一种被动磁悬浮轨道小车

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

9.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。
10.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
11.本发明的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、左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨、右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、左集电器组件、右集电器组件、车体转轴支架组件、锁销轴、载物箱悬挂臂和载物箱；梯形凹槽轨道位于左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨和右供电导轨的下端，左保护导轨和右保护导轨分别位于梯形凹槽轨道左右两侧内壁斜面外延水平台面上，并通过紧固螺钉固定梯形凹槽轨道上，左永磁导轨和右永磁导轨分别位于梯形凹槽轨道左右两侧内壁斜面上，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道上，电机定子位于梯形凹槽轨道底部中心位置，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道上，左供电导轨和右供电导轨位于梯形凹槽轨道的底部上端，左供电导轨和右供电导轨分别位于左永磁导轨和右永磁导轨的斜下侧，左供电导轨和右供电导轨位于电机定子的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道上，绝缘支架位于梯形凹槽轨道的下方，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道上，车体支架组件位于梯形凹槽轨道、左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨和右供电导轨的上方，电机动子支撑板位于车体支架组件下端凹槽中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，电机动子位于电机动子支撑板下端，电机动子位于电机定子的正上方，并通过紧固螺钉固定在电机动子支撑板上，左集电器组件和右集电器组件位于车体支架组件的下端凹槽左右两侧，左集电器组件和右集电器组件分别位于电机动子支撑板的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，车体转轴支架组件位于车体支架组件上端中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，锁销轴插在车体转轴支架组件的轴承内圈上，载物箱悬挂臂位于车体转轴支架组件的上方，并通过锁销轴与车体转轴支架组件连接，载物箱位于梯形凹槽轨道和载物箱悬挂臂的下方，并通过紧固螺钉固定在载物箱悬挂臂上，左保护导轨和右保护导轨的上端面与车体支架组件的支臂端部的下端留有一定的间隙，形成保护气隙，左永磁导轨和右永磁导轨的上端面与车体支架组件的支臂下端斜面留有一定的间隙，形成悬浮间隙，电机定子的上端面与电机动子的下端面留有一定间隙，形成电机间隙。
12.与现有技术相比，本发明所提供的被动磁悬浮轨道小车，借助轨道两侧斜面上的永磁导轨与车体侧面永磁体之间的斥力实现五自由度非接触悬浮支撑，利用永磁体实现被动悬浮，具有结构简单、无固体多余物、无机械噪音、悬浮不耗电、悬浮不产生电磁干扰的优
点，快速运行中涡流损耗低，设备运行功耗低，特别适用于无菌无尘制药车间、高端芯片制造车间、大型医院等洁净、超静的工作环境。
附图说明
13.图1为本发明实施例提供的结构示意图；图1a为本发明实施例的直线运行阶段三维结构示意图；
14.图1b为本发明实施例的爬坡运行阶段三维结构示意图；
15.图2为本发明实施例的轨道系统的三维结构示意图；
16.图3a为本发明实施例的小车系统的剖视图；
17.图3b为本发明实施例的小车系统的三维结构示意图；
18.图4a为本发明实施例的车体支架组件的俯视三维结构示意图；
19.图4b为本发明实施例的车体支架组件的仰视三维结构示意图；
20.图5a为本发明实施例的集电器组件的剖视图；
21.图5b为本发明实施例的集电器组件的三维结构示意图；
22.图6a为本发明实施例的车体转轴支架组件的剖视图；
23.图6b为本发明实施例的车体转轴支架组件的三维结构示意图。
具体实施方式
24.下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
25.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
26.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
27.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
28.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
29.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含
义。
30.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
31.本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
32.本发明的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，其特征在于，轨道系统主要包括：梯形凹槽轨道、左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨、右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、左集电器组件、右集电器组件、车体转轴支架组件、锁销轴、载物箱悬挂臂和载物箱；梯形凹槽轨道位于左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨和右供电导轨的下端，左保护导轨和右保护导轨分别位于梯形凹槽轨道左右两侧内壁斜面外延水平台面上，并通过紧固螺钉固定梯形凹槽轨道上，左永磁导轨和右永磁导轨分别位于梯形凹槽轨道左右两侧内壁斜面上，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道上，电机定子位于梯形凹槽轨道底部中心位置，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道上，左供电导轨和右供电导轨位于梯形凹槽轨道的底部上端，左供电导轨和右供电导轨分别位于左永磁导轨和右永磁导轨的斜下侧，左供电导轨和右供电导轨位于电机定子的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道上，绝缘支架位于梯形凹槽轨道的下方，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道上，车体支架组件位于梯形凹槽轨道、左保护导轨、右保护导轨、左永磁导轨、右永磁导轨、电机定子、左供电导轨和右供电导轨的上方，电机动子支撑板位于车体支架组件下端凹槽中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，电机动子位于电机动子支撑板下端，电机动子位于电机定子的正上方，并通过紧固螺钉固定在电机动子支撑板上，左集电器组件和右集电器组件位于车体支架组件的下端凹槽左右两侧，左集电器组件和右集电器组件分别位于电机动子支撑板的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，车体转轴支架组件位于车体支架组件上端中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件上，锁销轴插在车体转轴支架组件的轴承内圈上，载物箱悬挂臂位于车体转轴支架组件的上方，并通过锁销轴与车体转轴支架组件连接，载物箱位于梯形凹槽轨道和载物箱悬挂臂的下方，并通过紧固螺钉固定在载物箱悬挂臂上，左保护导轨和右保护导轨的上端面与车体支架组件的支臂端部的下端留有一定的间隙，形成保护气隙，左永磁导轨和右永磁导轨的上端面与车体支架组件的支臂下端斜面留有一定的间隙，形成悬浮间隙，电机定子的上端面与电机动子的下端面留有一定间隙，形成电机间隙。
33.所述的车体支架组件主要有车体支架、左前保护滚轮、左后保护滚轮、右前保护滚轮、右后保护滚轮、左前车体支架永磁体、左后车体支架永磁体、右前车体支架永磁体和右后车体支架永磁体。
34.所述的集电器组件主要有电源支架、摆臂锁销、电源支架摆臂、压缩弹簧、滚轮锁销、左轴承、右轴承、左轴承套、右轴承套和滚轮电刷。
35.所述的车体转轴组件主要包括：车体转轴支座、左轴承、右轴承、左轴承套和右轴承套。
36.所述的梯形凹槽轨道由铝合金制成，其左右内侧斜面夹角范围为120
°‑
150
°
。
37.所述的左永磁导轨、右永磁导轨、左前车体支架永磁体、左后车体支架永磁体、右前车体支架永磁体和右后车体支架永磁体为衫钴合金或钕铁硼合金材料，左永磁导轨、右永磁导轨、左前车体支架永磁体、左后车体支架永磁体、右前车体支架永磁体和右后车体支架永磁体均沿轨道斜面法线方向充磁，左永磁导轨、右永磁导轨、左前车体支架永磁体、左后车体支架永磁体、右前车体支架永磁体和右后车体支架永磁体的充磁方向依次为：上n下s，上n下s，上s下n，上s下n，上s下n，上s下n或者上s下n，上s下n，上n下s，上n下s，上n下s，上n下s。
38.所述的电机定子沿轨道底面平行充磁，相邻磁钢充磁方向相反。
39.所述的左供电导轨、右供电导轨采用外部包裹绝缘外壳的铜材料制成。
40.所述的滚轮电刷由铜材料或铜锌石墨合金制成。
41.所述的保护间隙为1-3mm，保护间隙与电机间隙相等，保护间隙和电机间隙是悬浮间隙的一半。
42.上述方案的原理是：
43.如图1a和1b所示，一种被动磁悬浮轨道小车工作时，通过给电机动子线圈通电，导电线圈在恒定交替的永磁磁场中产生驱动安培力，通过控制动子线圈电流方向，使电机产生牵引力，驱使小车前行。利用轨道斜侧面上的永磁导轨与车体支架下侧面的永磁体之间在竖直方向产生悬浮斥力，实现车体在轨道中心位置承重方向的平动悬浮以及在俯仰、翻滚两自由度上的偏转悬浮，借助轨道斜侧面上的永磁导轨与车体支架下侧面的永磁体之间在水平方向产生悬浮斥力，实现车体在左右移动单自由度平动悬浮和偏航单自由度偏转悬浮。一种被动磁悬浮轨道小车工作时包括直线段运行、直线段-斜坡段的过渡运行、斜坡段运行、斜坡段-直线段的过渡运行。当小车在轨道直线段运行或在轨道斜坡段运行时，借助永磁导轨与车体支架永磁体之间左右两侧相等的斥力实现车体在轨道中心位置的稳定悬浮，利用从集电器上获取电能的直线电机驱动小车前行。在直线-斜坡的过渡段运行时，车体支架永磁体与永磁导轨之间靠近斜坡一侧的悬浮气隙减小，远离斜坡一侧的悬浮气隙增大，使得靠近斜坡一侧的斥力增大，远离斜坡一侧的斥力减小，产生一对偏转力矩，驱动车体偏转至与轨道平行的位置，实现车体在轨道中心位置的稳定悬浮，并在直线电机的驱动下，完成车体从直线到斜坡的平稳过渡。在斜坡-直线的过渡运行时，永磁体与永磁导轨之间靠近直线段一侧的悬浮气隙增大，远离直线段一侧的悬浮气隙减小，使得靠近直线段一侧的斥力减小，远离直线段一侧的斥力增大，产生一对偏转力矩，驱动车体偏转至与轨道直线段平行的位置，实现车体在直线段中心位置的稳定悬浮，并在直线电机的驱动下，完成车体从斜坡到直线的平稳过渡。
44.本发明与现有技术相比的优点在于：
45.本发明利用轨道斜侧面上的永磁导轨与车体支架下侧面的永磁体之间的斥力实现五自由度非接触悬浮，与现有的“永磁体+导轨”非全悬浮方案相比，实现了五自由度非接触悬浮支撑，消除了机械接触噪音和固体多余物的产生，与五自由度非接触电磁吸力悬浮方案相比，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。
46.为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。
47.实施例1
48.图1a为本发明技术解决方案的直线运行阶段三维结构示意图，图1b为本发明技术解决方案的爬坡运行阶段三维结构示意图，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，其特征在于，轨道系统主要包括：梯形凹槽轨道1、左保护导轨2a、右保护导轨2b、左永磁导轨3a、右永磁导轨3b、电机定子4、左供电导轨5a、右供电导轨5b和绝缘支架6；小车系统包括：车体支架组件7、电机动子支撑板8、电机动子9、左集电器组件10a、右集电器组件10b、车体转轴支架组件11、锁销轴12、载物箱悬挂臂13和载物箱14；梯形凹槽轨道1位于左保护导轨2a、右保护导轨2b、左永磁导轨3a、右永磁导轨3b、电机定子4、左供电导轨5a和右供电导轨5b的下端，左保护导轨2a和右保护导轨2b分别位于梯形凹槽轨道1左右两侧内壁斜面外延水平台面上，并通过紧固螺钉固定梯形凹槽轨道1上，左永磁导轨3a和右永磁导轨3b分别位于梯形凹槽轨道1左右两侧内壁斜面上，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道1上，电机定子4位于梯形凹槽轨道1底部中心位置，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道1上，左供电导轨5a和右供电导轨5b位于梯形凹槽轨道1的底部上端，左供电导轨5a和右供电导轨5b分别位于左永磁导轨3a和右永磁导轨3b的斜下侧，左供电导轨5a和右供电导轨5b位于电机定子4的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道1上，绝缘支架6位于梯形凹槽轨道1的下方，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道1上，车体支架组件7位于梯形凹槽轨道1、左保护导轨2a、右保护导轨2b、左永磁导轨3a、右永磁导轨3b、电机定子4、左供电导轨5a和右供电导轨5b的上方，电机动子支撑板8位于车体支架组件7下端凹槽中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，电机动子9位于电机动子支撑板8下端，电机动子9位于电机定子4的正上方，并通过紧固螺钉固定在电机动子支撑板8上，左集电器组件10a和右集电器组件10b位于车体支架组件7的下端凹槽左右两侧，左集电器组件10a和右集电器组件10b分别位于电机动子支撑板8的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，车体转轴支架组件11位于车体支架组件7上端中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，锁销轴12插在车体转轴支架组件11的轴承内圈上，载物箱悬挂臂13位于车体转轴支架组件11的上方，并通过锁销轴12与车体转轴支架组件11连接，载物箱14位于梯形凹槽轨道1和载物箱悬挂臂13的下方，并通过紧固螺钉固定在载物箱悬挂臂13上，左保护导轨2a和右保护导轨2b的上端面与车体支架组件7的支臂端部的下端留有一定的间隙，形成保护气隙15，左永磁导轨3a和右永磁导轨3b的上端面与车体支架组件7的支臂下端斜面留有一定的间隙，形成悬浮间隙16，电机定子4的上端面与电机动子9的下端面留有一定间隙，形成电机间隙17。
49.如图2所示，为本发明技术解决方案的轨道系统的三维结构示意图，轨道系统主要包括：梯形凹槽轨道1、左保护导轨2a、右保护导轨2b、左永磁导轨3a、右永磁导轨3b、电机定子4、左供电导轨5a、右供电导轨5b和绝缘支架6；梯形凹槽轨道1位于左保护导轨2a、右保护导轨2b、左永磁导轨3a、右永磁导轨3b、电机定子4、左供电导轨5a和右供电导轨5b的下端，左保护导轨2a和右保护导轨2b分别位于梯形凹槽轨道1左右两侧内壁斜面外延水平台面上，并通过紧固螺钉固定梯形凹槽轨道1上，左永磁导轨3a和右永磁导轨3b分别位于梯形凹
槽轨道1左右两侧内壁斜面上，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道1上，电机定子4位于梯形凹槽轨道1底部中心位置，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道1上，左供电导轨5a和右供电导轨5b位于梯形凹槽轨道1的底部上端，左供电导轨5a和右供电导轨5b分别位于左永磁导轨3a和右永磁导轨3b的斜下侧，左供电导轨5a和右供电导轨5b位于电机定子4的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道1上，绝缘支架6位于梯形凹槽轨道1的下方，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道1上。
50.图3a为本发明技术解决方案的小车系统的剖视图，图3b为本发明小车系统的三维结构示意图，小车系统包括：车体支架组件7、电机动子支撑板8、电机动子9、左集电器组件10a、右集电器组件10b、车体转轴支架组件11、锁销轴12、载物箱悬挂臂13和载物箱14；车体支架组件7位于电机动子支撑板8和电机动子9的上方，电机动子支撑板8位于车体支架组件7下端凹槽中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，电机动子9位于电机动子支撑板8下端，并通过紧固螺钉固定在电机动子支撑板8上，左集电器组件10a和右集电器组件10b位于车体支架组件7的下端凹槽左右两侧，左集电器组件10a和右集电器组件10b分别位于电机动子支撑板8的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，车体转轴支架组件11位于车体支架组件7上端中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件7上，锁销轴12插在车体转轴支架组件11的轴承内圈上，载物箱悬挂臂13位于车体转轴支架组件11的上方，并通过锁销轴12与车体转轴支架组件11连接，载物箱14位于载物箱悬挂臂13的下方，并通过紧固螺钉固定在载物箱悬挂臂13上。
51.图4a为本发明技术解决方案的车体支架组件7的俯视三维结构示意图，图4b为本发明技术解决方案的车体支架组件7的仰视三维结构示意图，车体支架组件7主要包括：车体支架701、左前保护滚轮702a、左后保护滚轮702b、右前保护滚轮702c、右后保护滚轮702d、左前车体支架永磁体703a、左后车体支架永磁体703b、右前车体支架永磁体703c和右后车体支架永磁体703d；车体支架701位于左前保护滚轮702a、左后保护滚轮702b、右前保护滚轮702c和右后保护滚轮702d的内侧，左前保护滚轮702a、左后保护滚轮702b、右前保护滚轮702c和右后保护滚轮702d分别位于车体支架701左前爪形支撑臂的端部、左后爪形支撑臂的端部、右前爪形支撑臂的端部和右后爪形支撑臂的端部，并通过紧固螺钉固定在车体支架701上，左前车体支架永磁体703a、左后车体支架永磁体703b、右前车体支架永磁体703c和右后车体支架永磁体703d分别位于车体支架701的左前爪形支撑臂、左后爪形支撑臂、右前爪形支撑臂和右后爪形支撑臂的下侧斜面上，并通过环氧树脂胶固定在车体701上。
52.图5a为本发明技术解决方案的集电器组件10的剖视图，图5b为本发明技术解决方案的集电器组件10的三维结构示意图，集电器组件10主要包括：电源支架1001、摆臂锁销1002、电源支架摆臂1003、压缩弹簧1004、滚轮锁销1005、左轴承1006a、右轴承1006b、左轴承套1007a、右轴承套1007b和滚轮电刷1008；电源支架1001位于摆臂锁销1002、电源支架摆臂1003、压缩弹簧1004、滚轮锁销1005、左轴承1006a、右轴承1006b、左轴承套1007a、右轴承套1007b和滚轮电刷1008的上方，摆臂锁销1002插在电源支架1001下端连接座圆孔内，电源支架摆臂1003位于电源支架1001下方，并通过摆臂锁销1002与电源支架1001连接，压缩弹簧1004的上端卡在电源支架1001的下方圆形凹槽内，压缩弹簧1004的下端卡在电源支架摆臂1003的上方圆孔内，滚轮锁销1005插在电源支架摆臂1003的右侧的左右圆孔内，左轴承
1006a和右轴承1006b分别位于电源支架摆臂1003端部圆孔内，通过滚轮锁销1005与电源支架摆臂1003连接，左轴承套1007a和右轴承套1007b分别位于左轴承1006a和右轴承1006b外侧，通过滚轮锁销1005与电源支架摆臂1003连接，滚轮电刷1008位于左轴承1006a和右轴承1006b内侧，滚轮电刷1008位于电源支架摆臂1003右侧凹槽内，并通过滚轮锁销1005与电源支架摆臂1003连接。
53.图6a为本发明技术解决方案的车体转轴支架组件11的剖视图，图6b为本发明技术解决方案的车体转轴支架组件11的三维结构示意图，车体转轴组件11主要包括：车体转轴支座1101、左轴承1102a、右轴承1102b、左轴承套1103a和右轴承套1103b；左轴承1102a和右轴承1102b分别位于左轴承套1103a和右轴承套1103b径向内侧，左轴承1102a和左轴承套1103a位于车体转轴支座1101左端内孔内，并通过紧固螺钉固定在车体转轴支座1101左端内孔内上，右轴承1102b和右轴承套1103b位于车体转轴支座1101右端内孔内，并通过紧固螺钉固定在车体转轴支座1101右端内孔内上。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术特征：
1.一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，其特征在于，轨道系统主要包括：梯形凹槽轨道(1)、左保护导轨(2a)、右保护导轨(2b)、左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、电机定子(4)、左供电导轨(5a)、右供电导轨(5b)和绝缘支架(6)；小车系统包括：车体支架组件(7)、电机动子支撑板(8)、电机动子(9)、左集电器组件(10a)、右集电器组件(10b)、车体转轴支架组件(11)、锁销轴(12)、载物箱悬挂臂(13)和载物箱(14)；梯形凹槽轨道(1)位于左保护导轨(2a)、右保护导轨(2b)、左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、电机定子(4)、左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)的下端，左保护导轨(2a)和右保护导轨(2b)分别位于梯形凹槽轨道(1)左右两侧内壁斜面外延水平台面上，并通过紧固螺钉固定梯形凹槽轨道(1)上，左永磁导轨(3a)和右永磁导轨(3b)分别位于梯形凹槽轨道(1)左右两侧内壁斜面上，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道(1)上，电机定子(4)位于梯形凹槽轨道(1)底部中心位置，并通过环氧树脂胶固定在梯形凹槽轨道(1)上，左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)位于梯形凹槽轨道(1)的底部上端，左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)分别位于左永磁导轨(3a)和右永磁导轨(3b)的斜下侧，左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)位于电机定子(4)的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道(1)上，绝缘支架(6)位于梯形凹槽轨道(1)的下方，并通过紧固螺钉固定在梯形凹槽轨道(1)上，车体支架组件(7)位于梯形凹槽轨道(1)、左保护导轨(2a)、右保护导轨(2b)、左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、电机定子(4)、左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)的上方，电机动子支撑板(8)位于车体支架组件(7)下端凹槽中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件(7)上，电机动子(9)位于电机动子支撑板(8)下端，电机动子(9)位于电机定子(4)的正上方，并通过紧固螺钉固定在电机动子支撑板(8)上，左集电器组件(10a)和右集电器组件(10b)位于车体支架组件(7)的下端凹槽左右两侧，左集电器组件(10a)和右集电器组件(10b)分别位于电机动子支撑板(8)的左右两侧，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件(7)上，车体转轴支架组件(11)位于车体支架组件(7)上端中心位置，并通过紧固螺钉固定在车体支架组件(7)上，锁销轴(12)插在车体转轴支架组件(11)的轴承内圈上，载物箱悬挂臂(13)位于车体转轴支架组件(11)的上方，并通过锁销轴(12)与车体转轴支架组件(11)连接，载物箱(14)位于梯形凹槽轨道(1)和载物箱悬挂臂(13)的下方，并通过紧固螺钉固定在载物箱悬挂臂(13)上，左保护导轨(2a)和右保护导轨(2b)的上端面与车体支架组件(7)的支臂端部的下端留有一定的间隙，形成保护气隙(15)，左永磁导轨(3a)和右永磁导轨(3b)的上端面与车体支架组件(7)的支臂下端斜面留有一定的间隙，形成悬浮间隙(16)，电机定子(4)的上端面与电机动子(9)的下端面留有一定间隙，形成电机间隙(17)。2.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的车体支架组件(7)主要有车体支架(701)、左前保护滚轮(702a)、左后保护滚轮(702b)、右前保护滚轮(702c)、右后保护滚轮(702d)、左前车体支架永磁体(703a)、左后车体支架永磁体(703b)、右前车体支架永磁体(703c)和右后车体支架永磁体(703d)。3.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的集电器组件(10)主要有电源支架(1001)、摆臂锁销(1002)、电源支架摆臂(1003)、压缩弹簧(1004)、滚轮锁销(1005)、左轴承(1006a)、右轴承(1006b)、左轴承套(1007a)、右轴承套(1007b)和滚轮电刷(1008)。4.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的车体转轴支架组件
(11)主要有车体转轴支座(1101)、左轴承(1102a)、右轴承(1102b)、左轴承套(1103a)和右轴承套(1103b)。5.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的梯形凹槽轨道(1)由铝合金制成，其左右内侧斜面夹角范围为120
°‑
150
°
。6.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车和权利要求2所述的车体支架组件(7)，其特征在于：所述的左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、左前车体支架永磁体(703a)、左后车体支架永磁体(703b)、右前车体支架永磁体(703c)和右后车体支架永磁体(703d)为衫钴合金或钕铁硼合金材料，左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、左前车体支架永磁体(703a)、左后车体支架永磁体(703b)、右前车体支架永磁体(703c)和右后车体支架永磁体(703d)均沿轨道斜面法线方向充磁，左永磁导轨(3a)、右永磁导轨(3b)、左前车体支架永磁体(703a)、左后车体支架永磁体(703b)、右前车体支架永磁体(703c)和右后车体支架永磁体(703d)的充磁方向依次为：上n下s，上n下s，上s下n，上s下n，上s下n，上s下n或者上s下n，上s下n，上n下s，上n下s，上n下s，上n下s。7.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的电机定子(4)沿轨道底面平行充磁，相邻磁钢充磁方向相反。8.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的左供电导轨(5a)和右供电导轨(5b)采用外部包裹绝缘外壳的铜材料制成。9.根据权利要求1所述的集电器组件(10)，其特征在于：所述的滚轮电刷(1006)由铜材料或铜锌石墨合金制成。10.根据权利要求1所述的被动磁悬浮轨道小车，其特征在于：所述的保护间隙(15)为1-3mm，保护间隙(15)与电机间隙(17)相等，保护间隙(15)和电机间隙(17)是悬浮间隙(16)的一半。

技术总结
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。大型医院等场所。大型医院等场所。


技术研发人员：王伟 赵甜甜 刘强 马宁 高晴利 徐俊起 袁野 李晶
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/7/5