具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

请参阅图1至图3所示，本发明实施例1提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，其包括轨道2、与所述轨道2悬浮连接的车体1、铺设于所述轨道2上的导体板5以及设置于所述车体1上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。

请参阅图1所示，所述车体1包括车体上框架11、左右对称设置于所述车体上框架11两端且呈L型连接的车体侧框架12和车体下框架13，以及由前述车体上框架11、车体侧框架12、车体下框架13三者围合而成且用于容纳所述导体板5的车体悬浮腔14。

所述导体板5包括分别与所述功能磁体对应设置的上导体板51、侧导体板52和下导体板53；利用功能磁体与所述导体板5相对运动产生的涡流力实现悬浮导向和阻尼功能。

所述导体板5为导电非导磁材料，可以为整块导体板或者闭合导体线圈等；所述轨道2为非导磁材料。

进一步地，所述导体板5为实心铜。其中导体板5与相应的功能磁体对齐安装，导体板5尺寸要为在车体1运动范围内覆盖功能磁体尺寸。

请参阅图1至图3所示，所述功能磁体包括分别上下对称设置于所述车体上框架11、所述车体下框架13上的悬浮刚度磁体6和导向阻尼磁体3，分别左右对称设置于所述车体侧框架12内壁上的导向刚度磁体7和悬浮阻尼磁体4。

在本实施方式中，所述悬浮刚度磁体6、所述导向阻尼磁体3、所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4四种不同种类的功能磁体均采用同一种材料并均按照Halbach阵列排布。

进一步地，所述功能磁体为5块或者9块永磁体(磁体单元)按照Halbach充磁方式构成；功能磁体与导体板5之间的气隙一般不超过20mm，导体板5厚度根据系统性能要求选择，一般不超过20mm。

请参阅图2所示，所述悬浮刚度磁体6、所述导向阻尼磁体3、所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4四者相互独立且按照不同的方向安装于所述车体1上；具体安装方式及功能如下：

所述悬浮刚度磁体6的磁路闭合方向为沿着所述车体1的运动方向，所述悬浮刚度磁体6分别与所述上导体板51和下导体板53对应设置。所述悬浮刚度磁体6提供主要悬浮力。

所述导向阻尼磁体3的磁路闭合方向为沿着所述车体1的导向横向方向；所述导向阻尼磁体3分别与所述上导体板51和下导体板53对应设置。所述导向阻尼磁体3提供导向方向阻尼力。

所述导向刚度磁体7的磁路闭合方向为沿着所述车体1的运动方向；所述导向刚度磁体7分别与左右对称设置的所述侧导体板52对应设置。所述导向刚度磁体7提供主要导向力。

所述悬浮阻尼磁体4的磁路闭合方向为沿着所述车体1的悬浮垂向方向；所述悬浮阻尼磁体4分别与左右对称设置的所述侧导体板52对应设置。所述悬浮阻尼磁体4主要用于提供悬浮方向阻尼力。

在本实施方式中，悬浮刚度磁体6和导向阻尼磁体3对应的轨道导体板可复用，导向刚度磁体7和悬浮阻尼磁体4对应的轨道导体板可复用。

本发明实施例1提供的基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，利用功能磁体与导体板5相对运动产生的涡流力实现悬浮导向及阻尼功能。悬浮刚度磁体6和导向刚度磁体7利用涡流斥力提供悬浮和导向刚度，使车体1无接触悬浮。当车体受到扰动产生振动时，导向阻尼磁体3和悬浮阻尼磁体4利用涡流阻力，阻止车体1振动，使车体1恢复稳定；在四种不同功能的功能磁体的联合和协同作用下，该悬浮系统能够实现垂向、横向，滚动、偏航、俯仰多自由度稳定工作。如图4所示，通过各功能磁体四点对称布置，能够有效抑制车体滚动、偏航、俯仰。以偏航为例，车体1发生转动，转向一侧导向刚度磁体7气隙变小导向力增大，合力矩阻碍车体1发生转动，同时四个点导向阻尼磁体3产生的阻尼力矩提供偏航阻尼力矩。

同时，被动阻尼磁体3/4与刚度磁体6/7材料相同结构相似，提高了系统的可集成性；采用Halbach磁体阵列作为阻尼磁体结构，提高了磁密，阻尼效果好。

对比例1

对比例1为不加阻尼磁体的对照例，即，无导向阻尼磁体3和悬浮阻尼磁体4。

通过试验平台对实施例1和对比例1的阻尼效果进行了验证，图5为外力扰动下悬浮阻尼磁体阻尼效果对比。试验结果显示，加入阻尼磁体使悬浮系统调整时间从3.8s缩短为1s，调整时间减少73％，超调量从34.5％减小为22.8％。

图6为轨道不平顺激励下导向阻尼磁体阻尼效果与对比例1对照组不加阻尼磁体的对比。试验结果显示，加入阻尼磁体将导线该系统振动幅值削减了8.5倍。

实施例2

请参阅图7所示，本发明实施例2提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，其包括轨道2、与所述轨道2悬浮连接的车体1、铺设于所述轨道2上的导体板5以及设置于所述车体1上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。

所述车体1包括车体上框架11、左右对称设置于所述车体上框架11两端且呈L型连接的车体侧框架12和车体下框架13，以及由前述车体上框架11、车体侧框架12、车体下框架13三者围合而成且用于容纳所述导体板5的车体悬浮腔14。

所述导体板5包括分别与所述功能磁体对应设置的上导体板51、侧导体板52和下导体板53；利用功能磁体与所述导体板5相对运动产生的涡流力实现悬浮导向和阻尼功能。

所述导体板5为导电非导磁材料；所述轨道2为非导磁材料。

进一步地，所述导体板5为铝板。

请参阅图7所示，所述功能磁体包括分别上下对称设置于所述车体上框架11、所述车体下框架13上的悬浮刚度磁体6'和导向阻尼磁体3'，分别左右对称设置于所述车体侧框架12内壁上的导向刚度磁体7和悬浮阻尼磁体4。

在本实施方式中，所述悬浮刚度磁体6'、所述导向阻尼磁体3'、所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4四种不同种类的功能磁体均采用同一种材料并均按照Halbach阵列排布。

请参阅图7所示，所述悬浮刚度磁体6'和所述导向阻尼磁体3'按照不同的磁路闭合方向进行相交复合形成具备悬浮和导向阻尼双功能的第一复合功能磁体；所述第一复合功能磁体复用所述悬浮刚度磁体6'和所述导向阻尼磁体3'中相同充磁方向的磁体单元。

具体来讲，Halbach磁体阵列一般是由5块磁体构成一个周期(一对极)，系统刚度和阻尼磁体长度(极对数)和宽度的是根据系统所需要的刚度和阻尼大小及安装空间决定。以悬浮刚度为例，图7中悬浮刚度磁体只是画出一个周期示意，实际中单位质量磁体产生的刚度力一定，为了满足系统要求，会根据安装空间折中考虑增加磁体极对数或者磁体宽度。在车辆系统中一般车体长度方向空间富裕，因此悬浮刚度磁体和导向刚度磁体会较长(多对极)，而悬浮和导向阻尼磁体会较宽(通常一对极)。因为两者复用需要单块尺寸一致，因此，可能会将阻尼磁体沿宽度方向拆分成多个，根据系统实际需求来定。

从图7中可以看出，实施例2中的导向阻尼磁体3'拆分为2个，并与悬浮刚度磁体6'以型相交。

所述导向刚度磁体7的磁路闭合方向为沿着所述车体1的运动方向；所述导向刚度磁体7分别与左右对称设置的所述侧导体板52对应设置。所述导向刚度磁体7提供主要导向力。

所述悬浮阻尼磁体4的磁路闭合方向为沿着所述车体1的悬浮垂向方向；所述悬浮阻尼磁体4分别与左右对称设置的所述侧导体板52对应设置。所述悬浮阻尼磁体4主要用于提供悬浮方向阻尼力。

在本实施方式中，所述第一复合功能磁体复用不同种类功能磁体的相同充磁方向的永磁体(磁体单元)，具备减轻磁体重量，减小安装尺寸的优点。

实施例3

请参阅图8所示，本发明实施例3提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，其包括轨道2、与所述轨道2悬浮连接的车体1、铺设于所述轨道2上的导体板5以及设置于所述车体1上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。

所述车体1包括车体上框架11、左右对称设置于所述车体上框架11两端且呈L型连接的车体侧框架12和车体下框架13，以及由前述车体上框架11、车体侧框架12、车体下框架13三者围合而成且用于容纳所述导体板5的车体悬浮腔14。

所述导体板5包括分别与所述功能磁体对应设置的上导体板51、侧导体板52和下导体板53；利用功能磁体与所述导体板5相对运动产生的涡流力实现悬浮导向和阻尼功能。

所述导体板5为导电非导磁材料；所述轨道2为非导磁材料。

进一步地，所述导体板5为铝板。

请参阅图8所示，所述功能磁体包括分别上下对称设置于所述车体上框架11、所述车体下框架13上的悬浮刚度磁体6和导向阻尼磁体3，分别左右对称设置于所述车体侧框架12内壁上的导向刚度磁体7'和悬浮阻尼磁体4'。

在本实施方式中，所述悬浮刚度磁体6、所述导向阻尼磁体3、所述导向刚度磁体7'和所述悬浮阻尼磁体4'四种不同种类的功能磁体均采用同一种材料并均按照Halbach阵列排布。

请参阅图8所示，所述导向刚度磁体7'和所述悬浮阻尼磁体4'按照不同的磁路闭合方向进行相交复合形成具备导向和悬浮阻尼双功能的第二复合功能磁体；所述第二复合功能磁体复用所述导向刚度磁体7'和所述悬浮阻尼磁体4'中相同充磁方向的磁体单元。

具体来讲，Halbach磁体阵列一般是由5块磁体构成一个周期(一对极)，系统刚度和阻尼磁体长度(极对数)和宽度的是根据系统所需要的刚度和阻尼大小及安装空间决定。以导向刚度为例，图8中导向刚度磁体只是画出一个周期示意，实际中单位质量磁体产生的刚度力一定，为了满足系统要求，会根据安装空间折中考虑增加磁体极对数或者磁体宽度。在车辆系统中一般车体长度方向空间富裕，因此悬浮刚度磁体和导向刚度磁体会较长(多对极)，而悬浮和导向阻尼磁体会较宽(通常一对极)。因为两者复用需要单块尺寸一致，因此，可能会将阻尼磁体沿宽度方向拆分成多个，根据系统实际需求来定。

从图7中可以看出，实施例3中的悬浮阻尼磁体4'拆分为2个，并与导向刚度磁体7'以型相交。

所述悬浮刚度磁体6的磁路闭合方向为沿着所述车体1的运动方向，所述悬浮刚度磁体6分别与所述上导体板51和下导体板53对应设置。所述悬浮刚度磁体6提供主要悬浮力。

所述导向阻尼磁体3的磁路闭合方向为沿着所述车体1的导向横向方向；所述导向阻尼磁体3分别与所述上导体板51和下导体板53对应设置。所述导向阻尼磁体3提供导向方向阻尼力。

在本实施方式中，所述第二复合功能磁体复用不同种类功能磁体的相同充磁方向的永磁体(磁体单元)，具备减轻磁体重量，减小安装尺寸的优点。

实施例4

本发明实施例4提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，其包括轨道2、与所述轨道2悬浮连接的车体1、铺设于所述轨道2上的导体板5以及设置于所述车体1上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。

所述车体1包括车体上框架11、左右对称设置于所述车体上框架11两端且呈L型连接的车体侧框架12和车体下框架13，以及由前述车体上框架11、车体侧框架12、车体下框架13三者围合而成且用于容纳所述导体板5的车体悬浮腔14。

所述导体板5包括分别与所述功能磁体对应设置的上导体板51、侧导体板52和下导体板53；利用功能磁体与所述导体板5相对运动产生的涡流力实现悬浮导向和阻尼功能。

所述导体板5为导电非导磁材料；所述轨道2为非导磁材料。

所述功能磁体包括分别上下对称设置于所述车体上框架11、所述车体下框架13上的悬浮刚度磁体6和导向阻尼磁体3，分别左右对称设置于所述车体侧框架12内壁上的导向刚度磁体7和悬浮阻尼磁体4。

所述悬浮刚度磁体6、所述导向阻尼磁体3、所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4四种不同种类的功能磁体均采用同一种材料并均按照Halbach阵列排布。

所述悬浮刚度磁体6和所述导向阻尼磁体3按照不同的磁路闭合方向相交复合形成具备悬浮和导向阻尼双功能的第一复合功能磁体；所述第一复合功能磁体复用所述悬浮刚度磁体6和所述导向阻尼磁体3中相同充磁方向的磁体单元。

所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4按照不同的磁路闭合方向相交复合形成具备导向和悬浮阻尼双功能的第二复合功能磁体；所述第二复合功能磁体复用所述导向刚度磁体7和所述悬浮阻尼磁体4中相同充磁方向的磁体单元。

综上所述，本发明提供了一种基于被动阻尼磁体的永磁电动斥力悬浮系统，该系统系统包括轨道、车体、铺设于轨道上的导体板以及设置于车体上且用于悬浮导向和被动阻尼的功能磁体。其中，功能磁体包括悬浮刚度磁体、悬浮阻尼磁体、导向刚度磁体和导向阻尼磁体，为车体提供悬浮力、导向力和阻尼力。功能磁体安装于车体上，为Halbach永磁体阵列结构，跟随车体运动。功能磁体和轨道导体板相对运动产生涡流力，系统利用涡流斥力实现悬浮导向功能，以涡流阻力作为阻尼力。在不增加永磁电动斥力悬浮系统复杂度的情况下，本发明可有效的增强永磁电动斥力悬浮系统阻尼，提高系统的稳定性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。