高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統的製作方法

2023-09-19 15:20:10 2

專利名稱：高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及到磁懸浮車輛領域，特指一種高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統。
背景技術：
目前，磁浮列車作為一種有著廣泛應用前景的未來綠色交通工具，越來越得以推廣和應 用。按速度劃分，磁浮列車分為高速和中低速磁浮列車，其中中低速磁浮列車是指速度 《150km/h，適用於城市或城郊的交通工具。傳統上，中低速磁浮列車採用U型懸浮電磁鐵懸 浮車體，直線感應電機牽引方式，如圖1所示，懸浮電磁鐵10安裝在車體2上，F型軌道包 括鋼軌枕8和軌道梁9，車體2與轉向架模塊7之間設有空氣彈簧6。在懸浮控制器12的控 制下，當懸浮電磁鐵10的線圈通電後，產生沿U型鐵芯和F型軌道上鐵芯流通的磁通，直接 按該磁通使懸浮電磁鐵IO與F型軌道相互吸引，從而把列車懸浮起來，其間還裝設有氣隙傳 感器ll。直線感應電機初級4安裝於車體2上，通過在初級三相繞組施加三相電壓，產生行 波磁場，該磁場在直線感應電機次級3上感應渦流，次級渦流磁場與初級產生的磁場相互作 用，產生列車前進的牽引力。懸浮、牽引兩套系統供電控制如下圖2所示。在這種傳統結構 中，列車懸浮、牽引採用不同的獨立系統，不足之處在於(I)懸浮電磁鐵IO線圈存在電阻， 通電流後存在損耗，研究和試驗表明，列車懸浮損耗與車輛重量比約為0.8kw/噸；(2)直線 感應電機僅僅用於牽引，工作時，其產生的法向電磁力對列車懸浮造成幹擾；在大多數情況 下，增加了懸浮負擔；(3)列車靜止和運行時，為了保證懸浮氣隙8mm，其推進用的直線感 應電機氣隙較大，為11 mm，電機工作效率低、功率因數低；(4)列車運行時，要同時保證 懸浮、牽引兩種氣隙，大大提高了車輛和軌道製造要求，增加了建設成本；(5)懸浮和牽引 採用兩套獨立系統，結構複雜，設備增多，造價增大。

發明內容
本發明要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構 簡單緊湊、成本低廉、操作原理簡便、控制方便、節能效果好的高效磁浮列車用懸浮牽引綜 合系統。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案。
一種高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，其特徵在於它包括懸浮牽引控制器、直線感 應電機、直線感應電機支撐梁以及供電電源，所述直線感應電機包括直線感應電機次級和直 線感應電機初級，所述懸浮牽引控制器、直線感應電機初級和供電電源固定於車體上，直線感應電機初級位於軌道下方，所述直線感應電機次級呈平板狀沿軌道鋪設。 作為本發明的進一步改進
所述直線感應電機為採用短定子三相繞組的感應電機，所述直線感應電機初級採用普通 分布式疊繞組並設有輔助同心式分布繞組。
所述直線感應電機為採用基波與諧波結合供電方式的感應電機。 與現有技術相比，本發明的優點就在於
1、 本發明高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，降低了電機工作氣隙，提高了電機工作效 率；去掉了懸浮電磁鐵，從而可降低列車的懸浮功耗，達到節能的目的；
2、 本發明將懸浮、牽引合一，減少了列車設備，降低了列車造價及後續運行維護費用；
3、 本發明列車運行時，懸浮、牽引兩種工作氣隙合一，降低了列車和軌道製造精度要求， 更有利於磁浮列車運行控制；
4、 本發明利用現代電力電子技術，巧妙地將諧波電壓用於電機供電，來產生和控制列車 懸浮力。


圖l是現有技術的結構示意圖2是現有技術中供電原理示意圖3是本發明的結構示意圖4是本發明中供電原理示意圖5是具體實施例中採用普通分布式疊繞組的連線示意圖； 圖6是具體實施例中採用輔助同心式分布繞組的連線示意圖。 圖例說明
I、 懸浮牽引控制器 3、直線感應電機次級
5、 直線感應電機支撐梁
7、轉向架模塊 9、軌道梁
II、 氣隙傳感器
具體實施例方式
以下將結合具體實施例和說明書附圖對本發明做進一步詳細說明。
如圖3所示，為本發明的高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，它包括懸浮牽引控制器l、
2、車體
4、直線感應電機初級
6、空氣彈簧
8、鋼軌枕 10、懸浮電磁鐵 12、懸浮控制器直線感應電機、直線感應電機支撐梁5以及供電電源，直線感應電機包括直線感應電機初級 4和直線感應電機次級3，懸浮牽引控制器1、直線感應電機初級4和供電電源固定於車體2 上與列車一起運動，且直線感應電機初級4位於軌道的下方，直線感應電機初級4通過直線 感應電機支撐梁5支撐、固定。直線感應電機次級3呈平板狀沿軌道鋪設。直線感應電機為 採用短定子三相繞組的感應電機，該感應電機初級4除普通分布式疊繞組外，還設有輔助同 心式分布繞組。如圖5所示，為普通分布式疊繞組連線示意圖；如圖6所示，為輔助同心式 分布繞組連線示意圖。這樣可以增加直線感應電機初級4和直線感應電機次級3之間法向吸 力與牽引力的比值，並保證不同運行速度下，提供列車足夠的懸浮用吸力。直線感應電機為 採用基波與諧波結合的特殊供電方式的電機，基波電壓控制電機產生的牽引力大小；通過施 加某些特定諧波電壓，在不影響牽引力大小情況下，獨立控制直線感應電機次級3和直線感 應電機初級4之間吸力大小，達到列車穩定懸浮的目的。其中通過數字方法，懸浮/牽引合一 供電電源除產生基波電壓外，還產生本綜合系統需要的特定諧波電壓。
工作時，當直線感應電機初級4通以基波電壓時，產生牽引列車前進的推進力；通過控 制基波電壓，可達到控制牽引力大小的目的。當初級繞組通以基波電壓時，在直線感應電機 次級3和直線感應電機初級4之間還會產生法向吸引力，但該法向吸引力受控於牽引力。本 發明提出通過數字方法，另外在初級繞組施加某些特定諧波電壓，達到增加並控制法向吸引 力的目的。如對初級繞組施加三次諧波電壓或與電機同步速度一致的三相對稱交流電壓，將 不會產生前進方向的牽引力，但會產生直線感應電機初級4和次級3之間的法向吸引力；且 該法向力大小與所施加的特定諧波電壓大小有關。採用梯形波+方波調製方法，通過改變方波 與梯形波幅值比，同樣可改變電機初級繞組外施電壓的諧波成分，其5次、7次諧波電壓同 樣可改變電機初級、次級之間法向吸力大小。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡 屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本 發明的保護範圍。
權利要求
1、一種高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，其特徵在於它包括懸浮牽引控制器(1)、直線感應電機、直線感應電機支撐梁(5)以及供電電源，所述直線感應電機包括直線感應電機次級(3)和直線感應電機初級(4)，所述懸浮牽引控制器(1)、直線感應電機初級(4)和供電電源固定於車體(2)上，直線感應電機初級(4)位於軌道下方，所述直線感應電機次級(3)呈平板狀沿軌道鋪設。
2、 根據權利要求1所述的高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，其特徵在於所述直線感 應電機為採用短定子三相繞組的感應電機，所述直線感應電機初級(4)採用普通分布式疊繞 組並設有輔助同心式分布繞組。
3、 根據權利要求1所述的高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，其特徵在於所述直線感 應電機為採用基波與諧波結合供電方式的感應電機。
全文摘要
本發明公開了一種高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統，它包括懸浮牽引控制器、直線感應電機、直線感應電機支撐梁以及供電電源，所述直線感應電機包括直線感應電機次級和直線感應電機初級，所述懸浮牽引控制器、直線感應電機初級和供電電源固定於車體上，直線感應電機初級位於軌道下方，所述直線感應電機次級呈平板狀沿軌道鋪設。本發明是一種結構簡單緊湊、成本低廉、操作原理簡便、控制方便、節能效果好的高效磁浮列車用懸浮牽引綜合系統。
文檔編號B60L13/00GK101549653SQ200910043509
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者劉少克, 傑 李, 陳貴榮 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學