永磁涡流制动缓解状态切换方法与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种适用于轨道交通永磁涡流制动的制动缓解状态切换的方法。


背景技术：

2.涡流制动作为一种全新的非黏着制动方式，其优越的制动性能以及无磨耗特性，引起了广泛的关注。涡流制动又可以分为电磁涡流制动和永磁涡流制动，相对于电磁涡流制动，永磁涡流制动表现出两个主要优点：无需励磁电源，节能环保；不需要电源，不存在断电时制动失效的危险。
3.电磁涡流可以通过给制动器通电、断电实现制动和缓解状态的切换，但由于永磁体的自励磁性，在非制动状态下，如果不采取相应的措施，依旧会导致车辆运行过程中产生制动力，进而影响车辆运行。因此需要设计一套动作机构实现永磁涡流制动器的制动缓解状态切换。
4.要实现永磁涡流制动器制动和缓解状态的切换，根源要消除电涡流的产生，根据涡流产生原理，主要有三种方式：第一，“消除”场源，即轨道中无磁力线穿过，实现永磁体磁短路；第二，无相对运动，实现永磁体与轨道的相对静止；第三，实现永磁体与轨道的“分离”。
5.目前，并没有应用于轨道交通领域永磁涡流制动状态切换的装置。中国专利cn108430149b公开了一种永磁铁磁场调节装置及永磁铁磁场调节方法，涉及粒子加速器领域，用于产生可调节均匀磁场，该专利通过在永磁体相应部位增加导磁材料，实现永磁体的磁短路，但该结构复杂、自动化程度低，且无法实现磁场的完全屏蔽。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便的永磁涡流制动的制动缓解状态切换的方法。
7.为了实现上述目的，本发明一些实施例中，提供如下技术方案：
8.一种永磁涡流制动缓解状态切换方法，用于轨道交通永磁涡流制动系统的状态切换控制，所述永磁涡流制动系统包括永磁体、动作机构、防护板等；
9.所述切换方法包括以下步骤：
10.缓解状态下：
11.调整永磁体远离轨道，削弱永磁体与轨道之间的气隙磁场；
12.制动状态下：
13.调整永磁体靠近轨道，增强永磁体与轨道之间的气隙磁场。
14.本发明一些实施例中，削弱及增强永磁体与轨道之间的气隙磁场的方法包括：
15.在永磁体与轨道之间设置开闭机构，削弱永磁体与轨道之间的气隙磁场时，关闭开闭机构，增强永磁体与轨道之间的气隙磁场时，打开开闭机构。
16.本发明一些实施例中，所述开闭机构包括：第一侧防护板和第二侧防护板，第一侧防护板和第二侧防护板可相对开闭；
17.控制第一侧防护板和第二侧防护板相对打开时，增强永磁体与轨道之间的气隙磁场；
18.控制第一侧防护板和第二侧防护板相对关闭时，削弱永磁体与轨道之间的气隙磁场。
19.本发明一些实施例中，第一侧防护板和第二侧防护板均采用导磁材料制作，第一侧防护板和第二侧防护板的厚度满足：当防护板关闭时，轨道表面处磁场接近空旷环境磁场。
20.本发明一些实施例中，削弱及增强永磁体与轨道之间的气隙磁场的方法包括：
21.旋转永磁体，至永磁体的充磁方向与轨道平行。
22.本发明一些实施例中，所述方法进一步包括：
23.设置环形磁轭，将环形磁轭包围设置在永磁体外围，所述环形磁轭包括主体部和开口端；
24.控制环形磁轭的开口端旋转至与轨道相对时，增强永磁体与轨道之间的气隙磁场；
25.控制环形磁轭的主体部旋转至与轨道相对时，削弱永磁体与轨道之间的气隙磁场。
26.本发明一些实施例中，所述永磁涡流制动系统进一步包括：
27.速度传感器：用于检测列车行进的速度；
28.位置传感器：用于检测永磁体与轨道之间的气隙磁场的大小；
29.控制器：接收速度传感器检测的速度数据，并控制永磁体靠近或远离轨道，以及，控制削弱或打开永磁体与轨道之间的气隙磁场。
30.本发明一些实施例中，所述控制器进一步结合列车的行进速度判断需要施加是制动级位，根据需要制动级位控制调节永磁体与轨道之间的距离。
31.本发明一些实施例中，所述控制器进一步根据需要制动级位控制，调节开闭机构的开度。
32.本发明一些实施例中，所述控制器进一步根据需要制动级位控制，调节环形磁轭开口与轨道之间的相对角度。
33.较现有技术相比，本发明技术方案的有益效果在于：
34.1.提出两种适用于轨道交通领域永磁涡流制动、缓解的方法，为永磁涡流制动器在轨道交通领域的应用提供了技术支持；
35.2.两种方法均可以实现自动化控制，且结构简单；
36.3.两种方法均可通过控制永磁体与轨道之间的距离、开口开度实现多级制动力控制；
37.4.可开发程度高、适用性强，依据驱动结构、制动器的不同，可依据不同应用场景、领域设计不同的结构。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为第一种实施结构缓解结构示意图；
40.图2为第一种实施结构制动结构示意图；
41.图3为第二种实施结构缓解结构示意图；
42.图4为第二种实施结构制动结构示意图；
43.图5为本发明制动施加控制流程图；
44.以上各图中：
45.1-永磁体；
46.2-轨道
47.3-磁轭；
48.4-第一侧防护板；
49.5-第二侧防护板；
50.6-永磁体充磁方向；
51.7-外壳。
具体实施方式
52.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.一种永磁涡流制动缓解状态切换方法，用于轨道交通永磁涡流制动系统的状态切换控制。
55.永磁涡流制动系统的结构包括永磁体、动作机构、防护板等，通过永磁体与轨道之间的磁场作用，施加制动力。
56.制动缓解状态切换方法，该方法用于控制永磁体与轨道之间的磁制动力的施加以及缓解，包括以下步骤：
57.缓解状态下：
58.调整永磁体1远离轨道2，削弱永磁体1与轨道2之间的气隙磁场；
59.制动状态下：
60.调整永磁体1靠近轨道2，增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场。
61.为实现以上调节目的，需要将永磁体1安装在升降机构上，当需要调整永磁体1和轨道2之间的距离时，控制升降机构动作，控制永磁体1升降。当永磁体1足够靠近轨道，与轨道之间产生足够强的气隙磁场，以生成磁制动力。
62.进一步提供两种削弱及增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场的方法。
63.第一种实施方式，结构参考图1和图2。
64.本发明一些实施例中，削弱及增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场的方法包括：
65.在永磁体1与轨道2之间设置开闭机构，削弱永磁体1与轨道2之间的气隙磁场时，关闭开闭机构，增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场时，打开开闭机构。
66.开闭机构可形成一个开口，开口打开时，永磁体1磁力线可穿过开口，作用于轨道2，当开口关闭，封闭磁力线与轨道2之间的传输路径。通过开口的开闭，控制磁制动力的施加。
67.这种实施结构中，永磁体充磁方向6始终与轨道2垂直，向上，磁轭4设置在永磁体1的上部，磁轭4可以根据永磁涡流制动器永磁体2的排布方式选择导磁材料或者非导磁材料。
68.作为开闭机构的一种实施形式，本发明一些实施例中，开闭机构包括：第一侧防护板4和第二侧防护板5，第一侧防护板4和第二侧防护板5可相对开闭；
69.控制第一侧防护板4和第二侧防护板5相对打开时，增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场时；
70.控制第一侧防护板4和第二侧防护板5相对关闭时，削弱永磁体1与轨道2之间的气隙磁场时。
71.如附图所示，本实施例中，第一侧防护板4和第二侧防护板5均为l型，相对设置，分别安装在转动机构上，通过控制第一侧防护板4和第二侧防护板5转动，调节两防护板之间的开度。防护板机构和永磁体1共同安装在升降机构上，可同步升降。永磁体1位于两个防护板形成的包围空间内。执行控制机构可控制防护板转动。
72.本发明一些实施例中，第一侧防护板4和第二侧防护板5均采用导磁材料制作，第一侧防护板和第二侧防护板的厚度满足：当防护板关闭时，轨道表面处磁场接近空旷环境磁场。达到短路状态。
73.制动状态下，第一侧防护板4向左侧转动，第二侧防护板5向右侧转动，二者之间的开口打开，同时动作机构驱动永磁体1下降，使永磁体1与轨道2间的气隙减小到设定值，增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场。此时永磁体1与轨道2正面相对，永磁体1产生的磁力线穿过轨道，在车体运动过程中产生电涡流，进而产生制动力。同时，通过控制永磁体1和轨道2间的气隙大小实现不同级位制动力的需求。
74.缓解状态下，动作相反，第一侧防护板4和第二侧防护板5闭合，永磁体1上升，削弱气隙磁场。具体的，此时永磁体1产生的磁力线经防护板与其本身形成磁短路，轨道2中没有磁力线穿过，既不产生电涡流，进而不产生制动力，同时在动作机构的控制下，防护板与轨道2间的气隙具有一定的高度，且保持恒定，防止车辆在运动过程中，由于颠簸造成轨道与防护板的摩擦。
75.此外，缓解状态下，防护板闭合，可以对永磁体1起到防护作用，防止铁磁性物质吸附到永磁体1，同时防止飞石撞击永磁体，造成永磁体性能下降，进而影响制动性能。
76.第二种实施方式，结构参考图3和图4。
77.本发明一些实施例中，削弱及增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场的方法包括：
78.旋转永磁体1，至永磁体充磁方向6与轨道2平行。
79.这种实施方式中，永磁体1从除安装在升降机构上，还安装在旋转机构上。
80.缓解状态下，车辆正常运行，永磁体的充磁方向6旋转到与轨道平行，同时将永磁体1高度提升到设定值，在提升过程中将永磁体弱磁场的一面经过磁轭的衰减后与轨道相对，此时轨道表面的磁密近乎环境磁场，从而不产生制动力；
81.制动状态下，永磁体由动作机构驱动，使永磁体1逆时针或者顺时针旋转90
°
(视缓解状态的方向而定)，永磁体1的充磁方向旋转至与轨道2垂直。同时将永磁体2下放到距离轨道设定值，使强磁场正对轨道，从而产生制动需要的制动力。
82.本发明一些实施例中，方法进一步包括：
83.设置环形磁轭4，将环形磁轭4包围设置在永磁体外围，环形磁轭4包括主体部和开口端；磁轭同样可以根据永磁涡流制动器永磁体的排布方式选择导磁材料或者非导磁材料。
84.控制环形磁轭4的开口端旋转至与轨道相对时，增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场；
85.控制环形磁轭4的主体部旋转至与轨道相对时，削弱永磁体1与轨道2之间的气隙磁场。
86.这种实施结构中，环形磁轭4安装在旋转机构上，该旋转机构独立于永磁体1的旋转机构，环形磁轭4的开口的位置决定磁力线是否可以穿过磁轭4，并作用于轨道2。当开口全部或部分与轨道2相对时，可增强永磁体1与轨道2之间的气隙磁场。
87.制动状态下，永磁体由转动动作机构驱动，永磁体1的充磁方向旋转至与轨道2垂直，同时转动磁轭4，至开口部与轨道2相对。同时将永磁体2下放到距离轨道2设定值，使强磁场正对轨道，从而产生制动需要的制动力。
88.缓解状态下，动作相反，不再赘述。此时，永磁体1产生的磁力线经磁轭4与其本身形成磁短路，轨道2中没有磁力线穿过，既不产生电涡流，进而不产生制动力。
89.本发明一些实施例中，所述永磁涡流制动系统进一步包括：
90.速度传感器：用于检测列车行进的速度；
91.位置传感器：用于检测永磁体与轨道之间相对位置；
92.控制器：接收速度传感器检测的速度数据，并控制永磁体靠近或远离轨道，以及，控制削弱或增强永磁体与轨道之间的气隙磁场。
93.具体的，控制器可控制永磁体的升降机构、永磁体的旋转机构、环形磁轭的旋转机构、防护板开闭控制机构。
94.本发明一些实施例中，控制器进一步结合列车的行进速度判断需要施加是制动级位，根据需要制动级位控制调节永磁体与轨道之间的距离。
95.永磁体1和轨道2之间的距离、作用面积可对气隙磁场的强弱产生影响，进而对制动级位产生影响。
96.本发明一些实施例中，控制器进一步根据需要制动级位控制，调节开闭机构的开度，当制动级位高，开闭机构的开度大，制动级位低，开闭机构的开度小。此处所述的开闭机构的开度，是指第一侧防护板4和第二侧防护板5之间的开口的大小。
97.本发明一些实施例中，所述控制器进一步根据需要制动级位控制，调节环形磁轭开口与轨道之间的相对角度。此处所述的相对角度，是指环形磁轭与轨道之间相对度，体现
了允许磁力线穿过的数量。例如，开口与轨道2完全相对，则磁力线可全部通过，对应较大的制动级位，若开口偏离中轴线，则部分磁力线可通过，对应较小的制动级位。
98.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。