CN112865608A - 一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁悬浮装置技术领域，且公开了一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，包括导体板轨道，所述导体板轨道顶部的四周固定安装有立柱，所述立柱的顶部固定安装有顶板，所述顶板的底部设置有磁轨道，所述磁轨道的外壁活动连接有U型架。U型架在磁轨道上运动，磁轨道既能够与U型架产生吸力，提供悬浮系统一部分向上的浮力，也同时吸引了U型架的两侧，平衡悬浮系统，使整体结构更加的稳定，悬浮更加平稳。控制第一电磁铁、连轨电磁铁、第二电磁铁或转向电磁铁通电或断电，能够使直行轨道与主轨道对接或者使变向轨道与主轨道对接，便于进行变轨。本发明设计新颖，具有稳定性好、能够在悬浮时变轨的优点。

Description

一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮装置技术领域，具体为一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置。

背景技术

磁悬浮技术是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。目前的悬浮技术主要包括磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮和粒子束悬浮等，其中磁悬浮技术比较成熟。按照悬浮力产生原理的不同可将磁悬浮系统分为电磁型悬浮系统和电动型悬浮系统，其中，电动式磁悬浮又分为永磁型磁悬浮和超导型磁悬浮。

超导电动式磁悬浮利用超导体的迈斯纳效应实现悬浮，超导体对于变化的磁场在其内部会感应产生一个大小相等，方向相反的感应磁场以保证其内部的磁场为零，这是超导体的抗磁性，这个感应的磁场来源于超导线圈感应电流，而感应电流在变化的磁场作用下就会产生悬浮力。从上个世纪70年代开始，日本等国就开始进行超导电动式磁悬浮的研究工作，随着科学技术的进步，以海尔贝克阵列为代表的永磁结构出现以及具有高剩密磁场强度的稀土永磁材料广泛运用使得永磁式磁悬浮系统越来越受到人们的关注，永磁电动式磁悬浮系统和超导电动式磁悬浮系统相比结构简单，价格低廉，不需要复杂的冷却系统而且可以产生很大的悬浮力，在这样的背景下，永磁电动式磁悬浮系统具有光明的前景。

但是，在实际应用中我们发现，传统的基于海尔贝克阵列的磁悬浮系统仍存在有一定的不足之处，比如：传统的基于海尔贝克阵列的磁悬浮系统悬浮效果较差，不够稳定，且也不便于进行变轨，在悬浮时难以改变方向。

基于此，我们提出了一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，具备稳定性好、能够在悬浮时变轨的优点。

(二)技术方案

为实现上述稳定性好、能够在悬浮时变轨的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，包括导体板轨道，所述导体板轨道顶部的四周固定安装有立柱，所述立柱的顶部固定安装有顶板，所述顶板的底部设置有磁轨道；

所述磁轨道的外壁活动连接有U型架，所述U型架的底部设置有阻尼转轴，所述阻尼转轴转动设置在矩形框架的外壁上，所述矩形框架的四角均固定安装有安装板，所述安装板的外壁固定安装有电机，所述电机的输出轴顶部固定安装有海尔贝克磁体阵列；

所述安装板的边缘处还固定安装有连接柱，所述连接柱的末端固定安装有托板，所述托板的外壁固定安装有驱动组件。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导体板轨道是铝板，所述U型架是铷磁铁材质，所述海尔贝克磁体阵列是钕铁硼永磁铁材质。

作为本发明的一种优选技术方案，所述U型架设置有两个，分别设置在矩形框架上相对的一侧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动组件包括两组风机，分别设置在托板上相对的一侧，并且两组风机的安装位置与两个U型架的安装位置相对应。

作为本发明的一种优选技术方案，每组所述风机均包括三个风扇。

作为本发明的一种优选技术方案，所述磁轨道包括主轨道、直行轨道和变向轨道，所述主轨道与直行轨道在同一条直线上设置，并且主轨道朝向直行轨道的一端固定安装有变向头，直行轨道朝向主轨道的一端依次设置有第一电磁铁和连轨电磁铁，所述连轨电磁铁的形状与变向头的形状相耦合；

所述变向轨道设置在变向头的侧面，并且变向轨道朝向变向头的一端依次设置有第二电磁铁和转向电磁铁，所述转向电磁铁的形状与变向头的形状相耦合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述直行轨道与第一电磁铁之间、第一电磁铁与连轨电磁铁之间、变向轨道与第二电磁铁之间、第二电磁铁与转向电磁铁之间均通过弹性绳相连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主轨道、变向头、直行轨道和变向轨道均固定安装在顶板的底部，所述第一电磁铁、连轨电磁铁、第二电磁铁和转向电磁铁均滑动连接在顶板的底部。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，具备以下有益效果：

1、该基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，U型架在磁轨道上运动，磁轨道既能够与U型架产生吸力，提供悬浮系统一部分向上的浮力，也同时吸引了U型架的两侧，平衡悬浮系统，使整体结构更加的稳定，悬浮更加平稳。

2、该基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，控制第一电磁铁、连轨电磁铁、第二电磁铁或转向电磁铁通电或断电，能够使直行轨道与主轨道对接或者使变向轨道与主轨道对接，便于进行变轨，使得在悬浮时可以改变方向。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图；

图2为本发明图1中A处放大示意图；

图3为本发明矩形框架部分的俯视图；

图4为本发明磁轨道部分的局部仰视图。

图中：1、导体板轨道；2、立柱；3、顶板；4、磁轨道；410、主轨道；411、变向头；420、直行轨道；421、第一电磁铁；422、连轨电磁铁；430、变向轨道；431、第二电磁铁；432、转向电磁铁；440、弹性绳；5、U型架；6、矩形框架；7、安装板；8、电机；9、海尔贝克磁体阵列；10、连接柱；11、托板；12、驱动组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，包括导体板轨道1，导体板轨道1顶部的四周固定安装有立柱2，立柱2的顶部固定安装有顶板3，顶板3的底部设置有磁轨道4；

磁轨道4的外壁活动连接有U型架5，U型架5的底部设置有阻尼转轴，阻尼转轴转动设置在矩形框架6的外壁上，矩形框架6的四角均固定安装有安装板7，安装板7的外壁固定安装有电机8，电机8的输出轴顶部固定安装有海尔贝克磁体阵列9；

安装板7的边缘处还固定安装有连接柱10，连接柱10的末端固定安装有托板11，托板11的外壁固定安装有驱动组件12。

本实施例中，导体板轨道1是铝板，U型架5是铷磁铁材质，海尔贝克磁体阵列9是钕铁硼永磁铁材质。

本实施例中，U型架5设置有两个，分别设置在矩形框架6上相对的一侧，悬浮时，U型架5在磁轨道4上运动，磁轨道4既能够与U型架5产生吸力，提供悬浮系统一部分向上的浮力，也同时吸引了U型架5的两侧，平衡悬浮系统，使得整体结构更加的稳定，悬浮也更加平稳。

本实施例中，驱动组件12包括两组风机，分别设置在托板11上相对的一侧，并且两组风机的安装位置与两个U型架5的安装位置相对应。

本实施例中，每组风机均包括三个风扇，控制三个风扇运行，可以通过风力推动矩形框架6及其上安装的装置向前或向后运动，并且，单独控制三个风扇中侧边的一个风扇运行，还可以在边缘处产生推力，以辅助转向。

本实施例中，磁轨道4包括主轨道410、直行轨道420和变向轨道430，主轨道410与直行轨道420在同一条直线上设置，并且主轨道410朝向直行轨道420的一端固定安装有变向头411，直行轨道420朝向主轨道410的一端依次设置有第一电磁铁421和连轨电磁铁422，连轨电磁铁422的形状与变向头411的形状相耦合；

变向轨道430设置在变向头411的侧面，并且变向轨道430朝向变向头411的一端依次设置有第二电磁铁431和转向电磁铁432，转向电磁铁432的形状与变向头411的形状相耦合；

直行轨道420与第一电磁铁421之间、第一电磁铁421与连轨电磁铁422之间、变向轨道430与第二电磁铁431之间、第二电磁铁431与转向电磁铁432之间均通过弹性绳440相连接；

主轨道410、变向头411、直行轨道420和变向轨道430均固定安装在顶板3的底部，第一电磁铁421、连轨电磁铁422、第二电磁铁431和转向电磁铁432均滑动连接在顶板3的底部；

控制第一电磁铁421、连轨电磁铁422、第二电磁铁431或转向电磁铁432通电或断电，能够使直行轨道420与主轨道410对接或者使变向轨道430与主轨道410对接，便于进行变轨，使得在悬浮时可以改变方向，具体的：

控制第一电磁铁421和连轨电磁铁422通电，第二电磁铁431和转向电磁铁432断电，此时第一电磁铁421和连轨电磁铁422获得磁性并在斥力的作用下对接变向头411，而第二电磁铁431和转向电磁铁432没有磁性则在弹性绳440的拉扯作用下脱离变向头411，即主轨道410与直行轨道420对接；

控制第一电磁铁421和连轨电磁铁422断电，第二电磁铁431和转向电磁铁432通电，此时第一电磁铁421和连轨电磁铁422没有磁性会在弹性绳440的拉扯作用下脱离变向头411，而第二电磁铁431和转向电磁铁432则获得磁性并在斥力的作用下对接变向头411，即变向轨道430与直行轨道420对接。

本发明的工作原理及使用流程：

电机8运行带动其输出轴顶部的海尔贝克磁体阵列9高速旋转，高速旋转的海尔贝克磁体阵列9与导体板轨道1之间产生相对运动，切割磁感线，导体板轨道1上产生感应电流，感应电流激发与海尔贝克磁体阵列9中对应磁场镜像对称的感应磁场，继而与海尔贝克磁体阵列9产生排斥力，同时，磁轨道4也提供了一个向上的拉力，在排斥力和拉力的共同作用下，矩形框架6及其上安装的装置得以悬浮；

悬浮时，U型架5在磁轨道4上运动，磁轨道4既能够与U型架5产生吸力，提供悬浮系统一部分向上的浮力，也同时吸引了U型架5的两侧，平衡悬浮系统，使得整体结构更加的稳定，悬浮也更加平稳；

控制第一电磁铁421、连轨电磁铁422、第二电磁铁431或转向电磁铁432通电或断电，能够使直行轨道420与主轨道410对接或者使变向轨道430与主轨道410对接，便于进行变轨，使得在悬浮时可以改变方向，具体的：

控制第一电磁铁421和连轨电磁铁422通电，第二电磁铁431和转向电磁铁432断电，此时第一电磁铁421和连轨电磁铁422获得磁性并在斥力的作用下对接变向头411，而第二电磁铁431和转向电磁铁432没有磁性则在弹性绳440的拉扯作用下脱离变向头411，即主轨道410与直行轨道420对接；

控制第一电磁铁421和连轨电磁铁422断电，第二电磁铁431和转向电磁铁432通电，此时第一电磁铁421和连轨电磁铁422没有磁性会在弹性绳440的拉扯作用下脱离变向头411，而第二电磁铁431和转向电磁铁432则获得磁性并在斥力的作用下对接变向头411，即变向轨道430与直行轨道420对接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，包括导体板轨道(1)，其特征在于：所述导体板轨道(1)顶部的四周固定安装有立柱(2)，所述立柱(2)的顶部固定安装有顶板(3)，所述顶板(3)的底部设置有磁轨道(4)；

所述磁轨道(4)的外壁活动连接有U型架(5)，所述U型架(5)的底部设置有阻尼转轴，所述阻尼转轴转动设置在矩形框架(6)的外壁上，所述矩形框架(6)的四角均固定安装有安装板(7)，所述安装板(7)的外壁固定安装有电机(8)，所述电机(8)的输出轴顶部固定安装有海尔贝克磁体阵列(9)；

所述安装板(7)的边缘处还固定安装有连接柱(10)，所述连接柱(10)的末端固定安装有托板(11)，所述托板(11)的外壁固定安装有驱动组件(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述导体板轨道(1)是铝板，所述U型架(5)是铷磁铁材质，所述海尔贝克磁体阵列(9)是钕铁硼永磁铁材质。

3.根据权利要求1所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述U型架(5)设置有两个，分别设置在矩形框架(6)上相对的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述驱动组件(12)包括两组风机，分别设置在托板(11)上相对的一侧，并且两组风机的安装位置与两个U型架(5)的安装位置相对应。

5.根据权利要求4所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：每组所述风机均包括三个风扇。

6.根据权利要求5所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述磁轨道(4)包括主轨道(410)、直行轨道(420)和变向轨道(430)，所述主轨道(410)与直行轨道(420)在同一条直线上设置，并且主轨道(410)朝向直行轨道(420)的一端固定安装有变向头(411)，直行轨道(420)朝向主轨道(410)的一端依次设置有第一电磁铁(421)和连轨电磁铁(422)，所述连轨电磁铁(422)的形状与变向头(411)的形状相耦合；

所述变向轨道(430)设置在变向头(411)的侧面，并且变向轨道(430)朝向变向头(411)的一端依次设置有第二电磁铁(431)和转向电磁铁(432)，所述转向电磁铁(432)的形状与变向头(411)的形状相耦合。

7.根据权利要求6所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述直行轨道(420)与第一电磁铁(421)之间、第一电磁铁(421)与连轨电磁铁(422)之间、变向轨道(430)与第二电磁铁(431)之间、第二电磁铁(431)与转向电磁铁(432)之间均通过弹性绳(440)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于海尔贝克阵列的磁悬浮装置，其特征在于：所述主轨道(410)、变向头(411)、直行轨道(420)和变向轨道(430)均固定安装在顶板(3)的底部，所述第一电磁铁(421)、连轨电磁铁(422)、第二电磁铁(431)和转向电磁铁(432)均滑动连接在顶板(3)的底部。

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