一種永磁導(dǎo)軌的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，特別涉及一種永磁導(dǎo)軌。
【背景技術(shù)】
[0002]與以電磁吸力和電磁斥力為基礎(chǔ)的電磁懸浮(EMS)和電動懸浮(EDS)技術(shù)相比，高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)依靠高溫超導(dǎo)體塊材與外部磁場之間的磁通釘扎作用實現(xiàn)無源自穩(wěn)定懸浮。該技術(shù)無需主動控制，且結(jié)構(gòu)簡單，因此已經(jīng)成為實用磁懸浮技術(shù)的理想選擇之一。然而，自2000年世界首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮實驗車問世以來已有15個年頭，雖然各項基礎(chǔ)研究已全面開展并成果卓著，但建造長距離實驗線的成本依然很高，究其主要原因是永磁導(dǎo)軌的稀土元素含量較高。經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計之后，目前現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌截面積為3000mm2，已經(jīng)較2000年的世紀(jì)號的永磁導(dǎo)軌截面積(11552mm2)縮小了數(shù)倍。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌還存在一些問題和缺陷。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的橫截面示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道包括兩個不導(dǎo)磁鋼板I以及設(shè)置在兩個不導(dǎo)磁鋼板之間的永磁體組，該永磁體組由5塊永磁體21?25組成，該永磁體組的磁化方向按照海爾巴赫陣列(Halbach Array)的方式排列，從而可以使用最少量的磁體產(chǎn)生最強的磁場。
[0004]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌磁場分布的數(shù)值計算結(jié)果。如圖2所示，根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果可知，雖然導(dǎo)軌側(cè)面和底面的磁場大部分已被轉(zhuǎn)移至工作表面，但是導(dǎo)軌側(cè)面和底面仍然存在較強的磁場，形成如圖2所示的軌道上方磁力線分布密集而下方稀疏的不對稱式磁場分布，因此導(dǎo)軌側(cè)面和底面仍然具有較強的吸附支架等鐵制品能力，從而給導(dǎo)軌的運輸和安裝帶來極大的不便，需要使用較厚的不導(dǎo)磁材料進行安全隔離。另外，由于現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌中的稀土元素含量較高，因此制造成本也較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供一種永磁導(dǎo)軌，從而可以降低永磁導(dǎo)軌中稀土元素的用量和永磁導(dǎo)軌的造價，并在永磁導(dǎo)軌上方產(chǎn)生足夠強的磁場的同時，有效地降低導(dǎo)軌側(cè)面和底面的磁場強度。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:
[0007 ] 一種永磁導(dǎo)軌，該永磁導(dǎo)軌包括:設(shè)置在兩側(cè)的不導(dǎo)磁鋼板、設(shè)置在所述不導(dǎo)磁鋼板之間且緊密排列的釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組；
[0008]所述釹鐵硼永磁體組設(shè)置在所述鋇鍶鐵氧體組的上表面；
[0009]所述釹鐵硼永磁體組由N塊釹鐵硼永磁體組成，所述鋇鍶鐵氧體組由N塊鋇鍶鐵氧體永磁體組成，所述N為大于或等于5的自然數(shù)；
[0010]所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向均按照使導(dǎo)軌上方的磁場強度最大、導(dǎo)軌下方的磁場強度最小的方式排列。
[0011]較佳的，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向均按照海爾巴赫陣列的方式排列。
[0012]較佳的，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向的排列方式均為:
[0013]左起第I?N塊永磁體的磁化方向分別依次按照如下的4個方向循環(huán)排列:向右、向上、向左、向下；
[0014]或者，所述N塊永磁體的磁化方向均旋轉(zhuǎn)90度或180度或270度。
[0015]較佳的，所述N為大于等于5的自然數(shù)。
[0016]較佳的，當(dāng)所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中的永磁體的塊數(shù)均為5塊時，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向的排列方式均為:
[0017]左起第I?5塊永磁體的磁化方向分別為:向右、向上、向左、向下、向右；
[0018]或者，所述5塊永磁體的磁化方向均旋轉(zhuǎn)90度或180度。
[0019]較佳的，當(dāng)所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中的永磁體的塊數(shù)均為9塊時，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向的排列方式均為:
[0020]左起第I?9塊永磁體的磁化方向分別為:向右、向上、向左、向下、向右、向上、向左、向下、向右；
[0021 ] 或者，所述9塊永磁體的磁化方向均旋轉(zhuǎn)90度或180度或270度。
[0022]如上可見，在本實用新型中的永磁導(dǎo)軌中，同時使用了兩種永磁材料:采用高矯頑力材料和較低矯頑力材料相配合的方式組合成雙層結(jié)構(gòu)，即永磁導(dǎo)軌的上層使用釹鐵硼永磁體組，而下層則使用鋇鍶鐵氧體組，使得兩種永磁材料可以在上述永磁導(dǎo)軌中發(fā)揮各自的優(yōu)勢。通過上層的矯頑力高但造價高的釹鐵硼永磁體組，將大多數(shù)磁力線聚集到永磁導(dǎo)軌上方，并通過下層的矯頑力偏低但成本較低的鋇鍶鐵氧體組大幅度降低導(dǎo)軌側(cè)面和底面的磁場強度，從而實現(xiàn)了降低稀土元素用量的目的，只需使用較少的含有稀土元素的釹鐵硼永磁體就可在導(dǎo)軌上方產(chǎn)生足夠強的磁場，節(jié)約資源，降低稀土元素的用量和永磁導(dǎo)軌的造價，增加軌道整體重量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;同時還可以通過下層的鋇鍶鐵氧體組有效地降低導(dǎo)軌側(cè)面和底面的磁場強度，使得導(dǎo)軌的安裝工作更為方便、容易，而且在導(dǎo)軌與其安裝支架間可以不墊或少墊不導(dǎo)磁材料，方便安裝和運輸，降低了安裝成本和維護成本，并且磁路簡單容易實現(xiàn)。另外，上述永磁導(dǎo)軌的上層和下層之間的層間的作用力為吸引力，因此也降低了層間的安裝難度。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁軌道的橫截面示意圖。
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的永磁導(dǎo)軌磁場分布的數(shù)值計算結(jié)果。
[0025]圖3為本實用新型的實施例一中的永磁導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本實用新型的實施例一中的永磁導(dǎo)軌磁場分布的數(shù)值計算結(jié)果。
[0027]圖5為本實用新型的實施例二中的永磁導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為本實用新型的實施例二中的永磁導(dǎo)軌磁場分布的數(shù)值計算結(jié)果。
【具體實施方式】
[0029]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細(xì)說明。
[0030]本實用新型的技術(shù)方案中提供了一種永磁導(dǎo)軌，該永磁導(dǎo)軌是一種適用于工程化超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的低成本復(fù)合式聚磁型永磁導(dǎo)軌，可以用于高溫超導(dǎo)磁浮車，也可以適用于其他需要由永磁體提供單側(cè)強磁場的應(yīng)用場景。
[0031]圖3和5均為本實用新型各個具體實施例中的永磁導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3和5所示，本實用新型實施例中的永磁導(dǎo)軌主要包括:設(shè)置在兩側(cè)的不導(dǎo)磁鋼板1、設(shè)置在所述不導(dǎo)磁鋼板之間且緊密排列的釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組；
[0032]所述釹鐵硼永磁體組設(shè)置在所述鋇鍶鐵氧體組的上表面；
[0033]所述釹鐵硼永磁體組由N塊釹鐵硼永磁體組成，所述鋇鍶鐵氧體組由N塊鋇鍶鐵氧體永磁體組成，所述N為大于或等于5的自然數(shù)；
[0034]所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向均按照使導(dǎo)軌上方的磁場強度最大、導(dǎo)軌下方的磁場強度最小的方式排列。
[0035]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向均按照海爾巴赫陣列(Halbach Array)的方式排列。
[0036]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述釹鐵硼永磁體組和鋇鍶鐵氧體組中各塊永磁體的磁化方向的排列方式均為:
[0037]左起第I?N塊永磁體的磁化方向分別依次按照如下的4個方向循環(huán)排列:向右、向上、向左、向下；
[0038]或者，所述N塊永磁體的磁化方向均旋轉(zhuǎn)90度或180度或270度。
[0039]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述N可以為大于等于5的自然數(shù)。
[0040]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，還可根據(jù)實際應(yīng)用情況(例如，所需要的磁場強度等)，調(diào)整各個永磁體的厚度及比例關(guān)系。
[0041]另外，在本實用新型的技術(shù)方案中，上述永磁體的分組是針對導(dǎo)軌的橫截面而言，而每組永磁體在縱向上可以無限延伸或續(xù)接，在此不再贅述。
[0042]在本實用新型的技術(shù)方案中，上述的永磁導(dǎo)軌中采用了雙層結(jié)構(gòu)，同時使用了兩種永磁材料，即:上層使