[发明专利]一种电动悬浮原理演示装置

说明书

本发明公开一种电动悬浮原理演示装置，包括外部框架、两个圆筒式转盘和块状永磁体；外部框架内设有水平的连接板；圆筒式转盘设置在连接板上并由电机驱动旋转，绕转盘筒壁排布有多个8字形线圈，所述8字形线圈由两个中空的圆角矩形线圈交叉连接；块状永磁体放置于磁体安装盒中，磁体安装盒通过力传感器设置于连接板上，并位于两个圆筒式转盘之间。本发明可对电动悬浮进行原理演示验证，具有装配方便、灵活可调等优势；同时增大圆筒式转盘直径和提高电机转速可进一步模拟高速电动悬浮工况；也可通过电机、力传感器等设备对不同侧向悬浮气隙、不同悬浮高度、不同运行速度下的电磁力及其动态响应进行测试。

技术领域

本发明涉及电动悬浮技术领域，具体为一种电动悬浮原理演示装置。

背景技术

磁悬浮列车作为一种新型轨道交通工具，它利用车辆与轨道之间无接触的电磁力实现列车的悬浮与导向，并通过直线电机实现列车的牵引制动。目前，根据悬浮原理的不同，磁悬浮主要分为电磁悬浮、电动悬浮以及超导悬浮。

电动悬浮是利用动生电原理实现列车悬浮的一种悬浮方式。车载磁体产生的磁场，在列车运动时切割安装在地面轨道上的导体板或线圈，从而在导体板或线圈中产生阻止磁通量变化的感应电流，感应电流与磁体磁场相互作用产生磁升力，磁升力随着列车速度的增加而增大，当列车达到一定速度后，磁升力与列车重力平衡实现车体起浮。电动悬浮可实现自稳定悬浮和导向，不需要复杂的控制系统，因此在高速磁悬浮列车领域，电动悬浮有显著的技术优势。

根据地面轨道形式的不同，电动悬浮可分为零磁通线圈型和导电板型。相对于损耗和磁阻较大的导电板型，8字形零磁通线圈型具有高浮阻比、大悬浮间隙、自稳定性好等优点，更适用于磁悬浮列车。

目前国内外主要针对电动悬浮的理论计算与实际应用进行研究，而对电动悬浮实验技术研究较少，用于演示电动悬浮原理、验证电动悬浮技术和测试电动悬浮性能的实验室装置有待开发。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于电动悬浮技术的验证及其原理的演示的电动悬浮原理演示装置。技术方案如下：

一种电动悬浮原理演示装置，包括外部框架、两个圆筒式转盘和块状永磁体；外部框架内设有水平的连接板；圆筒式转盘设置在连接板上并由电机驱动旋转，绕转盘筒壁排布有多个8字形线圈，所述8字形线圈由两个中空的圆角矩形线圈交叉连接；块状永磁体放置于磁体安装盒中，磁体安装盒通过力传感器设置于连接板上，并位于两个圆筒式转盘之间。

进一步的，所述圆筒式转盘上端通过固定环与固定于外部框架顶部的轴承座装配，下端通过转轴与固定于连接板上方的轴承座装配，且转轴通过联轴器与设置于连接板底部的电机连接。

更进一步的，所述圆筒式转盘包括上盖板、下盖板、线圈内挡板和线圈外挡板；所述8字形线圈固定于线圈内挡板外侧面的凸块结构上，线圈外挡板设置于8字形线圈外侧；线圈内挡板和线圈外挡板顶部和底部均通过凸形片状结构与上盖板和下盖板的条孔配合连接。

更进一步的，所述上盖板还设有用于安装凹形定位片的两个插孔，凹形定位片插入两个插孔，使两个圆筒式转盘呈对称关系，可对两个圆筒式转盘辅助定位。

更进一步的，所述上盖板和下盖板为镂空设计。

更进一步的，所述块状永磁体下方放置有多个用于调节起浮高度的高度调整片，高度调整片采用不导磁、不导电的透明材料制成。

更进一步的，所述连接板为多个相互分离且水平位置可调的平板，两个圆筒式转盘和力传感器分别设置于不同的平板上。

更进一步的，所述外部框架外侧装有防护玻璃。

更进一步的，所述磁体安装盒和圆筒式转盘均采用不导磁、不导电的透明材料制成。