CN212533558U

CN212533558U - 一种永磁体悬浮轨道

Info

Publication number: CN212533558U
Application number: CN202021473192.5U
Authority: CN
Inventors: 裴瑞琳; 高凌宇; 张航
Original assignee: Suzhou Yingci New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Yingci New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2030-07-23

Abstract

本实用新型公开一种永磁体悬浮轨道，永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板和前后挡板，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。使用时，若干块不同充磁方向的磁钢块在轨道的单侧形成磁场汇聚，实现磁场增强，同时装配方式便捷，轨道本体结构小巧、易于组装和维修替换。

Description

一种永磁体悬浮轨道

技术领域

本实用新型主要涉及永磁体悬浮轨道的技术领域，特别涉及一种永磁体悬浮轨道。

背景技术

现有技术中，实现的高温超导材料悬浮是指常用的钇钡铜氧超导体(YBCO)、钆系氧化物超导体(GdBaCuO)等与稀土类ReBaCuO超导体的悬浮。悬浮过程通常为在恒定磁场中使得材料冷却至临界温度以下，被恒定磁场捕获，以实现超导体对于磁通的钉扎作用，此时的超导悬浮为自稳定的无源系统。

传统超导悬浮模型中的永磁体导轨，仅通过永磁体以N-S的方式排列，以形成稳定磁场，达到使超导材料悬浮的目的，普通方案中为了增强永磁轨道上方的磁场，通常永磁体选用稀土永磁体，即使是这样，其轨道提供的表面磁场强度也非常低，对于超导体悬浮力的增强作用十分有限。

比如现有技术中的CN106240399B、CN2027345548U、CN105463957B、 CN102717725A以及CN105803872B、CN201049595Y、以及CN106240398B等专利为一个系列，在这一系列专利中，可以看出对于其中永磁体阵列的永磁轨道的改进。传统永磁体阵列的充磁方向为竖直方向相反，这一系列专利中，永磁体的充磁方向不但有竖直方向相反，而且在水平方向相反，以起到对于传统永磁导轨磁上方磁场强度的增益。这些专利中所描述的用于超导列车悬浮的永磁体导轨均为特定的矩形磁钢，以沿水平、竖直两个方向上的特定充磁方向进行排列，以达到增加轨道上放磁场强度的目的。这些专利中对5块、7块、9块矩形磁钢的排列方式也进行了介绍，但其中的区别仅在于不同的磁钢排列产生单峰与多峰的磁场的区别，但其磁场增加的效果依然有限。

因此，现在市场上急需要一种可以实现高强单边磁场的悬浮轨道，同时需要这种悬浮轨道易于运输和装配。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供了一种永磁体悬浮轨道，轨道通过若干块轨道本体拼搭而成，每块轨道本体都包含轨道支架和嵌设在支架上的磁钢块，使得若干块不同充磁方向的磁钢块在轨道的单侧形成磁场汇聚，实现磁场增强，同时装配方式便捷，易于操作。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：

一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板和前后挡板，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。

优选的，轨道支架包括设在两侧的固定连接挡块和中间部的锯齿状磁钢支架，锯齿状的磁钢支架上设有Z个上下错开设置的V型槽，用以设置磁钢块，其中Z满足Z＝4*n+3，(n∈N^*)。

进一步，固定连接块上设有用以固定上、下挡板的固定孔，左右相邻的v 型槽之间通过一个平台相连，左右相邻的V型槽之间的间距相等。

更进一步，磁钢块为正三角形结构，磁钢块设有倒角，倒角≥0.5mm*45°。

相对于现有技术，本实用新型的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1.本实用新型所述的改进方案，每块轨道本体包括一个轨道支架和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板和前后挡板，使连接成一体，这样的轨道本体结构小巧、易于组装和维修替换；

2.本实用新型的技术方案中，相邻的磁钢块充磁方向不同，通过磁场汇聚，在导轨上形成组合，可以最大程度增强导轨表面的单边磁场，与传统方案相比，增益效果达到40％以上；

3.本实用新型的装配方式便捷高效，可以随意组合成不同尺寸的永磁体悬浮轨道，便于安装和拆卸，同时给日后的维护保养工作带来了便捷，降低了使用成本和安装难度；

4.本实用新型的磁钢块采用正三角形结构，通过对磁钢的充磁方向和排列方向进行调整，增大导轨上方磁场强度和磁场强度有效面积，以增加在其上方悬浮的超导体的载重能力，同时，每块磁钢块均设有外倒角，可以控制磁场的空间分布，有效提高导轨沿车行方向的平顺性。

附图说明

图1为本实用新型的轨道本体分散结构示意图。

图2为本实用新型实施例中磁钢块排列的结构示意图。

图3为本实用新型轨道支架的结构示意图。

图4本实用新型磁钢块放置在轨道支架内的结构示意图。

图5为本实用新型前后挡板的结构示意图。

图6为本实用新型上下挡板的结构示意图。

图7为本实用新型的轨道拼搭结构图。

图8为本实用新型的使用状态参考图。

图中标注如下：

1 轨道本体、2 轨道支架、3 磁钢块、4 上下挡板、5 前后挡板、6 轨道；

21 固定连接挡块、22 V型槽、23 固定平台、24 间隔平台；

231 固定通孔、232 固定栓；

31 充磁方向、32 倒角；

41 凹槽；

51 凸条。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种永磁体悬浮轨道，其与现有技术的区别在于，永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体1依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架2和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块3，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板4和前后挡板5，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。具体来说，轨道支架包括设在两侧的固定连接挡块1和中间部的锯齿状磁钢支架，锯齿状的磁钢支架上设有Z个上下错开设置的V型槽，用以设置磁钢块，其中Z满足Z＝4*n+3，(n∈N^*)。又如图7所示，进行平面上的简单阵列以形成实际的导轨，但如采用三角形截面的永磁体，则不管几次简单线性阵列，相同永磁体阵列在V型槽中的简单重复，均应满足磁钢块数Z， Z＝4*n+3，(n∈N^*)。

进一步，这里的固定连接挡块为直角三角形，这样可以保证整个制成后的轨道本体的稳定性，同时也便于运输和组装拆卸。同时，直角三角形的顶部设有固定平台，上挡板的底部设有与固定平台相配合的凹槽，用以卡固两侧的固定连接挡块，具体参见图6。这里的固定平台上设有固定通孔231，但固定栓232穿过上下挡板和固定通孔后，就能把整个轨道本体进行固定。

进一步，这里的前后挡板上、下侧边分别设有一凸条(参见图5)，上下挡板设有与凸条相对应的滑槽，通过滑槽与凸条卡合，使得上下挡板与前后挡板固定连接成一体。

具体来说，磁钢选择材料为硬磁材料，如常用的铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。

实施例1

永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板和前后挡板，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。

轨道支架包括设在两侧的固定连接挡块和中间部的锯齿状磁钢支架，锯齿状的磁钢支架上设有7个上下错开设置的V型槽，固定连接块上设有用以固定上、下挡板的固定通孔，上、下挡板设有与固定通孔配合的连接孔，左右相邻的v 型槽之间通过一个间隔平台相连，左右相邻的V型槽之间的间距相等，槽壁的厚度为0.2-2mm，V型槽的材料为不导磁材料制成，磁导率μ≤1。

磁钢块采用钕铁硼永磁体和钐钴永磁体制成。多边形磁钢块的四周设有倒角，倒角曲率的大小会影响有磁场的空间分布，所以本实用新型的倒角≥ 0.5mm*45°。

在本实施例中，磁钢块采用正三角形结构，磁钢块数Z满足 Z＝4*n+3，(n∈N^*)。本实施案例为n＝1的情况，磁钢共有七块，左边第一块磁钢的充磁方向为沿水平方向向右逆时针转动30°，然后从第一块磁钢开始，先布设六块磁钢，依次向右的每块磁钢的充磁方向较前一块磁钢的充磁方向逆时针转动60°，然后在六块磁钢的中间位置布设一块充磁方向水平向左的三角形磁钢，这样布设临近的磁钢的充磁方向不会造成磁极的汇聚和部分退磁现象的发生，可以清楚的看到图2中，磁感线汇聚到一起形成磁场汇聚，起到进一步增强磁场的作用。

实施例2

永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体1依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架2和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块3，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板4和前后挡板5，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。具体来说，轨道支架包括设在两侧的固定连接挡块1和中间部的锯齿状磁钢支架，锯齿状的磁钢支架上设有Z个上下错开设置的V型槽，用以设置磁钢块，其中Z满足Z＝4*n+3，(n∈N^*)。这里的V型槽内设有三角形磁钢块，若干个三角形磁钢块形成阵列，磁钢块阵列在轨道支架内单次或者重复多次出现。比如每七块三角形磁钢列阵拓扑结构时，从左往右，前三块磁钢和后三块磁钢产生相同磁极汇聚到一起会造成三角形截面的磁钢产生部分退磁，从而影响单边表面上的磁场分布。

这里各个磁钢的充磁方向如下：规定从左往右第一块三角形磁钢块的底边为水平方向，第一块三角形磁钢的充磁方向与水平向右方形的夹角为α，则

(这里公式中的[]代表取值范围)，整个永磁体阵列组成的导轨的每块磁钢的充磁方向与水平向右方向的夹角θ(θ∈R)，夹角逆时针方向为正，第i块材料若为永磁体材料，则该磁钢(i∈N^*)的充磁方向

(公式中的[]代表取整函数)。

具体来说，V型槽内预先涂覆有粘结剂，先插入奇数磁钢块，再插入偶数磁钢块，或者先插入偶数磁钢块，再插入奇数磁钢块，一定要保证在插入时，相邻的磁钢不能同时插入，用分批间隔插入。

固定连接块上设有用以固定上、下挡板的固定孔，左右相邻的v型槽之间通过一个间隔平台相连，左右相邻的V型槽之间的间距相等，V型槽的材料为不导磁材料制成，磁导率μ≤1，如V型槽的材料为不导磁的奥氏体不锈钢，则V型槽壁厚优选取值范围为0.5-1.5mm，实施案例中所采用的壁厚取值为1mm。

进一步，固定连接块上设有用以固定上、下挡板的固定孔，左右相邻的v 型槽之间通过一个平台相连，左右相邻的V型槽之间的间距相等。磁钢块为正三角形结构，磁钢块设有外倒角，倒角≥0.5mm*45°，可以控制磁场的空间分布，有效提高导轨沿车行方向的平顺性。

更进一步，这里的每一组磁钢块中如果设有Z块磁钢， Z＝4*n+3，(n∈N^*)，则其中的第4*n，(n∈N^*)块磁钢可以用相同形状的软磁体来替代，采用软磁材料进行磁通传导，软磁材料的加入将会大大降低左右两个磁极的磁场强度，这样就会减少相同磁极汇聚起来导致的退磁问题。这里的软磁材料是一种高磁导率、低矫顽力的导磁材料。比如常见的非奥氏体钢、普通碳钢等。或者其他高磁导率的导磁材料，例如钴基、硅基、镍基等导磁材料。应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims

1.一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，永磁体悬浮轨道由若干块方形的轨道本体依次连接拼搭而成，每块轨道本体包括一个轨道支架和嵌设在轨道支架上的若干块磁钢块，轨道支架的上下、前后分别设有上下挡板和前后挡板，使得轨道支架、磁钢块和上下、前后挡板连接成一体。

2.根据权利要求1所述的一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，轨道支架包括设在两侧的固定连接挡块和中间部的锯齿状磁钢支架，锯齿状的磁钢支架上设有Z个上下错开设置的V型槽，用以设置磁钢块，其中Z满足Z＝4*n+3，(n∈N^*)。

3.根据权利要求2所述的一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，固定连接块上设有用以固定上、下挡板的固定孔，左右相邻的v型槽之间通过一个间隔平台相连，左右相邻的V型槽之间的间距相等，槽壁的厚度为0.2-2mm，V型槽的材料为不导磁材料制成，磁导率μ≤1。

4.根据权利要求2所述的一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，V型槽内设有三角形磁钢块，若干个三角形磁钢块形成阵列，磁钢块阵列在轨道支架内单次或者重复多次出现。

5.根据权利要求1所述的一种永磁体悬浮轨道，其特征在于，磁钢块为正三角形结构，磁钢块设有倒角，倒角≥0.5mm*45°。