[发明专利]一种基于Halbach结构的永磁电动型超高速运载装置

说明书

本发明公开了一种基于Halbach结构的永磁电动型超高速运载装置，其特征在于，包括车体、悬浮架、悬浮装置、导向装置、牵引装置和支撑装置，所述支撑装置设置于车体的下方，所述悬浮架、悬浮装置、导向装置和牵引装置均设置于车体与支撑装置之间，所述悬浮装置、导向装置、牵引装置均安装于悬浮架上，所述悬浮架安装于所述支撑装置上，所述运载装置在低速运行时依靠支撑装置运动，在高速运行时依靠悬浮装置和导向装置分别实现悬浮、导向作用，所述悬浮装置和/或所述导向装置包括Halbach结构永磁阵列及与其间隙相对设置的导体板，具有结构简单、成本低廉、安装方便且重复利用的优点。

技术领域

本发明涉及永磁电动悬浮运载技术领域，特别是涉及一种基于Halbach结构的永磁电动型超高速运载装置。

背景技术

超高速电动悬浮运载系统主要应用于高速磁浮列车和超高速火箭橇地面飞行试验。超高速电动悬浮运载系统常采用永磁电动悬浮和超导电动悬浮两种类型。目前，如美国的火箭橇地面飞行试验、日本的高速磁浮列车均采用超导电动悬浮技术，两者均利用超导线圈产生强大的磁场的特点实现电动悬浮，但超导线圈需要的配套设备复杂、成本高，不便维护；而Halbach结构永磁阵列不但结构简单，而且也能产生足够的磁场强度实现悬浮和导向功能，具有成本低、便于安装、维护方便、能重复利用等诸多优点，是一种可以替代超导体的磁体。

发明内容

有鉴于此，如何研发一种基于Halbach结构的永磁电动型超高速运载装置，成了本领域技术人员亟需解决的问题。

一方面，本发明提供了一种Halbach结构的永磁电动型超高速运载装置，包

括车体、悬浮架、悬浮装置、导向装置、牵引装置和支撑装置，所述支撑装置设置于车体的下方，所述悬浮架、悬浮装置、导向装置和牵引装置均设置于车体与支撑装置之间，所述悬浮装置、导向装置、牵引装置均安装于悬浮架上，所述悬浮架安装于所述支撑装置上，所述运载装置在低速运行时依靠支撑装置运动，在高速运行时依靠悬浮装置和导向装置分别实现悬浮、导向作用，所述悬浮装置和/或所述导向装置包括Halbach结构永磁阵列及与其间隙相对设置的导体板。

进一步地，所述悬浮装置包括第一Halbach结构永磁阵列及与其间隙且沿车体横向相对设置的第一导体板；所述导向装置包括第二Halbach结构永磁阵列及与其间隙且沿车体纵向设置的第二导体板。

进一步地，所述悬浮架呈工字型，包括两个横梁框及设置于两个横梁框之间的一个纵梁，所述纵梁分别与两个横梁框活动连接，所述横梁框为刚体结构，所述纵梁为弹性体结构。

进一步地，所述第一Halbach结构永磁阵列、第一导体板、第二Halbach结构永磁阵列和第二导体板的数量均为四个：四个所述第一Halbach结构永磁阵列沿车体横向且两两对称分别分布于两个横梁框的端部，四个所述第二Halbach结构永磁阵列沿车体纵向且两两对称分别分布于两个横梁框的端部；四个所述第一导体板与四个所述第一Halbach结构永磁阵列对应设置并铺设于支撑装置的轨道上表面上，四个所述第二导体板与四个所述第二Halbach结构永磁阵列对应设置并铺设于支撑装置的轨道外侧表面上。

进一步地，所述第一Halbach结构永磁阵列选择钕铁硼磁性材料制作，且第一Halbach结构永磁阵列磁体的充磁方向顺次相差一个小于180°的角度；所述第一导体板的宽度大于1.5倍Halbach结构永磁阵列的宽度且其厚度满足如下条件：

（1）

式中，表示第一导体板的厚度，表示第一Halbach结构永磁阵列波长，表示空气磁导率，表示第一导体板的电导率，为车体的额定运行速度，表示圆周率。

进一步地，所述第一Halbach结构永磁阵列的尺寸依据其受到的悬浮力进行设计，具体表现为：