CN108306478A - 高速磁悬浮直线涡流制动系统 - Google Patents
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Abstract
高速磁悬浮直线涡流制动系统，涉及电机领域。本发明是为了解决现有磁悬浮直线涡流制动系统需要专门的悬浮与导向控制装置的问题。本发明包括定子和动子，定子包括：悬浮导向初级绕组和定子导体板，动子包括动子磁极，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，每个矩形线圈的首尾相连，定子导体板位于两个矩形线圈之间，定子导体板与地面垂直，动子磁极位于悬浮导向初级绕组上方并与悬浮导向初级绕组正对，动子磁极与悬浮导向初级绕组之间均留有气隙。
Description
技术领域
本发明属于电机领域。
背景技术
利用摩擦力的摩擦制动装置在高速或超高速时，其制动性能变差；能量回馈制动在高速时也可以提供制动力，但需要大容量电能存储装置及电力电子控制装置，且存在断电、断线失控等可靠性问题。因此，高制动力密度、高可靠性制动装置的研制对于高速运动系统至关重要。
永磁涡流制动是上世纪90年代发展起来的一门新型的制动技术，它是利用永磁体磁场与导体板之间的相对运动，并在导体板中产生的强大涡流以及涡流磁场与永磁体磁场的相互作用进行制动，在制动过程中无摩擦、无接触，外部环境对制动效果没有影响。永磁制动无需外部能量，制动时无噪音、无振动、不怕污染、耐天候且永无磨损，是一种绿色环保、高可靠性的制动技术，目前已逐渐成为制动技术领域研究发展的新方向。
相对电励磁涡流制动而言，永磁涡流制动主要优点在于不需要外加励磁电源和励磁绕组，这样既节省了用电和用铜，很好地避免了电磁制动的温升问题，又不存在断电时制动失效的危险，可靠性更高，同时，永磁体良好的磁性能可以保证足够的制动力。
超导涡流制动是利用超导磁体磁场在导体板中产生的强大涡流以及涡流磁场与超导磁体磁场的相互作用产生电磁制动力进行制动，由于超导磁体能够产生强磁场，允许相对运动部件之间存在比较大的气隙，以保证运动系统的可靠性和安全性，而且能够提供更强大的制动力。
但是，现有磁悬浮直线涡流制动系统需要专门的悬浮与导向控制装置。
发明内容
本发明是为了解决现有磁悬浮直线涡流制动系统需要专门的悬浮与导向控制装置的问题，现提供高速磁悬浮直线涡流制动系统。
本发明所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统包括以下七种方案：
方案一包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，所述定子包括m列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极包括m列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同，m为1或2；
m列悬浮导向初级绕组和m列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板镜像对称并分别位于m列悬浮导向初级绕组的两侧，2个定子导体板与动子运动方向平行并与地面垂直，
m列悬浮导向初级绕组分别与m列悬浮导向磁极相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙，2列制动磁极位于2个定子导体板之间，2列制动磁极分别与2个定子导体板相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙。
方案二包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子外部，且动子安装于撬车上，所述定子包括悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极包括2列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同；
悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板21位于两个矩形线圈之间，定子导体板与动子运动方向平行并与地面垂直，
2列悬浮导向磁极分别位于定子导体板的两侧并分别与两列矩形线圈相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙，2列制动磁极分别与定子导体板的两侧相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙。
方案三包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，2列动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组11镜像对称设置，且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板分别与2列悬浮导向初级绕组一一对应，定子导体板位于两个矩形线圈之间，定子导体板与所在悬浮导向初级绕组共面，2列动子磁极分别与2个定子导体板21相对，动子磁极与定子导体板之间留有气隙。
方案四包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，每列动子磁极包括1列悬浮导向磁极和1列制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组镜像对称设置且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板分别位于2列悬浮导向初级绕组上方，定子导体板与所在悬浮导向初级绕组共面，2列制动磁极分别与2个定子导体板相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙，2列悬浮导向初级绕组分别与2列悬浮导向磁极相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙。
方案五定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子上方，且动子安装于撬车上，所述定子包括悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板21位于两个矩形线圈之间，定子导体板与悬浮导向初级绕组共面并与地面平行，动子磁极同时与定子导体板和悬浮导向初级绕组相对，动子磁极与定子导体板之间留有气隙。
方案六包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，2列动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组镜像对称设置，且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板位于2列悬浮导向初级绕组之间，定子导体板与悬浮导向初级绕组平行，2列动子磁极分别位于定子导体板的两侧，并位于2列悬浮导向初级绕组之间，2列动子磁极与相邻的定子导体板和悬浮导向初级绕组之间均留有气隙。
方案七包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子上部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括：悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板位于两个矩形线圈之间，定子导体板与地面垂直，动子磁极位于悬浮导向初级绕组上方并与悬浮导向初级绕组正对，动子磁极与悬浮导向初级绕组之间均留有气隙。本发明涉及一种高速磁悬浮直线涡流制动系统，通过采用集成的悬浮导向初级绕组，与推进系统共用励磁永磁体或超导磁体，实现了高性能的高速涡流制动。具体优点如下：
(1)系统的悬浮与导向是自适应、自稳定的，悬浮与导向气隙大，免去了对导轨建造苛刻的精度要求，且不需要专门的悬浮与导向控制装置，因此不仅控制简单、安全可靠，而且成本低、运行效率高。
(2)系统结构紧凑、体积小、重量轻；撬车上漏磁场少；气隙磁密高，制动力密度大，力波动小。
(3)能够与推进系统共用悬浮导向系统，不需要专门的动子支撑装置；与推进系统共用励磁永磁体或超导磁体，减小了系统的体积、重量以及成本。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图2为具体实施方式二所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图3为具体实施方式三所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图4为具体实施方式四所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图5为具体实施方式五所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图6为具体实施方式六所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示定子部分的结构，(c)表示动子部分的结构，(d)表示动子磁极的立体结构，(e)表示动子磁极的俯视图；
图7为具体实施方式七所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，(a)表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，(b)表示动子部分的结构，(c)表示动子磁极的立体结构，(d)表示定子部分的结构；
图8至11为具体实施方式八所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统的结构示意图，其中，图8表示高速磁悬浮直线涡流制动系统的整体结构，图9表示含有线圈基板的定子结构，图10表示不含线圈基板的定子结构，图11表示动子磁极的立体结构。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括悬浮导向初级绕组、动子磁极和2个定子导体板，动子磁极包括悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和制动磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长定子、短动子结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为单边初级结构，由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向左右并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，各线圈组1沿运动方向依次排列。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。两组定子导体板3分别安装固定于左右两侧地面侧壁上，定子导体板3所在平面平行于运动方向，与水平面垂直。
动子磁极分为三列，其中两列制动磁极与两组定子导体板3相对应，二者之间为气隙；另外一列悬浮导向磁极与悬浮导向初级相对应，二者之间为气隙。
制动磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面垂直，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向垂直于水平面，充磁方向平行于水平面。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与定子导体板3相对。左右两列制动磁极N、S依次交替排列固定在撬车7左右两侧。
悬浮导向磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面平行，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向平行于水平面，与运动方向垂直，充磁方向平行于某平面，该平面垂直于水平面、平行于运动方向。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组相对，气隙所在平面与水平面平行。悬浮导向磁极沿运动方向N、S依次交替排列固定在撬车7下侧。
具体实施方式二：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括2列悬浮导向初级绕组、动子磁极和2个定子导体板，动子磁极包括2列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和制动磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长定子、短动子结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为单边初级结构，由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向左右并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，各线圈组1沿运动方向依次排列。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。两组定子导体板3分别安装固定于左右两侧地面侧壁上，定子导体板3所在平面平行于运动方向，与水平面垂直。
动子磁极分为四列，其中两列制动磁极与两组定子导体板3相对应，二者之间为气隙；另外两列悬浮导向磁极与悬浮导向初级相对应，二者之间为气隙。
制动磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面垂直，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向垂直于水平面，充磁方向平行于水平面。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与定子导体板3相对。左右两列制动磁极N、S依次交替排列固定在撬车7左右两侧。
悬浮导向磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面平行，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向平行于水平面，与运动方向垂直，充磁方向平行于某平面，该平面垂直于水平面、平行于运动方向。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组相对，气隙所在平面与水平面平行。悬浮导向磁极沿运动方向N、S依次交替排列固定在撬车7下侧。
具体实施方式三：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括2列悬浮导向初级绕组、动子磁极和1个定子导体板，动子磁极包括2列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和制动磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长定子、短动子结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为单边初级结构，由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向左右并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，各线圈组1沿运动方向依次排列。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。
动子磁极分为四列，其中两列制动磁极与定子导体板3的两侧相对应，二者之间为气隙；另外两列悬浮导向磁极与悬浮导向初级相对应，二者之间为气隙。
制动磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面垂直，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向垂直于水平面，充磁方向平行于水平面。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。两列制动磁极的阻尼导体板6相互平行，左右对应永磁体产生磁力线的方向相同，形成串联磁路，两列制动磁极的阻尼导体板6邻气隙，分别与定子导体板3相对。左右两列制动磁极N、S依次交替排列固定在撬车7上。
定子导体板3位于左右两列制动磁极之间，定子导体板3与两列制动磁极之间为气隙；两列悬浮导向磁极与地面上悬浮导向初级绕组之间为气隙，气隙所在平面与运动方向平行，与水平面相垂直。
悬浮导向磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面平行，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向平行于水平面，与运动方向垂直，充磁方向平行于某平面，该平面垂直于水平面、平行于运动方向。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组相对，气隙所在平面与水平面平行。两列悬浮导向磁极沿运动方向N、S依次交替排列固定在撬车7下侧，安装在两列制动磁极的两侧。
具体实施方式四：参照图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括2列悬浮导向初级绕组、2列动子磁极和2个定子导体板。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和动子磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和动子磁极动子磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长初级、短次级结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为双边初级结构。悬浮导向系统每边初级由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿垂向上下并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端；各线圈组1沿运动方向依次排列；左右两边初级对称布置，对应线圈组1的上线圈的首端连在一起，对应线圈组1的上线圈的尾端连在一起。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。两组定子导体板3分别安装固定于左右两侧地面侧壁上的悬浮导向初级绕组上侧与下侧矩形线圈之间。导体板所在平面平行于运动方向，与水平面垂直。
动子磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面垂直，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向垂直于水平面，充磁方向平行于水平面。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组和定子导体板3相对。左右两列磁极N、S依次交替排列固定在撬车7左右两侧。
具体实施方式五：参照图5具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括2列悬浮导向初级绕组、动子磁极和2个定子导体板，动子磁极包括2列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和制动磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长初级、短次级结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为双边初级结构。悬浮导向系统每边初级由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿垂向上下并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端；各线圈组1沿运动方向依次排列；左右两边初级对称布置，对应线圈组1的上线圈的首端连在一起，对应线圈组1的上线圈的尾端连在一起。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。两组定子导体板3分别安装固定于左右两侧地面侧壁上的悬浮导向初级绕组的上侧。导体板所在平面平行于运动方向，与水平面垂直。
动子磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面垂直，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向垂直于水平面，充磁方向平行于水平面。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组和定子导体板3相对。磁极N、S依次交替排列固定在撬车7两侧，磁极分左右两列，每列又分上下两行。上下两行磁极分别与定子导体板3、悬浮导向初级绕组相对应。
具体实施方式六：参照图6具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括悬浮导向初级绕组、动子磁极和定子导体板。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和动子磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和动子磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；磁极安装在撬车7上。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长初级、短次级结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为单边初级结构。悬浮导向初级由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向左右并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端；各线圈组1沿运动方向依次排列。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。定子导体板3安装固定于悬浮导向初级的左侧与右侧矩形线圈之间。导体板所在平面平行于水平面。
动子磁极主要由永磁体阵列5、屏蔽导体板4、阻尼导体板6构成。阻尼导体板6采用高电导率材料，屏蔽导体板4采用高饱和磁密材料。屏蔽导体板4与阻尼导体板6相互平行，导体板所在平面与运动方向平行，与水平面平行，构成永磁体阵列5的各长条形永磁体排列固定在屏蔽导体板4与阻尼导体板6之间，永磁体的长度方向平行于水平面，与运动方向垂直，充磁方向平行于某平面，该平面垂直于水平面、平行于运动方向。每列磁极由16条永磁体构成，每相邻两条永磁体充磁方向之间依次相差45度。阻尼导体板6邻气隙，与悬浮导向初级绕组及定子导体板3相对，气隙所在平面与水平面平行。永磁体励磁形成的磁极沿运动方向N、S依次交替排列固定在撬车7下侧。
具体实施方式七：参照图7具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括2列悬浮导向初级绕组、2列动子磁极和1个定子导体板。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和动子磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和动子磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；磁极安装在撬车7上，主要由低温容器8与超导线圈9构成，超导线圈9安装固定在低温容器8内。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长初级、短次级结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为双边初级结构，每边初级由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿垂向上下并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端；各线圈组1沿运动方向依次排列；左右两边初级对称布置，对应线圈组1的上线圈的首端连在一起，对应线圈组1的上线圈的尾端连在一起。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。
由超导线圈9励磁形成的磁极N、S依次交替排列固定在撬车7下侧，磁极分两列，左右两列对应的磁极的极性相同。定子导体板3位于左右两列磁极之间，定子导体板3与两列磁极之间为气隙；两列磁极与地面上悬浮导向初级绕组之间为气隙。气隙所在平面与运动方向平行，与水平面相垂直。
具体实施方式八：参照图8至11具体说明本实施方式，本实施方式所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括悬浮导向初级绕组、动子磁极和1个定子导体板。
本实施方式主要由悬浮导向分系统和涡流制动分系统构成。悬浮导向分系统主要由悬浮导向初级绕组和动子磁极构成。涡流制动分系统主要由定子导体板3和动子磁极构成。定子固定在地面上，主要由悬浮导向初级绕组和定子导体板3构成；动子磁极安装在撬车7上，主要由低温容器8与超导线圈9构成，超导线圈9安装固定在低温容器8内。
高速磁悬浮直线涡流制动系统为长初级、短次级结构，悬浮导向初级绕组固定、次级运动。悬浮导向初级绕组为单边初级结构。悬浮导向初级由线圈组1和线圈基板构成，每个线圈组1由两个矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向左右并列固定在线圈基板上，两个线圈的绕向相反，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端；各线圈组1沿运动方向依次排列。
定子导体板3由磁性材料构成，或由非磁性材料构成，或由磁性材料与非磁性材料复合而成。定子导体板3安装固定于悬浮导向初级的左侧与右侧矩形线圈之间，定子导体板3所在平面与水平面垂直，与运动方向平行。
由超导线圈9励磁形成的磁极N、S依次交替排列固定在撬车7下侧，磁极分左右两列，左右两列对应的磁极的极性相反。悬浮导向初级绕组与两列磁极之间为气隙；气隙所在平面与水平面平行。
高速磁悬浮直线涡流制动系统工作原理(以具体实施方式四为例进行说明):
制动原理：当制动系统的定子导体板3与动子磁极有相对运动时，动子磁极产生的磁场会在定子导体板3中感应涡流，涡流与动子磁极磁场相互作用产生电磁制动力，使动子做减速运动。
悬浮原理：次级在速度较低时，由辅助支撑装置来支撑，随着动子速度的提高，在悬浮绕组线圈中产生的电动势越来越大，悬浮绕组线圈单元的上下两个线圈是闭合的，线圈内部便流有电流，上部线圈电流产生的磁场方向与次级永磁体磁场方向相同，于是二者相互作用会产生一个吸引力，吸引次级向上；而下部线圈电流产生的磁场方向与次级永磁体磁场方向相反，于是二者相互作用会产生一个排斥力，托动次级向上，当作用于次级向上的电磁力大于次级重量时，便会使次级悬浮起来。
导向原理：当高速运动的次级处于左右导向线圈中间位置时，次级永磁体磁场在左右导向线圈中产生的电动势相等，二者方向相反，正好相互抵消；当次级偏离中间位置时，次级永磁体磁场在左右导向线圈中产生的电动势大小不相等，而且二者方向相同，与次级靠近线圈中电流产生的电磁力排斥次级，与次级远离线圈中电流产生的电磁力吸引次级，在两侧电磁力的作用下，推动次级趋向中间位置。
Claims (10)
1.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括m列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极包括m列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同，m为1或2；
m列悬浮导向初级绕组和m列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板镜像对称并分别位于m列悬浮导向初级绕组的两侧，2个定子导体板与动子运动方向平行并与地面垂直，
m列悬浮导向初级绕组分别与m列悬浮导向磁极相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙，2列制动磁极位于2个定子导体板之间，2列制动磁极分别与2个定子导体板相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙。
2.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子外部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极包括2列悬浮导向磁极和2列制动磁极，悬浮导向磁极和制动磁极的结构完全相同；
悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板21位于两个矩形线圈之间，定子导体板与动子运动方向平行并与地面垂直，
2列悬浮导向磁极分别位于定子导体板的两侧并分别与两列矩形线圈相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙，2列制动磁极分别与定子导体板的两侧相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙。
3.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，2列动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组11镜像对称设置，且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板分别与2列悬浮导向初级绕组一一对应，定子导体板位于两个矩形线圈之间，定子导体板与所在悬浮导向初级绕组共面，2列动子磁极分别与2个定子导体板21相对，动子磁极与定子导体板之间留有气隙。
4.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和2个定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，每列动子磁极包括1列悬浮导向磁极和1列制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，2个定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组镜像对称设置且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
2个定子导体板分别位于2列悬浮导向初级绕组上方，定子导体板与所在悬浮导向初级绕组共面，2列制动磁极分别与2个定子导体板相对，制动磁极与定子导体板之间留有气隙，2列悬浮导向初级绕组分别与2列悬浮导向磁极相对，悬浮导向初级绕组与悬浮导向磁极之间留有气隙。
5.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子上方，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板21位于两个矩形线圈之间，定子导体板与悬浮导向初级绕组共面并与地面平行，动子磁极同时与定子导体板和悬浮导向初级绕组相对，动子磁极与定子导体板之间留有气隙。
6.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子内部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括2列悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括2列动子磁极，2列动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
2列悬浮导向初级绕组和2列悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和2列制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组垂直设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，2列悬浮导向初级绕组镜像对称设置，且线圈组相对，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿竖直方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板位于2列悬浮导向初级绕组之间，定子导体板与悬浮导向初级绕组平行，2列动子磁极分别位于定子导体板的两侧，并位于2列悬浮导向初级绕组之间，2列动子磁极与相邻的定子导体板和悬浮导向初级绕组之间均留有气隙。
7.高速磁悬浮直线涡流制动系统，包括定子和动子，定子安装于地面，动子设置于定子上部，且动子安装于撬车上，其特征在于，所述定子包括：悬浮导向初级绕组和定子导体板，所述动子包括动子磁极，动子磁极同时作为悬浮导向磁极和制动磁极；
悬浮导向初级绕组和悬浮导向磁极构成悬浮导向分系统，定子导体板和制动磁极构成涡流制动分系统；
悬浮导向初级绕组设置于地面上，悬浮导向初级绕组包括：多个线圈组和线圈基板，多个线圈组沿动子运动方向依次排列并固定在线圈基板上，每个线圈组由两个绕向相反的矩形线圈构成，两个矩形线圈沿水平方向设置且垂直于动子运动方向排列，一个矩形线圈的首端连接另一个矩形线圈的末端，一个矩形线圈的末端连接另一个矩形线圈的首端，
定子导体板位于两个矩形线圈之间，定子导体板与地面垂直，动子磁极位于悬浮导向初级绕组上方并与悬浮导向初级绕组正对，动子磁极与悬浮导向初级绕组之间均留有气隙。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，其特征在于，单列的悬浮导向磁极或制动磁极包括：永磁体阵列、屏蔽导体板和阻尼导体板，永磁体阵列、屏蔽导体板和阻尼导体板相互平行排布，阻尼导体板与气隙相邻，永磁体阵列固定在屏蔽导体板和阻尼导体板之间，永磁体阵列包括4pn或4pn+1条长条形永磁体，所有长条形永磁体相互平行并沿动子运动方向排列，相邻两条永磁体充磁方向相差90/n度，p为次级极对数，n为大于等于1的自然数。
9.根据权利要求6所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，其特征在于，单列的悬浮导向磁极或制动磁极包括低温容器和1列线圈组，线圈组位于低温容器内部，线圈组包括多个超导线圈，多个超导线圈沿竖直方向设置且沿动子运动方向排布。
10.根据权利要求7所述的高速磁悬浮直线涡流制动系统，其特征在于，单列的悬浮导向磁极或制动磁极包括低温容器和2列线圈组，2列线圈组均位于低温容器内部，线圈组包括多个超导线圈，多个超导线圈沿水平方向设置且沿动子运动方向排布。
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