一种直线型Halbach阵列永磁轨道的制作方法

一种直线型halbach阵列永磁轨道
技术领域
1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种直线型halbach阵列永磁轨道。


背景技术：

2.永磁轨道通常由ndfeb永磁体和聚磁铁轭等按优化的磁路结构装配而成，是高温超导钉扎磁浮唯一的外界磁场输入源。以往的halbach永磁轨道的设计中，采用常规的思维将轨道结构尺寸设计为对称式，并未从每一块永磁体磁性能对于悬浮系统的贡献程度进行尺寸的优化，即现有的halbach永磁轨道的几何尺寸并不是最优的，使悬浮系统无法产生最大的悬浮力。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种直线型halbach阵列永磁轨道，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
4.本技术提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座、第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体，所述第一永磁体至少设置有两块，每块所述第一永磁体均设置在不锈钢底座上方，每个所述第一永磁体的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体至少设置有两块，所述第二永磁体均设置在相邻两块所述第一永磁体之间，每块所述第二永磁体的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体的磁化方向相反；所述第三永磁体设置在相邻两个所述第二永磁体之间，所述第三永磁体的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体的磁化方向与所述第一永磁体的磁化方向相反；以及所述第二永磁体的宽高比与所述第一永磁体的宽高比不同，所述第二永磁体的宽高比与所述第三永磁体的宽高比不同。
5.可选地，所述第一永磁体的高度为10mm至25mm之间。
6.可选地，记所述第一永磁体、所述第二永磁体和所述第三永磁体的顶面位于同一水平面。
7.可选地，所述不锈钢底座上表面设置有第一凸块，所述第一凸块设置有两块，两块所述第一凸块的正上方均设置有所述第一永磁体，且两块所述第一凸块的宽度分别与两块所述第一永磁体的宽度相同。
8.可选地，两块所述第一凸块之间设置有两个凹槽，两个所述凹槽内均设置有所述第二永磁体，所述凹槽的宽度与所述第二永磁体的宽度相同，两个所述凹槽之间还设置有第二凸块，所述第三永磁体设置在所述第二凸块的正上方，所述第二凸块的宽度与所述第三永磁体宽度相同，所述第二凸块的高度比所述第一凸块的高度低。
9.可选地，所述不锈钢底座上设置有凹槽，所述凹槽设置在两块所述第一凸块之间，所述第二永磁体和所述第三永磁体均设置在所述凹槽内，所述凹槽的宽度等于所述第二永磁体与所述第三永磁体的宽度之和。
10.可选地，所述第一永磁体的宽高比为大于0.84且小于等于1.73。
11.可选地，所述第二永磁体的宽高比为大于0.64且小于等于1.16。
12.可选地，所述第三永磁体的宽高比为大于0.56且小于等于1.21。
13.可选地，记所述第一永磁体的横截面积称为第一横截面积，记所述第二永磁体的横截面积与所述第三永磁体的横截面积之和称为第二横截面积，将所述第一横截面积和第二横截面积之和称为第三横截面积，所述第一横截面积与所述第二横截面积的比值大于0.25且小于等于0.56，且所述第三横截面积为3000平方毫米。
14.本发明的有益效果为：
15.本发明通过永磁轨道单块永磁体设置为特定的高度与宽度，增强所述永磁轨道的悬浮力，并且通过改变永磁体横截面积，还可以改变出最适合永磁轨道的永磁体排列方式。
16.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本发明实施例中所述的具有两个凹槽的直线型halbach阵列永磁轨道横截面结构示意图；
19.图2为本发明实施例中所述的具有一个凹槽的直线型halbach阵列永磁轨道横截面结构示意图；
20.图3为图2中的直线型halbach阵列永磁轨道和图1中的直线型halbach阵列永磁轨道的垂向磁场对比示意图。
21.图中标记：1、不锈钢底座；2、第一永磁体；3、第二永磁体；4、第三永磁体；5、第一凸块；6、第二凸块。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.实施例1
25.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
26.本发明通过将永磁轨道单块永磁体设置为不同高度与宽度，增强所述永磁轨道的悬浮力，并且通过改变永磁体横截面积，还可以改变出最适合永磁轨道的永磁体排列方式。
27.实施例2
28.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
29.所述第一永磁体2的高度为10mm至25mm之间。
30.本发明实施例通过改变所述第一永磁体2的高度来改变轨道上方的磁场强度，其中所述第一永磁体2的高度为10mm至25mm之间时，所述永磁轨道产生磁场最强，其悬浮能力最强。
31.实施例3
32.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
33.记所述第一永磁体2、所述第二永磁体3和所述第三永磁体4的顶面位于同一水平面。
34.本发明通过将多个永磁体的表面设置为水平面，保障车辆在所述永磁轨道上方正
常运行，并且保证磁场中心位于同一位置。
35.实施例4
36.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
37.所述不锈钢底座1上表面设置有第一凸块5，所述第一凸块5设置有两块，两块所述第一凸块5的正上方均设置有所述第一永磁体2，且两块所述第一凸块5的宽度分别与两块所述第一永磁体2的宽度相同。
38.本发明通过设置第一凸块5来与所述第一永磁体2相配合，保障所述第一永磁体2的磁场位置不变，并且节约构造成本，还防止所述第一永磁体2左右移动。
39.实施例5
40.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
41.所述不锈钢底座1上表面设置有第一凸块5，所述第一凸块5设置有两块，两块所述第一凸块5的正上方均设置有所述第一永磁体2，且两块所述第一凸块5的宽度分别与两块所述第一永磁体2的宽度相同。
42.两块所述第一凸块5之间设置有两个凹槽，两个所述凹槽内均设置有所述第二永磁体3，所述凹槽的宽度与所述第二永磁体3的宽度相同，两个所述凹槽之间还设置有第二凸块6，所述第三永磁体4设置在所述第二凸块6的正上方，所述第二凸块6的宽度与所述第三永磁体4宽度相同，所述第二凸块6的高度比所述第一凸块5的高度低。
43.本发明通过设置凹槽的宽度与第二凸块6所述来固定所述第二永磁体3，保正磁场位置稳定，并且增加所述永磁轨道上方的磁场强度，产生了更大的磁浮力，节约了经济成本。
44.实施例6
45.如图2和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每
块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
46.所述不锈钢底座1上表面设置有第一凸块5，所述第一凸块5设置有两块，两块所述第一凸块5的正上方均设置有所述第一永磁体2，且两块所述第一凸块5的宽度分别与两块所述第一永磁体2的宽度相同。
47.所述不锈钢底座1上设置有凹槽，所述凹槽设置在两块所述第一凸块5之间，所述第二永磁体3和所述第三永磁体4均设置在所述凹槽内，所述凹槽的宽度等于所述第二永磁体3与所述第三永磁体4的宽度之和。
48.本发明通过设置凹槽固定所述第二永磁体3和所述第三永磁体4，并根据第二永磁体3和所述第三永磁体4的高度来确定凹槽的深度，节约成本的同时提高所述永磁轨道的磁通量。
49.实施例7
50.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
51.所述第一永磁体2的宽高比为大于0.84且小于等于1.73。
52.本发明通过改变所述第一永磁体2的宽高比，影响其附近的磁场分布和磁场梯度，增强所述永磁轨道上方的磁场强度，所述永磁轨道的悬浮力更大，其中所述第一永磁体2的宽高比为大于0.84且小于等于1.73时，所述永磁轨道的悬浮性能最强。
53.实施例8
54.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第
二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
55.所述第二永磁体3的宽高比为大于0.64且小于等于1.16。
56.本发明通过改变所述第二永磁体3的宽高比，影响其附近的磁场分布和磁场梯度，其中第二永磁体3的宽高比为大于0.64且小于等于1.16的时候，所述永磁轨道上方的磁场强度最强，且所述永磁轨道的悬浮性能最强，若宽高比小于0.6的时候不利于制作永磁体，并且有点容易断裂，所述第一永磁体2和所述第三永磁体4均与所述第二永磁体3的宽高比不同。
57.实施例9
58.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
59.所述第三永磁体4的宽高比为大于0.56且小于等于1.21。
60.本发明通过改变所述三永磁体4的宽高比，影响其附近的磁场分布和磁场梯度，所述第三永磁体4的宽高比为大于0.56且小于等于1.21时，其所述永磁轨道上方的磁场强度最强，此时所述悬浮性能最强。
61.实施例10
62.如图1和图3所示，本实施例提供了一种直线型halbach阵列永磁轨道，包括：不锈钢底座1、第一永磁体2、第二永磁体3和第三永磁体4，所述第一永磁体2至少设置有两块，每块所述第一永磁体2均设置在不锈钢底座1上方，每个所述第一永磁体2的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体3至少设置有两块，所述第二永磁体3均设置在相邻两块所述第一永磁体2之间，每块所述第二永磁体3的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体3的磁化方向相反；所述第三永磁体4设置在相邻两个所述第二永磁体3之间，所述第三永磁体4的磁化方向为水平方向，且所述第三永磁体4的磁化方向与所述第一永磁体2的磁化方向相反；所述第二永磁体3的宽高比与所述第一永磁体2的宽高比不同，所述第二永磁体3的宽高比与所述第三永磁体4的宽高比不同。
63.记所述第一永磁体2的横截面积称为第一横截面积，记所述第二永磁体3的横截面积与所述第三永磁体4的横截面积之和称为第二横截面积，将所述第一横截面积和第二横截面积之和称为第三横截面积，所述第一横截面积与所述第二横截面积的比值大于0.25且小于等于0.56，且所述第三横截面积为3000平方毫米。
64.本发明通过固定所述直线型halbach阵列永磁轨道的总横截面积，减少第一永磁体2的横截面积，并将所述第二横截面积增加，其中所述第二横截面积增加的面积等于所述第一永磁体2的横截面积，在保正相同材料的情况下增加其悬浮力，节约成本的同时，改进所述直线型halbach阵列永磁轨道的排列方式。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
66.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。