[发明专利]一种被动磁悬浮轨道小车

说明书

本发明公开了一种被动磁悬浮轨道小车，主要由轨道系统和小车系统两部分组成，轨道系统主要包括：梯形凹槽轨道、保护导轨、永磁导轨、电机定子、供电导轨和绝缘支架；小车系统包括：车体支架组件、电机动子支撑板、电机动子、集电器组件、车体转轴支架组件、锁销轴、载物箱悬挂臂和载物箱。本发明提出了一种利用同极性永磁体斥力实现五自由度非接触支撑的被动悬浮轨道小车，消除了机械接触噪音和固体多余物的产生，具有结构简单、悬浮不耗电、快速运行中涡流损耗低、设备运行功耗低、悬浮不产生电磁干扰的优点，特别适用于制药无菌无尘车间、芯片加工厂、大型医院等场所。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮技术，尤其涉及一种利用同极性永磁体间的斥力实现五自由度非接触支撑的被动磁悬浮轨道小车。

背景技术

现有无菌无尘制药车间常采用机械轮轨实现物料运输，因导轨与滚轮之间长期存在摩擦磨损，产生固体多余物，易导致物料在传递过程中交叉污染，存在药物安全性隐患。芯片加工厂采用“人力+传送带/机械陆轨”模式，传输距离有限、路线更改困难，亦产生固体多余物，制约了高端芯片质量提升。大型医院采用的空中机械轮轨实现药房与病房间的药物配送，配送效率高，但轨道同样存在固体多余物，污染药物。此外，机械轨道工作时噪声大，影响中/重症病房病人休息和急救抢救室手术。

为消除机械轮轨的固体多余物和工作噪声，采用悬浮技术实现小车与轨道间的非接触悬浮支撑。常用的悬浮方式包括气浮、液浮和磁浮三种方式。气浮轨道需在轨道上铺设气路和安装气泵，加大了系统的复杂性，同时高压气体极易吹起空气中悬浮颗粒，降低了工作环境洁净度。液浮轨道利用液体油膜实现小车与轨道间的悬浮支撑，悬浮力大，但悬浮阻尼也大，且刚度和阻尼不易控制，限制了小车运行速度，同时工作时液体易挥发，污染配送物品。磁悬浮轨道利用磁场产生的悬浮力实现支撑运行，具有运行速度快，运行平稳，无噪音，不产生固体多余物的优点，且支撑刚度和支撑阻尼均可控，是新一代智慧传输配送系统的理想支撑方式。

现有的磁悬浮轨道分为电磁悬浮和永磁悬浮两种类型。前者通过控制车体上电磁体对轨道导磁体的电磁吸力实现悬浮，悬浮能耗高，需要主动控制。后者利用车体下端永磁体与轨道上端永磁体间的同性磁极产生的斥力实现悬浮，具有结构简单，体积较小，悬浮不耗电，运维成本低等优点。

现有中国专利201910794012.9提出了一种磁悬浮小车，采用直线电机驱动车体沿轨道运行，利用永磁体间的斥力实现了轨道在竖直承重方向悬浮以及俯仰、翻滚方向的两自由度偏转悬浮，通过凹槽轴承与半圆导轨直接接触约束车体左右晃动及偏航自由度。该方案中，小车运行过程中凹槽轴承与半圆导轨存在机械摩擦，产生机械噪音与固体多余物，污染工作环境。

中国专利202011401878.8提出了一种氢能供电磁悬浮小车的动力系统及其控制方法，通过轨道和小车底部的永磁体产生悬浮力实现小车竖直承重方向的悬浮以及翻滚和俯仰两自由度的偏转悬浮，利用轨道保护侧板与小车导向轮的直接接触约束小车的偏航及车体晃动。与中国专利201910794012.9类似，轨道保护侧板与小车导向轮间的机械接触会产生机械噪音与固体多余物。此外，需使用氢能燃料电池为电机供电，增加了车体结构的复杂性，维护成本高。上述两个方案都没有实现五自由度悬浮，且在运动过程中存在机械摩擦，会产生大量固体多余物和工作噪音，进一步限制了其在无菌无尘制药车间、高端芯片制造车间和大型医院等场合的应用。

现有中国专利202010881971.7提出了一种磁悬浮物流运输装置，采用直线电机实现磁悬浮主体沿轨道运行，通过承重电磁轴承实现轴向悬浮以及翻滚和俯仰两自由度的偏转悬浮，利用水平电磁轴承实现车体左右晃动以及偏航控制。该方案通过电磁体实现五自由度主动悬浮控制，控制精度高，悬浮稳定，但结构复杂，耗能高，快速运行中涡流损耗大，快速运动时供电功率较大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种被动磁悬浮轨道小车，以解决现有技术中存在的上述技术问题。