CN1443947A - 无源磁浮实现稳定平衡的方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物理学，用于无源磁浮达到稳定平衡的方法，以及该方法在无磨损心脏泵、高速列车及超静音螺旋桨的应用。其特征在于：引用非磁力，单独作用或与磁力共同作用，使浮体实现至少一个自由度的平衡稳定；或者利用浮体运动(转动)惯量，实现浮体至少一个自由度的稳定平衡；用于心脏泵，解决转子与定子之间的磨损问题；用于高速列车，降低列车高速运行时的振动及噪音；用于螺旋桨，实现超静音运行。其优点是：不需要位置测量及反馈控制，不需要冷却超导体的系统，不消耗附加的电能，结构简单成本低。

Description

无源磁浮实现稳定平衡的方法及用途

所属技术领域

本发明涉及物理领域，特指一种无源磁浮实现稳定平衡的方法以及该方法在无磨损心脏泵、其他机械泵、高速列车及超静音螺旋桨的用途。

背景技术

目前使用的磁浮技术有两种，一种是电磁磁浮，另一种是超导磁浮。电磁磁浮一般由永磁力实现浮体最多5个自由度的稳定平衡，其余至少一个自由度的平衡稳定性由电磁力控制来达到。为此，必须测量浮体的位置并且进行反馈控制，导致结构复杂造价高。超导磁浮能达到6个自由度的平衡稳定，但常温超导材料至今尚未发现，所以，庞大的冷却系统是必需的，无疑又增加了系统的复杂性及制造成本。

发明内容

本发明的目的在于为简单、可靠、低廉的永磁磁浮提供实现稳定平衡的方法，以及该方法在心脏泵、高速列车及超静音螺旋桨的用途。

本发明的目的是这样实现的：

由永磁力实现浮体5个自由度的稳定平衡，最后一个自由度的平衡，通过非磁力单独作用，达到稳定。

或者最后一个自由度的平衡，通过非磁力与永磁力共同作用，达到稳定；或者利用浮体的运动(转动)惯量与非磁力共同作用，达到稳定。

该方法应用于心脏泵或其他机械泵，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，旋转由轴向(径向)驱动时，促使转子无源磁浮的非磁力为轴向(径向)流体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。

该方法应用于高速列车，其特征是，实现列车无源磁浮的非磁力为列车车厢两侧升力翼产生的升力，其与列车底部磁钢及轨道磁钢之间的永磁力，共同承担列车重量，实现列车的悬浮；

该方法应用于螺旋桨，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，径向(轴向)驱动旋转时，促使转子的无源磁浮的非磁力为径向(轴向)液体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。

本发明的优点：无源磁浮可以消除轴承磨损，降低振动及噪音，而不需要位置测量及反馈控制，不需要超导冷却系统，不增加额外的装置及机构，不消耗附加的电能，结构简单，降低造价。

附图说明

图1为无源磁浮单心室辅助心脏泵结构示意图

图2为无源磁浮双心室辅助心脏泵结构示意图

图3为无源磁浮高速列车原理示意图

图4为无源磁浮超静音螺旋桨原理图

1.定子线圈  2.转子磁钢  3.永磁轴承  4.出口  5.进口  6.叶轮  7.接触点  8.左叶轮9.右叶轮  10.车厢  11.升力翼  12.铁轨  13.磁钢  14.螺旋桨

具体实施方式

单心室辅助泵结构如图1所示，转子磁钢2及叶轮6所在之转子，径向由永磁轴承3支承，轴向与电机线圈1有一点7接触，当线圈通电产生旋转磁场后，带动转子旋转，叶轮输送的血液将对转子产生反作用力，成为使无源磁浮实现稳定平衡的非磁力，其与转子的运动惯量共同作用，促使转子从接触点脱开，实现完全的悬浮。

双心室辅助泵结构如图2所示，转子磁钢2与左叶轮8、右叶轮9所在之转子，径向也是由永磁轴承3支承，轴向没有轴承。当电机定子线圈1产生旋转磁场后，带动转子旋转，左、右叶轮8，9输送血液。由于左叶轮输送的压力高于右叶轮输送的压力，因此有血流从左泵通过转子与定子之间的间隙流向右泵。如果转子与定子不同心，上述间隙大的地方血流流量就大些；根据贝努里能量方程，该处的压力就小些。间隙大的地方压力小，间隙小的地方压力大，其压力差形成一个恢复力，促使转子回归中心位置。正是这种液体力为本发明所述的使无源磁浮实现稳定平衡的非磁力，其与永磁轴承的磁力一起，维持磁浮转子的稳定平衡。

无源磁浮高速列车的原理如图3所示。车厢底部和轨道上均铺有磁钢13，同时车厢底部装有车轮。当列车前进速度足够大时，车厢两侧升力翼11产生的升力，与磁钢13之间的斥力迭加，克服车厢10的重量，实现完全的悬浮。

无源磁浮超静音螺旋桨的结构如图4所示。螺旋桨14的转子径向由永磁轴承3支承，转子磁钢2与定子线圈1铁心之间也有一点接触。当螺旋桨转速足够大时，产生一定的转动惯性，其与转子旋转时流体对转子产生的反作用共同作用，使转子将从接触点脱开，如图1所示心脏泵的原理一样。当然，螺旋桨也可如同图2所示心脏泵的设计一样，采用径向驱动的方式，达到同样的效果。

Claims (6)

1.一种无源磁浮实现稳定平衡的方法，由永磁力实现浮体最多5个自由度的稳定平衡，最后至少一个自由度的平衡，通过非磁力单独作用，达到稳定。

2.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，其特征在于最后至少一个自由度的平衡，通过非磁力与永磁力共同作用，达到稳定。

3.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，其特征在于利用浮体的运动(转动)惯量与非磁力共同作用，达到稳定。

4.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于心脏泵或其他机械泵，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，旋转由轴向(径向)驱动时，促使转子无源磁浮的非磁力为轴向(径向)流体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的稳定悬浮。

5.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于高速列车，其特征是，实现列车无源磁浮的非磁力为列车车厢两侧升力翼产生的升力，其与列车底部磁钢及轨道磁钢之间的永磁力，共同承担列车重量，实现列车稳定的悬浮；

6.根据权利要求1所述的无源磁浮实现稳定平衡的方法，应用于螺旋桨，其特征是，转子径向由磁力轴承支承，径向(轴向)驱动旋转时，促使转子无源磁浮的非磁力为径向(轴向)液体力，其与转子的转动惯量、永磁力共同作用实现转子的悬浮。

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