所示，所述永磁体4的磁极可以朝向一致或磁极沿周向方向依次交替设置或按照海尔贝克陈列方式布置。
具体实施时，如图3所示，所述上沿轴向方向安装有多个所述永磁机构3。这样，可以增加相同驱动装置的转速下，每个磁涡流推进引擎系统的驱动力。
具体实施时，所述永磁体支架31可以采用塑料或铝制成。具体实施时，还可以采用其他轻质且不导磁性的材料制作。
具体实施时，如图4所示，所述永磁体支架31包括同轴安装在所述驱动装置2的转轴上的主动轮，以及两个位于所述主动轮下方的从动轮，两个所述从动轮的轴心连线与所述非磁性导电板5的上表面平行设置；所述主动轮与两个所述从动轮上套装有传动带，所述安装在所述传动带上。这样，可以增加穿过单位面积的非磁性导电板的磁力线的数量，从而增加相同驱动装置的转速下，每个磁涡流推进引擎系统的驱动力。
具体实施时，如图1所示，非磁性导电板5上所产生的磁涡流形成与所述永磁体相反方向的磁场，施加给永磁体支架31向上的驱动力。随着驱动装置的转速增加，永磁体支架31上所承受的驱动力越大，从而在提供驱动力的同时，也可提升悬浮车辆的悬浮高度。
具体实施时，也可以将所述驱动装置的转轴沿竖向方向设置，将永磁体支架31的端面与非磁性导电板5上表面相平行。这样，随着驱动装置的转速，非磁性导电板5上所产生的磁涡流形成与所述永磁体相反方向的磁场，施加给永磁体支架31向上的驱动力。随着驱动装置的转速增加，永磁体支架31上所承受的驱动力越大，从而调节悬浮车辆的悬浮高度。
综上所述，本发明具有成本较低，驱动效率较高，磁污染较小，能够适用于有轨和无轨的悬浮类交通工具，能够为有轨和无轨的悬浮类交通工具提供驱动引擎的作用的等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，包括用于安装在悬浮车辆上的架体(1)，所述架体(1)上安装有能够旋转的驱动装置(2)，所述驱动装置(2)的转轴水平设置；所述驱动装置(2)的转轴上安装有永磁机构(3)，所述永磁机构(3)包括永磁体支架(31)以及若干沿周向方向间隔设置在所述永磁体支架(3)外侧的永磁体(4)；所述驱动机构(3)在所述驱动装置(2)的作用下能够使所述永磁体(4)沿所述永磁体支架(31)的周向方向运动；
还包括用于水平固定安装在所述永磁机构(3)下方的非磁性导电板(5)，所述非磁性导电板(5)与所述永磁体(4)之间具有间隙。
2.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述架体(1)包括用于连接悬浮车辆的连接部，以及用于安装所述驱动装置(2)的安装部；所述安装部位于所述连接部下方，且二者之间安装有转轴，使所述安装部能够在水平方向旋转。
3.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述驱动装置(2)为电机或发动机。
4.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述非磁性导电板(5)采用铝或铜或导电混泥土或导电玻璃制成。
5.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述永磁体(4)的磁极朝向一致或磁极沿周向方向依次交替设置或按照海尔贝克陈列方式布置。
6.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述上沿轴向方向安装有多个所述永磁机构(3)。
7.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述永磁体支架(31)采用塑料或铝制成。
8.如权利要求1所述的用于悬浮车辆的磁涡流推进引擎系统，其特征在于，所述永磁体支架(31)包括同轴安装在所述驱动装置(2)的转轴上的主动轮，以及两个位于所述主动轮下方的从动轮，两个所述从动轮的轴心连线与所述非磁性导电板(5)的上表面平行设置；所述主动轮与两个所述从动轮上套装有传动带，所述安装在所述传动带上。
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