[实用新型]一种Halbach型永磁轨道

说明书

本实用新型专利涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种Halbach型永磁轨道。包括设置在底板上方的两个聚磁铁轭和两个聚磁铁轭之间紧密排列的永磁体阵列，所述永磁体阵列包括N个永磁体，第一块永磁体的磁化方向为水平方向，第一块永磁体和最后一块永磁体的磁化方向相同，且从第二块永磁体开始，每块永磁体的磁化方向均相对于前一块永磁体逆时针旋转θ角。本实用新型中的永磁轨道，通过优化现有双峰型永磁轨道中永磁体的磁化角，合理配置永磁体的宽高比，并采用磁导率较高的铁磁性材料作为固定永磁体的铁轭，进一步提高永磁轨道的聚磁作用，在相同的轨道截面积与永磁用量的情况下，在轨道上方产生更强的磁场。

技术领域

本实用新型专利涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种Halbach型永磁轨道。

背景技术

现有的永磁轨道一般由若干段导轨槽和导轨槽内紧密排列的永磁阵列组成，永磁阵列采用单峰型的对极式阵列或双峰型的halbach阵列。单峰型永磁轨道每一段永磁阵列由两个磁化方向相对的永磁体组成，中间和两边有聚磁铁轭；双峰型永磁轨道每一段永磁阵列为典型的halbach阵列，由五块永磁体组成，永磁体的磁化方向为水平方向或竖直方向，每一块永磁体的磁化方向相对于前一块永磁体逆时针旋转90°。永磁阵列通过螺栓与导轨槽固定连接，导轨槽由永磁体两侧的夹板和底侧的底板通过焊接或螺栓连接而成。

申请号为：CN03234867.3，公告日为：20041103的中国实用新型，公开了一种高温超导磁悬浮车用永磁导轨，由不导磁的导轨槽和导轨槽内紧密排列的永磁体组构成，所述的永磁体的组数为5组、7组或9组；各组永磁体的磁化方向按照使导轨上方的磁场强度最大，下方的磁场强度最小的方式排列。在该实用新型专利中，每一块永磁体的磁化方向都为水平或竖直方向，永磁体的磁化角未达到最优；未标定每一块永磁体的宽高比，没有实现永磁体的最优排布；组成导轨槽所用的材料均为不导磁材料，无法最大化实现永磁轨道的聚磁作用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种Halbach型永磁轨道，能够在相同的轨道截面积与永磁用量的情况下，轨道上方的磁场更强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种Halbach型永磁轨道，包括设置在底板上方的两个聚磁铁轭和两个聚磁铁轭之间紧密排列的永磁体阵列，所述永磁体阵列包括N个永磁体，N为大于或等于7的自然数，第一块永磁体的磁化方向为水平方向，第一块永磁体和最后一块永磁体的磁化方向相同，且从第二块永磁体开始，每块永磁体的磁化方向均相对于前一块永磁体逆时针旋转θ角，所述θ的取值为使得N为大于或等于7的自然数的任意角度。

所述θ的取值范围为0°～90°。

所述永磁体的宽高比为0.5～1。永磁体的宽高比会影响其表面磁场强度，剩磁相同的两块永磁体，如果宽高比不同的话，其表面磁场强度也是不同的，进而影响其附近的磁场分布和磁场梯度。当宽高比逐渐增加时，Halbach轨道上方磁场梯度先增后减，宽高比为0.5时达到最强，然后逐渐减弱。但当宽高比小于0.5时，永磁体会显得有些畸形，不利于加工，同时也可能会导致永磁轨道宽度达不到要求，因此0.5-1是一个能接受的范围，单从磁场的角度考虑，当宽高比为0.5时是最好的选择。

所述聚磁铁轭的材质为铁磁性材料，以提高永磁轨道的聚磁能力。使用非磁性铁轭与铁磁性铁轭，永磁轨道上方的磁场的峰值虽然并没有提高，但铁磁性铁轭有效提高了永磁轨道两端上方的磁场分布，提高了轨道的聚磁作用。铁磁性材料如铁、45钢、Q235钢等，这些材料的相对磁导率较高，使用这些材料作为铁轭，可以进一步提高永磁轨道的聚磁作用。