[發(fā)明專利]單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置

有效

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• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113119740B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 張則羿
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B60L13/04
• 分類號: B60L13/04;H02N15/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 鄒飛艷

本發(fā)明提供一種單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置，包括：固定部和懸浮部，固定部包括磁軌道和基座；懸浮部包括至少兩組懸浮磁組、兩組電磁導向模塊；懸浮磁組沿懸浮部的運動方向的中軸線間隔設置，懸浮磁組的組數(shù)和設置位置能夠保證所述懸浮磁組與磁軌道之間產生的永磁斥力平衡懸浮部的重力從而使懸浮部懸浮于磁軌道上方的預設位置；兩組電磁導向模塊設置在懸浮部的所述中軸線的兩個端部，當懸浮部偏離預設位置時，每一電磁導向模塊能夠基于懸浮部與磁軌道之間的橫向偏移量產生對應方向和大小的橫向電磁力，從而控制懸浮部回到磁軌道上方的預設位置；本發(fā)明的單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置具有零功率懸浮、無摩擦滑動等特征，維護方便，節(jié)能環(huán)保。

技術領域

本發(fā)明涉及磁懸浮技術領域，具體地涉及一種單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置。

背景技術

目前，人類主要掌握電磁磁浮技術、低溫超導電動磁浮技術、高溫超導磁浮技術和永磁磁浮技術。其中，電磁磁浮不依賴特殊材料，技術難度集中在懸浮系統(tǒng)的閉環(huán)控制魯棒性；低溫超導電動磁浮和高溫超導磁浮依賴超導材料，屬于被動懸浮，技術實現(xiàn)難度較低，但材料成本和制冷能耗高，暫不適宜交通領域的應用；永磁磁浮依賴永磁體之間的永磁斥力實現(xiàn)被動懸浮且無能耗，能夠節(jié)省能源，且實現(xiàn)難度較低。

但是，在永磁磁浮技術中，磁場的橫向偏移力，即永磁斥力的水平分力會導致系統(tǒng)失穩(wěn)，存在一定的安全風險問題，因此，現(xiàn)有技術中，永磁磁浮系統(tǒng)通常采用機械導向輪以維持轉向架的穩(wěn)定，但是，機械導向輪存在“磨損快”、“維護難”等問題，屬于亟待突破的技術瓶頸。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例的目的是提供一種單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置，針對單磁軌道設計了獨特的懸浮磁組結構以平衡懸浮部的重力，并通過電磁導向模塊產生橫向電磁力，使得懸浮部穩(wěn)定懸浮于磁軌道上方的預設位置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種單磁軌永磁電磁混合懸浮裝置，包括：

固定部，包括磁軌道和用于固定磁軌道的基座，所述磁軌道由連續(xù)或間隔設置的第一永磁體組成，水平且固定設置；

懸浮部，包括驅動機構、供電系統(tǒng)、至少兩組懸浮磁組以及兩組電磁導向模塊；

所述懸浮磁組沿所述懸浮部的運動方向的中軸線間隔設置，每一懸浮磁組包含若干第二永磁體，所述懸浮磁組的組數(shù)和設置位置能夠保證所述懸浮磁組與磁軌道之間產生的永磁斥力平衡所述懸浮部的重力從而使得懸浮部懸浮于磁軌道上方的預設位置；

兩組電磁導向模塊分別設置在懸浮部的中軸線的兩個端部，當懸浮部偏離磁軌道上方的所述預設位置時，每一電磁導向模塊能夠基于所述懸浮部與磁軌道之間的橫向偏移量產生對應方向和大小的橫向電磁力，從而控制所述懸浮部回到磁軌道上方的所述預設位置；

所述驅動機構用于為所述懸浮部提供動力，使所述懸浮部沿所述磁軌道運動；

所述供電系統(tǒng)與所述電磁導向模塊和所述驅動機構電性連接以為所述電磁導向模塊和所述驅動機構供電；

每一電磁導向模塊包括偏移傳感器、控制器、功率放大電路和糾偏電磁鐵；所述偏移傳感器對所述懸浮部與所述磁軌道之間的橫向偏移量進行測量和表征，并傳遞所述橫向偏移量至控制器；控制器依據(jù)偏移量設定值和接收到的橫向偏移量產生控制信號；功率放大電路根據(jù)控制信號調節(jié)所述糾偏電磁鐵中勵磁電流的方向和大小；所述糾偏電磁鐵通過勵磁電流產生電磁場，并與所述磁軌道相互作用產生橫向電磁力，用以控制所述懸浮部在水平方向上偏離所述預設位置的自由度。

可選的，每一懸浮磁組包括兩個第二永磁體，兩個第二永磁體以所述中軸線對稱設置，每一第二永磁體下表面與所述磁軌道上表面的磁性相反。

可選的，每一懸浮磁組包括五個第二永磁體，按海爾貝克陣列排布，四個第二永磁體以所述中軸線對稱設置，一個第二永磁體位于中軸線上且該第二永磁體下表面與所述磁軌道上表面的磁性相同。