一种磁悬浮系统的制作方法

本发明涉及电力动力装置，具体涉及到一种磁悬浮系统。

背景技术：

电磁悬浮技术（electromagneticlevitation)简称eml技术，它是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属的悬浮。高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个安培力的作用。在合适的空间配制下，可使洛伦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。

恩绍定理指出点粒子集不能被稳定维持在仅由电荷的静电相互作用构成的一个稳定静止的力学平衡结构。该定理通常被用于磁场中，适用于磁铁和顺磁性材料或者其它任意组合(但非抗磁性材料)的磁场力。由恩绍定理可以得知，两个磁铁之间的稳定静态平衡是不可能的。因此用静磁场悬浮物体时，磁铁往往会飞走，永远也无法找到一个平衡的位置。

现有的电磁悬浮技术分为三种，第一种是利用静磁场悬浮，但是该方案控制方法复杂，稳定性不高。第二种是使用超导的抗磁效应，实现悬浮，该方法悬浮力大，同时悬浮稳定，但是维持超导体的超导特性需要复杂的冷却系统，同时该方法制作的悬浮装置生产和维护成本都很高。第三种悬浮方式，使用一个一定频率的交流电去在导体中创建涡流电流，这个电流产生的磁场与原激励电流方向相反，利用两者的相互作用，便可实现悬浮。

第三种悬浮方式虽然具有价格便宜，悬浮稳定的特点，但是很难获得较大的推力，同时很难与其他系统集成，目前主要应用在悬浮推杆的结构上。

例如在已经公开的中国专利cn101314328a，其公开了将磁悬浮技术应用到磁悬浮车的方案，其是利用永磁体和超导体的配合实现车体的悬浮，该方案获得的动力较小，需要配合使用现有技术中的涡轮喷气装置来获得更多的动力。由此可以见，现有技术中的磁悬浮动力系统在动力方面还有较大提升空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以获得稳定动力，具有较大悬浮力的磁悬浮系统。

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种磁悬浮系统，包括

用于产生涡流的导体；用于产生磁场的电磁发生装置；电磁发生装置包括磁芯、设置在磁芯内部的线圈以及用于容纳固定磁芯和线圈的固定框；线圈通过电路驱动装置与电源连接。

本发明的优化方案中，导体为平板状导体。

本发明的优化方案中，磁芯的一个端面内设有深槽，线圈嵌入固定在所述深槽内部。

本发明的优化方案中，磁芯为环状或者条形状。

本发明的优化方案中，磁芯上设有用于线圈电源线通行的过线口。

本发明的优化方案中，固定框上设有过线孔。

本发明的优化方案中，电路驱动装置包含全桥逆变器、lc补偿电路、采样电路和控制器。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明的磁悬浮系统，提高了定频率磁悬浮方式的悬浮力，可以获得较大的悬浮力；可以应用于动力设备，起到引擎的作用。本发明通过设计特定形状的线圈和磁芯，可以实现对磁场形态的约束与聚焦。

2、本发明通过lc补偿电路减少系统的驱动电流，lc补偿电路采用二阶π型补偿网络，使其具有较高在负载波动时，电源的输出保持最小波动进而降低磁悬浮系统所需要的电源容量，进而使得磁悬浮系统在运行过程中需要的电流降低，进而延长了磁悬浮系统的运行时间。

3、本发明的全桥逆变器采用spwm的开关载波调制技术，利用500khz的载波将全桥输出的高频分量提升，从而极大的减小lc补偿网络的体积，同时获得低thd的输出波形。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明磁芯为矩形时的示意图；

图3为本发明磁芯为圆形时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种磁悬浮系统，包括

用于产生涡流的导体1和用于产生磁场的电磁发生装置，电磁发生装置产生的磁场可以使导体1产生电磁感应，在导体1内产生涡流，进而获得磁悬浮所需要的力。

电磁发生装置包括磁芯2、设置在磁芯2内部的线圈3以及用于容纳固定磁芯2和线圈3的固定框4，磁芯2的一个端面内设有深槽，线圈3嵌入固定在深槽内部。磁芯2为环状或者条形状；线圈3是产生磁场的载体，线圈3固定在磁芯内部，使用磁芯的特定结构对线圈产生的磁场进行约束和聚集，使得磁场在作用时可以获得更好的效果。固定框不仅可以将磁芯和线圈固定，而且为将本系统与其他装置集合提供了基础，即其他装置可以通过安装在固定框来实现利用磁悬浮系统。

固定框的结构可以根据磁芯的外形进行优化设计，其外形结构与磁芯结构可以保持相似，且固定框的下部可以将磁芯的边缘包裹在内部，可以起到保护磁芯的作用。线圈通过电路驱动装置5与电源连接，电源可以为电源组或者蓄电池组，为系统提供能源。电源输出的为直流电，通过电路驱动装置5的转换和控制使得接入线圈的是高频交流电。

在线圈通电后，在导体附近产生高频交变电流，驱使导体产生涡流，进而形成较大的悬浮力。由于力的作用是相互的，在实际使用过程中将导体固定在固定框下方，即可以实现固定框悬浮于导体正上方，且可以获得稳定的悬浮力，因此，可以通过在固定框上加装适当重量的其他装置，这些装置通过固定孔悬浮在导体上方。

本发明的一个优化实施例中，导体为平板状导体，平板状的导体有利于铺设，获得良好的磁悬浮力。

本发明的另一个实施例中，在磁芯上设有用于线圈电源线通行的过线口，固定框上设有过线孔。线圈需要通过电源线与电源连接，在磁芯上设置过线口，便于线路穿行，减少线路繁杂相互干扰。

本发明的一个优化实施例中，电路驱动装置包含全桥逆变器、lc补偿电路、采样电路和控制器。

线圈的供电需求是10khz的交流供电；而消耗的电能的90％为无功功率。lc补偿电路可以减小系统驱动电流，从而降低对磁引擎电源容量的要求。本发明通过对电源的管理来实现控制。电路驱动装置的全桥逆变器采用spwm的开关载波调制技术，利用500khz的载波将全桥输出的高频分量提升，从而极大的减小lc补偿网络的体积，同时获得低thd的输出波形。补偿网络采用二阶π型补偿网络，使其具有较高在负载波动时，电源的输出保持最小波动。测量反馈电路用以测量输出电流，输出控制电路使用数字pi控制器来稳定输出，消除静态误差。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种磁悬浮系统，包括用于产生涡流的导体；用于产生磁场的电磁发生装置；电磁发生装置包括磁芯、设置在磁芯内部的线圈以及用于容纳固定磁芯和线圈的固定框；线圈通过电路驱动装置与电源连接。本发明的磁悬浮系统，提高了定频率磁悬浮方式的悬浮力，可以获得较大的悬浮力；可以应用于动力设备，起到引擎的作用；同时通过LC补偿电路减少系统的驱动电流，LC补偿端丽采用二阶π型补偿网络，使其具有较高在负载波动时，电源的输出保持最小波动进而降低磁悬浮系统所需要的电源容量，进而使得磁悬浮系统在运行过程中需要的电流降低，进而延长了磁悬浮系统的运行时间。

技术研发人员：夏子敏
受保护的技术使用者：成都浮星科技有限公司
技术研发日：2015.12.25
技术公布日：2017.07.04