專利名稱：無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理領(lǐng)域，特指一種無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法以及該方法在無磨損心臟泵、其他機械泵、高速列車及超靜音螺旋槳的用途。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的由永磁力實現(xiàn)浮體5個自由度的穩(wěn)定平衡，最后一個自由度的平衡，通過非磁力單獨作用，達到穩(wěn)定。
或者最后一個自由度的平衡，通過非磁力與永磁力共同作用，達到穩(wěn)定；或者利用浮體的運動(轉(zhuǎn)動)慣量與非磁力共同作用，達到穩(wěn)定。
該方法應(yīng)用于心臟泵或其他機械泵，其特征是，轉(zhuǎn)子徑向由磁力軸承支承，旋轉(zhuǎn)由軸向(徑向)驅(qū)動時，促使轉(zhuǎn)子無源磁浮的非磁力為軸向(徑向)流體力，其與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、永磁力共同作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮。
該方法應(yīng)用于高速列車，其特征是，實現(xiàn)列車無源磁浮的非磁力為列車車廂兩側(cè)升力翼產(chǎn)生的升力，其與列車底部磁鋼及軌道磁鋼之間的永磁力，共同承擔(dān)列車重量，實現(xiàn)列車的懸?。辉摲椒☉?yīng)用于螺旋槳，其特征是，轉(zhuǎn)子徑向由磁力軸承支承，徑向(軸向)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，促使轉(zhuǎn)子的無源磁浮的非磁力為徑向(軸向)液體力，其與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、永磁力共同作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮。
本發(fā)明的優(yōu)點無源磁浮可以消除軸承磨損，降低振動及噪音，而不需要位置測量及反饋控制，不需要超導(dǎo)冷卻系統(tǒng)，不增加額外的裝置及機構(gòu)，不消耗附加的電能，結(jié)構(gòu)簡單，降低造價。


圖1為無源磁浮單心室輔助心臟泵結(jié)構(gòu)示意2為無源磁浮雙心室輔助心臟泵結(jié)構(gòu)示意3為無源磁浮高速列車原理示意4為無源磁浮超靜音螺旋槳原理圖1.定子線圈 2.轉(zhuǎn)子磁鋼 3.永磁軸承 4.出口 5.進口 6.葉輪 7.接觸點 8.左葉輪9.右葉輪 10.車廂 11.升力翼 12.鐵軌 13.磁鋼 14.螺旋槳具體實施方式
單心室輔助泵結(jié)構(gòu)如圖1所示，轉(zhuǎn)子磁鋼2及葉輪6所在之轉(zhuǎn)子，徑向由永磁軸承3支承，軸向與電機線圈1有一點7接觸，當(dāng)線圈通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉輪輸送的血液將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反作用力，成為使無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的非磁力，其與轉(zhuǎn)子的運動慣量共同作用，促使轉(zhuǎn)子從接觸點脫開，實現(xiàn)完全的懸浮。
雙心室輔助泵結(jié)構(gòu)如圖2所示，轉(zhuǎn)子磁鋼2與左葉輪8、右葉輪9所在之轉(zhuǎn)子，徑向也是由永磁軸承3支承，軸向沒有軸承。當(dāng)電機定子線圈1產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，左、右葉輪8，9輸送血液。由于左葉輪輸送的壓力高于右葉輪輸送的壓力，因此有血流從左泵通過轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙流向右泵。如果轉(zhuǎn)子與定子不同心，上述間隙大的地方血流流量就大些；根據(jù)貝努里能量方程，該處的壓力就小些。間隙大的地方壓力小，間隙小的地方壓力大，其壓力差形成一個恢復(fù)力，促使轉(zhuǎn)子回歸中心位置。正是這種液體力為本發(fā)明所述的使無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的非磁力，其與永磁軸承的磁力一起，維持磁浮轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡。
無源磁浮高速列車的原理如圖3所示。車廂底部和軌道上均鋪有磁鋼13，同時車廂底部裝有車輪。當(dāng)列車前進速度足夠大時，車廂兩側(cè)升力翼11產(chǎn)生的升力，與磁鋼13之間的斥力迭加，克服車廂10的重量，實現(xiàn)完全的懸浮。
無源磁浮超靜音螺旋槳的結(jié)構(gòu)如圖4所示。螺旋槳14的轉(zhuǎn)子徑向由永磁軸承3支承，轉(zhuǎn)子磁鋼2與定子線圈1鐵心之間也有一點接觸。當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)速足夠大時，產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)動慣性，其與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時流體對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的反作用共同作用，使轉(zhuǎn)子將從接觸點脫開，如圖1所示心臟泵的原理一樣。當(dāng)然，螺旋槳也可如同圖2所示心臟泵的設(shè)計一樣，采用徑向驅(qū)動的方式，達到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，由永磁力實現(xiàn)浮體最多5個自由度的穩(wěn)定平衡，最后至少一個自由度的平衡，通過非磁力單獨作用，達到穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，其特征在于最后至少一個自由度的平衡，通過非磁力與永磁力共同作用，達到穩(wěn)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，其特征在于利用浮體的運動(轉(zhuǎn)動)慣量與非磁力共同作用，達到穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，應(yīng)用于心臟泵或其他機械泵，其特征是，轉(zhuǎn)子徑向由磁力軸承支承，旋轉(zhuǎn)由軸向(徑向)驅(qū)動時，促使轉(zhuǎn)子無源磁浮的非磁力為軸向(徑向)流體力，其與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、永磁力共同作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，應(yīng)用于高速列車，其特征是，實現(xiàn)列車無源磁浮的非磁力為列車車廂兩側(cè)升力翼產(chǎn)生的升力，其與列車底部磁鋼及軌道磁鋼之間的永磁力，共同承擔(dān)列車重量，實現(xiàn)列車穩(wěn)定的懸?。?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源磁浮實現(xiàn)穩(wěn)定平衡的方法，應(yīng)用于螺旋槳，其特征是，轉(zhuǎn)子徑向由磁力軸承支承，徑向(軸向)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，促使轉(zhuǎn)子無源磁浮的非磁力為徑向(軸向)液體力，其與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、永磁力共同作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理學(xué)，用于無源磁浮達到穩(wěn)定平衡的方法，以及該方法在無磨損心臟泵、高速列車及超靜音螺旋槳的應(yīng)用。其特征在于引用非磁力，單獨作用或與磁力共同作用，使浮體實現(xiàn)至少一個自由度的平衡穩(wěn)定；或者利用浮體運動(轉(zhuǎn)動)慣量，實現(xiàn)浮體至少一個自由度的穩(wěn)定平衡；用于心臟泵，解決轉(zhuǎn)子與定子之間的磨損問題；用于高速列車，降低列車高速運行時的振動及噪音；用于螺旋槳，實現(xiàn)超靜音運行。其優(yōu)點是不需要位置測量及反饋控制，不需要冷卻超導(dǎo)體的系統(tǒng)，不消耗附加的電能，結(jié)構(gòu)簡單成本低。
文檔編號E01B25/30GK1443947SQ0311302
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者錢坤喜 申請人:江蘇大學(xué)