CN204425209U - 纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，在U型的静轨钢板的内底板上设置有下永磁体，在下永磁体上方设置有上永磁体，下永磁体及上永磁体的四周分别包有一层夹紧板，上永磁体的上部连接有动轨钢板，动轨钢板中心向上连接有承载杆。本实用新型的装置，利用Halbach结构永磁体的聚磁效应，永磁导轨纵、横截面均按Halbach结构叠堆，使永磁导轨承载力最大化；将永磁体贴合到静轨钢板和动轨钢板上，利用了永磁体对钢板的磁化效应，增加了永磁导轨上下工作间隙的磁场，提高了永磁导轨承载力。
Description
技术领域
本实用新型属于永磁导轨技术领域，涉及一种纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨。若限制该永磁导轨纵向移动，该装置可作为永磁弹簧使用。
背景技术
滚动、滑动等传统的机械导轨有接触、需润滑，存在摩擦、磨损、振动及发热等问题。磁浮导轨利用磁场力将平动物体悬浮起来，由于它非接触、无摩擦、无磨损，所以具有运行噪声小、功耗低、寿命长、隔振等优点，可广泛应用于轨道运输、机床轨道等领域。电磁悬浮导轨电耗高，昂贵的传感器和控制器使得它体积大、造价贵、控制复杂、可靠性降低；超导磁浮导轨需要致冷设备，它体积大、能耗高、结构复杂、造价不菲。永磁悬浮导轨具有环保、结构简单、体积小、重量轻、成本低、无能耗等优点。Halbach结构是一种新型永磁体排列方式，它能将永磁体的磁能聚集于永磁轨道工作间隙。本实用新型纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，充分利用了Halbach阵列的优点，其承载力和刚度是永磁导轨中最大、最优结构。可实现平动机械节能、高效高速可靠运行。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，解决了传统机械导轨有摩擦损耗，电磁、超导磁浮导轨有功耗及结构复杂的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，在U型的静轨钢板的内底板上设置有下永磁体，在下永磁体上方设置有上永磁体，下永磁体及上永磁体的四周分别包有一层夹紧板，上永磁体的上部连接有动轨钢板，动轨钢板中心向上连接有承载杆。
本实用新型的纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，其特征还在于：
动轨钢板两侧分别通过万向轮与静轨钢板的两侧立壁内表面接触。
静轨钢板的U型口沿设置有内螺母。
本实用新型的有益效果是，将不同磁化方向、截面为矩形永磁体在纵、横向均按Halbach阵列方式排列，形成一种新的永磁导轨结构；能够实现运动导轨竖向的无摩擦、无功耗磁浮支承，通过使用一定永磁材料，使悬浮磁力最大化，提高了永磁导轨的承载力，并降低成本，解决了传统机械导轨存在的振动、发热和摩擦损耗，电磁、超导磁浮导轨有功耗及结构复杂等问题。
附图说明
图1是本实用新型的永磁导轨横截面图；
图2是本实用新型的永磁导轨纵截面图；
图3是本实用新型的永磁导轨上永磁体的仰视排列图。
图中，1.静轨钢板，2.下永磁体、3.上永磁体，4.万向轮，5.动轨钢板，6.承载杆，7.夹紧板，8.内螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1、图2、图3，本实用新型的结构是，在U型的静轨钢板1的内底板上设置有下永磁体2，在下永磁体2上方设置有上永磁体3，下永磁体2及上永磁体3的四周分别包有一层夹紧板7，上永磁体3的上部连接有动轨钢板5，动轨钢板5两侧分别通过万向轮4(或钢珠)与静轨钢板1的两侧立壁内表面接触，动轨钢板5中心向上连接有承载杆6，静轨钢板1的U型口沿设置有内螺母8。
上述的下永磁体2和上永磁体3为永磁材料，其纵、横向截面均为Halbach排列，小箭头所指的方向为下永磁体2及上永磁体3中的各个磁块单元的磁化方向，其他的各个部件(1、4、5、6、8)均为铁质材料。下永磁体2固定在静轨钢板1之上，增加了机械强度及刚性，又增加上下永磁体工作间隙的磁场及悬浮磁力。上永磁体3固定在动轨钢板5下方，增加了机械强度及刚性，又增加上下永磁体工作间隙的磁场及悬浮磁力。下永磁体2和上永磁体3的纵、横向截面均为Halbach结构，下永磁体2和上永磁体3四周采用非铁磁材料的夹紧板7夹紧，夹紧板7采用螺丝分别与固定在静轨钢板1和动轨钢板5上。万向轮4(或采用钢珠)安装在动轨钢板5两侧，起导向作用。承载杆6固定在动轨钢板5之上，承载上方的运动部件整体重量。内螺母8起限位作用，防止动轨钢板5向上脱出静轨钢板1之外。
组装Halbach永磁导轨时，要采用非磁性的安装工具。
本实用新型的工作原理是：
利用永磁体排列的Halbach结构将磁能聚集于永磁轨道工作间隙，使永磁导轨上下工作间隙的磁场得到极大加强；利用永磁体在钢板中的镜像原理，将永磁体贴合到静轨钢板1和动轨钢板5上，由于静轨钢板1和动轨钢板5的磁化，进一步强化了永磁导轨上下工作间隙的磁场，提高了永磁导轨承载力；采用纵、横向截面均按Halbach结构叠堆成永磁导轨，将磁能尽可能的聚集到永磁导轨工作间隙，在永磁材料用量相对较少的前体下，使永磁导轨承载力最大化。永磁导轨主要用来承载竖向主载荷的。当运动导轨竖向主载荷增加时，永磁导轨上下间隙变小，排斥磁力增大，磁场力使运动导轨在上下间隙某位置达到非接触平衡。水平方向受万向轮4或钢珠的限位而平衡。若将该结构进行多层嵌套式组合，永磁导轨承载力更大。很好的解决了传统机械导轨的振动、发热和摩擦损耗，以及电磁、超导磁浮导轨有功耗及结构复杂的问题。
本实用新型的创新点在于：1)利用Halbach结构永磁体的聚磁效应，永磁导轨纵、横截面均按Halbach结构叠堆，使永磁导轨承载力最大化。2)将永磁体贴合到静轨钢板1和动轨钢板5上，利用了永磁体对钢板的磁化效应，增加了永磁导轨上下工作间隙的磁场，提高了永磁导轨承载力。
Claims (3)
1.一种纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，其特征在于：在U型的静轨钢板(1)的内底板上设置有下永磁体(2)，在下永磁体(2)上方设置有上永磁体(3)，下永磁体(2)及上永磁体(3)的四周分别包有一层夹紧板(7)，上永磁体(3)的上部连接有动轨钢板(5)，动轨钢板(5)中心向上连接有承载杆(6)。
2.根据权利要求1所述的纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，其特征在于：所述的动轨钢板(5)两侧分别通过万向轮(4)与静轨钢板(1)的两侧立壁内表面接触。
3.根据权利要求1所述的纵、横向截面均为Halbach结构的永磁导轨，其特征在于：所述的静轨钢板(1)的U型口沿设置有内螺母(8)。
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Cited By (1)
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| CN105522400A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-27 | 缪雪峰 | 一种永磁悬浮微型机床导轨 |
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2015
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| CN105522400B (zh) * | 2016-01-22 | 2019-05-21 | 江苏赐福科技有限公司 | 一种永磁悬浮微型机床导轨 |
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