專利名稱：電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)中運(yùn)礦車的動力作用裝置技術(shù)領(lǐng)域，特 別涉及一種運(yùn)礦車上裝配的與直線同步電機(jī)繞組線圈相互作用的電磁管道運(yùn)輸 系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列。
背景技術(shù)：
稀土永磁直線同步電機(jī)輸運(yùn)管道技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化，是近年來國際交通運(yùn) 輸產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)之一，是交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)中高技術(shù)領(lǐng)域里具有前瞻性、先導(dǎo)性和 探索性的重大技術(shù)，是未來交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)高技術(shù)更新?lián)Q代和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一
個重要基礎(chǔ)，是國家交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)高技術(shù)創(chuàng)新能力的一種體現(xiàn)。上世紀(jì)90年代， 美國磁懸浮飛機(jī)技術(shù)公司在進(jìn)行磁懸浮飛機(jī)(Magplane)研發(fā)時(shí)，同時(shí)開展了 磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)的研發(fā),并于2000年在美國佛羅里達(dá)州IMC-Global磷礦建造了 一條275公尺，直徑為61公分的磷礦磁管道運(yùn)輸示范線，用以和傳統(tǒng)交通工具 在投資成本、運(yùn)行成本、環(huán)境影響、能源消耗等方面進(jìn)行比較評估。該次管道 運(yùn)輸系統(tǒng)采用前后各裝設(shè)的4個定向滑行輪的運(yùn)礦車，并采用玻璃鋼纖維管作 為輸送管道，輸送管道外設(shè)置線性直流電機(jī)線圈，運(yùn)礦車通過定向滑行輪架在 輸送管道移動，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。由于該磁管道輸送系統(tǒng)僅為實(shí)驗(yàn)評估項(xiàng)目， 而且在輸送管道和運(yùn)礦車的設(shè)計(jì)上尚存在諸多缺陷，因此無法達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用 的需要，而且可操作性差。運(yùn)礦車在裝載物料后其對定向滑行輪的壓力較大， 極容易造成輸送管道和定向滑行輪的損壞，從而影響整個輸送系統(tǒng)的運(yùn)行。
本案發(fā)明人經(jīng)過科學(xué)研發(fā)和大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)明并試制了一種電磁管道運(yùn)輸 系統(tǒng)，它主要包括輸送管道和運(yùn)礦車，輸送管道內(nèi)設(shè)置線性同步電機(jī)線圈和運(yùn) 礦車懸掛軌道，運(yùn)礦車上設(shè)置有永磁體和用于懸掛的車輪，運(yùn)礦車通過其永磁 體與線性同步電機(jī)線圈作用產(chǎn)生的推進(jìn)力在輸送管道內(nèi)運(yùn)動，運(yùn)礦車懸掛軌道 和運(yùn)礦車上用于懸掛的車輪將運(yùn)礦車懸掛并限位設(shè)置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)礦車攜帶物料在 輸送管道內(nèi)的輸送。輸送管道的內(nèi)壁間隔安裝三相線性同步電機(jī)線圈，每相線
圈繞組由單根電纜循環(huán)繞制而成，運(yùn)礦車包括一圓筒形的物料運(yùn)載艙，物料運(yùn) 載艙的上端面設(shè)置有密閉蓋體，蓋體與物料運(yùn)載艙間設(shè)置電磁鎖和鉸接端，物 料運(yùn)載艙的另一端面設(shè)置有永磁體陣列。
為實(shí)現(xiàn)該電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)低成本、高效率的商業(yè)化運(yùn)行，發(fā)明人將輸送
管道內(nèi)每50米左右設(shè)置線性同步電機(jī)線圈繞組，這就要求運(yùn)礦車上設(shè)置的永磁 體能夠與該線圈繞組最佳配合，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)礦車的高效推動力。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠滿足運(yùn)礦車輸送需要，保 證運(yùn)礦車在輸送管道中穩(wěn)定、高速運(yùn)行的運(yùn)礦車磁體陣列。它還能夠使運(yùn)礦車 在經(jīng)過直線同步電機(jī)繞組線圈時(shí)產(chǎn)生最大推動力，并可調(diào)整與運(yùn)礦車裝載艙的 位置關(guān)系，保證該磁體陣列與經(jīng)過的直線同步電機(jī)繞組線圈間的最佳位置，降 低運(yùn)礦車的輸送成本。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下
一種電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，包括排列設(shè)置的永磁體塊，其 特征在于所述永磁體塊裝設(shè)在一長方形的彎曲弧形板的外表面，所述永磁體塊
按Halbach列陣方式排列設(shè)置，彎曲弧形板長度方向的兩端設(shè)置懸掛組件。
所述永磁體塊為長方形永磁體塊沿所述彎曲弧形板的外表面排列設(shè)置，所 述永磁體塊的排列長度為輸送管道內(nèi)設(shè)置的直線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度 或其長度的整數(shù)倍。
所述直線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度為21.6cm，所述長方形永磁體塊為 邊長和寬分別為2. 5cm和4. 4cm，厚度為1. 25cm的永磁體塊，每8塊長方形永 磁體塊沿車長度方向即運(yùn)行方向間隔0.2cm排列，其排列長度正好為一個直線 同步電機(jī)繞組線圈波長的長度。
所述運(yùn)礦車磁體陣列連續(xù)排列設(shè)置，每個運(yùn)礦車永磁體陣列的長度等于直 線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度。
所述運(yùn)礦車磁體陣列的總長度為輸送管道內(nèi)直線同步電機(jī)繞組線圈波長長 度的6倍。
所述運(yùn)礦車磁體陣列為平列設(shè)置的9塊長方形永磁體塊沿所述彎曲弧形板 排列而成。
所述永磁體塊的磁化方向?yàn)?0。 、 45°或0° 。
所述永磁體塊與彎曲弧形板粘結(jié)固定，所述彎曲弧形板固定在一弧板上， 弧板的兩端設(shè)置與運(yùn)礦車裝載艙兩端面平行的懸臂，所述懸臂上設(shè)置有軸孔。
所述懸臂為與弧板兩端垂直固定的板體，懸臂上開設(shè)的軸孔位于所述彎曲 弧形板的等距軸線上。
所述沿彎曲弧形板橫截面上的永磁體塊為同一磁化方向，彎曲弧形板長度 運(yùn)行方向的永磁體塊的磁化方向翻轉(zhuǎn)，所述翻轉(zhuǎn)方向?yàn)榘错槙r(shí)針方向連續(xù)翻轉(zhuǎn)
45度磁化方向。
電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列采用多塊小型永磁體塊按Halbach列 陣方式設(shè)置，可在彎曲弧形板的下方產(chǎn)生最大的磁密度，彎曲弧形板為與圓筒 形運(yùn)礦車裝載艙同軸設(shè)置的部分圓筒壁，該運(yùn)礦車磁體陣列彎曲弧形板也可以 通過螺栓固定在裝載艙筒體的外壁上，也可以通過其兩端設(shè)置的懸壁活動懸掛 在裝載艙兩端的中軸上，這樣該運(yùn)礦車磁體陣列可以沿筒形裝載艙的軸線也就 是該彎曲弧形板的等距軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使該運(yùn)礦車磁體陣列可以與輸送管道內(nèi)設(shè) 置的直線同步電機(jī)繞組線圈進(jìn)行準(zhǔn)確對位，產(chǎn)生對運(yùn)礦車最有效的電磁驅(qū)動力。
該永磁體塊可以沿彎曲弧形板長度連續(xù)排列設(shè)置方式，即按對應(yīng)的直線同 步電機(jī)繞組線圈進(jìn)行多個永磁體塊的排列設(shè)置，運(yùn)礦車磁體陣列的總長度為波 長的整數(shù)倍，永磁體塊的排列寬度與直線同步電機(jī)繞組線圈的寬度相匹配。
該運(yùn)礦車磁體陣列所采用的永磁體塊的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置， 當(dāng)采用較薄的1.25cm永磁體塊時(shí)，要想產(chǎn)生較大的推力，則需要比厚一些的永 磁體塊相對應(yīng)的直線同步電機(jī)繞組線圈通入較大的電流，以彌補(bǔ)電磁強(qiáng)度的變 化。
本實(shí)用新型的有益效果在于，該電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列設(shè)計(jì) 合理，能夠產(chǎn)生最佳的磁密度，使得直線同步電機(jī)繞組線圈在輸出同等推動力 的情況下，所需的電流最小，這有利于減少直線同步電機(jī)繞組線圈的熱損，降 低絕緣等級。弧形板的位置可以根據(jù)直線同步電機(jī)繞組線圈的設(shè)置位置發(fā)生旋 轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對位。


圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的總體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1和2所示，該電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列為長永磁體塊4 沿所述彎曲弧形板2的外表面排列設(shè)置，永磁體塊裝設(shè)在一長方形的彎曲弧形 板2的外表面，永磁體塊按Halbach列陣方式排列設(shè)置，彎曲弧形板通過螺栓3 固定在一弧板1上，弧板1的兩端設(shè)置與運(yùn)礦車裝載艙兩端面平行的懸臂5，懸 臂上設(shè)置有軸孔6，懸臂5為與弧板兩端垂直固定的板體，懸臂上開設(shè)的軸孔位 于所述彎曲弧形板的等距軸線上，該軸孔用于將永磁體陣列懸掛在運(yùn)礦車裝載 艙的中軸上。運(yùn)礦車磁體陣列連續(xù)設(shè)置，每個運(yùn)礦車永磁體陣列的長度等于直 線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度。長方形永磁體塊為邊長和寬分別為2.5cm和 4.4cm，厚度為1.25cm的永磁體塊，永磁體塊的磁化方向?yàn)?0° 、 45°或0° ， 永磁體塊與彎曲弧形板的外表面粘結(jié)固定，每8塊長方形永磁體的排列長度為 一個21. 6cm的直線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度。該運(yùn)礦車磁體陣列的總長度 為對應(yīng)直線同步電機(jī)繞組線圈波長長度的6倍。沿彎曲弧形板橫截面上的9個 永磁體塊為同一磁化方向，彎曲弧形板長度運(yùn)行方向的永磁體塊的磁化方向翻 轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)方向?yàn)榘错槙r(shí)針方向連續(xù)翻轉(zhuǎn)45度磁化方向。
權(quán)利要求1.一種電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，包括排列設(shè)置的永磁體塊，其特征在于所述永磁體塊裝設(shè)在一長方形的彎曲弧形板的外表面，所述永磁體塊按Halbach列陣方式排列設(shè)置，彎曲弧形板長度方向的兩端設(shè)置懸掛組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述永磁體塊為長方形永磁體塊沿所述彎曲弧形板的外表面排列設(shè)置，所述 永磁體塊的排列長度為輸送管道內(nèi)設(shè)置的直線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度或 其長度的整數(shù)倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述直線同步電機(jī)繞組線圈波長的長度為21.6cm，所述長方形永磁體塊為邊 長和寬分別為2. 5cm和4. 4cm，厚度為1. 25cm的永磁體塊，每8塊長方形永磁 體塊沿車長度方向即運(yùn)行方向間隔0.2cm排列，其排列長度正好為一個直線同 步電機(jī)繞組線圈波長的長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 所述運(yùn)礦車磁體陣列連續(xù)排列設(shè)置，運(yùn)礦車永磁體陣列的長度為直線同步電機(jī) 繞組線圈波長長度的整數(shù)倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述運(yùn)礦車磁體陣列的總長度為輸送管道內(nèi)直線同步電機(jī)繞組線圈波長長度 的6倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述運(yùn)礦車磁體陣列為平列設(shè)置的9塊長方形永磁體塊沿所述彎曲弧形板排 列而成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在于所述永磁體塊的磁 化方向?yàn)?0。 、 45°或0° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述永磁體塊與彎曲弧形板粘結(jié)固定，所述彎曲弧形板固定在一弧板上，弧 板的兩端設(shè)置與運(yùn)礦車裝載艙兩端面平行的懸臂，所述懸臂上設(shè)置有軸孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在 于所述懸臂為與弧板兩端垂直固定的板體，懸臂上開設(shè)的軸孔位于所述彎曲弧 形板的等距軸線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)礦車磁體陣列，其特征在于所述沿彎曲弧形 板橫截面上的永磁體塊為同一磁化方向，彎曲弧形板長度運(yùn)行方向的永磁體塊 的磁化方向翻轉(zhuǎn)，所述翻轉(zhuǎn)方向?yàn)榘错槙r(shí)針方向連續(xù)翻轉(zhuǎn)45度磁化方向。
專利摘要一種電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列，包括排列設(shè)置的永磁體塊，其特征在于所述永磁體塊裝設(shè)在一長方形的彎曲弧形板的外表面，所述永磁體塊按Halbach列陣方式排列設(shè)置，彎曲弧形板長度方向的兩端設(shè)置懸掛組件。該電磁管道運(yùn)輸系統(tǒng)用運(yùn)礦車磁體陣列設(shè)計(jì)合理，能夠產(chǎn)生最佳的磁密度，使得直線同步電機(jī)繞組線圈在輸出同等推動力的情況下，所需的電流最小，這有利于減少直線同步電機(jī)繞組線圈的熱損，降低絕緣等級。弧形板的位置可以根據(jù)直線同步電機(jī)繞組線圈的設(shè)置位置發(fā)生旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對位。
文檔編號H02K41/03GK201190038SQ20082011144
公開日2009年2月4日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者唐納德·布魯斯·蒙哥馬利, 方家榮, 艾萊克西·拉多云斯基 申請人:內(nèi)蒙古麥格磁投資管理有限公司