磁悬浮导向直驱运输系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种磁悬浮导向直驱运输系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，人们越来越多的建设高层和超高层大楼，比如，阿拉伯联合 酋长国的迪拜塔总高828米，共162层；沙特阿拉伯王国的麦加皇家钟塔饭店高601米，共 95层；上海中心大厦高632米，共125层；台北101金融中心高509米，共106层；马来西亚 首都的双峰塔高457米，共88层。目前还有多个摩天大楼处在规划和建设阶段。随着楼层 高度的不断增加，需要配置高速电梯，传统的钢丝绳曳引提升系统已不满足需要：由于钢丝 绳的存在，提升高度和提升速度均受限，一个井道只能独立运行一个轿厢，运行效率低。因 此，人们又提出了以直线电机为直接驱动源的直线电机无绳电梯系统，由于没有钢丝绳的 束缚，提升高度和提升速度均不受限制。这类直线电机无绳电梯系统主要采用直线电机作 为驱动力，采用机械导轮或滑靴接触导向和定位支撑，以保持运动轿厢体和定子驱动源之 间的运动间隙，但这种导向方式已不满足实际运行的需要：受到导靴摩擦力限制，轿厢运行 速度难以大幅提高；在高速运行过程中，导靴磨损严重，维护量大；由于偏差和错位引起的 振动和噪声影响了乘坐的舒适性等。基于此，人们又提出了非接触型电磁导轨，通过电磁 力无磨损的导向，无需润滑油，和传统机械导向系统相比，由于无摩擦运行，电梯可以运行 在更高的速度，同时，通过电磁调节控制导向系统的阻尼率，可以大幅改善乘坐舒适性。申 请公布号为CN102689830A的中国实用新型专利"磁悬浮电梯导向系统及其控制方法"等专 利，公布了一种利用U型电磁铁实现非接触的磁悬浮导向装置及电梯系统，采用多个对角 布置的电磁导向装置来保持轿厢状态，虽然实现了非接触导向运行，但其需要布置额外的 电磁铁装置和导磁轨，电磁铁数量、导磁轨用量多、占用空间大，未能充分利用直线电机动 力源本身的电磁导向潜力。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型提出一种直线电机磁悬浮定位导向控制方法与装置，目的是解决直线 电机定位导向系统的非接触导向调节。
[0004] 一种磁悬浮导向直驱运输系统，它包括至少一组双边型混合励磁直线电机，在每 组双边型混合励磁直线电机上均设有用于调整双边定子和动子之间气隙的电磁驱动导向 装置，所述的电磁驱动导向装置包括：
[0005] 偏量采集电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机在X方向上的偏移量并送 入驱动控制单元；
[0006] 绕组电流检测电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机中的励磁电流值并送 入驱动控制单元；
[0007] 气隙调节单元，包括X向气隙调节单元，即为沿X轴法向方向对称并排布置的双边 型混合励磁直线电机；
[0008] 驱动控制单元，它根据得到的偏移量和励磁电流值来控制气隙调节单元，以使气 隙调节单元满足如下条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积 即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法 向力被增强的同时，另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。
[0009] 所述的X向气隙调节单元中双边型混合励磁直线电机的初级为带铁芯电枢绕组 或带铁芯电枢绕组与永磁电励磁混合励磁体，次级为永磁电励磁混合励磁体或开槽铁芯， 其初级和次级两者中的一个作为定子，另一个作为动子。
[0010] 所述定子设置在固定U型支撑总成的相对两内侧，所述的动子为两个，两个动子 为背靠背设置在动子架两外侧。
[0011] 所述的气隙调节单元还包括Y向气隙调节单元，Y向气隙调节单元为永磁与电励 磁的混合励磁体与导磁板配合作用，所述的混合励磁体沿运动方向间隙或无间隙设置于动 子架前后侧面的左右两侧，并与固定U型支撑总成底面和两导向轨后侧面的铁磁加工面或 铁磁板配合，两者保持一定气隙，通入每组气隙调节单元的两直流励磁电流与励磁线圈匝 数的乘积即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使其一侧励磁 磁场及法向力被增强的同时，另一侧被减弱。
[0012] 所述的气隙调节单元还包括Y向气隙调节单元，Y向气隙调节单元为双边型混合 励磁直线电机，其动子沿运动方向间隙或无间隙设置于动子架前后侧面的左右两侧，其定 子与动子保持固定气隙配合布置在固定基础和固定导轨上；且Y向气隙调节单元满足如下 条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积即励磁磁势大小相等 或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法向力被增强的同时， 另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。
[0013] 根据动子偏转情况在不同X、Y向气隙调节单元通入相应的调整励磁电流实现分 别独立控制。
[0014] 所述的气隙偏差量由设置在每组双边型混合励磁直线电机X方向和Y方向两侧的 位移传感器采集得到。
[0015] 采用本实用新型所提供的方案，在直线电机应用系统设置磁悬浮机构，当动子承 受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡法向力，以及因重心偏心布置和负载变化带来的 偏心力和偏转力矩而发生偏移和偏转时，控制磁悬浮机构励磁电流的增加或减少即可产生 阻碍偏移和偏转的阻力，动态平衡调整动子的左右、前后姿态做到无接触运行。
[0016] 以长行程直线电机无绳电梯为例，通常情况下，电梯轿箱都会安装滚轮，这种滚轮 与沿线路铺设的升降导轨相接触，起着支持电梯行驶的导向作用。而本实用新型悬浮导向 装置则巧妙利用直线电机本身作为主体磁悬浮导向定位装置，轨道上不需要增加任何附加 装置，控制简单，使用成本极低，就可使得电梯轿箱与升降导轨"零接触"，依靠电磁力升降 电梯，定位轮组只起后备保护作用，大大延长了其使用寿命和降低维护成本。因此，电梯不 会受到导轨加工精度和安装状态的影响，从而解决了直线电机无绳电梯的长行程工程应用 关键难题，轿厢运行时将非常的安静并更加的舒适，还可达到传统电梯无法企及的极高速。 非常适用于楼宇用梯、发射平台及太空电梯等载人、载物的交通运输设备，自动化平台等多 领域直线电机应用系统。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的单元直线电机侧视图。
[0018] 图2为图1的A-A向剖视图。
[0019] 图3为本实用新型只采用X向气隙调节装置的整体俯视图。
[0020] 图4为本实用新型中采用XY向气隙调节装置的整体俯视图，且Y向气隙调节单元 为永磁与电励磁的混合励磁体12与定子导磁板13配合作用。
[0021] 图5为本实用新型中采用XY向气隙调节装置的整体俯视图，
[0022] 图6是图4、图5中的A-A向视图。
[0023] 图7为图5中的B-B向视图。
[0024] 图8为本实用新型的X、Y向姿态控制硬件结构示意图。
[0025] 图9为图3的X向偏移量计算图。
[0026] 图10为本实用新型的X向姿态调节示意图。
[0027] 图11为本实用新型的Y向姿态调节示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0029] 如图1和图2所示，磁悬浮电梯中的混合励磁直线电机单元，包括双边直线电机定 子1和动子2两部分。其中双边定子包括定子铁芯6及其定子绕组7 ;动子2位移双边定子 1的中间，双边定子1和动子2间具有两个气隙3,保证动子2和定子1之间可以无接触的 自由相对运动。所述动子正对气隙的动子轭的两个面上对称安装缠有励磁线圈4的软铁凸 块，各凸块靠近气隙的表面安装N、S极交替均匀排列的矩形永磁体5,而且背靠背安装的两 块永磁体5的磁化方向相反，永磁磁极、软铁凸块和励磁线圈4共同构成混合励磁的磁极， 同时，背靠背安装的两软铁凸块上的励磁线圈4绕向相同，串联构成一组励磁绕组，这样， 共形成1，2,…，t(t为单面上的磁极个数）个励磁绕组，这t个励磁绕组之间相邻反向串 联，最后形成一个单元电机励磁绕组。单元电机励磁绕组中通入正向电流使一侧永磁磁极 的磁场加强时（气隙磁增强），另一侧的永磁磁极的磁场减弱（气隙磁场减弱），反之也成 立。在应用过程中，通入单元电机励磁绕组中的电流可以根据气隙大小来确定。上述背靠 背安装的两块永磁体的磁化方向也可相同，但同时，这两块永磁体后面的两个凸块上的励 磁线圈绕向须相反。
[0030] 基于上述原理，直线电机应用在磁悬浮电梯中，既可以用来当做动力源，也可以利 用上述原理来调整气隙，由此形成本实用新型。
[0031] 如图3所示，一种直线电机磁悬浮定位导向控制装置，它包括至少一组双边型混 合励磁直线电机，在每组双边型混合励磁直线电机上均设有用于调整双边定子和动子之间 气隙的电磁驱动导向装置，所述的电磁驱动导向装置包括偏量采集电路、绕组电流检测电 路、气隙调节单元和驱动控制单元。
[0032] 其中，偏量采集电路实时获取每组双边型混合励磁直线电机在X方向上的偏移量 并送入驱动控制单元；绕组电流检