CN115547906A - 一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，主要由天车动子系统、吊箱和轨道定子系统三部分组成，天车动子系统主要包括：天车、导向轮、柱面天车永磁体、柱面电机动子、限位轴承和升降皮带；吊箱主要包括：箱体支撑座、直线电机、托盘挡销和托盘；轨道定子系统主要包括：圆柱轨道和柱面轨道永磁体。通过柱壳气隙结构，实现轨道天车大角度侧倾，利用侧倾阻尼吸收振动，保障轨道天车平稳运行，采用柱面天车永磁体和柱面电机动子共用柱面轨道永磁体，实现悬浮、驱动、导向的融合，提高了磁场利用率，降低使用成本，特别适用于洁净、超静的高端芯片工作环境。

Description

一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮天车，尤其涉及一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车。

背景技术

轨道运输是芯片制造工艺的重要步骤，超洁净运输是芯片制造封装的关键环节。早期芯片制造厂采用的AGV小车效率低下，地面轨道线路布置较为繁琐，空间利用率低，且因车轮与地面长期接触会产生固体多余物，严重影响空间的洁净度。现有300mm晶圆制造加工厂采用轮轨式天车实现芯片空中运输，提高了空间利用率，但在空间中只能进行同层运输、换轨效率低下，且橡胶轮与机械刚性轨道接触时存在摩擦磨损，亦产生固体多余物，污染无尘环境，影响芯片良率。

为消除因机械接触而产生的固体多余物和工作噪声，提高芯片的良率，采用悬浮技术将车体与轨道分离实现无接触支承。常有的悬浮方式包括气浮、液浮和磁浮三类。气浮轨道运输速度快但需在轨道上铺设气路和安装气泵，加大了系统的复杂性，同时运输物品需在密闭管道中进行传输，气体泄漏极易吹起空气中悬浮颗粒，降低了工作环境洁净度。液浮轨道利用液体油膜实现小车与轨道间的悬浮支撑，悬浮力大，但悬浮阻尼也大，且刚度和阻尼不可控，限制了小车运行速度，同时工作时液体易挥发，污染配送物品。磁悬浮轨道利用磁场之间的斥力/吸力实现悬浮支撑运行，具有运行速度快，运行平稳，无噪音，不产生固体多余物的优点，且支撑刚度和支撑阻尼均可控，是新一代智慧传输配送系统的理想支撑方式。

现有的磁浮轨道分为电磁悬浮和永磁悬浮两种类型。前者通过控制车体上电磁铁对导磁轨道的电磁吸力实现悬浮，悬浮力可控，但悬浮能耗较高。后者利用车体下端永磁体与轨道上端永磁体间的同极性磁极产生的斥力实现悬浮，具有结构简单，悬浮不耗电，运维成本低等优点。

中国专利202010881971.7所述的磁悬浮物流运输装置，通过电磁铁间的吸力实现五自由度非接触悬浮，借助承重电磁轴承实现轴向单自由度悬浮以及翻滚和俯仰两自由度的侧倾悬浮，利用水平电磁轴承实现车体左右晃动以及偏航悬浮，采用直线电机实现磁悬浮主体沿轨道运行。该方案通过电磁铁实现五自由度非接触主动悬浮，消除了固体多余物和机械噪音，非常适用于高端芯片制造车间，但利用电磁铁实现主动悬浮，存在电磁干扰且能耗较高。此外，该方案悬浮与驱动分离，需单独铺设驱动轨道和悬浮轨道，磁场利用率较低，增加了轨道成本。

中国专利202210434320.2所述的被动磁悬浮轨道小车，利用永磁铁间的斥力实现五自由度被动悬浮，通过轨道斜侧面上的永磁导轨与车体支架下侧面的永磁体之间在竖直方向产生的悬浮斥力，实现车体在轨道中心位置承重方向上的平动悬浮以及在俯仰、翻滚两自由度上的侧倾悬浮，借助轨道斜侧面上的永磁导轨与车体支架下侧面的永磁体之间在水平方向产生的悬浮斥力，实现车体在左右平动自由度和偏航自由度的悬浮。该方案利用永磁体实现五自由度非接触支撑，悬浮不耗电，但悬浮与驱动仍然分离，磁场利用率较低。

中国专利202210504459.X所述的浮驱一体磁悬浮曲线运动轨道小车，借助电机动子和小车永磁体共用轨道上的永磁导轨实现浮驱一体，利用轨道永磁体和车体永磁体的斥力的竖直分量实现承重方向单自由度悬浮和俯仰、翻滚两自由度侧倾悬浮，利用轨道永磁体和车体永磁体斥力的水平分量实现车体在左右平动和偏航两自由度的悬浮。该方案驱动电机与悬浮永磁体共用一个磁场，实现悬浮和驱动的融合，提高了磁场利用率，但当负载变化或受到外界干扰时，车体会出现大幅晃动或失稳，影响小车高性能传输。

前面所述专利都没有主动抑振功能。

中国专利202210647350.1所述的隔振浮驱一体式磁悬浮轨道小车，利用通电阻尼线圈产生电磁悬浮阻尼力实现小车主动振动控制和振动抑制，极大的提高抗干扰能力，且仅在有外部干扰时通入电流进行主动隔振，消耗功率较低。事实上，轨道小车工作过程中，存在因吊箱的负载放置不正，轨道急速拐弯等引起轨道小车存在较大角度的侧倾。上述方案的定转子间隙为薄壁状、锥壳状，限制了轨道小车的侧倾角，影响了小车的运输能力。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，主要由天车动子系统、吊箱和轨道定子系统三部分组成，天车动子系统主要包括：天车、左导向轮、右导向轮、左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面电机动子、右柱面电机动子、限位轴承和升降皮带；吊箱主要包括：箱体支撑座、左直线电机、右直线电机、左前托盘挡销、右前托盘挡销、左后托盘挡销、右后托盘挡销和托盘；轨道定子系统主要包括：圆柱轨道、左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体；天车位于左导向轮、右导向轮、左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面电机动子、右柱面电机动子和限位轴承的外侧，左导向轮和右导向轮分别排列在中轴线的左右两侧，通过环氧树脂胶固定在天车顶部的凹槽内，左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体位于天车的径向内侧柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，左柱面电机动子和右柱面电机动子位于天车的水平中轴线上，左柱面电机动子位于天车的径向内侧外柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，右柱面电机动子位于天车的径向内侧内柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，限位轴承位于天车的竖直中轴线上，限位轴承位于左导向轮和右导向轮的中间位置，并通过环氧树脂胶固定在天车上，升降皮带位于天车的下端面上，箱体支撑座位于天车的下端，并通过升降皮带进行连接，左直线电机和右直线电机位于箱体支撑座底部的左右两侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座上，左前托盘挡销和右前托盘挡销位于箱体支撑座的前表面，左后托盘挡销和右后托盘挡销位于箱体支撑座的后表面，左前托盘挡销和右前托盘挡销分别位于左直线电机和右直线电机的正前侧，左后托盘挡销和右后托盘挡销分别位于左直线电机和右直线电机的正后侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座上，托盘位于箱体支撑座的底部圆弧面上，托盘位于左直线电机和右直线电机之间，托盘位于左前托盘挡销、右前托盘挡销和左后托盘挡销、右后托盘挡销中间位置，圆柱轨道位于天车的中心位置，圆柱轨道位于箱体支撑座、左直线电机、右直线电机、左前托盘挡销、右前托盘挡销、左后托盘挡销、右后托盘挡销和托盘的上面，左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体分别位于圆柱轨道的径向外侧左右表面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道上，左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体的径向内侧柱面与左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的径向外侧柱面留有一定的柱壳气隙，形成径向柱面柱壳气隙，左导向轮和右导向轮的下端面与圆柱轨道的上柱面之间留有一定的柱壳气隙，形成柱面保护气隙，限位轴承的左右侧面与圆柱轨道上柱面凹槽左右两侧留有一定的柱形间隙，形成侧倾气隙。

与现有技术相比，本发明所提供的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，利用柱壳气隙结构，可实现大角度侧倾，通过车体与驱动直线电机共用柱面永磁轨道提高了磁场利用率，实现零功耗被动悬浮隔振，特别适用于高端芯片制造车间。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2a为本发明实施例的天车动子系统的三维结构示意图；

图2b为本发明实施例的天车动子系统结构俯视示意图；

图3a为本发明实施例的吊箱部分的三维结构示意图；

图3b为本发明实施例的吊箱部分的三维结构俯视示意图；

图4为本发明实施例的轨道定子系统的三维结构示意图；

图5a为本发明实施例的直线电机的三维结构示意图；

图5b为本发明实施例的直线电机的三维结构爆炸图。

具体实施方式

下面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，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明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文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，主要由天车动子系统、吊箱和轨道定子系统三部分组成，天车动子系统主要包括：天车、左导向轮、右导向轮、左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面电机动子、右柱面电机动子、限位轴承和升降皮带；吊箱主要包括：箱体支撑座、左直线电机、右直线电机、左前托盘挡销、右前托盘挡销、左后托盘挡销、右后托盘挡销和托盘；轨道定子系统主要包括：圆柱轨道、左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体；天车位于左导向轮、右导向轮、左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面电机动子、右柱面电机动子和限位轴承的外侧，左导向轮和右导向轮分别排列在中轴线的左右两侧，通过环氧树脂胶固定在天车顶部的凹槽内，左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体位于天车的径向内侧柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，左柱面电机动子和右柱面电机动子位于天车的水平中轴线上，左柱面电机动子位于天车的径向内侧外柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，右柱面电机动子位于天车的径向内侧内柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车上，限位轴承位于天车的竖直中轴线上，限位轴承位于左导向轮和右导向轮的中间位置，并通过环氧树脂胶固定在天车上，升降皮带位于天车的下端面上，箱体支撑座位于天车的下端，并通过升降皮带进行连接，左直线电机和右直线电机位于箱体支撑座底部的左右两侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座上，左前托盘挡销和右前托盘挡销位于箱体支撑座的前表面，左后托盘挡销和右后托盘挡销位于箱体支撑座的后表面，左前托盘挡销和右前托盘挡销分别位于左直线电机和右直线电机的正前侧，左后托盘挡销和右后托盘挡销分别位于左直线电机和右直线电机的正后侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座上，托盘位于箱体支撑座的底部圆弧面上，托盘位于左直线电机和右直线电机之间，托盘位于左前托盘挡销、右前托盘挡销和左后托盘挡销、右后托盘挡销中间位置，圆柱轨道位于天车的中心位置，圆柱轨道位于箱体支撑座、左直线电机、右直线电机、左前托盘挡销、右前托盘挡销、左后托盘挡销、右后托盘挡销和托盘的上面，左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体分别位于圆柱轨道的径向外侧左右表面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道上，左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体的径向内侧柱面与左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的径向外侧柱面留有一定的柱壳气隙，形成径向柱面柱壳气隙，左导向轮和右导向轮的下端面与圆柱轨道的上柱面之间留有一定的柱壳气隙，形成柱面保护气隙，限位轴承的左右侧面与圆柱轨道上柱面凹槽左右两侧留有一定的柱形间隙，形成侧倾气隙。

所述的直线电机主要由基座、永磁体、电机动子、左导轨、右导轨、左导轨滑块、右导轨滑块和移动板组成。

所述的天车动子系统的质心与天车内缘柱面的轴心、左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面电机动子、右柱面电机动子的径向内侧柱面的轴心和限位轴承下端柱面的轴心重合。

所述的天车动子系统的天车的质心与轨道定子系统的圆柱轨道的质心重合。

所述的轨道定子系统的质心与左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的外壁外圆面的轴线重合。

所述的左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体的充磁方向为，外N内S或外S内N，对应的轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的充磁方向为，外S内N或外N内S。

所述的左导向轮和右导向轮为铝合金材料。

所述的左柱面天车永磁体、右柱面天车永磁体、左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的材料为钕铁硼等强磁类材料。

所述的天车和圆柱轨道均由高碳钢、铝镍钴合金、钛钴合金、钡铁氧体中的一种材料制成。

所述的永磁体的充磁方向依次为，上N下S或上S下N。

上述方案的原理是：

如图1所示，单轨柱面可侧倾磁悬浮天车工作时，利用天车径向内侧的左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体与轨道定子系统的左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的下半圆环之间在竖直方向上产生的悬浮斥力，实现天车在轨道中心位置承重方向的单自由度悬浮以及在俯仰单自由度上的侧倾悬浮，借助天车径向内侧的左柱面天车永磁体和右柱面天车永磁体与轨道定子系统的左柱面轨道永磁体和右柱面轨道永磁体的中间圆环部分之间在水平方向上产生的悬浮斥力，实现车体在水平自由度上的平动悬浮和偏航单自由度上的侧倾悬浮。通过给柱面电机动子线圈通电，通电的电机动子线圈在恒定交替的永磁磁场中产生驱动安培力，通过控制电机动子线圈电流的大小和方向，使电机产生牵引驱动力，驱动天车前行。一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车工作时包括正常运行模式和被动隔振模式。正常运行模式包括直线段运行和拐弯运行。直线段运行时，借助柱面天车永磁体与柱面轨道永磁体之间的悬浮斥力实现天车在轨道中心位置的稳定悬浮，利用直线电机驱动天车前行；当天车进入弯道时，因离心力的作用，天车向外侧倾一定角度，弯道外侧的悬浮气隙较小，弯道内侧的气隙增大，因此靠近弯道外侧的悬浮斥力增大，靠近内侧的悬浮斥力减小，产生一对侧倾力矩，驱动车体侧倾回正，通过升降皮带柔性连接吊舱，使货物保持水平通过拐弯。被动隔振模式下，当天车在受到外界扰动或者负载变化波动较大时，以天车左侧受力较大为例，天车向左侧侧倾一定角度，左柱面天车永磁体与左柱面轨道永磁体之间的悬浮间隙减小，悬浮斥力增大，右柱面天车永磁体与右柱面轨道永磁体之间的悬浮间隙增大，悬浮斥力减小，左柱面天车永磁体与左柱面轨道永磁体和右柱面天车永磁体与右柱面轨道永磁体之间的悬浮斥力形成一对侧倾力矩，使天车回正，平稳运行。

本发明与现有技术相比的优点在于：

单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，与采用电磁吸力实现悬浮的方案相比，具有能耗低，无电磁干扰的优点；与利用永磁体斥力实现被动悬浮的方案相比，具有浮驱一体，磁场利用率高的优点；与通过电机动子和车体永磁体共用轨道永磁体实现浮驱一体的方案相比，具有吸收阻尼振动、被动隔离干扰的优点；与利用通电阻尼线圈产生电磁悬浮阻尼力实现小车振动控制和振动抑制的方案相比，可实现零功耗被动隔振；与现有薄壁状、锥壳状气隙磁悬浮轨道相比，大幅提高了轨道小车侧倾角，提升了轨道小车运输能力。

综上可见，本发明实施例的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，通过柱壳气隙结构，实现轨道天车大角度侧倾，利用侧倾吸收阻尼振动，保障轨道天车平稳运行，采用柱面天车永磁体和柱面电机动子共用柱面轨道永磁体，实现悬浮、驱动、导向的融合，提高了磁场利用率，降低使用成本，特别适用于洁净、超静的高端芯片工作环境。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例的结构示意图，一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，主要由天车动子系统、吊箱和轨道定子系统三部分组成，其特征在于，天车动子系统主要包括：天车1、左导向轮2A、右导向轮2B、左柱面天车永磁体3A、右柱面天车永磁体3B、左柱面电机动子4A、右柱面电机动子4B、限位轴承5和升降皮带6；吊箱主要包括：箱体支撑座7、左直线电机8A、右直线电机8B、左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B、左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D和托盘10；轨道定子系统主要包括：圆柱轨道11、左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B；天车1位于左导向轮2A、右导向轮2B、左柱面天车永磁体3A、右柱面天车永磁体3B、左柱面电机动子4A、右柱面电机动子4B和限位轴承5的外侧，左导向轮2A和右导向轮2B分别排列在中轴线的左右两侧，通过环氧树脂胶固定在天车1顶部的凹槽内，左柱面天车永磁体3A和右柱面天车永磁体3B位于天车1的径向内侧柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，左柱面电机动子4A和右柱面电机动子4B位于天车1的水平中轴线上，左柱面电机动子4A位于天车1的径向内侧外柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，右柱面电机动子4B位于天车1的径向内侧内柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，限位轴承5位于天车1的竖直中轴线上，限位轴承5位于左导向轮2A和右导向轮2B的中间位置，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，升降皮带6位于天车1的下端面上，箱体支撑座7位于天车1的下端，并通过升降皮带6进行连接，左直线电机8A和右直线电机8B位于箱体支撑座7底部的左右两侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座7上，左前托盘挡销9A和右前托盘挡销9B位于箱体支撑座7的前表面，左后托盘挡销9C和右后托盘挡销9D位于箱体支撑座7的后表面，左前托盘挡销9A和右前托盘挡销9B分别位于左直线电机8A和右直线电机8B的正前侧，左后托盘挡销9C和右后托盘挡销9D分别位于左直线电机8A和右直线电机8B的正后侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座7上，托盘10位于箱体支撑座7的底部圆弧面上，托盘10位于左直线电机8A和右直线电机8B之间，托盘10位于左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B和左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D中间位置，圆柱轨道11位于天车1的中心位置，圆柱轨道11位于箱体支撑座7、左直线电机8A、右直线电机8B、左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B、左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D和托盘10的上面，左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B分别位于圆柱轨道11的径向外侧左右表面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道11上，左柱面天车永磁体3A和右柱面天车永磁体3B的径向内侧柱面与左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B的径向外侧柱面留有一定的柱壳气隙，形成径向柱面柱壳气隙13，左导向轮2A和右导向轮2B的下端面与圆柱轨道11的上柱面之间留有一定的柱壳气隙，形成柱面保护气隙14，限位轴承5的左右侧面与圆柱轨道11上柱面凹槽左右两侧留有一定的柱形间隙，形成侧倾气隙15。

如图所示，图2a为本发明实施例的天车动子系统的三维结构示意图，图2b为本发明实施例的天车动子系统结构俯视示意图，天车系统动子部分主要包括：天车动子系统主要包括：天车1、左导向轮2A、右导向轮2B、左柱面天车永磁体3A、右柱面天车永磁体3B、左柱面电机动子4A、右柱面电机动子4B、限位轴承5和升降皮带6，天车1位于左导向轮2A、右导向轮2B、左柱面天车永磁体3A、右柱面天车永磁体3B、左柱面电机动子4A、右柱面电机动子4B和限位轴承5的外侧，左导向轮2A和右导向轮2B分别排列在中轴线的左右两侧，通过环氧树脂胶固定在天车1顶部的凹槽内，左柱面天车永磁体3A和右柱面天车永磁体3B位于天车1的径向内侧柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，左柱面电机动子4A和右柱面电机动子4B位于天车1的水平中轴线上，左柱面电机动子4A位于天车1的径向内侧外柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，右柱面电机动子4B位于天车1的径向内侧内柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，限位轴承5位于天车1的竖直中轴线上，限位轴承5位于左导向轮2A和右导向轮2B的中间位置，并通过环氧树脂胶固定在天车1上，升降皮带6位于天车1的下端面上。

图3a为本发明实施例的吊箱部分的三维结构示意图，图3b为本发明实施例的吊箱部分的三维结构俯视示意图，吊箱部分主要包括：箱体支撑座7、左直线电机8A、右直线电机8B、左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B、左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D和托盘10；箱体支撑座7位于左直线电机8A、右直线电机8B、左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B、左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D和托盘10的下端，左直线电机8A和右直线电机8B位于箱体支撑座7底部的左右两侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座7上，左前托盘挡销9A和右前托盘挡销9B位于箱体支撑座7的前表面，左后托盘挡销9C和右后托盘挡销9D位于箱体支撑座7的后表面，左前托盘挡销9A和右前托盘挡销9B分别位于左直线电机8A和右直线电机8B的正前侧，左后托盘挡销9C和右后托盘挡销9D分别位于左直线电机8A和右直线电机8B的正后侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座7上，托盘10位于箱体支撑座7的底部圆弧面上，托盘10位于左直线电机8A和右直线电机8B之间，托盘10位于左前托盘挡销9A、右前托盘挡销9B和左后托盘挡销9C、右后托盘挡销9D中间位置。

图4为本发明实施例的轨道定子系统的三维结构示意图，轨道定子系统主要包括：圆柱轨道11、左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B；圆柱轨道11位于左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B的内侧，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道11的外圆柱表面的凹槽内，左柱面轨道永磁体12A和右柱面轨道永磁体12B分别位于圆柱轨道11的径向外侧左右表面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道11上。

图5a为本发明实施例的直线电机8的三维结构示意图，图5b为本发明实施例的直线电机8的三维结构爆炸图，直线电机8主要包括：基座801、永磁体802、电机动子803、左导轨804A、右导轨804B、左导轨滑块805A、右导轨滑块805B和移动板806；基座801位于永磁体802、电机动子803、左导轨804A、右导轨804B、左导轨滑块805A、右导轨滑块805B和移动板806的下方，永磁体802通过环氧树脂胶固定在基座801下端的凹槽内，电机动子803位于永磁体802的上方，左导轨804A和右导轨804B分别位于基座801的左、右两侧的凸台上，并通过紧固螺钉安装在基座801上，左导轨滑块805A和右导轨滑块805B分别安装左导轨804A和右导轨804B上，移动板806位于左导轨滑块805A和右导轨滑块805B的上端，并通过紧固螺钉安装在左导轨滑块805A和右导轨滑块805B上。

本发明实施例的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，通过柱壳气隙结构，实现轨道小车±10°侧倾，利用侧倾阻尼吸收振动，保障轨道小车平稳运行，采用柱面天车永磁体和柱面电机动子共用柱面轨道永磁体，实现悬浮、驱动、导向的融合，提高了磁场利用率，降低使用成本，特别适用于洁净、超静的工作环境。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，主要由天车动子系统、吊箱和轨道定子系统三部分组成，其特征在于：

所述天车动子系统主要包括：天车(1)、左导向轮(2A)、右导向轮(2B)、左柱面天车永磁体(3A)、右柱面天车永磁体(3B)、左柱面电机动子(4A)、右柱面电机动子(4B)、限位轴承(5)和升降皮带(6)；吊箱主要包括：箱体支撑座(7)、左直线电机(8A)、右直线电机(8B)、左前托盘挡销(9A)、右前托盘挡销(9B)、左后托盘挡销(9C)、右后托盘挡销(9D)和托盘(10)；轨道定子系统主要包括：圆柱轨道(11)、左柱面轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)；天车(1)位于左导向轮(2A)、右导向轮(2B)、左柱面天车永磁体(3A)、右柱面天车永磁体(3B)、左柱面电机动子(4A)、右柱面电机动子(4B)和限位轴承(5)的外侧，左导向轮(2A)和右导向轮(2B)分别排列在中轴线的左右两侧，通过环氧树脂胶固定在天车(1)顶部的凹槽内，左柱面天车永磁体(3A)和右柱面天车永磁体(3B)位于天车(1)的径向内侧柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车(1)上，左柱面电机动子(4A)和右柱面电机动子(4B)位于天车(1)的水平中轴线上，左柱面电机动子(4A)位于天车(1)的径向内侧外柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车(1)上，右柱面电机动子(4B)位于天车(1)的径向内侧内柱面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在天车(1)上，限位轴承(5)位于天车(1)的竖直中轴线上，限位轴承(5)位于左导向轮(2A)和右导向轮(2B)的中间位置，并通过环氧树脂胶固定在天车(1)上，升降皮带(6)位于天车(1)的下端面上，箱体支撑座(7)位于天车(1)的下端，并通过升降皮带(6)进行连接，左直线电机(8A)和右直线电机(8B)位于箱体支撑座(7)底部的左右两侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座(7)上，左前托盘挡销(9A)和右前托盘挡销(9B)位于箱体支撑座(7)的前表面，左后托盘挡销(9C)和右后托盘挡销(9D)位于箱体支撑座(7)的后表面，左前托盘挡销(9A)和右前托盘挡销(9B)分别位于左直线电机(8A)和右直线电机(8B)的正前侧，左后托盘挡销(9C)和右后托盘挡销(9D)分别位于左直线电机(8A)和右直线电机(8B)的正后侧，并通过紧固螺钉安装在箱体支撑座(7)上，托盘(10)位于箱体支撑座(7)的底部圆弧面上，托盘(10)位于左直线电机(8A)和右直线电机(8B)之间，托盘(10)位于左前托盘挡销(9A)、右前托盘挡销(9B)和左后托盘挡销(9C)、右后托盘挡销(9D)中间位置，圆柱轨道(11)位于天车(1)的中心位置，圆柱轨道(11)位于箱体支撑座(7)、左直线电机(8A)、右直线电机(8B)、左前托盘挡销(9A)、右前托盘挡销(9B)、左后托盘挡销(9C)、右后托盘挡销(9D)和托盘(10)的上面，左柱面轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)分别位于圆柱轨道(11)的径向外侧左右表面的凹槽内，并通过环氧树脂胶固定在圆柱轨道(11)上，左柱面天车永磁体(3A)和右柱面天车永磁体(3B)的径向内侧柱面与左柱面轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)的径向外侧柱面留有一定的柱壳气隙，形成径向柱面柱壳气隙(13)，左导向轮(2A)和右导向轮(2B)的下端面与圆柱轨道(11)的上柱面之间留有一定的柱壳气隙，形成柱面保护气隙(14)，限位轴承(5)的左右侧面与圆柱轨道(11)上柱面凹槽左右两侧留有一定的柱形间隙，形成侧倾气隙(15)。

2.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的直线电机(8)主要有基座(801)、永磁体(802)、电机动子(803)、左导轨(804A)、右导轨(804B)、左导轨滑块(805A)、右导轨滑块(805B)和移动板(806)组成。

3.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的天车动子系统的质心与天车(1)内缘柱面的轴心、左柱面天车永磁体(3A)、右柱面天车永磁体(3B)、左柱面电机动子(4A)、右柱面电机动子(4B)的径向内侧柱面的轴心和限位轴承(5)下端柱面的轴心重合。

4.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的天车动子系统的天车(1)的质心和轨道定子系统的圆柱轨道(11)的质心重合，天车(1)相对于圆柱轨道(11)可侧倾±10°。

5.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的轨道定子系统的质心与左柱面轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)的外壁外圆面的轴线重合。

6.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的左柱面天车永磁体(3A)和右柱面天车永磁体(3B)的充磁方向为，外N内S或外S内N，对应的轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)的充磁方向为，外S内N或外N内S。

7.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的左导向轮(2A)和右导向轮(2B)为铝合金材料。

8.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的左柱面天车永磁体(3A)、右柱面天车永磁体(3B)、左柱面轨道永磁体(12A)和右柱面轨道永磁体(12B)的材料为钕铁硼等强磁类材料。

9.根据权利要求1所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的天车(1)和圆柱轨道(11)均由高碳钢、铝镍钴合金、钛钴合金、钡铁氧体中的一种材料制成制成。

10.根据权利要求2所述的单轨柱面可侧倾磁悬浮天车，其特征在于：所述的永磁体(802)的充磁方向依次为，上N下S或上S下N。

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