專利名稱：磁懸浮飛車裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通工具，特別是一種運(yùn)用磁懸浮原理的全新概念的交通工具和新型 運(yùn)載形式。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會(huì)的生活和產(chǎn)生活動(dòng)中離不開高速、高效率的交通運(yùn)輸。在特殊的應(yīng)用領(lǐng) 域，也存在許多需要瞬時(shí)、高速運(yùn)載工具的需求。在物體高速運(yùn)動(dòng)的情況下，減少摩擦所引 起的損耗成為高速運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。磁懸浮飛車與軌道之間沒有接觸，從根本上避免了摩擦。因 此，磁懸浮飛車是非常有前景的高速運(yùn)載方式。磁懸浮飛車?yán)么艖腋〖夹g(shù)將飛車的車體懸浮于架空的軌道上，由飛車上的螺 旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器產(chǎn)生的氣流驅(qū)動(dòng)飛車沿軌道運(yùn)動(dòng)。磁懸浮飛車與磁懸浮列車在懸浮原理上 類似，都是采用磁懸浮技術(shù)將車體懸浮于空中，但磁懸浮列車的運(yùn)行是采用直線電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)方式，而磁懸浮飛車的運(yùn)行是采用螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器。因此，磁懸浮飛車極大地減小了技 術(shù)難度和制造成本，同時(shí)避免了較強(qiáng)磁場帶來磁場污染的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用磁懸浮技術(shù)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器相 結(jié)合，從而形成一種全新概念的交通工具和新型運(yùn)載形式——磁懸浮飛車裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的磁懸浮飛車裝置，是一種利用磁懸浮技術(shù)將所述磁懸浮飛車裝置的車體 懸浮于架空的軌道上，由磁懸浮飛車裝置上的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器產(chǎn)生的氣流驅(qū)動(dòng)飛車沿軌 道運(yùn)動(dòng)。該飛車由磁懸浮系統(tǒng)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器組成。所述的磁懸浮系統(tǒng)主要由電磁鐵裝配體、電渦流位移傳感器、控制系統(tǒng)、軌道和車 體組成，其中電磁鐵裝配體和電渦流位移傳感器位于車體的底部；磁懸浮飛車裝置停止 時(shí)，車體懸掛在架空的軌道上；磁懸浮飛車裝置行駛時(shí)，車體通過磁懸浮系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場懸 浮力懸浮在軌道上。所述的電磁鐵裝配體由兩個(gè)，每個(gè)電磁鐵裝配體主要由電磁鐵鐵芯、電磁鐵線圈 組成，其中在電磁鐵線圈的上下兩端各安裝一個(gè)線圈擋板，整個(gè)電磁鐵裝配體通過電磁鐵 上夾緊板與車體用緊定螺釘固連。所述的電渦流位移傳感器有兩個(gè)，它們分別裝在車體底部的兩端。電渦流位移傳 感器實(shí)時(shí)將懸浮的氣隙距離反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將其與設(shè)定的氣隙進(jìn)行比較后，調(diào) 節(jié)電磁鐵中的電流從而改變電磁吸力的大小來保證氣隙的恒定。所述的控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集、功率放大模塊和信號處理模塊部分組 成。所述的軌道呈T字形，可由兩個(gè)類似龍門架的軌道支架支撐。所述的軌道支架，其底部折邊用水平調(diào)整螺栓固定在地面上，其側(cè)部和底部折邊設(shè)有與之焊接相連的加強(qiáng)板，其橫梁下部采用螺栓與軌道固定連接。所述的車體，具有缺口的長方形橫截面，可以依靠缺口的邊沿使整個(gè)車體在不運(yùn) 動(dòng)時(shí)懸掛在軌道的T字形上表面上。所述的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器，通過向后排出強(qiáng)大氣流從而推動(dòng)飛車裝置向前運(yùn)動(dòng)， 依靠螺釘裝在車體的頂部上。本發(fā)明在設(shè)計(jì)中以兩個(gè)電磁鐵約束飛車的兩個(gè)自由度，即飛車?yán)@X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿Z 軸方向上移動(dòng)的自由度。在結(jié)構(gòu)上因?yàn)轱w車在X軸方向的尺寸遠(yuǎn)小于飛車在Y軸方向的尺 寸，故不約束該自由度，即忽略懸飛車?yán)@Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。飛車沿X軸方向上移動(dòng)和的繞 Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的2個(gè)自由度，則利用磁場的向心效應(yīng)約束。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)
其一.原理新穎巧妙地利用了磁懸浮技術(shù)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)技術(shù)，組合構(gòu)成了全新 概念的交通工具和新型運(yùn)載形式。其二 .結(jié)構(gòu)簡單充分利用了機(jī)械原理和磁場向心效應(yīng)，簡化了磁懸浮飛車的支 承原理，只用了兩個(gè)電磁鐵約束飛車的兩個(gè)自由度，就成功地懸浮了原來需要約束五個(gè)自 由度的飛車。利用螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器驅(qū)動(dòng)磁懸浮飛車，簡化了軌道結(jié)構(gòu)，不需要在軌道上鋪 設(shè)驅(qū)動(dòng)電磁線圈。


圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)原理的坐標(biāo)圖。圖2是磁懸浮飛車裝置的軸視圖。圖3是磁懸浮飛車裝置的主視圖。圖4是磁懸浮飛車裝置的軌道。圖5是磁懸浮飛車裝置的車體軸視圖。圖6是磁懸浮飛車裝置的電磁鐵裝配體軸視圖。圖7是控制系統(tǒng)原理框圖。圖中1.電磁鐵裝配體；2.電渦流位移傳感器；3.水平調(diào)整螺栓；4.軌道支架； 5.軌道；6.車體；7.螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器；8.電磁鐵鐵芯；9.電磁鐵線圈；10.線圈上擋板； 11.電磁鐵上夾緊板；12.緊定螺釘；13.線圈下?lián)醢濉?br> 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本專利發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供的磁懸浮飛車裝置(簡稱飛車)，利用磁懸浮技術(shù)將飛車懸浮于架空的 軌道上，由飛車上的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器產(chǎn)生的氣流驅(qū)動(dòng)飛車沿軌道運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明為簡化結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中只用了兩個(gè)電磁鐵就成功地實(shí)現(xiàn)了飛車的懸浮。如 圖1所示將飛車簡化為長方體，OY正方向?yàn)榍斑M(jìn)方向。以兩個(gè)電磁鐵約束飛車的兩個(gè)自由 度，即飛車?yán)@X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿Z軸方向上移動(dòng)的自由度。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上以減小X軸向尺寸的 方法，減少其一個(gè)自由度，即忽略懸飛車?yán)@Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，對該自由度不加以約束。飛 車沿X軸方向上移動(dòng)和的繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的2個(gè)自由度，則利用磁場的向心效應(yīng)約束。飛車沿Y 軸方向移動(dòng)的自由度是飛車運(yùn)動(dòng)方向，因此不加以約束。因?yàn)橹挥袃蓚€(gè)電磁鐵，因此，只需在飛車長度方向一前一后各安裝一個(gè)電渦流位移傳感器2，分別檢測兩個(gè)電磁鐵與導(dǎo)軌之 間的氣隙，以實(shí)現(xiàn)飛車懸浮控制。在驅(qū)動(dòng)方面，磁懸浮飛車采用了螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器，極大 地減小了技術(shù)難度和制造成本，同時(shí)避免了直線電機(jī)較強(qiáng)磁場帶來磁場污染的問題。磁懸浮飛車巧妙地利用了磁懸浮技術(shù)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)技術(shù)，組合構(gòu)成了全新概 念的交通工具和新型運(yùn)載形式。本發(fā)明提供的磁懸浮飛車裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖3和圖5所示，由磁懸浮系統(tǒng) 和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器組成。所述磁懸浮系統(tǒng)主要由電磁鐵裝配體1、電渦流位移傳感器2、 控制系統(tǒng)、軌道5和車體6組成，其中電磁鐵裝配體1和電渦流位移傳感器2位于車體6 的底部。飛車停止時(shí)，車體6懸掛在架空的軌道5上；飛車行駛時(shí)，車體6懸浮在軌道5上。 所述螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器裝在車體6的頂部。所述電磁鐵裝配體1，其結(jié)構(gòu)如圖6所示由電磁鐵鐵芯8、電磁鐵線圈9組成。在 電磁鐵線圈9的上下兩端各安裝一個(gè)線圈擋板，它們分別為線圈上擋板10、線圈下?lián)醢?3， 其作用是一是避免線圈直該與電磁鐵鐵芯接觸，防止線圈被磨破；二是起固定線圈的作 用，防止線圈在通電工作過程中振動(dòng)。整個(gè)電磁鐵裝配體通過電磁鐵上夾緊板11與飛車的 車體6用螺栓固連(圖2、圖3、圖6)。所述電渦流位移傳感器2有兩個(gè)，它們分別裝在飛車的車體6底部的兩端(圖2和 圖3)，其作用是實(shí)時(shí)檢測電磁鐵端部與軌道底部之間的氣隙距離，并將距離值(非電量)轉(zhuǎn) 化為電壓信號(電量)送給控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)，其原理框圖如圖7所示，控制電路同現(xiàn)有的技術(shù)，主要由計(jì)算機(jī)、 數(shù)據(jù)采集、信號處理模塊、功率放大模塊等部分組成。所述軌道支架4有兩個(gè)，用于支撐整個(gè)磁懸浮飛車的穩(wěn)定。如圖2和圖3所示每 個(gè)軌道支架外形類似龍門架，其底部折邊用水平調(diào)整螺栓3固定在地面上，其側(cè)部和底部 折邊設(shè)有與之焊接相連的加強(qiáng)板，其橫梁下部采用螺栓與軌道5固定連接。所述軌道5的結(jié)構(gòu)如圖4所示呈T字形，由兩個(gè)軌道支架4支撐。該軌道的作用 有兩點(diǎn)一是在磁懸浮飛車正常懸浮工作時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生的吸力吸引其下端，使飛車車體懸 浮于架空的軌道上；二是當(dāng)飛車不運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵不通電不產(chǎn)生吸力，飛車車體6在重力作 用下安全地懸掛在軌道的T字形上表面上。所述車體6用于承載電渦流位移傳感器2、螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器7以及電磁鐵裝配 體1。其結(jié)構(gòu)如圖5所示具有缺口的長方形橫截面，依靠缺口的邊沿使車體6懸掛在軌道 5的表面上(圖2、圖3)。所述螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器7，其作用是給飛車提供前進(jìn)的動(dòng)力。如圖2中所示依靠 螺釘固定在飛車車體6的上端。本發(fā)明的工作原理與工作過程是當(dāng)電磁鐵線圈9通電時(shí)，電磁鐵鐵芯8產(chǎn)生磁 場，與軌道5的下端相吸產(chǎn)生力的作用，使整個(gè)飛車的車體產(chǎn)生向上的浮力，向上吸引脫離 軌道形成懸浮，故車體與軌道之間沒有摩擦力，減小了飛車的起動(dòng)力和前進(jìn)阻力。之后，裝 配在車體上的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器7運(yùn)行，產(chǎn)生向后的推力，使得整個(gè)飛車由于反作用力在 軌道上前進(jìn)。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于(1)采用螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器驅(qū)動(dòng)來替代傳統(tǒng)的直線電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，大大簡化了導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和降低了建設(shè)成本，同時(shí)避免了直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)磁場與支撐磁懸浮列車的懸浮磁場之間的干擾。(2)不同于常規(guī)磁懸浮列車的五自由度控制，本發(fā)明只采用 兩自由度控制就能實(shí)現(xiàn)飛車的穩(wěn)定懸浮和正常工作，大大簡化了控制系統(tǒng)，降低了控制成 本。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮飛車裝置，其特征是一種利用磁懸浮技術(shù)將所述飛車的車體懸浮于架空 的軌道上，由飛車上的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器產(chǎn)生的氣流驅(qū)動(dòng)飛車沿軌道運(yùn)動(dòng)，該飛車由磁懸 浮系統(tǒng)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的磁懸浮系統(tǒng)主要由電磁鐵 裝配體、電渦流位移傳感器、控制系統(tǒng)、軌道和車體組成，其中電磁鐵裝配體和電渦流位移 傳感器位于車體的底部；飛車停止時(shí)，車體懸掛在架空的軌道上；飛車行駛時(shí)，車體通過磁 懸浮系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場懸浮力懸浮在軌道上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的電磁鐵裝配體有兩個(gè)，每 個(gè)電磁鐵裝配體主要由電磁鐵鐵芯、電磁鐵線圈組成，其中在電磁鐵線圈的上下兩端各安 裝一個(gè)線圈擋板，整個(gè)電磁鐵裝配體通過電磁鐵上夾緊板與車體用緊定螺釘固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的電渦流位移傳感器有兩 個(gè)，它們分別裝在車體底部的兩端；電渦流位移傳感器實(shí)時(shí)將懸浮的氣隙距離反饋給控制 系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將其與設(shè)定的氣隙進(jìn)行比較后，調(diào)節(jié)電磁鐵中的電流從而改變電磁吸力的 大小來保證氣隙的恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、 數(shù)據(jù)采集、功率放大模塊和信號處理模塊部分組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的軌道呈T字形，由兩個(gè)類似 龍門架的軌道支架支撐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的軌道支架，其底部折邊用 水平調(diào)整螺栓固定在地面上，其側(cè)部和底部折邊設(shè)有與之焊接相連的加強(qiáng)板，其橫梁下部 采用螺栓與軌道固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的車體，具有缺口的長方形 橫截面，依靠缺口的邊沿使整個(gè)車體在不運(yùn)動(dòng)時(shí)懸掛在軌道的T字形上表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是所述的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器，通過 向后排出強(qiáng)大氣流從而推動(dòng)飛車裝置向前運(yùn)動(dòng)，依靠螺釘裝在車體的頂部上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛車裝置，其特征是在設(shè)計(jì)中以兩個(gè)電磁鐵約束飛 車的兩個(gè)自由度，即飛車?yán)@X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿Z軸方向上移動(dòng)的自由度；在結(jié)構(gòu)上因?yàn)轱w車在X 軸方向的尺寸遠(yuǎn)小于飛車在Y軸方向的尺寸，故不約束該自由度，即忽略懸飛車?yán)@Y軸轉(zhuǎn)動(dòng) 的自由度；飛車沿X軸方向上移動(dòng)和的繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的2個(gè)自由度，則利用磁場的向心效應(yīng)約 束ο
全文摘要
本發(fā)明提供的磁懸浮飛車裝置，是一種利用磁懸浮技術(shù)將所述飛車的車體懸浮于架空的軌道上，由飛車上的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器產(chǎn)生的氣流驅(qū)動(dòng)飛車沿軌道運(yùn)動(dòng)，該飛車由磁懸浮系統(tǒng)和螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)器組成。由于飛車懸浮在空中與軌道沒有摩擦，因此可以避免由摩擦帶來的功率損耗，使飛車的高速運(yùn)動(dòng)成為可能。本發(fā)明可以成為全新概念的交通工具和新型運(yùn)載形式，具有原理新穎、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B60L13/06GK102120457SQ20111004849
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者丁國平, 吳華春, 張錦光, 成夢林, 王曉光, 胡業(yè)發(fā) 申請人:武漢理工大學(xué)