独立磁路，左绕组磁路51经过左齿7、左齿气隙11、导轨4、左臂气隙9、左轭铁I形成回路，右绕组磁路61经过右齿8、右齿气隙12、导轨4、右臂气隙10、右轭铁2形成回路，绕组线圈磁路不经过永磁体3。左右两个线圈绕组采用绝缘铜线绕制，绕向相同，可独立通入不同方向的电流，形成不同方向的电磁通。为说明方便，当左线圈绕组通入电流产生+Y方向磁通，记为“左正”，当通入电流产生-Y方向磁通，记为“左负”;当右线圈绕组通入电流产生+Y方向磁通，记为“右正”，当通入电流产生-Y方向磁通，记为“右负”。
[0028]左右两个电磁线圈绕组的导向调节原理如下:图4中，当两个控制线圈通入“左正右正”幅值一样的直流电流时，在左齿、右齿中分别产生竖直朝上的电磁通，再结合考虑图3所示的永磁体磁路，可知，在Y方向上，导向组件的左齿、右齿与导轨间仅有同侧气隙，电磁通与永磁体叠加后，左齿气隙11中磁通减小，右齿气隙12中的磁通增加，由于磁场吸力与磁通的平方成正比，左齿7吸力减小，右齿8吸力增加，整体上两个齿受到的Y向合成吸力不变。而在X方向，左气隙中的合成磁通增加，右气隙中的合成磁通减小，导向组件的轭铁左臂受力增加，轭铁右臂受力减小，导向组件受到的合成吸力为+X方向。
[0029]图5中，当两个控制线圈通入“左负右负”幅值一样的直流电流时，在左齿、右齿中分别产生竖直朝下的电磁通，再结合考虑图3所示的永磁体磁路，可知，在Y方向上，导向组件的两个齿与导轨间仅有同侧气隙，电磁通与永磁体叠加后，左齿气隙11中磁通增加，右齿气隙12中的磁通减小，由于磁场吸力与磁通的平方成正比，左齿7吸力增加，右齿8吸力减小，整体上两个齿受到的Y向合成吸力不变。而在X方向，左气隙中的合成磁通减小，右气隙中的合成磁通增加，导向组件的轭铁左臂受力减小，轭铁右臂受力增加，导向组件受到的合成吸力为-X方向。
[0030]图6中，当两个控制线圈通入“左正右负”幅值一样的直流电流时，在左齿、右齿中分别产生竖直朝上和竖直朝下的电磁通，再结合考虑图3所示的永磁体磁路，可知，在Y方向上，导向组件的两个齿与导轨间仅有同侧气隙，电磁通与永磁体叠加后，左齿气隙11中磁通减小，右齿气隙12中的磁通也减小，Y方向合力减小，而在X方向，左气隙中的合成磁通增大，右气隙中的合成磁通增大，导向组件受到的合成吸力为O。
[0031]图7中，当两个控制线圈通入“左负右正”幅值一样的直流电流时，在左齿、右齿中分别产生竖直朝下和竖直朝上的电磁通，再结合考虑图3所示的永磁体磁路，可知，在Y方向上，导向组件的两个齿与导轨间仅有同侧气隙，电磁通与永磁体叠加后，左齿气隙11中磁通增加，右齿气隙12中的磁通也增加，Y方向合力增加。而在X方向，左气隙中的合成磁通减小，右气隙中的合成磁通也减小，导向组件受到的合成吸力为O。
[0032]总结以上规律，当两个控制线圈通入方向相反、幅值一样的直流电流时，X方向合力为0，Y方向合力可变；当两个控制线圈通入方向相同、幅值一样的直流电流时，X方向合力可变，Y方向合力不变。也就是说，通过组合改变两个控制绕组中的电流方向，可以独立调节导向组件X和Y方向的电磁力。导向组件和导轨之间可以无接触的自由相对运动。
[0033]在实际应用时，可利用位移传感器检测出导向组件偏离其参考位置的位移量，控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器又将此控制信号变换成量两路控制电流，这两路电流分别流经左右两个线圈绕组，产生X方向或Y方向的吸力，将导向组件拉回平衡位置。同理，不论导向组件受到向左、向右、向上或向下的外扰动，带位置负反馈的混合励磁导向系统通过控制器控制两个线圈中的电流大小和方向，调节各气隙磁通的大小，始终能保持导向组件在平衡位置。本发明体积小，重量轻，功耗低，在电梯、升降机等垂直导向场合具有广阔的应用前景。
[0034]图8中，为了降低永磁齿磁路32的漏磁，即左齿和右齿间的漏磁，使得永磁磁通大部分从左齿气隙和右齿气隙经过，须设计合理的尺寸，左齿和右齿间的间隔d2应大于气隙长度d3。同时，为减小X方向和Y方向的磁场耦合，轨道宽度d应与左齿和右齿外沿间距dl基本相等。
[0035]图9为本发明的混合励磁非接触电梯导向系统在电梯上的应用实例的俯视图，在井道壁41上电梯轿厢43两侧对称放置两根导轨41，作为电梯轿厢的导向轨道，在轿厢43顶端两个侧面分别对称安装非导磁基座42，然后在基座42上设置导向组件40，非导磁基座42可以防止永磁体3的磁场泄露，使主要磁通流经导向组件40的轭铁和齿。导向组件40与导轨4相配合并保持一定的间隙可自由相对滑动。利用两个导向组件40控制轿厢左右方向和前后方向的状态。根据安装的气隙传感器，检测在X方向的气隙大小，分别在控制绕组上通入电流，调节轿厢在X方向回复到平衡位置。在Y方向，对称安装的两组导向组件产生的Y向电磁力方向相反，这样可在两组导向组件中通入大小不一的Y向调节电流，可产生+Y或者-Y方向的合力，调节轿厢在Y方向回复到平衡位置。
[0036]本发明说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种混合励磁非接触悬浮导向系统，包括导轨(4)和导向组件(40)，其特征在于:所述导轨(4)为截面为矩形的条状结构，所述导轨(4)竖直固定在井道壁(41)上； 所述导向组件(40)包括左轭铁(1)、右轭铁(2)、永磁体(3)、左线圈绕组(5)、右线圈绕组(6)、左齿(7)及右齿(8);所述左轭铁(I)为C形槽状体，具有相互平行的水平上臂和下臂，所述右轭铁(2)与所述左轭铁(I)结构完全相同，二者的C形槽槽口相对且左右对称设置在导轨(4)的两侧，构成半环抱结构；所述导轨(4)设置在所述左轭铁(I)的上臂和所述右轭铁(2 )的上臂之间，所述导轨(4)的左右两个侧面分别与所述左轭铁(I)和所述右轭铁(2)的两个上臂端面之间形成左臂气隙(9)和右臂气隙(10);所述左轭铁(I)下臂端面和右轭铁(2 )下臂端面之间设置矩形的永磁体(3 )，左轭铁(I)和右轭铁(2 )经永磁体(3 )连接成为一体；左轭铁(I)下臂和右轭铁(2)下臂沿竖直向上方向分别对称设置所述左齿(7)和所述右齿(8)，左齿(7)和右齿(8)分别对应套有左线圈绕组(5)和右线圈绕组(6);所述左齿(7)和所述右齿(8)的顶端端面与所述导轨(4)的前侧面平行并设置有左齿气隙(11)和右齿气隙(12)，两气隙长度相等。
2.根据权利要求1所述的一种混合励磁非接触悬浮导向系统，其特征在于:所述的左齿(7)和右齿(8)均为折条状，两个齿顶外缘间距dl与导轨(4)的水平宽度d满足dl ( d，两个齿顶内缘间距d2与左齿气隙(11)长度d3满足d2 > d3。
3.根据权利要求1所述的一种混合励磁非接触悬浮导向系统，其特征在于:所述的永磁体(3 )采用稀土永磁材料或钕铁硼永磁材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种混合励磁非接触悬浮导向系统，其特征在于:所述的左辄铁(I)、右辄铁(2)、左齿(7)和右齿(8)均米用导磁良好的电工纯铁或娃钢制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种混合励磁非接触悬浮导向系统，采用永磁体和电磁体混合励磁，显著降低控制电流，功耗低，可用于提升机、电梯的非接触导向。它包括导轨和导向组件，导向组件由左轭铁，右轭铁，永磁体，左线圈绕组，右线圈绕组，左齿和右齿组成；左、右轭铁均为C形槽状体，二者槽口相对、左右对称设置在导轨两侧构成半环抱结构，并形成两侧气隙；左右轭铁的两个下臂通过永磁体连成一体，左右轭铁的下臂沿竖直向上方向分别对称设置折条状的左齿和右齿，对应套有线圈绕组，左右齿的顶端端面与导轨侧面平行并设置齿气隙。本实用新型提供一种数量少、占用空间小、功耗低、控制简单的混合励磁非接触悬浮导向系统。
【IPC分类】B66B7-02, H02N15-00
【公开号】CN204498022
【申请号】CN201520188975
【发明人】许孝卓, 刘亚平, 位锋威, 汪旭东, 杜宝玉
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月1日