[发明专利]基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统

说明书

本发明提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，该系统系统包括轨道、车体、铺设于轨道上的导体板以及设置于车体上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。其中，功能磁体包括悬浮刚度磁体、悬浮阻尼磁体、导向刚度磁体和导向阻尼磁体，为车体提供悬浮力、导向力和阻尼力。功能磁体安装于车体上，为Halbach永磁体阵列结构，跟随车体运动。功能磁体和轨道导体板相对运动产生涡流力，系统利用涡流斥力实现悬浮导向功能，以涡流阻力作为阻尼力。在不增加永磁电动斥力悬浮系统复杂度的情况下，本发明可有效的增强永磁电动斥力悬浮系统阻尼，提高系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统。

背景技术

磁悬浮系统是一种无接触支撑方法，它依靠电磁力将物体悬浮，克服了传统接触支撑的限制，可应用于磁浮列车、航天辅助发射等高速运动工况，是一种面向未来的新型运载方式。根据悬浮原理，磁悬浮系统主要分为电磁吸力型(EMS)和电动斥力型(EDS)；其中EMS悬浮依靠电磁铁与轨道间的吸力实现悬浮，它本质是不稳定的，需要施加必要的主动控制，因此系统较为复杂。EDS悬浮利用激磁磁体与轨道导体板相对运动产生的涡流排斥力进行悬浮，悬浮间隙大，结构简单且自稳定，与EMS悬浮相比在高速运输、航天、军事领域的应用具有明显优势。EDS系统根据激磁磁体不同分为超导电动悬浮系统和永磁电动悬浮系统。超导电动悬浮系统悬浮间隙最大，但需要制冷系统，增加了系统成本和复杂度，降低了系统的可靠性。永磁电动悬浮采用永磁体作为激磁磁体，不需要电源和控制器，结构简单，成本较低。

但是电动悬浮系统稳定性较低，在系统受到干扰时容易发生振动甚至失稳，因此需要为电动悬浮系统额外设计阻尼。目前，常用的阻尼方法分为主动阻尼和被动阻尼。其中，主动阻尼一般为有源线圈，通过调节线圈电流来调节阻尼力，阻尼效果好，但是其作用气隙小，且需要增加电源、传感器和控制器，增加了系统电气复杂度，一定程度上抵消了被动悬浮气隙大、结构简单的优点。被动阻尼方法一般为无源感应线圈，但无源线圈阻尼作用有限，效果较差。

有鉴于此，有必要设计一种改进的基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，可应用于磁浮列车、航天辅助发射等高速运载系统。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，包括轨道、与所述轨道悬浮连接的车体、铺设于所述轨道上的导体板以及设置于所述车体上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体；

所述车体包括车体上框架、左右对称设置于所述车体上框架两端且呈L型连接的车体侧框架和车体下框架，以及由前述车体上框架、车体侧框架、车体下框架三者围合而成且用于容纳所述导体板的车体悬浮腔；

所述功能磁体包括分别上下对称设置于所述车体上框架、所述车体下框架上的悬浮刚度磁体和导向阻尼磁体，分别左右对称设置于所述车体侧框架内壁上的导向刚度磁体和悬浮阻尼磁体；

所述导体板包括分别与所述功能磁体对应设置的上导体板、侧导体板和下导体板；利用功能磁体与所述导体板相对运动产生的涡流力实现悬浮导向和阻尼功能。

作为本发明的进一步改进，所述悬浮刚度磁体、所述导向阻尼磁体、所述导向刚度磁体和所述悬浮阻尼磁体均采用同一种材料并按照Halbach阵列排布。

作为本发明的进一步改进，所述悬浮刚度磁体、所述导向阻尼磁体、所述导向刚度磁体和所述悬浮阻尼磁体四者相互独立安装于所述车体上。

作为本发明的进一步改进，所述悬浮刚度磁体和所述导向阻尼磁体按照不同的磁路闭合方向以预定的相交结构复合形成具备悬浮和导向阻尼双功能的第一复合功能磁体；所述第一复合功能磁体复用所述悬浮刚度磁体和所述导向阻尼磁体中相同充磁方向的磁体单元。