直线型永磁涡流制动系统的制作方法

本发明属于制动器的技术领域，具体涉及一种直线型永磁涡流制动系统。

背景技术：

目前，常见的制动器有机械式制动器和电磁式制动器，机械式制动器通过摩擦力进行制动，制动时冲击较大，使用一段时间后需要更换摩擦片。电磁式制动器通常采用电磁铁，依靠电磁线圈产生工作磁场，工作时发热比较严重。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种直线型永磁涡流制动系统，其制动平缓，冲击小。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种直线型永磁涡流制动系统，包括至少两个永磁体阵列和至少一块感应板，所述永磁体阵列和感应板两者之一设置于运动载体上，另一者固定设置，所述永磁体阵列为直线型Halbach永磁体阵列，两个永磁体阵列平行设置且具有间隙，该两个永磁体阵列强磁场的一侧相对，当所述运动载体运动至预定位置时，所述感应板沿永磁体阵列的长度方向插入该间隙中。

作为进一步的改进，所述永磁体阵列中的永磁体安装在不锈钢槽中。

作为进一步的改进，所述不锈钢槽的两端分别设置有用于夹紧永磁体的不锈钢挡板。

作为进一步的改进，所述永磁体阵列外包裹有不锈钢薄板保护罩。

作为进一步的改进，所述永磁体与永磁体之间，永磁体与不锈钢槽、不锈钢挡板之间涂覆有胶水。

作为进一步的改进，所述永磁体材料为N45。

作为进一步的改进，所述永磁体的表面电镀镍铜加环氧处理。

作为进一步的改进，所述感应板沿长度方向分为高速制动段、中速制动段、低速制动段，所述高速制动段、中速制动段、低速制动段所用材料的电导率不相同。

作为进一步的改进，所述高速制动段材料为不锈钢，所述中速制动段材料为铝白铜，所述低速制动段材料为铝合金。

作为进一步的改进，所述永磁体阵列为十二个，所述感应板为六块。

本发明提供的直线型永磁涡流制动系统，包括至少两个永磁体阵列和至少一块感应板，所述永磁体阵列和感应板两者之一设置于运动载体上，另一者固定设置，所述永磁体阵列为直线型Halbach永磁体阵列，两个永磁体阵列平行设置且具有间隙，该两个永磁体阵列强磁场的一侧相对，当所述运动载体运动至预定位置时，所述感应板沿永磁体阵列的长度方向插入该间隙中。当所述感应板沿永磁体阵列的长度方向插入该间隙中时，感应板切割间隙中的磁力线会产生涡流，而涡流会产生感应磁场，从而使感应板与永磁体阵列产生制动力以进行制动。Halbach永磁体阵列可以使一侧磁场加强，另一侧磁场减弱，本发明的两个永磁体阵列平行设置，且两个永磁体阵列强磁场的一侧相对，两个永磁体阵列之间的间隙具有极强的磁场，可以有效增大制动力，减小侧向力，Halbach结构还可有效减小系统外部周围磁场。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是直线型永磁涡流制动系统的结构示意图。

图2是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的结构示意图。

图3是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的单个组装模块结构示意图。

图4是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的总制动力随速度变化曲线图。

图5是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的横向力随速度变化曲线图。

图6是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的减速度随时间变化曲线图。

图7是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的速度随时间变化曲线图。

图8是直线型永磁涡流制动系统应用于某运动系统制动的制动距离随时间变化曲线图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明所述的提供一种直线型永磁涡流制动系统，包括两个永磁体阵列1和至少一块感应板2，所述永磁体阵列1和感应板2两者之一设置于运动载体上，另一者固定设置。本实施例中，永磁体阵列1安装在运动载体上，随运动载体一起沿竖直方向（y轴方向）运动；感应板沿竖直方向分段铺设固定安装。所述永磁体阵列1为直线型Halbach永磁体阵列，永磁体磁化方向如图1、图3中永磁体内的箭头所示。Halbach 阵列（海尔贝克阵列）是一种新型的永磁体结构形式，于1980 年由Halbach 首次提出。这种阵列完全由稀土永磁材料构成，通过将不同充磁方向的永磁体按照一定规律排列，能够在阵列的一侧汇聚磁力线，在另一侧削弱磁力线，从而获得一种性能独特的单侧强磁场。两个永磁体阵列1平行设置且具有间隙，该两个永磁体阵列强磁场的一侧相对，即永磁体阵列强磁场的一侧朝向间隙。该间隙优选为16mm，当所述运动载体运动至预定位置时，所述感应板2沿永磁体阵列1的长度方向插入该间隙中，感应板2与两侧的永磁体阵列1之间的距离均为8mm。Halbach永磁体阵列可以使一侧磁场加强，另一侧磁场减弱，本发明的两个永磁体阵列平行设置，且两个永磁体阵列强磁场的一侧相对，两个永磁体阵列之间的间隙具有极强的磁场，可以有效增大制动力，减小侧向力。若两个Halbach永磁体阵列换成另一种排列方式有可能会减小制动力，增大侧向力。

作为进一步优选的实施方式，如图3所示，所述永磁体阵列1中的多个永磁体12安装在不锈钢槽11中，永磁体12按相应的磁化方向排列，9块永磁体装在一个不锈钢槽11内，形成一个永磁体组件。所述不锈钢槽11的两端分别设置有用于夹紧永磁体12的不锈钢挡板13，所述永磁体阵列1外包裹有不锈钢薄板保护罩。在所述永磁体12与永磁体12之间，永磁体12与不锈钢槽11、不锈钢挡板13之间涂覆有胶水。不锈钢槽、不锈钢薄板保护罩可保护内部永磁体，避免外力撞击破损，减少永磁体破损，同时可以将永磁体受力传递到不锈钢挡板上，减小永磁体受力，此外，不锈钢材料产生涡流损耗小，减少发热，减小对永磁体的影响。永磁体几何参数为：长60mm（y方向）×厚30mm（x方向）×宽100mm（z方向）。单个永磁体阵列共45块永磁体，永磁体阵列总长（y方向）约1350mm。本发明应用于某运动系统制动，如图2所示，所述永磁体阵列1为十二个，所述感应板2为六块，540块永磁体总质量约为301.725kg。

作为进一步优选的实施方式，所述永磁体12材料为N45，剩磁，矫顽力，工作温度，永磁体也可根据实际需要选择其他类型的材料。

作为进一步优选的实施方式，所述永磁体12的表面电镀镍铜加环氧处理，可起到表面保护和绝缘作用，永磁体产生涡流损耗小，发热也比较小。

作为进一步优选的实施方式，所述感应板2沿长度方向分为高速制动段、中速制动段、低速制动段，所述高速制动段、中速制动段、低速制动段所用材料的电导率不相同，这样，可使得每个制动段的制动力不相同，减少制动冲击。具体的，感应板为长70m（y方向）×厚8mm（x方向）×宽100mm（z方向）的金属导体板，其中：高速制动段（56m/s-100m/s），选用不锈钢，电导率约为δ=1.37×106s/m，长10m；中速制动段（14m/s-56m/s），选用铝白铜，电导率约为δ=5.2356×106s/m，长40m；低速制动段（0m/s-14m/s），选用铝合金，电导率为δ=1.9157×107s/m，长10m。

本发明应用于某运动系统制动实验，制动效果如下：

总质量1000kg的运动物体，运动速度100m/s，采用上述永磁涡流制动系统，有效作用宽度按100mm计算，制动到0.8m/s，减速度最大约，制动过程约1.37s，制动距离约为65m。单边永磁体阵列受到最大制动力约为10kN，系统总制动力最大约120kN。永磁体阵列横向力最大约6.8kN。感应板不受横向力，纵向受到制动反作用力最大约为20kN。总制动力随速度变化曲线如图4所示，横向力随速度变化曲线如图5所示，减速度随时间变化曲线如图6所示，速度随时间变化曲线如图7所示，制动距离随时间变化曲线如图8所示。上述某运动系统永磁涡流制动系统外部周围10mm处磁感应强度不超过280mT，0.5m处磁感应强度不超过2mT。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。