高速磁浮悬浮磁铁及悬浮列车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速磁浮悬浮磁铁及悬浮列车，该高速磁浮悬浮磁铁包括多个磁极，磁极包括铁芯、线圈、磁通传感器、温度传感器和灌封层；铁芯包括钢片组件、固定板和螺栓，钢片组件包括层叠设置的钢片，钢片的上边缘设置有缺口，缺口构造成容纳磁通传感器的第一沟槽；固定板贴合钢片组件的最外侧的两钢片设置；螺栓贯穿钢片和固定板设置，用于紧固钢片和固定板；线圈包括长边段、短边段及连接长边段和短边段的弧形段，温度传感器贴合长边段、短边段和弧形段设置，并位于线圈的上表面和/或下表面；温度传感器和磁通传感器位于灌封层内部。解决了磁极不易监控线圈实际温度和不易测量悬浮磁场的问题。

【技术实现步骤摘要】
高速磁浮悬浮磁铁及悬浮列车
本技术涉及悬浮磁铁领域，特别是涉及一种高速磁浮悬浮磁铁及悬浮列车。
技术介绍
在高速悬浮列车中，悬浮磁铁是安装在车辆下部的重要功能部件，它的功能主要有三个方面：悬浮，悬浮磁铁吸引轨道，提供车辆悬浮所需的作用力；牵引，悬浮磁铁是牵引电机的次级，其磁极呈N、S交错排列，与沿轨道铺设的长定子电缆相互作用，提供车辆牵引所需的作用力；悬浮磁铁的磁极铁芯中嵌入了发电线圈，在车辆高速运行时提供车辆所需的电能，实现无接触供电。高速悬浮列车所用的悬浮磁铁存在以下几个方面的不足：磁极采用铝箔绕制，每绕制1层铝箔，就需绕制1层绝缘材料，磁极线圈的填充系数较低，其电流密度偏大，导致磁极发热严重；当磁极线圈的温度过高时，容易破坏磁极的环氧灌封层和绝缘性能，但是现有磁极并不具备监控线圈温度的技术手段，也就无法在温度过高的情况下提前进行保护。此外，磁悬浮系统通常采用电流环提升电流的响应速度，并采用间隙环进行稳定控制。但是，采用电流环会导致系统不稳定的极点远离虚轴，增加了系统不稳定的程度。如果用磁通环来代替电流环，可以提升磁通的响应速度，区别在于，采用磁通环会使得系统不稳定的极点靠近虚轴，此时系统将是接近临界温度的，再采用间隙环实现系统的稳定控制是比较容易的。采用磁通环代替电流环具有如下的优点：一是磁通环有利于降低系统不稳定的程度，使得稳定控制相对容易；二是在磁铁结构参数确定的前提下，悬浮力的大小直接由磁通的分布情况决定，控制磁通就等效于控制了悬浮力，控制更加直接，效果也更加突出；三是磁通传感器的体积和成本远低于电流传感器，采用磁通环可以降低系统的造价。为了实现磁通环反馈控制，需要用到磁通传感器。在实验装置中，通常采用在磁极上表面直接安装磁通传感器的方式。但是，现有磁极并没有预留磁通传感器的安装位置，如果简单地将磁通传感器安装在磁极上表面，会占用悬浮磁铁的运动空间，导致悬浮间隙的可调节范围变小，在悬浮磁铁碰撞轨道时还容易损坏磁通传感器。
技术实现思路
本技术提供一种高速磁浮悬浮磁铁及悬浮列车，可解决现有技术中悬浮磁铁所面临的上述问题。本技术的技术解决方案为一种高速磁浮悬浮磁铁，包括多个磁极，所述磁极包括铁芯、绕制在所述铁芯周围的线圈、磁通传感器、温度传感器和灌封层；所述铁芯包括：钢片组件，包括层叠设置的钢片，所述钢片的上边缘设置有缺口，所述缺口构造成容纳所述磁通传感器的第一沟槽；固定板，贴合所述钢片组件的最外侧的两钢片设置；螺栓，贯穿所述钢片和固定板设置，用于紧固所述钢片和固定板；所述线圈包括长边段、短边段及连接所述长边段和短边段的弧形段，所述温度传感器贴合所述长边段、短边段和弧形段设置，并位于所述线圈的上表面和/或下表面；所述温度传感器和磁通传感器位于所述灌封层内部。优选地，所述温度传感器并联设置，所述磁极还包括与所述温度传感器电联的数据处理单元。优选地，所述高速磁浮悬浮磁铁还包括悬浮控制器，所述磁极还包括与所述数据处理单元环形组网电连的数据采集单元，所述数据采集单元与所述悬浮控制器电连。优选地，所述磁极包括三个磁通传感器，所述钢片的上边缘设置有三个缺口，对应构造成三条第一沟槽。优选地，所述长边段、短边段和弧形段分别设置两个温度传感器。优选地，所述铁芯的上表面还设置有用于安装发电线圈的第二沟槽，所述第一沟槽与第二沟槽平行且间隔设置。优选地，所述高速磁浮悬浮磁铁与悬浮轨道适配，所述悬浮轨道上设置有凹槽，相邻凹槽之间形成凸齿，相邻两所述第一沟槽的间距与凹槽和凸齿等宽设置。本技术还提出一种悬浮列车，包括上述的高速磁浮悬浮磁铁。本技术通过将温度传感器直接贴合线圈的上表面或下表面设置，在将二者进行灌封形成灌封层，使温度传感器受到了灌封层的保护，同时也可检测到线圈内部的实际温度。此外在铁芯上设置第一沟槽以及在第一沟槽中设置磁通传感器，在灌封后磁通传感器同样位于磁通传感器中，可用于对高速磁浮悬浮磁铁进行磁通环控制，此外第一沟槽和灌封层可对磁通传感器起到一定的保护作用。附图说明图1为高速磁浮悬浮磁铁一实施例中磁极的结构示意图；图2为图1实施例中磁极另一视角结构的结构示意图；图3为图1实施例中铁芯的结构示意图；图4为图1实施例中磁极与悬浮轨道的结构示意图；图5为图1实施例中数据处理单元及数据处理单元的功能模块示意图；图6为图1实施例中数据采集单元及悬浮控制器的功能模块示意图。具体实施方式本技术提出一种高速磁浮悬浮磁铁，参照图1至图6。在本实施例中，高速磁浮悬浮磁铁包括多个磁极，所述磁极包括铁芯11、绕制在所述铁芯11周围的线圈20、磁通传感器30、温度传感器40和灌封层（图中未示出）；所述铁芯11包括钢片组件11、固定板12和螺栓13。其中，钢片组件11包括层叠设置的钢片，所述钢片的上边缘设置有缺口，所述缺口构造成容纳所述磁通传感器30的第一沟槽11a；所述磁极包括三个磁通传感器30，所述钢片的上边缘设置有三个缺口，对应构造成三条第一沟槽11a。固定板12贴合所述钢片组件11的最外侧的两钢片设置；螺栓13贯穿所述钢片和固定板12设置，用于紧固所述钢片和固定板12；所述线圈20包括长边段、短边段及连接所述长边段和短边段的弧形段，所述温度传感器40贴合所述长边段、短边段和弧形段设置，并位于所述线圈20的上表面和/或下表面；所述灌封层设置在所述线圈20及温度传感器40的外部。在本实施例中，磁极线圈20绕制过程中，提前将多个温度传感器40预先固定在线圈20上，随后温度传感器40与磁极线圈20一起灌封成型，在不破坏线圈20及磁极整体结构的前提下，具备实时监测线圈20温度的功能，以防止线圈20因温度过高而损坏，同时有利于悬浮控制器33自动适应线圈20温度的变化，提升悬浮系统的性能。选取最能反映其最高温度的位置预埋温度传感器40，该位置分别位于磁极线圈20的长边、短边及弧线区域；在每个位置分别放置两个温度传感器40，以便具备冗余功能，提高温度检测结果的可靠性。即每个磁极线圈20需要放置六个温度传感器40，同时测量三个典型位置的温度。温度传感器40放置在磁极的上表面，也可以将其放置在磁极的下表面。温度传感器40的具体放置位置应能反映线圈20表面的最高温度，所选用的温度传感器40，其量程必须能够涵盖磁极线圈20的温度变化范围。对于每个磁极上预埋的六个温度传感器40，它们的数据首先传输至位于磁极接口位置的数据处理单元41。磁极线圈20上的数据处理单元41负责采集六个温度传感器40的数据，采用并联组网的方式。数据处理单元41与所有的温度传感器40分别单独连接，用于获取温度传感器40的测量数据。为了满足磁极的绝缘性能要求，温度传感器40、数据处理单元41以及其连接线均需进行绝缘处理，且能够在磁极线圈20的最高温度的环境下正常工作。数据处理单元41对该磁极的所有温度传感器40的测量结果进行对比和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速磁浮悬浮磁铁，其特征在于，包括多个磁极，所述磁极包括铁芯、绕制在所述铁芯周围的线圈、磁通传感器、温度传感器和灌封层；/n所述铁芯包括：/n钢片组件，包括层叠设置的钢片，所述钢片的上边缘设置有缺口，所述缺口构造成容纳所述磁通传感器的第一沟槽；/n固定板，贴合所述钢片组件的最外侧的两钢片设置；/n螺栓，贯穿所述钢片和固定板设置，用于紧固所述钢片和固定板；/n所述线圈包括长边段、短边段及连接所述长边段和短边段的弧形段，所述温度传感器贴合所述长边段、短边段和弧形段设置，并位于所述线圈的上表面和/或下表面；所述温度传感器和磁通传感器位于所述灌封层内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速磁浮悬浮磁铁，其特征在于，包括多个磁极，所述磁极包括铁芯、绕制在所述铁芯周围的线圈、磁通传感器、温度传感器和灌封层；
所述铁芯包括：
钢片组件，包括层叠设置的钢片，所述钢片的上边缘设置有缺口，所述缺口构造成容纳所述磁通传感器的第一沟槽；
固定板，贴合所述钢片组件的最外侧的两钢片设置；
螺栓，贯穿所述钢片和固定板设置，用于紧固所述钢片和固定板；
所述线圈包括长边段、短边段及连接所述长边段和短边段的弧形段，所述温度传感器贴合所述长边段、短边段和弧形段设置，并位于所述线圈的上表面和/或下表面；所述温度传感器和磁通传感器位于所述灌封层内部。


2.根据权利要求1所述的高速磁浮悬浮磁铁，其特征在于，所述温度传感器并联设置，所述磁极还包括与所述温度传感器电联的数据处理单元。


3.根据权利要求2所述的高速磁浮悬浮磁铁，其特征在于，所述高速磁浮悬浮磁铁还包括悬浮控制器，所述磁极还...

【专利技术属性】
技术研发人员：程虎，周文武，张平洋，肖力，张兴华，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43