CN110549863B - 一种悬浮式电磁推进装置及磁浮列车 - Google Patents

一种悬浮式电磁推进装置及磁浮列车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种悬浮式电磁推进装置及磁浮列车，公开的装置包括至少一套悬浮导向推进单元，所述单元包括相互平行设置的两条轨道，两条轨道内侧相对设置有感应装置，两条轨道之间设置有与轨道平行的线圈支架，线圈支架上绕有导线，形成驱动线圈；所述两条轨道上设置至少一个支撑骨架，支撑骨架由车体安装部和两个磁体安装部组成，车体安装部的下表面的设置轮子，低速时轮子与两条轨道配合使支撑骨架行走，车体安装部的下表面还设置有两个磁体安装部，两个磁体安装部位于线圈支架和驱动线圈的两侧，且位于两条轨道之间，每个磁体安装部上各设置至少一对磁体。可实现大载荷、超高速运行，具有全程可控，震动小，成本低，效率高。

Description

一种悬浮式电磁推进装置及磁浮列车
技术领域
本发明涉及到磁悬浮列车和电磁推进领域，尤其涉及一种悬浮式电磁推进装置。本发明还涉及采用超高速悬浮式电磁推进平台的磁浮列车。
背景技术
磁悬浮列车悬浮架作为磁悬浮列车的核心部件，具有悬浮、导向、牵引和制动的功能。磁悬浮立车运行时，通过安装在悬浮架上的电磁铁产生电磁吸力，将车辆悬浮在轨道上；通过安装在悬浮架上的直线电机产生纵向力，牵引车辆前进。目前电磁吸力型磁浮列车，悬浮导向***不稳定，需要主动控制，结构复杂、质量大且发热严重，牵引***采用传统的直线同步电机或感应电机，牵引速度速度低，无法实现超高速运行。而目前超导电动型高速磁浮列车，只利用超导磁体单面磁场，另一面向车厢内辐射，超导磁体利用率不高且磁辐射较大。
因此如何能够在磁浮列车高速运行的基础上，实现全程可控，减小震动，降低成本，提高效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
基于上述技术难题，本发明提供一种悬浮式电磁推进装置，在磁浮列车高速运行的基础上，能够实现全程可控，减小震动，降低成本，提高效率。
在提供上述悬浮式电磁推进装置的基础上，还提供了一种包括采用悬浮式电磁推进装置的磁浮列车。
本发明提供一种悬浮式电磁推进装置，包括至少一套悬浮导向推进单元，所述悬浮导向推进单元包括相互平行设置的两条轨道，两条轨道内侧相对设置有感应装置，两条轨道之间设置有与轨道平行的线圈支架，线圈支架为不导磁不导电的材料制成，线圈支架上绕有导线，形成空芯三相绕组的驱动线圈；
所述两条轨道上设置至少一个支撑骨架，支撑骨架由车体安装部和两个磁体安装部组成，车体安装部的下表面的设置轮子，低速时轮子与两条轨道配合使支撑骨架行走，车体安装部的下表面还设置有两个磁体安装部，两个磁体安装部位于线圈支架和驱动线圈的两侧，且位于两条轨道之间，每个磁体安装部上各设置至少一对磁体；
驱动线圈的三相绕组通三相交流电产生行波磁场，与驱动线圈的两侧的磁体相互作用，使支撑骨架获得推进力；运动的支撑骨架上的磁体与感应装置作用，使装置产生悬浮力和导向力。
优选地，所述感应装置为金属感应板，金属感应板分上下两块，沿两条轨道内侧相对上下间隔设置。优选地，所述感应装置为“8”字线圈，沿两条轨道内侧相对间隔设置“8”字线圈。
优选地，所述磁体为永磁体。
优选地，所述磁体为超导磁体。
优选地，所述两条轨道上表面分别设置有槽，车体安装部下表面设置的轮子，沿轨道上的槽滚动运动，低速时使支撑骨架依靠轮子在两条轨道上行走。
优选地，所述悬浮式电磁推进装置包括至少两个悬浮导向推进单元，悬浮导向推进单元间隔预设的间距相互平行设置。
优选地，所述多个车体安装部相互连接形成磁浮列车的底板，底板两侧设置有着陆轮，所述多个悬浮导向推进单元位于最外侧的两条轨道两侧设置有轨道基座，着陆轮在轨道基座上滚动运动，低速时使磁浮列车依靠着陆轮在轨道基座上行走。
在提供上述悬浮式电磁推进装置的基础上，本发明还提供了一种磁浮列车，采用上述的悬浮式电磁推进装置，所述磁浮列车通过固定装置固定在车体安装部之上。
在提供上述悬浮式电磁推进装置的基础上，本发明还提供了一种磁浮列车，采用上述的悬浮式电磁推进装置。
在磁浮列车高速运行的基础上，可实现过程全程可控，减小震动，降低成本，提高效率。
附图说明
图1为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的主视示意图；
图2为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的左视剖面图；
图3为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的金属感应板结构示意图；
图4为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的“8”字线圈结构示意图；
图5为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的直线同步电机结构结构示意图；
图6为第一种实施方式提供的磁浮列车示意图；
图7为第二种实施方式提供的磁浮列车示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图2，图1为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的主视示意图，图2为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的左视剖面图。
本发明提供一种悬浮式电磁推进装置，包括至少一套悬浮导向推进单元10，所述悬浮导向推进单元包括相互平行设置的两条轨道1，两条轨道1内侧相对设置有感应装置2，两条轨道1之间设置有与轨道平行的线圈支架3，线圈支架3为不导磁不导电的材料制成，线圈支架3上绕有导线，形成空芯三相绕组的驱动线圈4；
所述两条轨道1上设置至少一个支撑骨架5，支撑骨架5由车体安装部51和两个磁体安装部52组成，车体安装部51的下表面的设置轮子，低速时轮子与两条轨道1配合使支撑骨架5行走，车体安装部51的下表面还设置有两个磁体安装部52，两个磁体安装部52位于线圈支架3和驱动线圈4的两侧，且位于两条轨道1之间，每个磁体安装部52上各设置至少一对磁体6。
所述悬浮式电磁推进装置包括悬浮导向结构和推进结构，悬浮导向结构为电动悬浮结构包括设置在两条轨道1内侧感应装置2和磁体安装部52上设置的磁体6，运动的磁体6与感应装置2作用，产生悬浮力和导向力。推进结构为直线同步电机结构包括设置在线圈支架3上的驱动线圈4和磁体安装部52上设置的磁体6，三相绕组通三相交流电产生行波磁场，与磁体6相互作用产生推进力。驱动线圈4的三相绕组通三相交流电产生行波磁场，与两侧磁体6相互作用产生推进力，悬浮式电磁推进装置的支撑骨架5依靠轮子在两条轨道1上低速行走。磁体6运动后与感应装置2相互作用，产生悬浮力和导向力，使支撑骨架悬浮起来离开轨道支撑。此后在推进力、悬浮力和导向力的共同作用下支撑骨架悬浮前进。该悬浮式电磁推进装置可实现大载荷、超高速运行，具有全程可控，震动小，成本低，效率高。
其中磁体在悬浮导向结构和推进结构中复用，既是电动悬浮的磁场源，也是直线同步电机的动子，结构简单紧凑，充分利用磁体性能。所述磁体可采用结构简单、成本低的永磁体或磁场强、质量轻的超导磁体。
在进一步的方案中，两条轨道1上表面分别设置有槽，车体安装部51下表面设置的轮子，沿轨道1上的槽滚动运动，低速时使支撑骨架5依靠轮子在两条轨道1上行走。
在更进一步的方案中，所述悬浮式电磁推进装置包括至少两个悬浮导向推进单元10，悬浮导向推进单元10间隔预设的间距相互平行设置。根据需要可以设置多个悬浮导向推进单元10，悬浮导向推进单元10间隔预设的间距相互平行设置，悬浮导向推进单元车体安装部51可以相互连接后与磁浮列车车体固定连接，也可以将直接将车体安装部51分别与磁浮列车的车体固定连接。
参见图3至图4，图3为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的金属感应板结构示意图，图4为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的“8”字线圈结构示意图。
悬浮结构为电动悬浮，感应装置2可以如图3所示为金属感应板，金属感应板分上下两块，沿两条轨道内侧相对上下间隔设置。感应装置采用金属感应板，其结构简单。感应板材料、尺寸、两块感应板之间的距离以及与磁体的相对位置需要根据实际需求设计。
感应装置2可以如图4所示为“8”字线圈，沿两条轨道内侧相对间隔设置“8”字线圈，感应装置采用“8”字线圈悬浮力大、涡流损耗小。“8”字线圈尺寸、电感以及与磁体的相对位置需要根据实际需求设计。
参见图5，图5为本发明提供的一种悬浮式电磁推进装置的直线同步电机结构结构示意图。
推进结构为双边空芯直线同步电机，包括推进结构包括直线同步电机的设置在线圈支架3的驱动线圈4和磁体安装部52上设置的磁体6。定子为空芯三相绕组，动子为磁体。线圈支架3设置在两条轨道1之间，线圈支架3上绕有导线，形成空芯三相绕组的驱动线圈4。驱动线圈4的三相绕组通三相交流电后在线圈支架3两侧产生行波磁场，线圈支架3两侧的磁场与位于其两侧的磁体6相互作用产生推进力。驱动线圈4与两边的磁体6作用，形成双边结构，充分利用定子和动子磁场，提高效率。空芯结构不存在磁饱和且电感较小，有利于通大电流，产生大推力。
参见图6，图6为第一种实施方式提供的磁浮列车示意图。
在提供上述悬浮式电磁推进装置的基础上，本发明还提供了一种磁浮列车，采用上述的悬浮式电磁推进装置，所述磁浮列车通过固定装置固定在车体安装部51之上。由于上述的悬浮式电磁推进装置具有上述技术效果，采用该悬浮式电磁推进装置的磁浮列车也应具有相应的技术效果，在此不再做详细介绍。
参见图7，图7为第二种实施方式提供的磁浮列车示意图。
所述悬浮式电磁推进装置包括至少两个悬浮导向推进单元10，悬浮导向推进单元10间隔预设的间距相互平行设置，多个车体安装部51相互连接形成磁浮列车的底板，底板两侧设置有着陆轮7，所述多个悬浮导向推进单元10位于最外侧的两条轨道1两侧设置有轨道基座8，着陆轮7在轨道基座8上滚动运动，低速时使磁浮列车依靠着陆轮7在轨道基座8上行走。
本发明还提供了一种磁浮列车，该磁浮列车采用上述悬浮式电磁推进装置，由于上述的磁浮列车具有上述技术效果，采用该悬浮式电磁推进装置的磁浮列车也应具有相应的技术效果，在此不再做详细介绍。
以上对本发明所提供的一种悬浮式电磁推进装置及磁浮列车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种悬浮式电磁推进装置，其特征在于，包括至少一套悬浮导向推进单元，所述悬浮导向推进单元包括相互平行设置的两条轨道，两条轨道内侧相对设置有感应装置，两条轨道之间设置有与轨道平行的线圈支架，线圈支架为不导磁不导电的材料制成，线圈支架上绕有导线，形成空芯三相绕组的驱动线圈；
所述两条轨道上设置至少一个支撑骨架，支撑骨架由车体安装部和两个磁体安装部组成，车体安装部的下表面的设置轮子，低速时轮子与两条轨道配合使支撑骨架行走，车体安装部的下表面还设置有两个磁体安装部，两个磁体安装部位于线圈支架和驱动线圈的两侧，且位于两条轨道之间，每个磁体安装部上各设置至少一对磁体；
驱动线圈的三相绕组通三相交流电产生行波磁场，与驱动线圈的两侧的磁体相互作用，使支撑骨架获得推进力；运动的支撑骨架上的磁体与感应装置作用，使装置产生悬浮力和导向力。
2.根据权利要求1所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述感应装置为金属感应板，金属感应板分上下两块，沿两条轨道内侧相对上下间隔设置。
3.根据权利要求1所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述感应装置为“8”字线圈，沿两条轨道内侧相对间隔设置“8”字线圈。
4.根据权利要求2所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述磁体为永磁体。
5.根据权利要求2所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述磁体为超导磁体。
6.根据权利要求5所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述两条轨道上表面分别设置有槽，车体安装部下表面设置的轮子，沿轨道上的槽滚动运动，低速时使支撑骨架依靠轮子在两条轨道上行走。
7.根据权利要求1至5所述任一项的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，所述悬浮式电磁推进装置包括至少两个悬浮导向推进单元，悬浮导向推进单元间隔预设的间距相互平行设置。
8.根据权利要求7所述的悬浮式电磁推进装置，其特征在于，多个所述车体安装部相互连接形成磁浮列车的底板，底板两侧设置有着陆轮，多个所述悬浮导向推进单元位于最外侧的两条轨道两侧设置有轨道基座，着陆轮在轨道基座上滚动运动，低速时使磁浮列车依靠着陆轮在轨道基座上行走。
9.一种磁浮列车，其特征在于，所述磁浮列车采用权利要求1至7中所述任一项的悬浮式电磁推进装置，所述磁浮列车通过固定装置固定在车体安装部之上。
10.一种磁浮列车，其特征在于，所述磁浮列车采用权利要求8中所述的悬浮式电磁推进装置。
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