一種永磁導(dǎo)軌的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁導(dǎo)軌。所述永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成；其中，各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置有連接端；且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分。通過使用本發(fā)明所提供的永磁導(dǎo)軌，可以有效地提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
【專利說明】
_種永磁導(dǎo)軌
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，特別涉及一種永磁導(dǎo)軌。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁軌道作為高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的磁場提供源，是高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)中非常重要的組成部分。在通常情況下，永磁軌道由無數(shù)永磁軌道段拼接而成?，F(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道是通過無數(shù)長方體形狀的永磁軌道段拼接而成的，因此可將這一軌道連接方式稱之為對接。
[0003]在高溫超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)中，基于車載塊材的磁通釘扎特性，磁浮車總是沿著磁場均勻的方向運行。然而，在實際應(yīng)用場景中，往往會因為安裝誤差、熱脹冷縮等原因?qū)е掠来跑壍蓝沃g的連接不緊密而出現(xiàn)相應(yīng)的氣隙，從而導(dǎo)致永磁軌道上方運行方向的磁場分布不均勻，即產(chǎn)生磁場畸變。當(dāng)永磁軌道間氣隙較小時，永磁軌道上方磁場畸變較小，會引起磁浮車運行不平穩(wěn);更甚者，當(dāng)永磁軌道間出現(xiàn)更大的氣隙時，永磁軌道上方磁場畸變較大，可能導(dǎo)致磁浮車不能通過，形成致命的系統(tǒng)缺點。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，在高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)中，永磁軌道由多個的永磁軌道段10拼接成永磁軌道，磁浮車依靠永磁軌道在運行方向提供均勻磁場、在橫向提供有梯度的磁場實現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮運行。然而，永磁軌道段會因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差等原因?qū)е掠来跑壍蓝伍g存在氣隙，使得永磁軌道在運行方向的磁場不均勻，影響磁浮車的平穩(wěn)運行。
[0005]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的對接連接示意圖。如圖2所示，可用A1表示兩個永磁軌道段11和12之間的氣隙。氣隙越大，則運行方向的磁場越不均勻。但是，在實際應(yīng)用時，熱脹冷縮、軌道安裝誤差等因素都是不可能完全避免的，因此，需要設(shè)計一種特殊的永磁軌道段連接方式以及通過這種連接方式形成的永磁軌道，從而減少軌道在運行方向的磁場不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種永磁導(dǎo)軌，可以有效地提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:
[0008]—種永磁導(dǎo)軌，所述永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成；
[0009]其中，各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置有連接端；
[0010]且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分。
[0011 ]較佳的，兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端的外端為斜面。
[0012]較佳的，所述斜面的角度Θ的大小為30°。
[0013]較佳的，兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端的外端均設(shè)置有突出部，且所述突出部互相搭接。
[0014]較佳的，兩個相鄰?fù)怀霾康暮穸缺葹?:2。
[0015]較佳的，所述突出部的長度為100mm。
[0016]如上可見，在本發(fā)明的上述永磁導(dǎo)軌中，由于在各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置了連接端，而且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分，因此，可以使用具有特殊形狀的永磁導(dǎo)軌段，形成永磁軌道段間不同的連接方式，例如，斜接、搭接等，使得在依次排列好各個永磁導(dǎo)軌段組成永磁導(dǎo)軌之后，任意兩個相鄰的連接端在豎直方向上能至少有一部分能互相重疊，從而減小了因為永磁軌道安裝誤差、熱脹冷縮等原因而導(dǎo)致永磁導(dǎo)軌段之間連接不緊密出現(xiàn)的氣隙，而且使得當(dāng)兩個相鄰的永磁導(dǎo)軌段之間即使出現(xiàn)氣隙時，也總會有永磁體在氣隙下方或者上方提供磁場。因此，通過上述特殊的連接方式連接而成的永磁導(dǎo)軌，可以有效地減少因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差而導(dǎo)致的永磁軌道的磁場不均勻性，減小由于氣隙導(dǎo)致的磁場畸變，提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力，改善了由于磁場不均勻?qū)е碌拇鸥≤囘\行不平穩(wěn)等現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的對接連接示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的實施例一中的永磁導(dǎo)軌段的連接示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的實施例二中的永磁導(dǎo)軌段的連接示意圖。
[0021]圖5為現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明實施例中的三種永磁導(dǎo)軌連接方式的效果對比示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0023]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，為了兼顧永磁導(dǎo)軌中永磁材料的利用率和車體運行方向磁場的平順度，提供了一種永磁導(dǎo)軌，該永磁導(dǎo)軌是一種適用于高速超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的復(fù)合聚磁型永磁導(dǎo)軌，可以用于高溫超導(dǎo)磁浮車，也適用于其他需要由永磁體提供單側(cè)強磁場的應(yīng)用場景。
[0024]圖3和4均為本發(fā)明各個具體實施例中的永磁導(dǎo)軌的連接示意圖。如圖3和4所示，本發(fā)明實施例中的永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成；
[0025]其中，各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置有連接端；
[0026]且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分。
[0027]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述永磁導(dǎo)軌是由很多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成的。然而，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌存在的缺陷，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，組成永磁導(dǎo)軌的每個永磁導(dǎo)軌段上都設(shè)置有連接端。
[0028]較佳的，在本發(fā)明的具體實施例中，各個永磁導(dǎo)軌段的一端或兩端設(shè)置有連接端。
[0029]例如，可以是位于永磁導(dǎo)軌邊緣的永磁導(dǎo)軌段靠近永磁軌道內(nèi)側(cè)的一端設(shè)置有連接端(另外，靠近永磁軌道外側(cè)的一端可以不設(shè)置有連接端，也可以設(shè)置連接端)；位于永磁導(dǎo)軌中部的永磁導(dǎo)軌段(即其它的所有非位于永磁導(dǎo)軌邊緣的永磁導(dǎo)軌段)的兩端均設(shè)置有連接端。
[0030]此外，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所設(shè)置的連接端還需要滿足:任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分。
[0031]因此可知，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，各個永磁導(dǎo)軌段的連接端的邊緣并不是全部垂直的(或者并不是全部豎直的)，例如，所述連接端可以設(shè)置成如圖3、圖4所示的形狀，從而使得在依次排列好各個永磁導(dǎo)軌段組成永磁導(dǎo)軌之后，任意兩個相鄰的連接端在豎直方向上能至少有一部分能互相重疊，從而使得當(dāng)兩個相鄰的永磁導(dǎo)軌段之間即使出現(xiàn)氣隙時，也總會有永磁體在氣隙下方或者上方提供磁場。因此，通過上述特殊的連接方式連接而成的永磁導(dǎo)軌，可以有效地減少因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差而導(dǎo)致的永磁軌道的磁場不均勻性，提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0032]以下將以幾個具體實施例的方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的介紹。
[0033]實施例一、永磁導(dǎo)軌段的連接端的一端為斜面。
[0034]圖3為本發(fā)明的實施例一中的永磁導(dǎo)軌段的連接示意圖。如圖3所示，所述永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成。其中，對于任意兩個永磁導(dǎo)軌段31和32，都分別設(shè)置有連接端31a和32a，且兩個連接端31a和32a的外端均不是垂直的邊緣，而是均為斜面。在實際安裝上述永磁導(dǎo)軌段時，上述兩個永磁導(dǎo)軌段的兩個連接端31a和32a是在緊密接觸的情況下安裝的，從而使得在兩個永磁導(dǎo)軌段之間盡量不出現(xiàn)氣隙。因此，當(dāng)上述兩個永磁導(dǎo)軌段31和32排列之后，兩個永磁導(dǎo)軌段31和32的連接端31a和32a在豎直方向上有一部分能互相重疊，從而使得當(dāng)兩個相鄰的永磁導(dǎo)軌段之間即使出現(xiàn)氣隙&時，也總會有永磁體在氣隙λ2的下方或者上方提供磁場。因此，在本發(fā)明的實施例一中，所述永磁導(dǎo)軌中任意兩個相鄰永磁導(dǎo)軌段可以通過上述斜接的方式連接。通過上述特殊的斜接方式連接而成的永磁導(dǎo)軌，可以有效地減少因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差而導(dǎo)致的永磁軌道的磁場不均勻性，提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0035]另外，較佳的，在本發(fā)明的具體實施例中，可以根據(jù)實際應(yīng)用情況的需要，預(yù)先設(shè)置所述永磁導(dǎo)軌段31和32的連接端31a和32a的外端的斜面的角度Θ的大小。
[0036]例如，在本發(fā)明的一個較佳實施例中，所述角度Θ的大小可以是30°。因此，通過優(yōu)化上述角度Θ的大小，還可以在永磁軌道出現(xiàn)氣隙時，進一步提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0037]實施例二、永磁導(dǎo)軌段的連接端的一端設(shè)置有突出部。
[0038]圖4為本發(fā)明的實施例二中的永磁導(dǎo)軌段的連接示意圖。如圖4所示，所述永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成。其中，對于任意兩個永磁導(dǎo)軌段41和42，都分別設(shè)置有連接端41a和42a，且兩個連接端41a和42a的外端均不是垂直的邊緣，而是在連接端的外端分別設(shè)置有突出部4A和4B，且所述突出部4A和4B互相搭接。在實際安裝上述永磁導(dǎo)軌段時，上述兩個永磁導(dǎo)軌段的兩個連接端的突出部4A和4B是在緊密接觸的情況下安裝的，從而使得在兩個永磁導(dǎo)軌段之間盡量不出現(xiàn)氣隙。因此，當(dāng)上述兩個永磁導(dǎo)軌段41和42排列之后，兩個永磁導(dǎo)軌段41和42的連接端41a和42a在豎直方向上有一部分(即突出部的一部分)能互相重疊，從而使得當(dāng)兩個相鄰的永磁導(dǎo)軌段之間即使出現(xiàn)氣隙λ3時，也總會有永磁體在氣隙λ3的下方或者上方提供磁場。因此，在本發(fā)明的實施例二中，所述永磁導(dǎo)軌中任意兩個相鄰永磁導(dǎo)軌段可以通過上述搭接的方式連接。通過上述特殊的搭接方式連接而成的永磁導(dǎo)軌，可以有效地減少因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差而導(dǎo)致的永磁軌道的磁場不均勻性，提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0039]另外，較佳的，在本發(fā)明的具體實施例中，可以根據(jù)實際應(yīng)用情況的需要，預(yù)先設(shè)置所述永磁導(dǎo)軌段41和42的連接端41a和42a的外端的突出部4Α和4Β的厚度和長度的大小。
[0040]例如，在本發(fā)明的一個較佳實施例中，所述突出部的厚度可以是永磁導(dǎo)軌段主體的厚度的一半或其它值，所述突出部的長度可以是100mm。
[0041]此外，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，各個永磁導(dǎo)軌段的連接端的突出部的厚度可以相同，也可以不同。例如，在本發(fā)明的一個較佳實施例中，可以根據(jù)實際應(yīng)用情況的需要預(yù)先設(shè)置兩個相鄰?fù)怀霾康暮穸缺取＠?，可以預(yù)先設(shè)置hi/hs取值(例如，取值為1:2等等)，其中，h2為突出部4A的厚度，In為突出部4B的厚度。
[0042]因此，通過優(yōu)化上述突出部的厚度和長度的大小，還可以在永磁軌道出現(xiàn)氣隙時，進一步提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力。
[0043]圖5為現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明實施例中的三種永磁導(dǎo)軌連接方式的效果對比示意圖。其中，圖5(a)和圖5(b)中所示分別為當(dāng)出現(xiàn)1mm氣隙時，三種不同連接方式的永磁軌道運行方向的磁場分量Bx和Bz的效果對比示意圖。其中，圖5(a)和圖5(b)中的橫坐標均為在y軸沿運行方向的位置。根據(jù)圖5(a)和圖5(b)可知，當(dāng)出現(xiàn)氣隙時，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的對接方式的永磁軌道，本發(fā)明中上述斜接方式的永磁軌道和搭接方式的永磁軌道的磁場不均勻性均有明顯改善。
[0044]例如，可以通過如下的方式對上述有益效果進行定量分析。
[0045]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以使用如下所述的公式表示磁場畸變率:
[0046]ηχ= ( I Bx dev 1-1 Bx nor I )/Bx_nor X 100 %
[0047]ηζ=( Bz_dev 1-1 Bz_nor )/Bz_nor X 100 %
[0048]其中，nx為橫向磁場畸變率，nz為垂向磁場畸變率，IBx_norI表示永磁軌道間無氣隙時的橫向磁場分量，I Bx deV I表不永磁軌道間出現(xiàn)氣隙時的橫向磁場分量；I Bz_nor |表不永磁軌道間無氣隙時的垂向磁場分量，I Bz—dev I表不永磁軌道間出現(xiàn)氣隙時的垂向磁場分量。
[0049]根據(jù)上述公式，可以計算各種不同的永磁軌道連接方式出現(xiàn)1mm氣隙時，在氣隙上方15mm工作高度處的磁場變化率。計算結(jié)果顯示，當(dāng)出現(xiàn)I Omm氣隙時，使用對接方式(即圖2所不的現(xiàn)有技術(shù)中的連接方式)的永磁軌道的氣隙上方15mm處的橫向磁場分量畸變率為-19.4 %，垂向磁場分量畸變率為-28.9%；使用斜接方法(即圖3所示的連接方式)的永磁軌道中，當(dāng)Θ = 30°時，永磁軌道的氣隙上方15mm處的橫向磁場分量畸變率為_13.22 %，垂向磁場分量畸變率為-18.17%;使用搭接方法(即圖4所示的連接方式)的永磁軌道中，當(dāng)lu/hs=1: 2 (例如，hi = I Omm，h2 = 20mm)時，永磁軌道的氣隙上方15mm處的橫向磁場分量畸變率為-11.21 %，垂向磁場分量畸變率為-17.98%。
[0050]根據(jù)對以上數(shù)據(jù)的分析可知，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道，本發(fā)明中的使用斜接方法的永磁軌道和使用搭接方式的永磁軌道，可以明顯地改善因為永磁軌道段間存在的氣隙而導(dǎo)致的磁場不均勻性。
[0051]另外，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用常用的Halbach型永磁軌道說明，但本發(fā)明的技術(shù)方案中的連接方式可以適用于任意一種可用的永磁軌道陣列，在此不再一一論述。
[0052]綜上可知，在本發(fā)明的上述永磁導(dǎo)軌中，由于在各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置了連接端，而且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分，因此，可以使用具有特殊形狀的永磁導(dǎo)軌段，形成永磁軌道段間不同的連接方式，例如，斜接、搭接等，使得在依次排列好各個永磁導(dǎo)軌段組成永磁導(dǎo)軌之后，任意兩個相鄰的連接端在豎直方向上能至少有一部分能互相重疊，從而減小了因為永磁軌道安裝誤差、熱脹冷縮等原因而導(dǎo)致永磁導(dǎo)軌段之間連接不緊密出現(xiàn)的氣隙，而且使得當(dāng)兩個相鄰的永磁導(dǎo)軌段之間即使出現(xiàn)氣隙時，也總會有永磁體在氣隙下方或者上方提供磁場。因此，通過上述特殊的連接方式連接而成的永磁導(dǎo)軌，可以有效地減少因為熱脹冷縮、軌道安裝誤差而導(dǎo)致的永磁軌道的磁場不均勻性，減小由于氣隙導(dǎo)致的磁場畸變，提高軌道運行方向的磁場均勻性，減小運行的電磁阻力，改善了由于磁場不均勻?qū)е碌拇鸥≤囘\行不平穩(wěn)等現(xiàn)象。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種永磁導(dǎo)軌，其特征在于，所述永磁導(dǎo)軌由多個依次排列的永磁導(dǎo)軌段拼合而成； 其中，各個永磁導(dǎo)軌段的至少一端設(shè)置有連接端； 且任意兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端在豎直方向上至少具有預(yù)設(shè)面積的重疊部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁導(dǎo)軌，其特征在于: 兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端的外端為斜面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁導(dǎo)軌，其特征在于: 所述斜面的角度Θ的大小為30°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁導(dǎo)軌，其特征在于: 兩個相鄰排列的永磁導(dǎo)軌段的相鄰連接端的外端均設(shè)置有突出部，且所述突出部互相搭接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁導(dǎo)軌，其特征在于: 兩個相鄰?fù)怀霾康暮穸缺葹?:2。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁導(dǎo)軌，其特征在于: 所述突出部的長度為10mm0
【文檔編號】E01B25/32GK105839483SQ201610316355
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李燕杰, 鄧自剛, 鄭珺
【申請人】西南交通大學(xué)