本发明专利技术公开了一种磁悬浮列车用混合型制动励磁结构。将由电磁体和永磁体组成的磁极在铁轨方向前后排列并安装在位于铁轨正上方的列车车底：磁极包括铁芯、电枢线圈和永磁体，铁芯在铁轨方向间隔排列布置，每个铁芯水平外周围缠绕通有励磁电流的电枢线圈，铁芯顶端安装有永磁体，从而形成磁极；各个永磁铁上端安装有沿铁轨方向的磁轭，各个铁芯下端安装有磨耗板。本发明专利技术能够通过励磁线圈励磁电流大小的调节，实现磁悬浮列车动态制动过程，通过反向励磁，实现制动系统的简易复位；利用永磁体的磁力来增强涡流制动控制和摩擦制动效果，减小系统的发热，实现系统的节能效果和热管理，并具有故障导向安全的制动工作模式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种列车制动结构，尤其是涉及了一种磁悬浮列车用混合型制动励磁结构。
技术介绍
磁悬浮列车作为一种新型的地面交通运输工具，具有速度快、运行平稳、噪声低、环境影响小等优点。因为其速度快的特点，磁悬浮列车的制动系统要比普通列车更为复杂而且重要。目前，磁悬浮列车普遍采用动力制动、机械摩擦制动与涡流制动相结合的模式。动力制动方式，即电制动，通过改变通入电机的电流相序，使原来电机输出的力反向变成制动力，具有节能、环保、控制性能好等优势，但由于容量的限制、安全性的考虑和拖车制动、紧急制动、非常制动等各方面的要求，往往并不能独立满足列车制动的需要。机械摩擦制动是利用制动闸瓦押在轨道上产生摩擦阻力来进行制动，通常在低速或紧急情况下使用，空气、液压制动以及在此基础上发展的电空、电液等制动方式是目前采用的主要机械摩擦制动方式。而涡流制动是利用列车上的磁场与轨道的相对运动，在轨道中产生感应电势，进而产生涡流，使列车的动能转化为轨道的热能耗散出去。轨道涡流制动因其磨损小、控制性能好等优势，在磁悬浮列车制动系统中起重要的作用，并在其他非磁悬浮的高速列车中也有研究和应用。普通的涡流制动系统通常通过励磁线圈产生电磁场，磁场与轨道相对运动，进而产生涡流和制动力进行制动。这种励磁结构在整个制动过程中都通过励磁电流进行制动控制，因此会因为励磁功率过大造成能量损耗过高，并由此引发的励磁线圈发热等问题，从而影响制动效果。其次，当列车停放时电源切断，自然涡流制动系统不能工作。另外，当磁悬浮列车出现一些恶劣工况，励磁电路系统失电时，普通涡流制动系统将因为缺乏励磁电流而彻底失效，缺乏故障安全导向。为此，ICE3安装了大容量的镍镉电池作为后备电源，并另外安装了附加的摩擦制动系统作为冷备冗余，但普通涡流轨道制动系统本身的弱点还是存在，并且影响了磁悬浮列车的轻量化。针对上述问题，现有技术中缺少新型的磁悬浮列车制动系统，能通过对制动系统中关键元件和结构的合理设计实现磁悬浮列车的有效制动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为磁悬浮列车涡流制动系统提供一种混合型制动励磁结构，是一种混合型励磁结构，利用此结构设计涡流制动系统能够改善现有的轨道涡流制动中存在的缺点和问题，实现磁悬浮列车安全可靠的制动效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 本专利技术主要将多个由电磁体和永磁体组成的磁极在铁轨方向前后排列，并安装在位于铁轨正上方的列车车底:磁极包括铁芯、电枢线圈和永磁体，永磁体磁场方向垂直于水平面，铁芯在铁轨方向间隔排列布置，每个铁芯水平外周围缠绕通有励磁电流的电枢线圈，铁芯顶端安装有永磁体，从而形成磁极；各个永磁铁上端安装有在铁轨方向的磁轭，各个铁芯下端安装有磨耗板。任意相邻两个所述磁极中的两个永磁体磁场方向相反，且两个电枢线圈的励磁电流方向相反。电枢线圈中可通入正向或反向的励磁电流，励磁电流的大小可调，实现磁悬浮列车制动和启动过程中制动系统的动态调节。当列车制动时，每个电枢线圈通入励磁电流激励后产生的磁场与其所在永磁体的磁场方向相同。当列车开动时，每个电枢线圈通入励磁电流激励后产生的磁场与其所在永磁体的磁场方向相反。优选地，所述的磨耗板材料采用铜等软金属，保证在磨耗板与列车轨道接触摩擦制动阶段，列车轨道的摩擦损坏在最低限度，保护列车钢轨。本专利技术能在励磁结构低端安装磨耗板4，能够进行涡流和摩擦并存的混合制动。本专利技术利用永磁体2的磁力增强磁悬浮列车的涡流制动控制和摩擦制动效果，减小系统的发热，实现系统的节能效果和热管理，并具有故障导向安全的制动工作模式。励磁结构是涡流制动系统中的关键元件之一，用来产生制动涡流进而产生制动力，实现磁悬浮列车的制动。本专利技术通过励磁结构的合理设计有效地控制和解决上述提到的涡流制动中存在的一系列问题，对列车制动技术的改善和提高具有重要意义。本专利技术的励磁结构采用电枢线圈和永磁体混合激励的结构形式，这种结构具有五方面的优势。第一，当磁悬浮列车发生极其恶劣的工况出现断电，电枢线圈断电励磁效果失效时，可以通过永磁体的励磁效果进行制动，确保在恶劣工况下列车的顺利制动，大大提高了制动的可靠性和安全性，制动效果的安全导向大大提高； 第二，在磁悬浮列车正常制动过程中，可以利用电枢线圈和永磁磁极结构的混合激励作用进行制动过程控制，利用电枢线圈励磁电流大小的控制进行制动力的调节，从而控制列车制动加速度的大小，实现列车制动过程的动态控制，达到列车制动效果的最优控制；第三，当列车进入摩擦制动过程后，可以关闭电枢线圈的励磁电流，利用永磁体的磁力增强摩擦制动，从而可以极大的节约能源，减少动力损耗，进而控制励磁电流产生的发热问题； 第四，该磁极结构可以用于列车的停放制动，当列车在停放过程中，可以关闭电枢线圈的励磁电流，利用永磁体的磁力进行制动，可以大大降低系统的能量损耗，具有节能效果。第五，当制动完成，进行制动系统复位恢复时，可以利用电枢线圈通入反向励磁电流，产生与永磁体磁场方向相反的磁场，两个磁场相互抵消，制动作用关闭，从而使整个制动系统能够在较小的恢复力下进行复位。本专利技术具有的有益的效果是: 通过永磁体和励磁线圈的交叉应用，一方面能够通过励磁线圈励磁电流大小的调节，实现制动力大小的控制，进而动态控制列车的减速过程，通过励磁线圈励磁电流方向的控制，能够进行反向励磁，形成与永磁体磁场相反的磁场，实现磁极系统的去磁，有助于整个制动系统的复位提升。另一方面，利用永磁体的磁力增强磁悬浮列车的涡流制动控制和摩擦制动效果，可以在一定工况保持励磁线圈最小的励磁电流，实现系统的节能效果，并在一定程度上降低了励磁电流的发热，对原系统中存在的发热问题也有一定的优化效果。本专利技术的磨耗板采用铜金属等软金属材料能够在摩擦制动阶段充分保护列车轨道避免受到过大的摩擦损耗，最大程度的降低系统的工作和维修成本。【附图说明】图1是本专利技术混合式励磁系统制动原理图。图2是本专利技术沿导轨方向混合式励磁结构示意图。图3是本专利技术导轨截面的混合式励磁结构示意图。图中:1轨道、2永磁体、3电枢线圈、4磨耗板、5当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁悬浮列车用混合型制动励磁结构，其特征在于：主要将多个由电磁体和永磁体组成的磁极在铁轨方向前后排列，并安装在位于铁轨正上方的列车车底：磁极包括铁芯（5）、电枢线圈（3）和永磁体（2），永磁体（2）磁场方向垂直于水平面，铁芯（5）在铁轨方向间隔排列布置，每个铁芯（5）水平外周围缠绕通有励磁电流的电枢线圈（3），铁芯（5）顶端安装有永磁体（2），从而形成磁极；各个永磁铁（2）上端安装有沿铁轨方向的磁轭（6），各个铁芯（5）下端安装有磨耗板（4）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马吉恩，钟云龙，方攸同，黄晓艳，卢琴芬，张健，周晶，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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