CN117719354A - 一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置。所述装置包括：车体、轨道梁、第一永磁体固定结构和永磁悬浮结构，轨道梁设置在车体正下方；第一永磁体固定结构设置在车体和轨道梁之间，第一永磁体固定结构的顶部与车体固定相连，永磁体固定结构的底部与轨道梁固定相连；永磁悬浮结构固定设置在永磁体固定结构内，永磁悬浮结构包括第一永磁体组和第二永磁体组第一永磁体组和第二永磁体组均倾斜设置，第一永磁体组和第二永磁体组相互平行设置。本发明在不同的轨道倾角和不同的磁化角度的组合下，能够限制车辆横向位移，降低永磁悬浮系统对导向装置的依赖，从而降低导向成本。

Description

一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置。

背景技术

在永磁悬浮系统中，永磁悬浮对是实现车辆悬浮的关键。目前斥力型永磁悬浮的永磁悬浮对，有着垂向稳定，但是横向上不稳定的缺点，随着轨道磁体和车载磁体偏移，会产生逐渐增大的侧偏力，导致加速系统失稳，故永磁悬浮列车为限制车辆横向位移，需要布置复杂的导向结构，因此，现急需一种能够解决永磁悬浮侧偏力过大的问题，且不需要布置复杂的导向结构的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本申请提供了一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，包括：车体、轨道梁、第一永磁体固定结构和永磁悬浮结构，所述轨道梁设置在所述车体正下方；所述第一永磁体固定结构设置在所述车体和所述轨道梁之间，所述第一永磁体固定结构的顶部与所述车体固定相连，所述永磁体固定结构的底部与所述轨道梁固定相连；所述永磁悬浮结构固定设置在所述永磁体固定结构内，所述永磁悬浮结构包括第一永磁体组和第二永磁体组所述第一永磁体组和第二永磁体组均倾斜设置，所述第一永磁体组和第二永磁体组相互平行设置。

可选地，所述永磁悬浮结构与水平面的夹角为大于或等于20°且小于或等于50°。

可选地，所述永磁体固定结构包括悬浮架、车载磁体夹具和轨道磁体夹具，所述悬浮架的顶部固定设置在所述车体的下底面，所述悬浮架的下底面与所述车载磁体夹具固定相连，所述车载磁体夹具上设置有第一凹槽，所述车载磁体夹具和所述轨道梁之间设置有所述轨道磁体夹具，所述轨道磁体夹具和所述车载磁体夹具相互平行设置，所述轨道磁体夹具上设置有第二凹槽，所述轨道磁体夹具和所述车载磁体夹具之间设置有悬浮间隙。

可选地，所述第一永磁体组设置在所述第一凹槽内，所述第一永磁体组包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一车载永磁体、第二车载永磁体、第三车载永磁体、第四车载永磁体和第五车载永磁体，所述第二车载永磁体302的磁化方向与水平面的正方向夹角为大于或等于20°且小于或等于-60°，所述第一车载永磁体的磁化方向为所述第二车载永磁体的磁化方向逆时针转动90°，所述第三车载永磁体的磁化方向为所述第二车载永磁体的磁化方向顺时针转动90°，所述第四车载永磁体的磁化方向为所述第三车载永磁体的磁化方向顺时针转动90°，所述第五车载永磁体的磁化方向为所述第四车载永磁体的磁化方向顺时针转动90°。

可选地，所述第二永磁体组设置在所述第二凹槽内，所述第二永磁体组包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一轨道永磁体、第二轨道永磁体、第三轨道永磁体、第四轨道永磁体和第五轨道永磁体，所述第一永磁体组和第二永磁体组和所述第一永磁体组相互平行设置。

可选地，所述第一永磁体组内永磁体的磁化方向和第二永磁体组内永磁体的磁化方向沿两者之间的中垂线镜像对称。

可选地，所述第一永磁体组内每个永磁体的宽高比大于0.6且小于1.8。

可选地，所述第二永磁体组内每个永磁体的宽高比大于0.3且小于1.8。

可选地，所述永磁悬浮结构内所有永磁体的宽度相等。

可选地，所述第一永磁体组内的每个永磁体大小相同，所述第二永磁体组内的每个永磁体大小相同。

本发明的有益效果为：

本发明在不同的轨道倾角和不同的磁化角度的组合下，能够限制车辆横向位移，甚至实现将侧偏力逐步归零并转化为回复力的组合区间。并且本发明在不同的轨道倾角和不同的磁化角度的组合下产生的回复力，能够降低永磁悬浮系统对导向装置的依赖，从而降低导向成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置横截面结构示意图；

图2为本发明实施例中所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置的永磁悬浮结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置的悬浮偏移力示意图；

图4为本发明实施例中所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置与现有方案的偏移力对比示意图。

图中标记：1、车体；2、悬浮架；3、第一永磁体组；4、第二永磁体组；5、车载磁体夹具；6、轨道磁体夹具；7、轨道梁；301、第一车载永磁体；302、第二车载永磁体；303、第三车载永磁体；304、第四车载永磁体；305、第五车载永磁体；401、第一轨道永磁体；402、第二轨道永磁体；403、第三轨道永磁体；404、第四轨道永磁体；405、第五轨道永磁体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，包括：车体1、轨道梁7、第一永磁体固定结构和永磁悬浮结构，所述轨道梁7设置在所述车体1正下方；所述第一永磁体固定结构设置在所述车体1和所述轨道梁7之间，所述第一永磁体固定结构的顶部与所述车体1固定相连，所述永磁体固定结构的底部与所述轨道梁7固定相连；所述永磁悬浮结构固定设置在所述永磁体固定结构内，所述永磁悬浮结构包括第一永磁体组3和第二永磁体组4，所述第一永磁体组3和第二永磁体组4均倾斜设置，所述第一永磁体组3与水平面的夹角和所述第二永磁体组4与水平面的夹角相同。

可以理解的是本发明在设置为预设的永磁悬浮结构的倾斜角度后，可以设置所述第一永磁体组3和第二永磁体组4内永磁体的磁化方向，得到所述磁化方向与水平面的夹角，本发明将其命名为磁化角度，在不同的倾斜角度和磁化角度的组合下，本发明中的永磁悬浮对能够限制车辆横向位移，甚至实现将侧偏力逐步归零并转化为回复力的组合区间，并且本发明产生回复力的效果，能够降低永磁悬浮系统对导向装置的依赖，从而降低导向成本。

其中，所述永磁悬浮结构与水平面的夹角为大于或等于20°且小于或等于50°。

可以理解的是本发明通过合理设置第一永磁体组3和第二永磁体组4与水平面的夹角，系统可以实现平衡的悬浮效果，提高了系统在轨道上的稳定性和可控性。如图4所示,这样的夹角范围的选择是基于悬浮系统的工作原理和力学特性，确保系统在实际运行中表现出理想的悬浮效果，其中，组合1的轨道倾角为40°，磁化角度为-35°，第一永磁体组3内的永磁体宽高比为0.75，第二永磁体组4内的永磁体宽高比为1.36；组合2的轨道倾角为25°，磁化角度为0°，第一永磁体组3内的永磁体宽高比为0.75，第二永磁体组4内的永磁体宽高比为1.36；组合3的轨道倾角为25°，磁化角度为-36°，第一永磁体组3内的永磁体宽高比为0.75，第二永磁体组4内的永磁体宽高比为1.36。

如图3所述，本发明可以在不同角度和不同磁化角度的组合实施例下的悬浮力和偏移力的表现，其中在零平面以上表示偏移力转化为了吸引力，在零平面和偏移力平面的交界处，永磁悬浮对在偏移时不产生偏移力，因此本发明能够实现降低偏移力，归零偏移力的技术效果。

其中，所述永磁体固定结构包括悬浮架2、车载磁体夹具5和轨道磁体夹具6，所述悬浮架2的顶部固定设置在所述车体1的下底面，所述悬浮架2的下底面与所述车载磁体夹具5固定相连，所述车载磁体夹具5上设置有第一凹槽，所述车载磁体夹具5和所述轨道梁7之间设置有所述轨道磁体夹具6，所述轨道磁体夹具6和所述车载磁体夹具5相互平行设置，所述轨道磁体夹具6上设置有第二凹槽，所述轨道磁体夹具6和所述车载磁体夹具5之间设置有悬浮间隙。

可以理解的是本发明通过这种永磁体固定结构能够有效地支持车体，并使得悬浮力能够被稳定地传递到车体上，从而实现了悬浮效果，并且设置永磁体的夹具，进而将所有的永磁体分别固定在车体上和轨道上，实现永磁体悬浮的功能。

其中，所述第一永磁体组3设置在所述第一凹槽内，所述第一永磁体组3包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一车载永磁体301、第二车载永磁体302、第三车载永磁体303、第四车载永磁体304和第五车载永磁体305，所述第二车载永磁体302的磁化方向与水平面的正方向夹角为大于或等于20°且小于或等于-60°，所述第一车载永磁体301的磁化方向为所述第二车载永磁体302的磁化方向逆时针转动90°，所述第三车载永磁体303的磁化方向为所述第二车载永磁体302的磁化方向顺时针转动90°，所述第四车载永磁体304的磁化方向为所述第三车载永磁体303的磁化方向顺时针转动90°，所述第五车载永磁体305的磁化方向为所述第四车载永磁体304的磁化方向顺时针转动90°。

可以理解的是本发明通过对磁场方向的动态调整，提高了永磁悬浮装置的灵活性和适应性。进而永磁悬浮装置可以在不同条件下保持较为恒定的悬浮效果，提高了装置的鲁棒性和适应性。这样的设置有助于系统在不同运行条件下保持良好的悬浮效果，防止了长时间不变磁场方向可能带来的问题，从而提升了永磁悬浮装置的整体性能。本发明在不同的轨道倾角和不同的磁化角度的组合下，能够限制车辆横向位移，甚至实现将侧偏力逐步归零并转化为回复力的组合区间。

其中，所述第二永磁体组4设置在所述第二凹槽内，所述第二永磁体组4包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一轨道永磁体401、第二轨道永磁体402、第三轨道永磁体403、第四轨道永磁体404和第五轨道永磁体405，所述第一永磁体组3和第二永磁体组4和所述第一永磁体组3相互平行设置。

可以理解的是本发明通过设置第一永磁体组3和第二永磁体组4，使其相互平行设置，悬浮系统可以实现均匀的磁场分布，确保悬浮力的平稳传递。这有助于提高系统的稳定性、可控性，从而实现在轨道上的平稳悬浮运行。

其中，所述第一永磁体组3内永磁体的磁化方向和第二永磁体组4内永磁体的磁化方向沿两者之间的中垂线镜像对称。

可以理解的是本发明通过将第二永磁体组4内永磁体的磁化方向与第一永磁体组3内永磁体的磁化方向进行镜像对称设置，悬浮系统实现了悬浮力的均匀分布和系统的对称性，有助于提高系统的整体稳定性，确保悬浮效果在不同工作条件下的可靠性。

其中，所述第一永磁体组3内每个永磁体的宽高比大于0.6且小于1.8。

可以理解的是本发明中第一永磁体组3内的永磁体的宽高比在0.6到1.8之间其悬浮效果和产生回复力的效果更加稳定和均匀。

其中，所述第二永磁体组4内每个永磁体的宽高比大于0.3且小于1.8。

可以理解的是永磁体的宽高比直接关系到其磁场分布和悬浮效果，本发明中的宽高比可以优化磁场形状，提高悬浮系统的性能，并且系统可以实现更均匀和稳定的磁场分布，增强悬浮效果。

其中，所述永磁悬浮结构内所有永磁体的宽度相等。

可以理解的是本发明通过确保永磁悬浮结构内所有永磁体的宽度相等，悬浮系统实现了对称性和一致性的提高。这样的设计有助于优化悬浮效果，使得系统在不同工作条件下能够更加稳定和可控，提高悬浮系统的实用性和可操作性。

其中，所述第一永磁体组3内的每个永磁体大小相同，所述第二永磁体组4内的每个永磁体大小相同。

可以理解的是通过确保同一永磁体组内的每个永磁体的大小相同，系统可以更好地控制悬浮力的均匀分布，提高系统的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，包括：

车体（1）；

轨道梁（7），所述轨道梁（7）设置在所述车体（1）正下方；

第一永磁体固定结构，所述第一永磁体固定结构设置在所述车体（1）和所述轨道梁（7）之间，所述第一永磁体固定结构的顶部与所述车体（1）固定相连，所述永磁体固定结构的底部与所述轨道梁（7）固定相连；

永磁悬浮结构，所述永磁悬浮结构固定设置在所述永磁体固定结构内，所述永磁悬浮结构包括第一永磁体组（3）和第二永磁体组（4），所述第一永磁体组（3）和第二永磁体组（4）均倾斜设置，所述第一永磁体组（3）与水平面的夹角和所述第二永磁体组（4）与水平面的夹角相同。

2.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述永磁悬浮结构与水平面的夹角为大于或等于20°且小于或等于50°。

3.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述永磁体固定结构包括悬浮架（2）、车载磁体夹具（5）和轨道磁体夹具（6），所述悬浮架（2）的顶部固定设置在所述车体（1）的下底面，所述悬浮架（2）的下底面与所述车载磁体夹具（5）固定相连，所述车载磁体夹具（5）上设置有第一凹槽，所述车载磁体夹具（5）和所述轨道梁（7）之间设置有所述轨道磁体夹具（6），所述轨道磁体夹具（6）和所述车载磁体夹具（5）相互平行设置，所述轨道磁体夹具（6）上设置有第二凹槽，所述轨道磁体夹具（6）和所述车载磁体夹具（5）之间设置有悬浮间隙。

4.根据权利要求3所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第一永磁体组（3）设置在所述第一凹槽内，所述第一永磁体组（3）包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一车载永磁体（301）、第二车载永磁体（302）、第三车载永磁体（303）、第四车载永磁体（304）和第五车载永磁体（305），所述第二车载永磁体(302)的磁化方向与水平面的正方向夹角为大于或等于20°且小于或等于-60°，所述第一车载永磁体（301）的磁化方向为所述第二车载永磁体（302）的磁化方向逆时针转动90°，所述第三车载永磁体（303）的磁化方向为所述第二车载永磁体（302）的磁化方向顺时针转动90°，所述第四车载永磁体（304）的磁化方向为所述第三车载永磁体（303）的磁化方向顺时针转动90°，所述第五车载永磁体（305）的磁化方向为所述第四车载永磁体（304）的磁化方向顺时针转动90°。

5.根据权利要求4所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第二永磁体组（4）设置在所述第二凹槽内，所述第二永磁体组（4）包括从靠近车体中线到远离车体中线依次设置的第一轨道永磁体（401）、第二轨道永磁体（402）、第三轨道永磁体（403）、第四轨道永磁体（404）和第五轨道永磁体（405），所述第一永磁体组（3）和第二永磁体组（4）和所述第一永磁体组（3）相互平行设置。

6.根据权利要求5所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第一永磁体组（3）内永磁体的磁化方向和第二永磁体组（4）内永磁体的磁化方向沿两者之间的中垂线镜像对称。

7.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第一永磁体组（3）内每个永磁体的宽高比大于0.6且小于1.8。

8.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第二永磁体组（4）内每个永磁体的宽高比大于0.3且小于1.8。

9.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述永磁悬浮结构内所有永磁体的宽度相等。

10.根据权利要求1所述的用于永磁悬浮交通系统的永磁悬浮装置，其特征在于，所述第一永磁体组（3）内的每个永磁体大小相同，所述第二永磁体组（4）内的每个永磁体大小相同。