一种电动悬浮导向系统

本技术涉及磁悬浮设备，特别涉及一种电动悬浮导向系统。

背景技术：

1、随着科技水平的提升，很多地面高速载运平台对运行时的平稳度要求越来越高；如地面超高速电磁发射系统可以在地面轨道上实现超声速的推进速度，用于开展飞行器气动力学测量、逃生装备试验等相关测试。在这一领域，目前国内外通常采用火箭橇技术，通过火箭推动车体在地面轨道上实现超音速滑动。然而，基于滑块摩擦轨道的支撑形式会导致严重的冲击和振动，不仅会影响试验效果，严重时还会导致结构损伤。因此，利用磁悬浮技术将车体悬浮起来，可以实现车体在运动中与轨道无接触，从而避免传统火箭橇因滑轨摩擦产生的振动和冲击。

2、在磁悬浮领域，目前用于商业磁浮列车的相对成熟的技术方案是电磁悬浮方案。这种方案利用电磁铁通电后产生的磁场吸引轨道实现悬浮。但是这种吸力型悬浮方案需要实时进行电流调节以维持恒定的悬浮间隙，因此需要电磁铁、悬浮控制器、传感器等部件，结构复杂，自重大，对悬浮控制技术的性能要求较高。此外，电磁悬浮技术的悬浮间隙通常较小(8～10mm)，在高速运行时还会在轨道中产生显著的涡流效益，从而大大降低悬浮力的大小，不适合高速条件下大加速度及突发载荷的冲击。

3、另外一种磁悬浮方案是电动悬浮方案。这种方案通过运动的磁场在线圈或导体中产生感生电流形成排斥力，利用二者之间的斥力实现悬浮。与上述电磁悬浮方案不同，这种方案无需主动控制，因而具有结构简单、悬浮间隙大等优点，在高速、超高速磁浮系统中得到较多的关注。这种方案又分为两大类：线圈式悬浮方案和导体板式悬浮方案。前者利用运动的磁体在地面铺设的线圈中产生感应电流来排斥磁体实现悬浮和导向，具有浮阻比大的特点；后者利用运动的磁体在地面铺设的导体板中感生涡流来产生排斥力，具有结构简单、但运行阻力大的特点。

4、对于地面超高速电磁发射系统的应用来说，急需一种悬浮结构简单、浮力大、阻力小、适应超音速应用且具有较好的导向能力的悬浮导向方案。这一需求对于高速磁浮交通同样适用。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种电动悬浮导向系统，以解决现有磁悬浮系统悬浮力和导向能力不足的技术问题。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、本实用新型提供了一种电动悬浮导向系统，包括磁块机构和线圈机构；所述磁块机构安装在外部的车体的下部，所述线圈机构安装在外部的轨道基础上；外部的车体停放在外部的轨道基础上；

4、所述磁块机构包括直线电机，直线电机包括两组磁块，两组所述磁块分别安装在所述车体下部的左右两侧；

5、所述线圈机构包括两个第一线圈组件和多对导线；两组所述磁块分别悬浮在两个所述第一线圈组件内；所述第一线圈组件包括多对沿外部的轨道基础的长度方向阵列的8字线圈，每对所述8字线圈均由两个横向排布的8字线圈组成；每个8字线圈均由两个竖向排布的独立线圈组成，且两个独立线圈的引出线相互连接构成并联结构；8字线圈的对数和导线的对数相等且分别对应，多对8字线圈分别通过多对导线电连接。

6、进一步地，所述导线与两个所述8字线圈的连接位置均位于两个独立线圈的引出线上。

7、进一步地，所述导线采用铜线或者铝线。

8、进一步地，所述磁块为超导磁体或者永磁体。

9、本实用新型的有益效果：

10、1、相对日本超导高速磁浮列车采用的悬浮方案，本实用新型采用双侧对称8字线圈结构消除了8字线圈对超导磁体产生的水平方向静排斥力，降低了对超导磁体安装结构的机械强度要求；

11、2、相对导体板式电动悬浮结构，本实用新型采用的8字线圈悬浮导向结构具有浮阻比大的优点，且电磁阻力随速度的增大而减小，因而能耗小；

12、3、本实用新型无需主动控制，因此无需电磁悬浮系统必需的控制器、传感器、电源等设备，因而结构简单，稳定性好；

13、4、本实用新型采用的双侧对称8字线圈结构，相对日本超导高速磁浮列车采用的悬浮方案，在悬浮力和导向力上均可提高一倍，因而其悬浮和导向刚度、以及抗俯仰、偏航和滚动刚度也更好。

技术特征：

1.一种电动悬浮导向系统，其特征在于：包括磁块机构(1)和线圈机构(2)；所述磁块机构(1)安装在车体(3)的下部，所述线圈机构(2)安装在外部的轨道基础(4)上；车体(3)停放在外部的轨道基础(4)上；

2.根据权利要求1所述的电动悬浮导向系统，其特征在于，所述导线(22)与两个所述8字线圈(21)的连接位置均位于两个独立线圈的引出线上。

3.根据权利要求2所述的电动悬浮导向系统，其特征在于，所述导线(22)采用铜线或者铝线。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电动悬浮导向系统，其特征在于，所述磁块为超导磁体或者永磁体。

技术总结
本技术涉及磁浮设备技术领域，具体为一种电动悬浮导向系统，包括磁块机构和线圈机构；磁块机构包括两组磁块，两组所述磁块分别安装在车体下部的左右两侧；线圈机构包括两个第一线圈组件和多对导线；两组磁块分别悬浮在两个第一线圈组件内；第一线圈组件包括多对沿轨道基础的长度方向阵列的8字线圈；每个8字线圈均由两个独立线圈组成，两个独立线圈的引出线相互连接构成并联结构；8字线圈的对数和导线的对数相等且分别对应，多对8字线圈分别通过多对导线电连接。本技术相对现有悬浮系统，在悬浮力和导向力上均得到了显著的提升，并能够降低磁块结构的机械强度要求，同时其悬浮和导向刚度、抗俯仰、偏航和滚动刚度也更好。

技术研发人员：周丹峰,谭亦秋,陈强,余佩倡,王连春,李杰
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：20230331
技术公布日：2024/1/14