CN113265914A - 永磁磁悬浮轨道及永磁磁悬浮轨道系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁磁悬浮轨道，包括轨道基底和设置在轨道基底上的永磁阵列，所述永磁阵列是2～200个永磁体在轨道基底宽度方向均匀分布在轨道基底表面上；所述永磁阵列沿轨道基底长度方向延伸形成永磁磁悬浮轨道；本发明所述的永磁磁悬浮轨道通过永磁体阵列的设置及相应永磁磁悬浮轨道系统，使永磁磁悬浮轨道上的形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀，保证永磁磁悬浮轨道上的悬浮模块能够更加平稳、可靠地运行，降低了道岔难度，简化了道岔结构，提高了永磁悬浮轨道道岔的效率，保证了磁悬浮线路运行的平稳性和可靠性。

Description

永磁磁悬浮轨道及永磁磁悬浮轨道系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮轨道交通技术领域，具体涉及一种永磁磁悬浮轨道及永磁磁悬浮系统。

背景技术

相比传统轮轨交通，磁悬浮列车有着低噪音、爬坡能力与曲线通过能力强、没有轮轨磨耗等特点，但其中电磁悬浮能耗大，易产生电磁辐射；高温/低温超导磁浮运行和维护成本高，系统复杂；而永磁悬浮利用永磁体本身的特性，实现悬浮，能够克服以上不足，是一种具有潜力的磁悬浮方式。但由于现有交通系统的道岔较为复杂，道岔效率不高，不利于永磁悬浮的进一步发展。

CN1001711013111.6中公开了一种用于磁悬浮系统的电磁道岔，采用控制电磁线圈模拟永磁体的电磁场，使电磁线圈的磁场与永磁轨道的磁场耦合实现磁悬浮列车道岔。不足之处是技术复杂程度较高，稳定性能有待进一步提升。

CN201810993737.6中公开了一种悬挂式永磁磁浮轨道交通系统，其天梁内侧轨道梁上安装有采用Halbach阵列的永磁阵列装置，为转向架提供悬浮力，转向架左右两侧安装导向系统，能引导转向架的运行方向并由直线电机驱动行驶。该专利未涉及道岔。

CN201910095326.X中公开了一种永磁式磁悬浮轨道交通的道岔系统及其控制方法，其通过沿主轨道的分岔两侧而设置的左、右转主轨道，以及左、右侧转向轨道对转向架本体的导向、引导作用，实现了磁悬浮轨道列车的道岔控制。但该装置使用的海尔贝克阵列会在转向架道岔时,产生阻力。

总之，现有的永磁磁悬浮列车采用的永磁阵列具有磁场分布不均匀，强度不足等问题。现有永磁磁悬浮列车存在道岔系统可靠性不足、道岔速度慢、道岔难度大及列车分岔转向或者并线时会受磁场的阻碍力等问题。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供一种永磁磁悬浮轨道及其系统，所述永磁磁悬浮轨道通过永磁体阵列的设置及相应永磁磁悬浮轨道系统，降低了道岔难度，简化了道岔结构，提高了永磁悬浮轨道道岔的效率，保证了磁悬浮线路运行的平稳性和可靠性。

本发明提供一种永磁磁悬浮轨道，该轨道包括轨道基底和设置在轨道基底上的永磁阵列，所述永磁阵列由2～200个永磁体在轨道基底宽度方向均匀分布在轨道基底上表面形成；所述永磁阵列沿轨道基底长度方向延伸形成永磁磁悬浮轨道。

优选地，所述永磁阵列2-100个永磁体在轨道宽度方向等距分布。

优选地，所述永磁体形状为圆柱形、正方形、菱形或六边形；优选地，所述永磁体形状为圆柱形。

优选地，所述永磁体尺寸为0.01～100mm。

优选地，所述永磁体的间距为0.01～10mm。

优选地，在轨道宽度方向上分布4～100个永磁体。

本发明一种永磁磁悬浮轨道系统，该系统包括前述永磁磁悬浮轨道和通过磁力悬浮于永磁磁悬浮磁轨道上的悬浮模块，所述悬浮模块包括悬浮磁块和悬浮板；所述悬浮模块包括悬浮磁块和悬浮板，所述悬浮磁块均匀分布在悬浮板宽度方向等距分布在悬浮板下表面；所述悬浮磁块沿悬浮板长度方向延伸形成悬浮模块。

优选地，所悬浮磁块形状为圆柱形、正方形、菱形、六边形；更优选地，所述悬浮磁块形状为圆柱形。

所述悬浮磁块尺寸为0.01～100mm；所述悬浮磁块的间距为0.01～10mm。

优选地，所述永磁磁悬浮轨道与悬浮磁块相互作用，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～300mm的悬浮高度；进一步优选地，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～200mm的悬浮高度，更优选地，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～100mm的悬浮高度。

优选地，所述悬浮模块位于永磁磁悬浮轨道的正上方，在永磁磁悬浮轨道上运行并用于承托负载。

优选地，所述悬浮磁块的充磁方向全部竖直向下；所述永磁磁悬浮轨道上的永磁体的充磁方向全部竖直向上。

优选地，所述悬浮模块在推动动力或牵引动力作用下沿永磁磁悬浮轨道运行。

优选地，所述永磁磁悬浮轨道包括永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道，由所述永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道形成道岔。

所述永磁磁悬浮右转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的右侧，形成右转道岔，所述永磁磁悬浮右转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度。

所述永磁磁悬浮左转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的左侧，形成左转道岔，所述永磁磁悬浮左转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度。

优选地，所述永磁磁悬浮左转主轨道和永磁磁悬浮右转主轨道至少相隔1个圆柱形永磁体距离。

优选地，所述道岔中，在任意一个道岔内形成2～100个分岔；所述道岔具有分岔、并线作用。

所述悬浮模块在行驶过程中，当其分岔转向时，有两个不同方向的路线可以选择，分别是向左转主轨道行驶和向右转主轨道行驶。

本发明所述永磁体按照本发明所述的永磁阵列排列，每一个永磁体端面所形成的磁场线类似于点状，具体而言，永磁体端面中间发散出来的磁力线是直线，且永磁体端面四周发散出来的磁力线也类似于直线，因此在一定的空间范围内所述永磁阵列形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀；由所述若干个圆柱形永磁体在轨道基底上无限延伸形成的永磁磁悬浮轨道产生的磁场也就具有相同的性质；轨道基底宽度确定时，所述永磁阵列中的所述永磁体的尺寸越小，则需要更多数量的永磁体，那么，所述永磁阵列形成的磁力线越均匀，减少了对悬浮模块在道岔时的阻力，保证永磁磁悬浮轨道系统能够更加平稳、可靠地运行。

所述悬浮模块向永磁磁悬浮右转主轨道行驶：所述悬浮模块运动到离道岔口还有一段路程时，悬浮模块在维持原方向行驶的同时，悬浮模块也会受到一个向右的外力作用力，由于悬浮模块在两个方向力的作用下，使得悬浮模块每向前行驶一小段距离，也会向右行驶一小段距离。直到悬浮模块运动到靠近永磁磁悬浮阵列右转主轨道的右侧，换成换道动作，所述悬浮模块不再受到一个向右的作用力；所述悬浮模块在牵引力作用下继续向前运动。在所述悬浮模块运动到永磁磁悬浮阵列右转轨道口时，在推动动力或牵引动力的作业下进入永磁磁悬浮阵列右转主轨道，完成道岔。

所述悬浮模块向永磁磁悬浮左转主轨道行驶：所述悬浮模块运动到离道岔口还有一段路程时，悬浮模块在维持原方向行驶的同时，悬浮模块也会受到一个向左的外力作用力，由于悬浮模块在两个方向力的作用下，使得悬浮模块每向前行驶一小段距离，也会向左行驶一小段距离。直到悬浮模块运动到靠近永磁磁悬浮阵列左转主轨道的右侧，换成换道动作，所述悬浮模块不再受到一个向左的作用力；所述悬浮模块在牵引力作用下继续向前运动。在所述悬浮模块运动到永磁磁悬浮阵列左转轨道口时，在推动动力或牵引动力的作业下进入永磁磁悬浮阵列左转主轨道，完成道岔。

本发明所述的永磁磁悬浮轨道通过永磁体阵列的设置及相应永磁磁悬浮轨道系统，使永磁磁悬浮轨道上的形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀，保证永磁磁悬浮轨道上的悬浮模块能够更加平稳、可靠地运行，降低了道岔难度，简化了道岔结构，提高了永磁悬浮轨道道岔的效率，保证了磁悬浮线路运行的平稳性和可靠性。

附图说明

附图提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1是本发明一种实施方式的永磁磁悬浮轨道示意图；

图2是本发明一种实施方式的永磁磁悬浮轨道系统的示意图；

图3是本发明一种实施方式的永磁磁悬浮轨道道岔结构示意图；

图4是本发明的永磁磁悬浮轨道中单个永磁体磁力线示意图；

图5是本发明的永磁磁悬浮轨道系统中悬浮模块结构示意图；

图6是本发明的悬浮模块道岔右转过程示意图。

附图标记说明

1—永磁磁悬浮轨道；2—轨道基底；101—永磁磁悬浮主轨道；102—永磁磁悬浮左转主轨道；103—永磁磁悬浮右转主轨道；4—圆柱形永磁体；5—悬浮磁块；6—悬浮板；7—悬浮模块。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供一种永磁磁悬浮轨道，该轨道包括轨道基底和设置在轨道基底上的永磁阵列，所述永磁阵列由2～200个永磁体在轨道基底宽度方向均匀分布在轨道基底上表面；所述永磁阵列沿轨道基底长度方向延伸形成永磁磁悬浮轨道。

根据本发明，优选地，所述永磁阵列2～200个个永磁体在轨道基底宽度方向等距分布，使永磁磁悬浮轨道上的磁力线方向具有更好的一致性且磁场分布更均匀。

根据本发明，优选地，所述永磁体形状为圆柱形、正方形、菱形或六边形；优选地，所述永磁体形状为圆柱形；圆柱形永磁体排列的永磁阵列形成的磁力线方向具有更好的一致性且磁场分布更均匀。

根据本发明，优选地，所述永磁体尺寸为0.01～100mm；前述永磁体按照本发明所述的永磁阵列排列，形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀。

根据本发明，优选地，所述永磁体的间距为0.01～10mm；前述永磁体排列方式，形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀。

根据本发明，优选地，在轨道基底宽度方向上分布4～100个永磁体；前述永磁体按照本发明所述的永磁阵列排列，形成的磁力线方向具有一致性且磁场分布均匀。

本发明一种永磁磁悬浮轨道系统，该系统包括前述永磁磁悬浮轨道和通过磁力悬浮于永磁磁悬浮磁轨道上的悬浮模块，所述悬浮模块包括悬浮磁块和悬浮板，所述悬浮磁块均匀分布在悬浮板宽度方向等距分布在悬浮板下表面；所述悬浮磁块沿悬浮板长度方向延伸形成悬浮模块。

根据本发明，优选地，所述永磁磁悬浮轨道与悬浮磁块相互作用，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～300mm的悬浮高度；进一步优选地，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～200mm的悬浮高度，更优选地，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～100mm的悬浮高度。

根据本发明，优选地，所述悬浮模块位于永磁磁悬浮轨道的正上方，在永磁磁悬浮轨道上运行并用于承托负载。

根据本发明，优选地，所述悬浮磁块的充磁方向全部竖直向下；所述永磁磁悬浮轨道上的永磁体的充磁方向全部竖直向上；有利于保证永磁磁悬浮轨道系统的磁力线均匀分布，减少了对悬浮模块在道岔时的阻力，使悬浮模块能够更加平稳、可靠地运行。

根据本发明，优选地，所述悬浮模块在在推动动力或牵引动力的作业下沿永磁磁悬浮轨道运行。

根据本发明，优选地，所述永磁磁悬浮轨道包括永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道，由所述永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道形成道岔。

根据本发明，所述永磁磁悬浮右转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的右侧，形成右转道岔，所述永磁磁悬浮右转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度；优选地，形成0-45°的转弯角度。

根据本发明，所述永磁磁悬浮左转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的左侧，形成左转道岔，所述永磁磁悬浮左转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度；优选地，形成0-45°的转弯角度。

根据本发明，优选地，所述永磁磁悬浮左转主轨道和永磁磁悬浮右转主轨道至少相隔1个圆柱形永磁体距离；使悬浮模块在永磁磁悬浮轨道上形成的道岔运行时，优选地，所述永磁磁悬浮左转主轨道和永磁磁悬浮右转主轨道相隔1-10个圆柱形永磁体距离。

根据本发明，优选地，所述道岔中任意一个道岔内形成2～100个分岔；所述道岔具有分岔、并线作用。

根据本发明，所述悬浮模块在行驶过程中，当其分岔转向时，有两个不同方向的路线可以选择，分别是向左转主轨道行驶和向右转主轨道行驶。

根据本发明的一种实施方式，如图1所示，所述永磁阵列是由4个圆柱形永磁体4在轨道基底2的宽度方向上均匀分布在轨道基底2表面，永磁阵列沿轨道基底2长度方向延伸形成永磁磁悬浮轨道1；所述圆柱形永磁体4的充磁方向全部向上；所述圆柱形永磁体4的直径为1mm，相邻的两个圆柱形磁体4之间的距离为0.01mm。

根据本发明的一种实施方式，如图2所示，所述悬浮模块7位于永磁磁悬浮轨道1的正上方，用于承托负载沿主方向运行或转向；悬浮模块7包括悬浮磁块5和悬浮板6；所述悬浮磁块5由五行四列的圆柱形永磁体均匀分布在悬浮板6下表面，充磁方向全部向下；所述圆柱形永磁体的直径为1mm，相邻的两个圆柱形磁体之间的距离为0.01mm；

所述永磁磁悬浮轨道1位于所述悬浮磁块5的垂直下方；所述永磁磁悬浮轨道1与悬浮模块7下表面的悬浮磁块5相互作用，对所述悬浮模块7提供竖直向上的作用力，使所述悬浮模块7相对永磁磁悬浮轨道1处于悬浮、无直接接触的状态，并维持悬浮高度为10mm。

根据本发明的一种实施方式，如图2所示，所述永磁磁悬浮轨道1包括永磁磁悬浮主轨道101、永磁磁悬浮左转主轨道102和永磁磁悬浮右转主轨道103。

根据本发明的一种实施方式，所述永磁磁悬浮左转主轨道102设置在所述永磁磁悬浮主轨道101的左侧，形成左转道岔；所述永磁磁悬浮右转主轨道103设置在所述永磁磁悬浮主轨道101的右侧，形成左转道岔。

所述永磁磁悬浮左转主轨道102和永磁磁悬浮右转主轨道3相隔1个圆柱形永磁体的距离；

如图6所示，所述悬浮模7运动到离道岔口还有一段路程时，悬浮模块7在维持原方向行驶的同时，悬浮模块7也开始会受到一个向右的外力作用力，由于悬浮模块7在两个方向力的作用下，使得悬浮模块7每向前行驶1个圆柱形永磁体的距离，也会向右行驶1个圆柱形永磁体的距离；直到悬浮模块7运动到靠近永磁磁悬浮右转主轨道103的右侧，悬浮模块7不再受到向右的作用力，换成换道动作；所述悬浮模块7在牵引力的作用下继续向前运动。

悬浮模块7在牵引动力的牵引下以80km/h的速度沿永磁磁悬浮主轨道101行驶，在所述悬浮模块7运动到永磁磁悬浮右转主轨道103拐弯口时，悬浮模块7减速至40km/h的速度行驶，并在牵引动力的牵引下进入永磁磁悬浮阵列右转轨道103，直到悬浮模块7完全行驶到永磁磁悬浮右转主轨道103正上方，完成拐弯动作。进而完成整个道岔。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种永磁磁悬浮轨道，该轨道包括轨道基底和设置在轨道上的永磁阵列，其特征在于，所述永磁阵列由2～200个永磁体在轨道基底宽度方向均匀分布在轨道基底上表面形成；所述永磁阵列沿轨道基底长度方向延伸形成永磁磁悬浮轨道。

2.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其中，所述2～200个永磁体在轨道基底宽度方向等距分布。

3.根据权利要求1或2所述的永磁磁悬浮轨道，其中，所述永磁体形状为圆柱形、正方形、菱形或六边形；优选地，所述永磁体形状为圆柱形；和/或

所述永磁体尺寸为0.01～100mm；和/或

所述永磁体的间距为0.01～10mm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的永磁磁悬浮轨道，其中，在轨道基底宽度方向上分布4～100个永磁体。

5.一种永磁磁悬浮轨道系统，该系统包括权利要求1-4中任意一项所述的永磁磁悬浮轨道和通过磁力悬浮于永磁磁悬浮磁轨道上的悬浮模块，其特征在于，

所述悬浮模块包括悬浮磁块和悬浮板，所述悬浮磁块均匀分布在悬浮板宽度方向且等距分布在悬浮板下表面；所述悬浮磁块沿悬浮板长度方向延伸形成悬浮模块；

所述永磁磁悬浮轨道与悬浮磁块相互作用，使所述悬浮模块相对永磁磁悬浮磁轨处于悬浮、无直接接触的状态并维持1～200mm的悬浮高度；

所述悬浮模块位于永磁磁悬浮轨道的正上方，在永磁磁悬浮轨道上运行并用于承托负载。

6.根据权利要求5所述的永磁磁悬浮轨道系统，其中，所述悬浮磁块的充磁方向全部竖直向下；所述永磁磁悬浮轨道上的永磁体的充磁方向全部竖直向上。

7.根据权利要求5所述的永磁磁悬浮轨道系统，其中，所述悬浮模块在推动动力和/或牵引动力的作用下沿永磁磁悬浮轨道运行。

8.根据权利要求5～7中任意一项所述的永磁磁悬浮轨道系统，其中，所述永磁磁悬浮轨道包括永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道；由所述永磁磁悬浮主轨道、永磁磁悬浮右转主轨道和永磁磁悬浮左转主轨道形成道岔；

所述永磁磁悬浮右转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的右侧，形成右转道岔，所述永磁磁悬浮右转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度；

所述永磁磁悬浮左转主轨道设置于所述永磁磁悬浮主轨道的左侧，形成左转道岔，所述永磁磁悬浮左转主轨道与所述永磁磁悬浮主轨道未分岔的方向之间成0-90°的转弯角度。

9.根据权利要求8所述的永磁磁悬浮轨道系统，其中，

所述永磁磁悬浮左转主轨道和永磁磁悬浮右转主轨道至少相隔1个圆柱形永磁体距离；优选地，所述永磁磁悬浮左转主轨道和永磁磁悬浮右转主轨道相隔1-10个圆柱形永磁体距离。

10.根据权利要求8所述的永磁磁悬浮轨道系统，其中，所述道岔中任意一个道岔内形成2～100个分岔；所述道岔具有分岔、并线作用。

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