CN211075551U - 磁悬浮穿梭系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁悬浮穿梭系统，该磁悬浮穿梭系统包括金属感应板和悬浮运行于金属感应板上的磁悬浮穿梭装置，磁悬浮穿梭装置包括：机架、悬浮引擎、驱动机构、驱动机构以及限位导向件，永磁转盘安装于电机的转子上，电机的转子驱动永磁转盘旋转，以使永磁转盘和金属感应板之间产生磁斥力，而将机架悬浮于金属感应板上方；驱动机构设于机架上，驱动机构用于驱动机架相对金属感应板水平移动；限位导向件安装于机架的下侧；金属感应板具有限位导向槽，限位导向件滑动安装于限位导向槽。本实用新型技术方案减小了金属感应板对磁悬浮穿梭装置的摩擦阻力，有利于改善磁悬浮穿梭装置的运行速度。

Description

磁悬浮穿梭系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种磁悬浮穿梭系统。

背景技术

随着科学的不断进步，轨道交通领域得到不断发展，人们在追求安全的同时，对速度的要求也越来越高。现有的轨道交通主要依靠轮轨技术，例如高铁、地铁等轮轨交通工具均是通过车轮行驶在轨道上。然而对于轮轨交通工具而言，其车轮与轨道始终存在接触摩擦，轮轨技术的速度受到限制和制约。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种磁悬浮穿梭系统，旨在将磁悬浮穿梭装置悬浮于金属感应板上，进而降低金属感应板对磁悬浮穿梭装置的摩擦阻力。

为实现上述目的，本实用新型提出的磁悬浮穿梭系统，包括金属感应板和悬浮运行于所述金属感应板上的磁悬浮穿梭装置，所述磁悬浮穿梭装置包括：

机架；

悬浮引擎，包括设于所述机架下侧的电机、永磁转盘，所述电机的定子与所述机架相固定，所述永磁转盘安装于所述电机的转子上，所述电机的转子驱动所述永磁转盘旋转，以使所述永磁转盘和所述金属感应板之间产生磁斥力，而将所述机架悬浮于所述金属感应板上方；以及

驱动机构，设于所述机架上，所述驱动机构用于驱动所述机架相对所述金属感应板水平移动；以及

限位导向件，安装于所述机架的下侧；

所述金属感应板具有沿所述磁悬浮穿梭装置运行轨迹延伸的限位导向槽，所述限位导向件滑动安装于所述限位导向槽。

优选地，所述限位导向件包括支撑板、和分别设于所述支撑板两侧的导向轮，所述导向轮呈水平设置，且所述导向轮与所述限位导向槽的侧槽壁滑动抵接。

优选地，所述悬浮引擎还包括防护件，所述防护件固定于所述机架的下侧，所述防护件用于在所述机架未悬浮时将所述机架支撑于所述金属感应板之上，且使所述永磁转盘和所述金属感应板之间具有间隙。

优选地，所述防护件为间隔围绕所述永磁转盘设置的防护圈，所述防护圈的上端边缘固定于所述机架的下侧面。

优选地，所述悬浮引擎的数量设置有多个。

优选地，至少一个的所述悬浮引擎还包括动力倾转机构，所述动力倾转机构设于所述机架的下侧面，所述悬浮引擎固定于所述动力倾转机构的活动端，所述动力倾转机构用于驱动调节所述永磁转盘和所述金属感应板之间的夹角，从而使所述永磁转盘受到的磁斥力产生水平方向的矢量驱动力，以推动所述机架相对所述金属感应板移动；

所述驱动机构包括带有所述动力倾转机构的悬浮引擎。

优选地，所述永磁转盘包括盘体和设于所述盘体上的多个永磁体，多个所述永磁体呈一个或多个同心环状排布，且多个所述永磁体呈海尔贝克阵列排布；和/或

所述驱动机构包括通过风力驱动所述机架移动的风机。

优选地，所述磁悬浮穿梭系统还包括：

悬浮线圈，设于所述机架下侧，所述悬浮线圈通入高频交流电流进而形成交变磁场，所述金属感应板在所述交变磁场中产生感应电流，所述感应电流和所述交变磁场相互作用，而使所述金属感应板和所述悬浮线圈之间产生感应斥力，以将所述机架悬浮于所述金属感应板的上方。

优选地，所述磁悬浮穿梭系统还包括控制线圈，所述控制线圈同心套设于所述悬浮线圈的外侧，且所述控制线圈与所述悬浮线圈呈间隔设置；

所述控制线圈通入高频交流电流，且所述控制线圈中的高频交流电流与所述悬浮线圈中的高频交流电流的电流方向相反。

优选地，所述控制线圈中的高频交流电流值小于或等于所述悬浮线圈中的高频交流电流值。

本实用新型技术方案通过采用在磁悬浮穿梭装置上设置悬浮引擎，进而在金属感应板上方产生旋转变化的磁场，使得金属感应板产生感应电流，进而在磁悬浮穿梭装置和金属感应板之间产生磁斥力，使磁悬浮穿梭装置悬浮于金属感应板之上；磁悬浮穿梭装置设置有驱动其运动的驱动机构，且在机架的下侧设置有限位导向件，金属感应板具有可供限位导向件滑动配合的限位导向槽，可以确保磁悬浮穿梭装置沿预设的运动轨迹运行，也提高了磁悬浮穿梭装置的运行安全性。如此一来，磁悬浮穿梭装置悬浮运行于金属感应板上方，磁悬浮穿梭装置与金属感应板之间仅存在限位导向件和限位导向槽在限位导向时所产生的接触摩擦，进而大幅度减小了金属感应板对磁悬浮穿梭装置的摩擦阻力，有利于进一步改善磁悬浮穿梭装置的运行速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型磁悬浮穿梭系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型磁悬浮穿梭系统另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型磁悬浮穿梭系统又一实施例中悬浮线圈与控制线圈的的位置示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种磁悬浮穿梭系统。

在本实用新型一实施例中，参照图1至图3，该磁悬浮穿梭系统1包括金属感应板20和悬浮运行于所述金属感应板20上的磁悬浮穿梭装置10，所述磁悬浮穿梭装置10包括：

机架160；

悬浮引擎110，包括设于所述机架160下侧的电机111、永磁转盘112，所述电机111的定子与所述机架160相固定，所述永磁转盘112安装于所述电机111的转子上，所述电机111的转子驱动所述永磁转盘112旋转，以使所述永磁转盘112和所述金属感应板20之间产生磁斥力，而将所述机架160 悬浮于所述金属感应板20上方；以及

驱动机构120，设于所述机架160上，所述驱动机构120用于驱动所述机架160相对所述金属感应板20水平移动；以及

限位导向件130，安装于所述机架160的下侧；

所述金属感应板20具有沿所述磁悬浮穿梭装置10运行轨迹延伸的限位导向槽200，所述限位导向件130滑动安装于所述限位导向槽200。

具体的，本磁悬浮穿梭系统1主要是应用电磁感应原理在磁悬浮穿梭装置10和金属感应板20之间产生磁斥力，进而使磁悬浮穿梭装置10悬浮于金属感应板20上，最终以利于磁悬浮穿梭装置10的悬浮运动。其中，该金属感应板20主要为铝、铜、银等非磁性金属所制成，金属感应板20具有较佳的导电性，进而利于在金属感应板20内形成感应电流。

永磁转盘112具有磁场，当电机111驱动永磁转盘112选择时，永磁转盘112的磁场发生变化，进而使得永磁转盘112下方的金属感应板20产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，进而感电流所形成的感应磁场会与永磁转盘112之间产生磁斥力，电机111驱动永磁转盘112旋转的速度越大，则永磁转盘112的磁场变化越大，所产生的磁斥力也越大，进而通过磁斥力可以克服磁悬浮穿梭装置10的自身重力，使得磁悬浮穿梭装置10悬浮于金属感应板20。

永磁转盘112包括盘体和设于盘体上的多个永磁体，多个永磁体呈一个或多个同心环状排布，且多个永磁体呈海尔贝克阵列排布。可以理解的是，通过将永磁铁呈海尔贝克阵列(Halbach Array)排布，可以使得永磁转盘 112面向金属感应板20的一侧磁场强度大于永磁转盘112背对金属感应板 20的一侧磁场强度，如此一来，可便于增强永磁转盘112与金属感应板20 之间的磁斥力。

驱动机构120用于驱动磁悬浮穿梭装置10相对金属感应板20运动，驱动机构120可以选用常规的风力驱动，或者将悬浮引擎110倾斜一定角度，使得磁斥力产生水平矢量进而驱动机架160相对金属感应板20水平运动。

本实用新型技术方案通过采用在磁悬浮穿梭装置10上设置悬浮引擎 110，进而在金属感应板20上方产生旋转变化的磁场，使得金属感应板20 产生感应电流，进而在磁悬浮穿梭装置10和金属感应板20之间产生磁斥力，使磁悬浮穿梭装置10悬浮于金属感应板20之上；磁悬浮穿梭装置10 设置有驱动其运动的驱动机构120，且在机架160的下侧设置有限位导向件 130，金属感应板20具有可供限位导向件130滑动配合的限位导向槽200，可以确保磁悬浮穿梭装置10沿预设的运动轨迹运行，也提高了磁悬浮穿梭装置10的运行安全性。如此一来，磁悬浮穿梭装置10悬浮运行于金属感应板20上方，磁悬浮穿梭装置10与金属感应板20之间仅存在限位导向件130 和限位导向槽200在限位导向时所产生的接触摩擦，进而大幅度减小了金属感应板20对磁悬浮穿梭装置10的摩擦阻力，有利于进一步改善磁悬浮穿梭装置10的运行速度。

进一步地，在上述实施例中，该限位导向件130包括支撑板131、和分别设于支撑板131两侧的导向轮132，导向轮132呈水平设置，且导向轮 132与限位导向槽200的侧槽壁滑动抵接。如此一来，通过设置导向轮 132，可以保证限位导向件130与限位导向槽200的两侧槽壁的充分接触，避免限位导向件130在限位导向槽200内晃动，同时也降低了限位导向件130在限位导向槽200的滑动摩擦阻力。

为了避免在磁悬浮穿梭装置10未悬浮时，永磁转盘112与金属感应板 20发生接触磨损，本实施例中，该悬浮引擎110还包括防护件113，防护件 113固定于机架160的下侧，防护件113用于在机架160未悬浮时将机架 160支撑于金属感应板20之上，且使永磁转盘112和金属感应板20之间具有间隙。可以理解的是，由于永磁转盘112和金属感应板20始终存在间隙，进而当电机111驱动永磁转盘112旋转时，永磁转盘112不会与金属感应板20接触而磨损，保证了永磁转盘112的可靠工作。

进一步地，上述防护件113为间隔围绕永磁转盘112设置的防护圈，防护圈的上端边缘固定于机架160的下侧面。

为了提高悬浮重量，本实施例中，悬浮引擎110的数量设置有多个，通过多个悬浮引擎110同时工作，进而可产生更大的磁斥力，进而改善机架 160的承载能力。

进一步地，在上述多个悬浮引擎110中，至少一个的悬浮引擎110还包括动力倾转机构114，动力倾转机构114设于机架160的下侧面，悬浮引擎 110固定于动力倾转机构114的活动端，动力倾转机构114用于驱动调节永磁转盘112和金属感应板20之间的夹角，从而使永磁转盘112受到的磁斥力产生水平方向的矢量驱动力，以推动机架160相对金属感应板20移动；驱动机构120包括带有动力倾转机构114的悬浮引擎110，即通过动力倾转机构114可以使得磁斥力倾斜产生沿水平方向的矢量驱动力，进而驱动机架 160相对金属感应板20移动。

在一些其他方案中，上述机架160也可通过风力进行驱动，其中驱动机构120包括通过风力驱动机架160移动的风机121，风机121旋转产生气流，进而推动机架160移动。

进一步地，继续参照图3，对于本磁悬浮穿梭系统1而言，其优选还包括悬浮线圈140，悬浮线圈140设于机架160下侧，悬浮线圈140通入高频交流电流进而形成交变磁场，金属感应板20在交变磁场中产生感应电流，感应电流和交变磁场相互作用，而使金属感应板20和悬浮线圈140之间产生感应斥力，以将机架160悬浮于金属感应板20的上方。可以理解的是，通过设置悬浮线圈140，可以辅助悬浮引擎110，改善机架160悬浮稳定性，也增强了机架160的承载能力。此外，悬浮引擎110在初始工作时，电机111驱动永磁转盘112旋转的阻力较大，进而电机111所需的瞬时电流较大，而通过引入悬浮线圈140，悬浮线圈140通入高频交流电流后也会产生让机架160悬浮的磁斥力，进而可以降低电机111驱动永磁转盘112的阻力，降低了悬浮引擎110在初始启动时的阻力。

需要说明的是，由于悬浮线圈140的磁场为发散磁场，金属感应板20 和悬浮线圈140之间产生的感应斥力会让悬浮线圈140向四周方向移动，进而会导致悬浮线圈140带动机架160四处移动的弊端。

为了避免悬浮线圈140带动机架160四处无规则移动，上述磁悬浮穿梭系统1还包括控制线圈150，控制线圈150同心套设于悬浮线圈140的外侧，且控制线圈150与悬浮线圈140呈间隔设置；控制线圈150通入高频交流电流，且控制线圈150中的高频交流电流与悬浮线圈140中的高频交流电流的电流方向相反。

通过增设控制线圈150，在控制线圈150内通入与悬浮线圈140电流方向相反的高频交流电流，此时控制线圈150也产生一交变磁场，该交变磁场可用于抑制控制线圈150相对金属感应板20沿水平方向的运动，进而保证机架160稳定地悬浮于金属感应板20的上方。通过控制输入控制线圈150 内的电流大小，可以调整控制线圈150受到的水平限制作用力的大小。

需要说明的是，控制线圈150和悬浮线圈140均是由交流电源提供各自的高频交流电流的，其中控制线圈150和悬浮线圈140可以是采用反接串联的方式相互连接，通过交流电源实现统一供电；或者，控制线圈150和悬浮线圈140分别与交流电源单独连接，即交流电源对两者进行独立供电，互不影响。

本实施例中，控制线圈150和悬浮线圈140优选分别与交流电源单独连接，并且控制线圈150中的高频交流电流值小于或等于所述悬浮线圈140中的高频交流电流值。可以理解的是，悬浮线圈140需要较大的电流，才能产生足够强度的交变磁场，进而使得金属感应板20内部产生较大强度的感应电流，才会使得机架160相对悬浮于金属感应板20之上；而控制线圈150 的目的在于限制机架160相对金属感应板20向四周无规则运动，其所需要产生的交变磁场较弱，进而仅需要通入较小的交变电流即可实现。本实施例中，相比较悬浮线圈140，可以降低控制线圈150的电流强度，进而以起到节约电能的效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮穿梭系统，包括金属感应板和悬浮运行于所述金属感应板上的磁悬浮穿梭装置，其特征在于，所述磁悬浮穿梭装置包括：

机架；

悬浮引擎，包括设于所述机架下侧的电机、永磁转盘，所述电机的定子与所述机架相固定，所述永磁转盘安装于所述电机的转子上，所述电机的转子驱动所述永磁转盘旋转，以使所述永磁转盘和所述金属感应板之间产生磁斥力，而将所述机架悬浮于所述金属感应板上方；以及

驱动机构，设于所述机架上，所述驱动机构用于驱动所述机架相对所述金属感应板水平移动；以及

限位导向件，安装于所述机架的下侧；

所述金属感应板具有沿所述磁悬浮穿梭装置运行轨迹延伸的限位导向槽，所述限位导向件滑动安装于所述限位导向槽。

2.如权利要求1所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述限位导向件包括支撑板、和分别设于所述支撑板两侧的导向轮，所述导向轮呈水平设置，且所述导向轮与所述限位导向槽的侧槽壁滑动抵接。

3.如权利要求1所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述悬浮引擎还包括防护件，所述防护件固定于所述机架的下侧，所述防护件用于在所述机架未悬浮时将所述机架支撑于所述金属感应板之上，且使所述永磁转盘和所述金属感应板之间具有间隙。

4.如权利要求3所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述防护件为间隔围绕所述永磁转盘设置的防护圈，所述防护圈的上端边缘固定于所述机架的下侧面。

5.如权利要求1所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述悬浮引擎的数量设置有多个。

6.如权利要求5所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，至少一个的所述悬浮引擎还包括动力倾转机构，所述动力倾转机构设于所述机架的下侧面，所述悬浮引擎固定于所述动力倾转机构的活动端，所述动力倾转机构用于驱动调节所述永磁转盘和所述金属感应板之间的夹角，从而使所述永磁转盘受到的磁斥力产生水平方向的矢量驱动力，以推动所述机架相对所述金属感应板移动；

所述驱动机构包括带有所述动力倾转机构的悬浮引擎。

7.如权利要求1所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述永磁转盘包括盘体和设于所述盘体上的多个永磁体，多个所述永磁体呈一个或多个同心环状排布，且多个所述永磁体呈海尔贝克阵列排布；和/或

所述驱动机构包括通过风力驱动所述机架移动的风机。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述磁悬浮穿梭系统还包括：

悬浮线圈，设于所述机架下侧，所述悬浮线圈通入高频交流电流进而形成交变磁场，所述金属感应板在所述交变磁场中产生感应电流，所述感应电流和所述交变磁场相互作用，而使所述金属感应板和所述悬浮线圈之间产生感应斥力，以将所述机架悬浮于所述金属感应板的上方。

9.如权利要求8所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述磁悬浮穿梭系统还包括控制线圈，所述控制线圈同心套设于所述悬浮线圈的外侧，且所述控制线圈与所述悬浮线圈呈间隔设置；

所述控制线圈通入高频交流电流，且所述控制线圈中的高频交流电流与所述悬浮线圈中的高频交流电流的电流方向相反。

10.如权利要求9所述的磁悬浮穿梭系统，其特征在于，所述控制线圈中的高频交流电流值小于或等于所述悬浮线圈中的高频交流电流值。

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