CN102874261B - 一种直线电机列车行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直线电机列车行走机构，尤其是一种磁浮列车和轮轨列车用的直线电机结构行走机构，充分利用直线电机的法向吸引力变为悬浮力，减小列车载荷和推动力，降低了列车综合能耗，结构简单、安装效率高，综合成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种直线电机列车行走机构，尤其是一种磁浮列车和轮轨列车用直线电机行走机构及其制造安装方法。
背景技术
直线电机在磁浮轨道交通和地铁、轻轨交通的应用越来越多，德国、日本、韩国、美国、中国等都在致力于磁浮轨道交通技术的研究和产业化推广。我国先后建成国防科大200米、唐山1500米、上海1700米磁浮试验线，列车试验速度达到100公里/小时以上。2012年建成南车株州1700米磁浮试验线。CN200710057177公开的一种中低速磁浮轨道梁、CN101063287公开的磁浮交通的轨道结构、JP10046501A公开的车辆用轨道枕木固定构造等所示转向架和轨道结构的中低速磁浮列车。
上述磁浮列车和目前地铁、轻轨交通所用直线电机的结构形式，均是把直线电机的法向吸引力（约是车重量的10-20%）作用悬浮磁铁上和轮轨上，增加了悬浮磁铁的载荷及推动车体前进的能耗，综合增加了10-20%。
发明内容
针对以上技术不足，本发明涉及一种工型直线电机列车行走机构，尤其是一种磁浮列车和轮轨列车用直线电机行走机构及其制造安装方法。
本发明提供一种直线电机列车行走机构，其横断面结构形状如图1所示，由转子***、定子转向架***和轨道梁组成。转子***安装在轨道梁上，定子转向架***安装在车厢的底部并左右两边包覆在转子***上。
优选的，轨道梁是槽形轨道梁5，轨道梁上部的中间有电机安装槽5A，上部的两边是相对称的一对轨道安装台5B组成，如图1所示。
优选的，所述转子***为“工”型转子***或“T”型转子***。
优选的，所述“工”型转子***由工字钢支架1、安装螺栓、复合感应板3、螺柱3A、锁紧螺母3B、绝缘垫圈3C、调高机构3D组成。工字钢支架自上而下分别是上翼缘1A、腹板1C、下翼缘1B；腹板1C上部两边均安装有绝缘板1D，起到对定子线圈的绝缘保护和隔离作用；工字钢支架1的下翼缘1B通过安装螺栓1E固定在轨道梁的电机安装槽5A内。一对复合感应板***安装在工字钢支架1的上翼缘1A的两边，复合感应板3的背面与螺柱3A以螺栓形式连接或焊接，见图1，螺柱3A安装在复合感应板3的背面后，由下而上依次安装调高机构3D、下绝缘垫圈3C，然后穿过工字钢支架1的上翼缘1A、安装上绝缘垫圈3C，然后安装锁紧螺母3B，由锁紧螺母3B紧固在一起。优选的，每一块复合感应板3的水平度由调高机构3D进行调整。优选的，每一块复合感应板3的背面有4-10个螺柱3A把复合感应板3固定在工字钢支架1的上翼缘1A两边的下表面。
优选的，对应工型转子***的定子转向架***是C型定子转向架***，C型定子转向架***由定子支架2、定子安装板2A、冷却风板2B、定子线圈4组成。如图1所示，定子支架2是“C”形结构。左右一对定子支架2是镜像对称的“C”形结构，把工字钢支架1的上翼缘1A和复合感应板***包覆起来，定子支架2的上边安装在车厢底部，下边的定子安装板2A上安装有定子线圈4，一对复合感应板3与一对定子线圈4上下相对应安装，冷却风板2B在定子安装板2A的底面，冷却风板2B两边的定子安装板2A上均开有通风口，在车运行时，通过自然风冷却定子线圈4。
更优选的，所述本发明直线电机当轨道梁宽度受限制时，工型转子***可完全由T型转子***替代，如图4所示。
所述T型转子***由T型支架14、T型底板螺栓组14C、复合感应板3、螺柱3A、锁紧螺母3B、绝缘垫圈3C、调高机构3D、绝缘帽3E和绝缘板1D组成。T型支架14呈倒“T”型结构，下面为T型底板14A，上面是T型腰板14B；T型底板14A通过T型底板螺栓组14C固定在轨道梁的电机安装槽5A内；T型腰板14B的两边对称地安装有一对复合感应板，见图4和图5。复合感应板3的背面与螺柱3A以螺栓形式连接或焊接，螺柱3A安装在复合感应板3的背面后，见图4和图5，由右而左依次安装绝缘板1D、调高机构3D、右绝缘垫圈3C、穿过T型腰板14B上的一组安装孔3AA、左绝缘垫圈3C、锁紧螺母3B，由锁紧螺母3B紧固在一起，然后安装绝缘帽3E。优选的，镜像对称的左边的复合感应板***以上述完全相同的方法安装在T型腰板14B上的二组安装孔3AB内。
优选的，每一块复合感应板3对地面的垂直度由调高机构3D进行调整。优选的，每一块复合感应板3的背面有4-10个螺柱3A、对应T型腰板14B上有4-10个一组安装孔3AA和二组安装孔3AB用于安装复合感应板3，使两边对称的复合感应板3的安装位置相互错开，便于安装，图6是倒T型支架14的左视图。
优选的，对应T型转子***的定子转向架***为直角型定子转向架***，直角型定子转向架***包括直角定子支架13、冷却风板2B、定子线圈4。如图4和图5所示。左右一对直角定子支架13是镜像对称的直角形结构，直角定子支架13把T型支架14的T型腰板14B和复合感应板***包覆起来，直角定子支架13的直角长边13A上安装有定子线圈4，一对复合感应板3与一对定子线圈4左右相对应安装，冷却风板2B在直角定子支架13的直角长边13A的外面，冷却风板2B两边的直角长边13A上均开有通风口。在使用中，直角定子支架13的上边安装在车厢底部；在车运行时，冷却风板2B两边的直角长边13A上的通风口通过自然风冷却定子线圈4。
所述直线电机结构的应用，应用于磁悬浮列车。所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明的直线电机结构，轨道安装台5B上有一对经二次浇注的承轨台5C，一对承轨台5C上分别安装上一对镜相对称的F轨道***和磁浮转向架***，磁浮转向架***安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成磁浮列车的行走机构。
所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明工型转子***的直线电机结构，轨道安装台5B上有一对经二次浇注的承轨台5C，一对承轨台5C上分别安装上一对镜相对称的F轨道***和磁浮转向架***，磁浮转向架***安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成磁浮列车的行走机构，如图2所示。
所述F轨道***由轨枕6和F钢导轨8组成；所述轨枕6是H型钢结构，左右对称地一对轨枕6的轨枕下翼缘6B通过轨枕螺柱6C安装在承轨台5C上，一对F钢导轨8左右镜像对称地各由4组沉头螺栓组8A安装在轨枕6的轨枕上翼缘6A的上表面。所述磁浮转向架***由左右镜像对称的一对水平放置的“L”形结构的磁浮转向架7、转向机构7A、悬浮磁铁安装台7B和悬浮导向磁铁9组成；转向机构7A把左右镜像对称的一对水平放置的“L”形结构的磁浮转向架7连接在一起，“L”形结构的磁浮转向架7的下边缘悬浮磁铁安装台7B上安装有悬浮导向磁铁9；磁浮转向架7的上边缘安装在磁悬浮列车车厢的底部，磁浮转向架7的下边缘包覆在F轨道8上，使F轨道8与悬浮导向磁铁9上下对应。
当采用T型转子***完全替代工型转子***的直线电机结构时，组成磁浮列车的行走机构，如图7所示。
所述直线电机结构的应用，应用于轮轨列车。所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明工型转子***的直线电机结构，槽形轨道梁5的左右一对轨道安装台5B上分别安装一对钢轨11、车轮组10和车轮转向架10A，车轮转向架安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成轮轨列车的走行机构。
所述直线电机结构的应用，应用于轮轨列车。所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明工型转子***的直线电机结构，槽形轨道梁5的左右一对轨道安装台5B上分别安装一对钢轨11、车轮组10和车轮转向架10A，车轮转向架安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成轮轨列车的走行机构，如图3所示。
所述钢轨11通过无砸轨枕12安装在左右一对轨道安装台5B上，一对车轮组10的轴安装在车厢前后的底部，车轮组10的轮子放在钢轨11上，车轮组10安装车轮转向架10A上，轮转向架10A安装在车厢底面的两头的边部。
当采用T型转子***完全替代工型转子***的直线电机结构时，组成轮轨列车的行走机构，如图8所示。
本发明的优点是：目前常用的直线电机的结构是定子线圈在复合感应板（转子）的上方，法向吸引力使车体运行总重量为车载重量的110%-120%。本发明的直线电机结构是把定子线圈放置在复合感应板（转子）的下方，把法向吸引力变为悬浮力，使车体运行有效重量为车载重量的80%-90%车体，尤其是磁悬浮列车把直线电机的法向吸引力变为悬浮力，减小了列车的运行载荷30%-40%，降低了列车综合能耗20%以上，结构简单、安装效率高，综合成本低。
附图说明
图1为本发明直线电机结构示意图。
图2为本发明直线电机应用于磁悬浮列车结构示意图。
图3为本发明直线电机应用于轮轨列车结构示意图。
图4为本发明T型转子直线电机结构示意图。
图5为本发明T型转子直线电机右边部分放大示意图。
图6为本发明T型支架左视图。
图7为本发明T型转子直线电机应用于磁悬浮列车结构示意图。
图8为本发明T型转子直线电机应用于轮轨列车结构示意图。
1、工字钢支架，1A、上翼缘，1B、下翼缘，1C、腹板，1D、绝缘板，1E、安装螺栓，
2、定子支架，2A、定子安装板，2B、冷却风板，
3、复合感应板，3A、螺柱，3B、感应板螺母，3C、绝缘垫圈，3D、调高机构，
4、定子线圈，5、槽形轨道梁，5A、电机安装槽，5B、轨道安装台，5C、承轨台，
6、轨枕，6A、轨枕上翼缘，6B、轨枕下翼缘，6C、轨枕螺柱，6D、轨枕螺母，
7、磁浮转向架，7A、转向机构，7B、悬浮磁铁安装台，8、F钢导轨，8A、沉头螺栓组，9、悬浮导向磁铁，10、车轮组，10A、车轮转向架，11、钢轨，12、无砸轨枕，13、直角定子支架，13A、直角长边，14、T型支架，14A、T型底板，14B、T型腰板，14C、T型底板螺栓组。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
一种直线电机列车行走机构，其横断面结构形状如图1所示，由转子***、定子转向架***和轨道梁组成。转子***安装在轨道梁上，定子转向架***安装在车厢的底部并左右两边包覆在转子***上。轨道梁是槽形轨道梁5，其特征是轨道梁上部的中间有电机安装槽5A，上部的两边是相对称的一对轨道安装台5B组成，如图1所示。
所述转子***为“工”型转子***。
所述“工”型转子***由工字钢支架1、安装螺栓、复合感应板3、螺柱3A、锁紧螺母3B、绝缘垫圈3C、调高机构3D组成。工字钢支架自上而下分别是上翼缘1A、腹板1C、下翼缘1B；腹板1C上部两边均安装有绝缘板1D，起到对定子线圈的绝缘保护和隔离作用；工字钢支架1的下翼缘1B通过安装螺栓1E固定在轨道梁的电机安装槽5A内。一对复合感应板***安装在工字钢支架1的上翼缘1A的两边，复合感应板3的背面与螺柱3A以螺栓形式连接或焊接，见图1，螺柱3A安装在复合感应板3的背面后，由下而上依次安装调高机构3D、下绝缘垫圈3C，然后穿过工字钢支架1的上翼缘1A、安装上绝缘垫圈3C，然后安装锁紧螺母3B，由锁紧螺母3B紧固在一起。优选的，每一块复合感应板3的水平度由调高机构3D进行调整。优选的，每一块复合感应板3的背面有4-10个螺柱3A把复合感应板3固定在工字钢支架1的上翼缘1A两边的下表面。
定子转向架***由定子支架2、定子安装板2A、冷却风板2B、定子线圈4组成。如图1所示，定子支架2是“C”形结构。左右一对定子支架2是镜像对称的“C”形结构，把工字钢支架1的上翼缘1A和复合感应板***包覆起来，定子支架2的上边安装在车厢底部，下边的定子安装板2A上安装有定子线圈4，一对复合感应板3与一对定子线圈4上下相对应安装，冷却风板2B在定子安装板2A的底面，冷却风板2B两边的定子安装板2A上均开有通风口，在车运行时，通过自然风冷却定子线圈4。
实施例2：
其他同实施例1，不同之处在于：
所述转子***为“T”型转子***。直线电机当轨道梁宽度受限制时，工型转子***可完全由T型转子***替代，如图4所示。
所述T型转子***由T型支架14、T型底板螺栓组14C、复合感应板3、螺柱3A、锁紧螺母3B、绝缘垫圈3C、调高机构3D、绝缘帽3E和绝缘板1D组成。T型支架14呈倒“T”型结构，下面为T型底板14A，上面是T型腰板14B；T型底板14A通过T型底板螺栓组14C固定在轨道梁的电机安装槽5A内；T型腰板14B的两边对称地安装有一对复合感应板，见图4和图5。复合感应板3的背面与螺柱3A以螺栓形式连接或焊接，螺柱3A安装在复合感应板3的背面后，见图4和图5，由右而左依次安装绝缘板1D、调高机构3D、右绝缘垫圈3C、穿过T型腰板14B上的一组安装孔3AA、左绝缘垫圈3C、锁紧螺母3B，由锁紧螺母3B紧固在一起，然后安装绝缘帽3E。优选的，镜像对称的左边的复合感应板***以上述完全相同的方法安装在T型腰板14B上的二组安装孔3AB内。
每一块复合感应板3对地面的垂直度由调高机构3D进行调整。优选的，每一块复合感应板3的背面有4-10个螺柱3A、对应T型腰板14B上有4-10个一组安装孔3AA和二组安装孔3AB用于安装复合感应板3，使两边对称的复合感应板3的安装位置相互错开，便于安装，图6是倒T型支架14的左视图。
实施例3：
其他同实施例1，不同之处在于：
对应T型转子***的定子转向架***为直角型定子转向架***，直角型定子转向架***包括直角定子支架13、冷却风板2B、定子线圈4。如图4和图5所示。左右一对直角定子支架13是镜像对称的直角形结构，直角定子支架13把T型支架14的T型腰板14B和复合感应板***包覆起来，直角定子支架13的直角长边13A上安装有定子线圈4，一对复合感应板3与一对定子线圈4左右相对应安装，冷却风板2B在直角定子支架13的直角长边13A的外面，冷却风板2B两边的直角长边13A上均开有通风口。在使用中，直角定子支架13的上边安装在车厢底部；在车运行时，冷却风板2B两边的直角长边13A上的通风口通过自然风冷却定子线圈4。
实施例4：
实施例1所述直线电机结构的应用，应用于磁悬浮列车。所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明的直线电机结构，轨道安装台5B上有一对经二次浇注的承轨台5C，一对承轨台5C上分别安装上一对镜相对称的F轨道***和磁浮转向架***，磁浮转向架***安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成磁浮列车的行走机构。
所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明工型转子***的直线电机结构，轨道安装台5B上有一对经二次浇注的承轨台5C，一对承轨台5C上分别安装上一对镜相对称的F轨道***和磁浮转向架***，磁浮转向架***安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成磁浮列车的行走机构，如图2所示。
所述F轨道***由轨枕6和F钢导轨8组成；所述轨枕6是H型钢结构，左右对称地一对轨枕6的轨枕下翼缘6B通过轨枕螺柱6C安装在承轨台5C上，一对F钢导轨8左右镜像对称地各由4组沉头螺栓组8A安装在轨枕6的轨枕上翼缘6A的上表面。所述磁浮转向架***由左右镜像对称的一对水平放置的“L”形结构的磁浮转向架7、转向机构7A、悬浮磁铁安装台7B和悬浮导向磁铁9组成；转向机构7A把左右镜像对称的一对水平放置的“L”形结构的磁浮转向架7连接在一起，“L”形结构的磁浮转向架7的下边缘悬浮磁铁安装台7B上安装有悬浮导向磁铁9；磁浮转向架7的上边缘安装在磁悬浮列车车厢的底部，磁浮转向架7的下边缘包覆在F轨道8上，使F轨道8与悬浮导向磁铁9上下对应。
实施例5：
其他同实施例4，不同之处在于：
当采用T型转子***完全替代工型转子***的直线电机结构时，组成磁浮列车的行走机构，如图7所示。
实施例6：
实施例2或3所述直线电机结构的应用，应用于轮轨列车。所述槽形轨道梁5的电机安装槽5A内安装有本发明工型转子***的直线电机结构，槽形轨道梁5的左右一对轨道安装台5B上分别安装一对钢轨11、车轮组10和车轮转向架10A，车轮转向架安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成轮轨列车的走行机构，如图3所示。
所述钢轨11通过无砸轨枕12安装在左右一对轨道安装台5B上，一对车轮组10的轴安装在车厢前后的底部，车轮组10的轮子放在钢轨11上，车轮组10安装车轮转向架10A上，轮转向架10A安装在车厢底面的两头的边部。
实施例7：
其他同实施例6，不同之处在于：
当采用T型转子***完全替代工型转子***的直线电机结构时，组成轮轨列车的行走机构，如图8所示。
Claims (5)
1.一种直线电机列车行走机构，由转子***、定子转向架***和轨道梁组成；转子***安装在轨道梁上，定子转向架***安装在车厢的底部并左右两边包覆在转子***上；所述转子***为“工”型转子***，对应工型转子***的定子转向架***是C型定子转向架***；
所述“工”型转子***由工字钢支架(1)、安装螺栓、复合感应板(3)、螺柱(3A)、锁紧螺母(3B)、绝缘垫圈(3C)、调高机构(3D)组成；工字钢支架自上而下分别是上翼缘(1A)、腹板(1C)、下翼缘(1B)；腹板(1C)上部两边均安装有绝缘板(1D)，起到对定子线圈的绝缘保护和隔离作用；工字钢支架(1)的下翼缘(1B)通过安装螺栓(1E)固定在轨道梁的电机安装槽(5A)内；一对复合感应板***安装在工字钢支架(1)的上翼缘(1A)的两边，复合感应板(3)的背面与螺柱(3A)以螺栓形式连接或焊接；螺柱(3A)安装在复合感应板(3)的背面后，由下而上依次安装调高机构(3D)、下绝缘垫圈(3C)，然后穿过工字钢支架(1)的上翼缘(1A)、安装上绝缘垫圈(3C)，然后安装锁紧螺母(3B)，由锁紧螺母(3B)紧固在一起；
每一块复合感应板(3)的水平度由调高机构(3D)进行调整；每一块复合感应板(3)的背面有4-10个螺柱(3A)把复合感应板(3)固定在工字钢支架(1)的上翼缘(1A)两边的下表面。
2.如权利要求1所述的直线电机列车行走机构，其特征在于，轨道梁是槽形轨道梁(5)，轨道梁上部的中间有电机安装槽(5A)，上部的两边是相对称的一对轨道安装台(5B)组成。
3.如权利要求1所述的直线电机列车行走机构，其特征在于，对应工型转子***的定子转向架***为“C”型定子转向架***，C型定子转向架***由定子支架(2)、定子安装板(2A)、冷却风板(2B)、定子线圈(4)组成；左右一对定子支架(2)是镜像对称的“C”型结构，把工字钢支架(1)的上翼缘(1A)和复合感应板***包覆起来，定子支架(2)的上边安装在车厢底部，下边的定子安装板(2A)上安装有定子线圈(4)，一对复合感应板(3)与一对定子线圈(4)上下相对应安装，冷却风板(2B)在定子安装板(2A)的底面，冷却风板(2B)两边的定子安装板(2A)上均开有通风口，在车运行时，通过自然风冷却定子线圈(4)。
4.如权利要求2所述直线电机列车行走机构的应用，应用于磁悬浮列车，其特征在于，所述槽形轨道梁(5)的电机安装槽(5A)内安装有工型转子***的直线电机列车行走机构，轨道安装台(5B)上有一对经二次浇注的承轨台(5C)，一对承轨台(5C)上安装上一对镜相对称的F轨道***和一对磁浮转向架***，磁浮转向架***安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成磁浮列车的行走机构；
所述F轨道***由轨枕(6)和F钢导轨(8)组成；所述轨枕(6)是H型钢结构，左右对称地一对轨枕(6)的轨枕下翼缘(6B)通过轨枕螺柱(6C)安装在承轨台(5C)上， 一对F钢导轨(8)左右镜像对称地各由4组沉头螺栓组(8A)安装在轨枕(6)的轨枕上翼缘(6A)的上表面；
所述磁浮转向架***是左右镜像对称的，左侧和右侧分别由水平放置的“L”形结构的磁浮转向架(7)、悬浮磁铁安装台(7B)和悬浮导向磁铁(9)组成；转向机构(7A)把左右镜像对称的一对水平放置的“L”形结构的磁浮转向架(7)连接在一起，“L”形结构的磁浮转向架(7)的下边缘悬浮磁铁安装台(7B)上安装有悬浮导向磁铁(9)；磁浮转向架(7)的上边缘安装在磁悬浮列车车厢的底部，磁浮转向架(7)的下边缘包覆在F轨道(8)上，使F轨道(8)与悬浮导向磁铁(9)上下对应。
5.如权利要求2所述直线电机列车行走机构的应用，应用于轮轨列车；其特征在于，所述槽形轨道梁(5)的电机安装槽(5A)内安装有工型转子***的直线电机列车行走机构，槽形轨道梁(5)的左右一对轨道安装台(5B)上安装有钢轨(11)、车轮组(10)和车轮转向架(10A)，车轮转向架安装在列车车厢底面的两边部、定子转向架***安装在列车车厢底面的中部，共同组成轮轨列车的走行机构；
所述钢轨(11)通过无砸轨枕(12)安装在左右一对轨道安装台(5B)上，一对车轮组(10)的轴安装在车厢前后的底部，车轮组(10)的轮子放在钢轨(11)上，车轮组(10)安装车轮转向架(10A)上，车轮转向架(10A)安装在车厢底面的两头的边部。
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