CN110667397A - 一种主动式磁悬浮运输车及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动式磁悬浮运输车及其应用，包括车体和磁轨，车体上设置有主驱动器；主驱动器包括电动机、磁轮、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统均与电动机连接，电动机连接两侧磁轮，两侧磁轮分别位于磁轨上方，磁轮外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体；车体放置在磁轨上，磁轮与磁轨同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机驱动两侧磁轮，使磁轮与磁轨之间产生推动力，驱动车体前行。本发明改变了传统磁悬浮车的驱动方式，改被动驱动为主动驱动，仅仅在车体上设置主驱动器，不再轨道上设置多个驱动器，能够实现更为精准的控制；结构设计科学合理，施工更简单、成本更低。

Description

一种主动式磁悬浮运输车及其应用

技术领域

本发明涉及一种主动式磁悬浮运输车及其应用，属于磁悬浮车辆技术领域。

背景技术

目前，现有的磁悬浮车的驱动方式主要为被动式，在轨道上设置磁悬浮驱动装置，使车辆在轨道上悬浮起来并通过外部的驱动装置提供驱动力，车辆的启动、前进、刹停都是由外部实现控制的，车体上没有安装驱动装置。

中国专利文献CN106428033B公告了一种一种磁动力管道交通运输装置，包括管道和设置在管道内的磁动力车，管道的底部设置有至少一个磁动力驱动器，磁动力车的底部设置有至少一个前行永磁体，磁动力驱动器与前行永磁体配合作业为磁动力车提供动力，驱动磁动力车在管道内运行。本发明磁动力管道交通运输装置，通过磁力驱动实现磁动力车的前行、转向，改变了传统交通运输方式，具有清洁能源、环保无污染、低耗高能等优势。磁动力车在密闭管道内运行，无风阻，同时不受天气环境的影响，能够持续运行，同时整个运行过程安全可靠，安全性、稳定性相比传统运输方式大幅提高。管道可以架设在地面、空中、地底或海底，不受空间局限，应用场景广泛。

但该项专利技术需要在管道内布设多个磁动力驱动器，施工成本较高，且施工难度大，另外，由于车辆本身没有驱动装置设置，只是被动行进，在刹车和停站时无法做到准确操作，误差较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种主动式磁悬浮运输车，该磁悬浮运输车采用主动式行进方式，只在车体上安装驱动器，在轨道上简单设置磁轨即可，通过车体上的驱动器实现车辆的启动、行进、刹停，操作精准。

本发明还提供上述一种主动式磁悬浮运输车的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种主动式磁悬浮运输车，包括车体和磁轨，车体上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机、磁轮、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统分别与电动机连接，电动机连接两侧磁轮，两侧磁轮分别位于磁轨上方，磁轮外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体；

车体底部设置有车底磁体，车底磁体位于磁轨上方且车底磁体与磁轨极性相同；

车体位于磁轨上，车底磁体与磁轨同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机驱动两侧磁轮转动，磁轮磁体与磁轨异极相吸，使转动的磁轮磁体与磁轨之间产生推动力，驱动车体前行。

优选的，所述电动机位于车体中间位置，电动机的输出轴通过联轴器连接传动轴，传动轴连接磁轮。

优选的，所述传动轴的端部通过键连接磁轮。

优选的，所述电动机输出轴、联轴器和传动轴整体置于套管内，套管放置在支座上，支座底部设置有电动千斤顶磁轮调节器。此设计的好处是，通过电动千斤顶磁轮调节器，可以调节磁轮的高低位置。

优选的，所述磁轨铺设在轨道上。此设计的好处是，针对传统的轨道运行，只需在轨道上铺设磁轨，就可以将磁悬浮运输车安放在传统轨道上，方便传统轨道的改造，使其适应磁悬浮运输车的运行需求。

优选的，所述车体两侧对称设置有车辆平衡磁体，轨道内侧设置有与车辆平衡磁体同极的轨道平衡磁体。

优选的，所述车体底部还设置有电动调节车底磁体，电动调节车底磁体位于磁轮两侧，且电动调节车底磁体位于磁轨上方。此设计的优势在于，通过调节车底磁体与磁轨的垂直间距调整悬浮车辆浮力，使车辆与磁轨保持合理的磁浮间距。

优选的，所述电动机选用伺服电机。

优选的，所述车体上设置有控制室。

优选的，所述车体和磁轨设置在管道内。此设计的好处是，采用管道内运输，管道环境较优，阻力小，安全度高，相比自然运行环境，管道内可以实现高效稳定的运行。

优选的，所述车体的尾部设置有垂直尾翼。此设计的好处是，可使车辆在低真空状态稳定直线前行。

优选的，所述车体的两侧设置有电动导向轮，电动导向轮与轨道内侧接触。此设计的好处是，电动导向轮可防止车辆严重侧倾，影响车辆运行，提升运行安全性。

优选的，所述车体底部设置有至少两组电动重力平衡器。此设计的好处是，可使车辆左右平衡，保证车辆稳定运行。

优选的，所述轨道内设置有至少两个辅助启动推进器，辅助启动推进器分别安装在站点位置的轨道内。此设计的好处是，通过辅助启动推进器，在车体启动时，给车体一个推动力，保证车体顺利启动。

一种主动式磁悬浮运输车的工作方法，包括以下步骤：

在始发站台，车体放置在磁轨上处于悬浮静止状态，当乘客进入车体车箱后，控制室关闭车箱门后，启动电动机旋转，车体向前运行；

当车体将要达到下一站点时，控制室控制电动机反转，给车体制动力，使车体缓慢停靠在站点，乘客上下车，然后控制室再次控制启动电动机旋转，车体继续向前运行；

当车体将要到达终点站时，控制室控制电动机断电，使车体失去推动力，使车体缓慢停靠在终点站，乘客下车，控制室停止工作。

一种主动式磁悬浮运输车，包括车体和磁轨，车体上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机、磁轮、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统分别与电动机连接，电动机连接磁轮，磁轮外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体；

车体底部两侧设置有车底磁体，车底磁体与磁轨极性相同；

轨道上铺设有三条磁轨，车底磁体位于两边磁轨上方，磁轮磁体位于中间磁轨上方，车底磁体与磁轨同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机驱动磁轮转动，磁轮磁体与磁轨异极相吸，使转动的磁轮磁体与磁轨之间产生推动力，驱动车体前行。

本发明的有益效果在于：

1)本发明主动式磁悬浮运输车，改变了传统磁悬浮车的驱动方式，改被动驱动为主动驱动，仅仅在车体上设置主驱动器，不再轨道上设置多个驱动器，能够实现更为精准的控制。

2)本发明主动式磁悬浮运输车，在车体上设置主驱动器，结构设计更为科学合理，同时施工更简单、成本更低，能够实现路面运输或管道内运输，具有良好的经济效益和市场效益，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明主动式磁悬浮车的主视图；

图2为本发明主动式磁悬浮车的侧视图；

图3为本发明主动式磁悬浮车管道内的侧视图；

图4为本发明中磁轨的结构示意图；

图5为本发明中磁轮的主视图；

图6为本发明另一方案主动式磁悬浮车的侧视图；

其中：1-磁轨，2-车底磁体，3-磁轮，4-车体，5-电源综合管理控制系统，6-支座，7-电动机，8-电动千斤顶磁轮调节器，9-磁轮磁体，10-轨道，11-车辆平衡磁体，12-轨道平衡磁体，13-蓄电池，14-套管，15-尾翼，16-电动调节车底磁体，17-电动导向轮，18-电动重力平衡器，19-管道，20-辅助启动推进器，21-车辆平衡磁体调节器。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-5所示，本实施例提供一种主动式磁悬浮运输车，包括车体4和磁轨1，车体4上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机7、磁轮3、蓄电池13和电源综合管理控制系统5，蓄电池13、电源综合管理控制系统5分别与电动机7连接，电动机7连接两侧磁轮3，两侧磁轮3分别位于磁轨1上方，磁轮3外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体9；

车体4底部设置有车底磁体2，车底磁体2位于磁轨1上方且车底磁体2与磁轨1极性相同；

车体4位于磁轨1上，车底磁体2与磁轨1同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机7驱动两侧磁轮3转动，磁轮磁体9与磁轨1异极相吸，使转动的磁轮磁体9与磁轨1之间产生推动力，驱动车体前行。

具体而言，车体4可包含有多节车箱，车体4两端为驾驶控制室。本实施例中，电动机7位于车体中间位置，电动机7选用伺服电机，电动机7的输出轴通过联轴器连接传动轴，传动轴的端部通过键连接磁轮3。

车体4的两侧对称设有两个磁轮3，磁轮3与车底磁体2处于一条直线上。当车体4放置在磁轨1上时，磁轮3与车底磁体2都位于磁轨1的正上方，车底磁体2与磁轨1极性相同，起到悬浮力的作用，磁轮磁体9与磁轨1极性相异，磁轮3转动时，起到推动力的作用。

磁轨1铺设在轨道10上。针对传统的轨道运行，只需在轨道上铺设磁轨，就可以将磁悬浮运输车安放在传统轨道上，方便传统轨道的改造，使其适应磁悬浮运输车的运行需求。

车体4底部还安装有电动调节车底磁体16，电动调节车底磁体16位于磁轮3两侧，且电动调节车底磁体16位于磁轨1上方，通过安装独立的电动调节车底磁体16，由电机带动丝杠，丝杠上装有丝块，丝块上独立安装有车底磁体。通过调节磁体16与磁轨1之间的垂直间距调整悬浮车辆浮力，使车辆与磁轨保持合理的磁浮间距。因为每次车辆载荷都不会一样，会导致车体与磁轨间距不一样，通过电动调节车底磁体的作用，可以使车体与磁轨的间距保持在合理区间。

车体4底部两侧对称设置有车辆平衡磁体11，轨道内侧设置有与车辆平衡磁体11同极的轨道平衡磁体12。车辆平衡磁体11由车辆平衡磁体调节器21控制其上下位置的调节，对于不同载荷的车体，能够保证车辆平衡磁体11和轨道平衡磁体12的对中，保证车体平衡效果，本实施例中车辆平衡磁体调节器21选用电动推杆。

轨道10内设置有至少两个辅助启动推进器20，辅助启动推进器20分别安装在站点位置的轨道内，每个站点的轨道内安装一个辅助启动推进器20。辅助启动推进器20包括依次连接的电机、丝杠和丝块，丝块与丝杠配合连接且丝块可以发生小角度倾斜。在车体4启动初始，由于车体的载荷不同，磁轮3与磁轨1之间产生的磁推动力有时不足，此时通过电机驱动丝杠转动，丝块推动车体端部，给车体4一个推动力，起到辅助车体4起步的作用，从而保证车体4顺利启动。

控制室为常规设计，通过控制室控制电动机的工作状态，控制室内有PLC，可按照事先设计的路线编写录入程序，实现智能化、自动化运营控制。

实施例2：

一种主动式磁悬浮运输车，结构如实施例1所述，其不同之处在于：电动机7输出轴、联轴器和传动轴整体置于套管14内，套管14放置在支座6上，支座6底部设置有电动千斤顶磁轮调节器8。通过电动千斤顶磁轮调节器，可以调节磁轮的高低位置。磁轮上下位置高低调节，可增加对磁轨的吸力或减小对磁轨的吸力，其作用是可增加或减小磁轮对磁轨的磁驱动力。

车体4和磁轨1设置在管道19内。采用管道内运输，管道环境较优，阻力小，安全度高，相比自然运行环境，管道内可以实现高效稳定的运行。

实施例3：

一种主动式磁悬浮运输车，结构如实施例1所述，其不同之处在于：车体4的尾部安装有垂直尾翼15。尾翼可使车辆在低真空状态稳定直线前行。

车体4的两侧安装有电动导向轮17，电动导向轮17与轨道10内侧接触。电动导向轮可防止车辆严重侧倾，影响车辆运行，提升运行安全性。电动导向轮17为可伸缩式，通过液压缸实现电动导向轮17的向外伸出或向内收缩，起到辅助刹车的作用。

车体4底部安装有两组电动重力平衡器，车体底部前后各一组。可使车辆左右平衡，可使车辆稳定运行。重力平衡器包括电机、丝杠、配重块，电机输出轴连接丝杠，丝杠上套有配重块，通过控制室控制电机运行，调整配重块在车底的左右位置，以调节车体重量的整体平衡，避免侧倾。

实施例4：

如实施例1或2所述的一种主动式磁悬浮运输车的工作方法，具体工作过程如下：

在始发站台，车体4放置在磁轨1上处于悬浮静止状态，当乘客进入车体车箱后，控制室关闭车箱门后，启动电动机7旋转，两侧磁轮3转动，磁轮磁体9与磁轨1之间极性相吸产生推动力，推动车体4向前运行；

当车体4将要达到下一站点时，控制室控制电动机7反转，磁轮磁体9与磁轨1之间产生反向的推动力，给车体4制动力，使车体4缓慢停靠在站点，乘客上下车，然后控制室再次控制启动电动机7旋转，车体4继续向前运行；

当车体4将要到达终点站时，控制室控制电动机7断电，车体4失去推动力，与此同时，磁轮3惯性旋转给蓄电池13充电，电动导向轮17向外伸出紧靠轨道，起到辅助刹车的效果，最终使车体缓慢停靠在终点站，乘客下车，控制室停止工作。

采用实施例2的技术方案时，由于管道内的环境较优，没有外界自然环境的干扰，车体运行过程中的阻力较小，几乎为零，磁轮磁体与磁轨之间产生的磁驱动推力，可以实现更为精准的控制车体运行的状态，更容易实现无人驾驶。

实施例5：

如图6所示，一种主动式磁悬浮运输车，包括车体4和磁轨1，车体上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机7、磁轮3、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统分别与电动机7连接，电动机7连接磁轮3，磁轮3外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体9；

车体4底部两侧设置有车底磁体2，车底磁体2与磁轨1极性相同；

轨道10上铺设有三条磁轨1，车底磁体2位于两边磁轨1上方，磁轮磁体9位于中间磁轨1上方，车底磁体2与磁轨1同极相斥，使车体4呈悬浮状态；电动机7驱动磁轮3转动，磁轮磁体9与磁轨1异极相吸，使转动的磁轮磁体9与磁轨1之间产生推动力，驱动车体前行。

Claims (10)

1.一种主动式磁悬浮运输车，其特征在于，包括车体和磁轨，车体上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机、磁轮、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统分别与电动机连接，电动机连接两侧磁轮，两侧磁轮分别位于磁轨上方，磁轮外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体；

车体底部设置有车底磁体，车底磁体位于磁轨上方且车底磁体与磁轨极性相同；

车体位于磁轨上，车底磁体与磁轨同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机驱动两侧磁轮转动，磁轮磁体与磁轨异极相吸，使转动的磁轮磁体与磁轨之间产生推动力，驱动车体前行。

2.如权利要求1所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述电动机位于车体中间位置，电动机的输出轴通过联轴器连接传动轴，传动轴连接磁轮。

3.如权利要求2所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述电动机输出轴、联轴器和传动轴整体置于套管内，套管放置在支座上，支座底部设置有电动千斤顶磁轮调节器。

4.如权利要求1所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述磁轨铺设在轨道上。

5.如权利要求4所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述车体两侧对称设置有车辆平衡磁体，轨道内侧设置有与车辆平衡磁体同极的轨道平衡磁体。

6.如权利要求1所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述车体底部还设置有电动调节车底磁体，电动调节车底磁体位于磁轮两侧，且电动调节车底磁体位于磁轨上方。

7.如权利要求1所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述车体上设置有控制室；所述车体和磁轨设置在管道内。

8.如权利要求4所述的主动式磁悬浮运输车，其特征在于，所述轨道内设置有至少两个辅助启动推进器，辅助启动推进器分别安装在站点位置的轨道内。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的主动式磁悬浮运输车的工作方法，包括以下步骤：

在始发站台，车体放置在磁轨上处于悬浮静止状态，当乘客进入车体车箱后，控制室关闭车箱门后，启动电动机旋转，车体向前运行；

当车体将要达到下一站点时，控制室控制电动机反转，给车体制动力，使车体缓慢停靠在站点，乘客上下车，然后控制室再次控制启动电动机旋转，车体继续向前运行；

当车体将要到达终点站时，控制室控制电动机断电，使车体失去推动力，使车体缓慢停靠在终点站，乘客下车，控制室停止工作。

10.一种主动式磁悬浮运输车，包括车体和磁轨，车体上设置有主驱动器；

主驱动器包括电动机、磁轮、蓄电池和电源综合管理控制系统，蓄电池、电源综合管理控制系统分别与电动机连接，电动机连接磁轮，磁轮外周上设置有多个与磁轨极性相异的磁轮磁体；

车体底部两侧设置有车底磁体，车底磁体与磁轨极性相同；

轨道上铺设有三条磁轨，车底磁体位于两边磁轨上方，磁轮磁体位于中间磁轨上方，车底磁体与磁轨同极相斥，使车体呈悬浮状态；电动机驱动磁轮转动，磁轮磁体与磁轨异极相吸，使转动的磁轮磁体与磁轨之间产生推动力，驱动车体前行。

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