CN107225997A - 一种人力磁悬浮游览车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人力磁悬浮游览车，包括列车底盘、悬浮系统、导电驱动系统和一对导轨；所述的一对导轨平行设置，一对导轨的内侧均设有导向槽，所述的列车底盘设于一对导轨之间，且列车底盘的两侧设有与所述导向槽匹配导向块，导向块位于导向槽内；所述悬浮系统包括均匀铺设于一对导轨之间路基面上的多个第一永磁体和均匀铺设于列车底盘底部的多个第二永磁体，且第一永磁体和第二永磁体的同性磁极正对设置；所述导电驱动系统设于所述列车底盘上。通过人力驱动列车向前行驶，整个过程不耗电，结构简单，制造成本低，以游览车的形式安装在景区内，必定会受到消费者的极力追捧。

Description

一种人力磁悬浮游览车

技术领域

本发明属于磁悬浮车技术领域，具体涉及一种人力磁悬浮游览车。

背景技术

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此只有空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理。1970年以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国和英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。2009年6月15日，国内首列具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车，在中国北车唐山轨道客车有限公司下线后完成列车调试，这标志着我国已经具备中低速磁悬浮列车产业化的制造。

现有磁悬浮列车的推进系统是靠磁力的吸引与排斥实现的，具体讲，在轨道两侧设有线圈，线圈内流动的交流电，能把线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体(N极)被安装在靠前一点的轨道上的电磁体(S极)所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。

其缺点是耗电量大，机械结构和控制系统异常复杂，造价昂贵，若以游览车的形式修建于景点中，景点的经济压力和技术压力均非常大，且无法实现人力驱动。专利CN201310279723.5公开了一种单人磁悬浮公交，灵活性高，环保节能，安全舒适，而且轨道可以建在立交桥上，可以建在地面，可以建在地下，这将大大减少城市道路面，其原理是通过手动发电器为动力线圈供电，动力线圈在磁场方向指向动力线圈中心的动力磁场中受到安培力的作用，进而推动公交前进。其缺陷是：要产生磁场方向指向动力线圈中心并沿轨道纵向分布的动力磁场本身就是一个技术难点，而该专利中并未做任何说明，靠轨道表面的永磁铁是无法产生的，为产生磁场方向指向动力线圈中心的动力磁场，必须要有更多的硬件支持和技术支持，必然会造成制造成本和技术压力的增大。

发明内容

基于此，针对上述问题，本发明提出一种人力磁悬浮游览车，通过设置于路基面上的第一永磁体和列车底盘上的第二永磁体使列车保持悬浮，通过人力发电使导电驱动杆内产生电流，由于导电驱动杆处于第一永磁体和第二永磁体之间的磁场内，导电驱动杆受到向前推进的安培力，进而驱动列车向前行驶，整个过程不耗电，结构简单，制造成本低，以游览车的形式安装在景区内，必定会受到消费者的极力追捧。

本发明的技术方案是：一种人力磁悬浮游览车，包括列车底盘、悬浮系统、导电驱动系统和一对导轨；所述的一对导轨平行设置，一对导轨的内侧均设有导向槽，所述的列车底盘设于一对导轨之间，且列车底盘的两侧设有与所述导向槽匹配导向块，导向块位于导向槽内；所述悬浮系统包括均匀铺设于一对导轨之间路基面上的多个第一永磁体和均匀铺设于列车底盘底部的多个第二永磁体，且第一永磁体和第二永磁体的同性磁极正对设置；所述导电驱动系统设于所述列车底盘上。

优选地，所述导电驱动系统包括发电装置和导电驱动杆；所述发电装置包括第三永磁体、第一弹簧、发电线圈和第三传动轮，所述列车底盘上设有安装孔，所述第三传动轮位于该安装孔的正上方，第三永磁体与第一弹簧的一端相连，第一弹簧的另一端固定于安装孔的底部；所述第三传动轮上均布有叶片，叶片的端部分别设有第四永磁体；所述第三永磁体与所述第四永磁体的异性磁极对应设置，所述发电线圈绕安装孔圆周设置；所述导电驱动杆设置于所述列车底盘的底部且垂直于所述导轨，且导电驱动杆位于所述第一永磁体和第二永磁体之间，导电驱动杆的两端与所述发电线圈的两端相连。

优选地，所述导电驱动系还包括人力驱动装置，所述人力驱动装置包括第一传动轮、第二传动轮、相互配合的涡杆和涡轮、设置于所述列车底盘上的第一转轮、第二转轮以及设置于所述第一转轮和第二转轮上的跑步带；所述涡杆的一端垂直设于所述第一转轮的中心轴上，涡轮与第一传动轮通过转轴相连，第一传动轮与第二传动轮通过皮带相连，第二传动轮与所述第三传动轮通过转轴相连。

优选地，所述跑步带与水平面之间的夹角为5度至15度。

优选地，所述第二永磁体的正上方设有电磁屏蔽板。

优选地，该人力磁悬浮游览车还包括刹车系统，所述刹车系统包括刹车片、第四传动轮、驱动杆、连接杆、脚踏板以及相互配合的从动锥形齿轮和主动锥形齿轮；所述从动锥形齿轮活动设于所述列车底盘上，所述主动锥形齿轮与从动锥形齿轮齿合配合，所述驱动杆的一端固定于主动锥形齿轮的中心处，所述连接杆与驱动杆相互垂直，连接杆的一端固定于驱动杆上，连接杆的另一端固定于所述脚踏板上；所述第四传动轮设于所述从动锥形齿轮的正下方，且第四传动轮与从动锥形齿轮通过转轴相连；所述刹车片固定于第四传动轮的圆周上，且刹车片与所述导轨对应设置。

优选地，所述脚踏板的正下方设有第二弹簧，第二弹簧的一端固定于所述列车底盘的顶面上，第二弹簧的另一端固定于脚踏板的底面上。

本发明的有益效果是：

(1)通过设置于路基面上的第一永磁体和列车底盘上的第二永磁体使列车保持悬浮，通过人力发电使导电驱动杆内产生电流，由于导电驱动杆处于第一永磁体和第二永磁体之间的磁场内，导电驱动杆受到向前推进的安培力，进而驱动列车向前行驶，即悬浮系统既为列车提供悬浮力，又为导电驱动杆提供动力磁场，极大地降低了制造成本，且结构简单，整个过程不耗电，以游览车的形式安装在景区内，必定会受到消费者的极力追捧；

(2)通过导轨之间路基面上的第一永磁体和列车底盘上第二永磁体之间的磁力作用，使列车保持悬浮，通过列车底盘两侧的导向块和导轨内侧的导向槽之间的配合，为列车导向并使列车保持稳定；

(3)通过人力跑步驱动磁悬浮列车向前行驶，完全不耗电，节约了紧张的电资源，形式新颖，还能锻炼人身体健康，绿色健康，以游览车的形式安装在景区，必定受到消费者的追捧；

(4)当需要减速停车时，踩下脚踏板，使驱动杆转动，驱动杆带动主动锥形齿轮转动，主动锥形齿轮带动从动锥形齿轮转动，从动锥形齿轮带动第四传动轮转动，第四传动轮带动刹车片逆时针转动，进而使刹车片靠紧导轨，实现减速停车，完全靠机械传动制动刹车。

附图说明

图1是实施例所述人力磁悬浮游览车的侧视图；

图2是图1中人力磁悬浮游览车安装上刹车系统后的主视图；

图3是刹车系统的俯视图；

附图标记说明：

10底盘，11导向块，12安装孔，20导轨，31第一永磁体，32第二永磁体， 40导电驱动杆，41第一转轮，42第二转轮，43跑步带，51第一传动轮，52第二传动轮，53第三传动轮，54涡杆，55涡轮，56叶片，57第四永磁体，61第三永磁体，62第一弹簧，63发电线圈，70电磁屏蔽板，81刹车片，82第四传动轮，83驱动杆，84连接杆，85脚踏板，86从动锥形齿轮，87主动锥形齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例：

如图1-3所示，一种人力磁悬浮游览车，包括列车底盘10、悬浮系统、导电驱动系统和一对导轨20；所述的一对导轨20平行设置，一对导轨20的内侧均设有导向槽，所述的列车底盘10设于一对导轨20之间，且列车底盘10的两侧设有与所述导向槽匹配导向块11，导向块11位于导向槽内；所述悬浮系统包括均匀铺设于一对导轨20之间路基面上的多个第一永磁体31和均匀铺设于列车底盘10底部的多个第二永磁体32，且第一永磁体31和第二永磁体32的同性磁极正对设置；所述导电驱动系统设于所述列车底盘10上。

通过导轨20之间路基面上的第一永磁体31和列车底盘10上第二永磁体32 之间的磁力作用，使列车保持悬浮，通过列车底盘10两侧的导向块11和导轨20内侧的导向槽之间的配合，为列车导向并使列车保持稳定，通过导电驱动系统驱动列车前行。

在另一个实施例中，所述导电驱动系统包括发电装置和导电驱动杆40；所述发电装置包括第三永磁体61、第一弹簧62、发电线圈62和第三传动轮53，所述列车底盘10上设有安装孔12，所述第三传动轮53位于该安装孔12的正上方，第三永磁体61与第一弹簧62的一端相连，第一弹簧62的另一端固定于安装孔12的底部；所述第三传动轮53上均布有叶片56，叶片56的端部分别设有第四永磁体57；所述第三永磁体61与所述第四永磁体57的异性磁极对应设置，所述发电线圈62绕安装孔12圆周设置；所述导电驱动杆40设置于所述列车底盘10的底部且垂直于所述导轨20，且导电驱动杆40位于所述第一永磁体31和第二永磁体32之间，导电驱动杆40的两端与所述发电线圈62的两端相连。

在另一个实施例中，所述导电驱动系还包括人力驱动装置，所述人力驱动装置包括第一传动轮51、第二传动轮52、相互配合的涡杆54和涡轮55、设置于所述列车底盘10上的第一转轮41、第二转轮42以及设置于所述第一转轮41 和第二转轮42上的跑步带43；所述涡杆54的一端垂直设于所述第一转轮41的中心轴上，涡轮55与第一传动轮51通过转轴相连，第一传动轮51与第二传动轮52通过皮带相连，第二传动轮52与所述第三传动轮53通过转轴相连。

人在跑步带43上跑动，即可带动第一转轮41和第二转轮42转动，使第一转轮41上的涡杆54一起转动，涡杆54带动涡轮55转动，涡轮55依次带动第一传动轮51、第二传动轮52和第三传动轮53转动，使第三传动轮53上的叶片 56转动，当叶片56转动至最低点时，叶片56上的第四永磁体57对位于其正下方的第三永磁体61产生一个向下作用的排斥力，使第三永磁体61向下运动，叶片56转走后，第三永磁体61在第一弹簧62的作用下，向上运动，当叶片56 再次转至最低点时，第三永磁体61再次向下运动，如此反复，使第三永磁体61 在安装孔12内往复运动；由于安装孔12外绕有发电线圈63，第三永磁体61往复运动时，线圈内的磁通量发生变化产生感应电动势，该感应电动势加载在导电驱动杆40的两端使导电驱动杆40产生感应电流，由于导电驱动杆40处于第一永磁体31和第二永磁32之间的磁场内，且导电驱动杆40与磁场方向垂直，使导电驱动杆40受到向前推进的安培力，进而驱动列车向前行驶。导电驱动杆 40与导轨20垂直，使导电驱动杆40受到的安培力完全沿导轨20方向。

通过人力跑步驱动磁悬浮列车向前行驶，完全不耗电，节约了紧张的电资源，形式新颖，还能锻炼人身体健康，绿色健康，以游览车的形式安装在景区，必定受到消费者的追捧。

在另一个实施例中，所述跑步带43与水平面之间的夹角为10度，也可为5 度或是15度。

跑步带43与水平面之间的夹角较小，则带动第一转轮41和第二转轮42转动会比较吃力，不利于发电，夹角较大，则跑步带43上的人不易保持身体平衡，存在安全隐患，因而设计为5度至15度较适宜。

在另一个实施例中，所述第二永磁体32的正上方设有电磁屏蔽板70。目的是将第一永磁体31和第二永磁体32之间的磁场限制在电磁屏蔽板70以下，避免对发电装置中的第三永磁体61产生影响，也避免第三永磁体61的磁场对导电驱动杆40产生影响。

在另一个实施例中，该游览车还包括刹车系统，所述刹车系统包括刹车片 81、第四传动轮82、驱动杆83、连接杆84、脚踏板85以及相互配合的从动锥形齿轮86和主动锥形齿轮87；所述从动锥形齿轮86活动设于所述列车底盘10 上，所述主动锥形齿轮87与从动锥形齿轮86齿合配合，所述驱动杆83的一端固定于主动锥形齿轮87的中心处，所述连接杆84与驱动杆83相互垂直，连接杆84的一端固定于驱动杆83上，连接杆84的另一端固定于所述脚踏板85上；所述第四传动轮82设于所述从动锥形齿轮86的正下方，且第四传动轮82与从动锥形齿轮86通过转轴相连；所述刹车片81固定于第四传动轮82的圆周上，且刹车片81与所述导轨20对应设置。

当需要减速停车时，踩下脚踏板85，使驱动杆83转动，驱动杆83带动主动锥形齿轮87转动，主动锥形齿轮87与从动锥形齿轮86上分别设有相互配合的锥齿，主动锥形齿轮87带动从动锥形齿轮86转动，从动锥形齿轮86带动第四传动轮82转动，第四传动轮82带动刹车片81逆时针转动，进而使刹车片84 靠紧导轨20，实现减速停车。

在另一个实施例中，所述脚踏板85的正下方设有第二弹簧，第二弹簧的一端固定于所述列车底盘10的顶面上，第二弹簧的另一端固定于脚踏板85的底面上。设计第二弹簧的目的是使脚踏板85在踩下后能自动复位。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种人力磁悬浮游览车，其特征在于：包括列车底盘、悬浮系统、导电驱动系统和一对导轨；所述的一对导轨平行设置，一对导轨的内侧均设有导向槽，所述的列车底盘设于一对导轨之间，且列车底盘的两侧设有与所述导向槽匹配导向块，导向块位于导向槽内；所述悬浮系统包括均匀铺设于一对导轨之间路基面上的多个第一永磁体和均匀铺设于列车底盘底部的多个第二永磁体，且第一永磁体和第二永磁体的同性磁极正对设置；所述导电驱动系统设于所述列车底盘上。

2.根据权利要求1所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：所述导电驱动系统包括发电装置和导电驱动杆；所述发电装置包括第三永磁体、第一弹簧、发电线圈和第三传动轮，所述列车底盘上设有安装孔，所述第三传动轮位于该安装孔的正上方，第三永磁体与第一弹簧的一端相连，第一弹簧的另一端固定于安装孔的底部；所述第三传动轮上均布有叶片，叶片的端部分别设有第四永磁体；所述第三永磁体与所述第四永磁体的异性磁极对应设置，所述发电线圈绕安装孔圆周设置；所述导电驱动杆设置于所述列车底盘的底部且垂直于所述导轨，且导电驱动杆位于所述第一永磁体和第二永磁体之间，导电驱动杆的两端与所述发电线圈的两端相连。

3.根据权利要求2所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：所述导电驱动系还包括人力驱动装置，所述人力驱动装置包括第一传动轮、第二传动轮、相互配合的涡杆和涡轮、设置于所述列车底盘上的第一转轮、第二转轮以及设置于所述第一转轮和第二转轮上的跑步带；所述涡杆的一端垂直设于所述第一转轮的中心轴上，涡轮与第一传动轮通过转轴相连，第一传动轮与第二传动轮通过皮带相连，第二传动轮与所述第三传动轮通过转轴相连。

4.根据权利要求3所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：所述跑步带与水平面之间的夹角为5度至15度。

5.根据权利要求2-4任一项所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：所述第二永磁体的正上方设有电磁屏蔽板。

6.根据权利要求1所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：该人力磁悬浮游览车还包括刹车系统，所述刹车系统包括刹车片、第四传动轮、驱动杆、连接杆、脚踏板以及相互配合的从动锥形齿轮和主动锥形齿轮；所述从动锥形齿轮活动设于所述列车底盘上，所述主动锥形齿轮与从动锥形齿轮齿合配合，所述驱动杆的一端固定于主动锥形齿轮的中心处，所述连接杆与驱动杆相互垂直，连接杆的一端固定于驱动杆上，连接杆的另一端固定于所述脚踏板上；所述第四传动轮设于所述从动锥形齿轮的正下方，且第四传动轮与从动锥形齿轮通过转轴相连；所述刹车片固定于第四传动轮的圆周上，且刹车片与所述导轨对应设置。

7.根据权利要求6所述的人力磁悬浮游览车，其特征在于：所述脚踏板的正下方设有第二弹簧，第二弹簧的一端固定于所述列车底盘的顶面上，第二弹簧的另一端固定于脚踏板的底面上。