电磁铁涡流试验装置及方法，包括悬浮电磁铁模块，其特征在于：还包括安装悬浮电磁铁模块的支架、支撑在支架上且位于悬浮电磁铁模块上方的转盘、用于驱动转盘转动的驱动组件、设置在悬浮电磁铁模块上且用于测量气隙磁场的霍尔元件和设置在悬浮电磁铁模块上且用于测量悬浮吸力的拉力传感器，转盘水平设置，随驱动组件的驱动而转动，使悬浮电磁铁模块与转盘相对运动感应出涡流。本发明专利技术用转盘的运转的方式模拟磁浮列车运行时悬浮电磁铁与F轨的相对运动，得到气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线，用实时曲线图反映钢轨涡流对悬浮电磁铁吸力的影响，为悬浮电磁铁设计提供数据参考，使试验条件更加接近悬浮列车的运行工况，提高试验的仿真精度。
【技术实现步骤摘要】
电磁铁涡流试验装置及方法
本专利技术涉及电磁铁涡流试验装置，属于悬浮控制
技术介绍
悬浮控制技术是磁浮列车的核心技术，电磁铁是悬浮控制系统的执行元件，用于提供完成悬浮功能所需要的电磁力，其电磁特性直接影响悬浮控制系统的性能。中低速磁浮列车的轨道是采用无叠片钢轨的形式，列车在运行过程中，电磁铁会与轨道发生相对运动导致轨道切割磁感线，在轨道中感应出涡流。这种涡流现象最早被德国和日本的学者所发现，他们从悬浮吸力和阻力等方面进行了研究。研究表明，F轨的这种涡流现象造成了悬浮气隙中的磁通密度减弱进而导致了悬浮吸力的下降，并随着速度的升高而增大，且越靠近车辆头部越明显。运动电磁铁引入的涡流在电磁铁两端所对应的轨道处表现较大的密度，而在电磁铁中间所对应的轨道处表现较小的密度，且两端的涡流方向相反，车辆运动前端的轨道涡流削弱悬浮磁场，而后端的轨道涡流则加强悬浮磁场。在相同悬浮载荷下，电磁铁电流将增加，温升增加。为设计符合车辆运行要求的电磁铁，需要准确计算涡流对电磁铁吸力影响的大小。由于涡流受到钢轨材料、速度等多种因素影响，通过解析法或数值法计算难度较大，计算数据缺少试验验证。本专利技术通过实际测试电磁铁在不同车速不同气隙条件下的悬浮吸力，对比计算得出涡流对电磁铁的影响，可验证解析法或数值法计算数据，为电磁铁设计提供参考。目前中低速磁浮列车的运行速度预计可达到160km/h，轨道中涡流的影响不容忽视，为验证电磁铁方案是否可以满足中低速磁浮列车提速的要求以及载客量等指标，需对列车的电磁铁模块方案进行校核，并仿真电磁铁在动态运行状态下的钢轨涡流的特点以及其对悬浮吸力的影响。
技术实现思路
本专利技术提供的电磁铁涡流试验装置及方法，用转盘的运转的方式模拟磁浮列车运行时悬浮电磁铁与F轨的相对运动，即利用小型化的试验装置来验证钢轨涡流对悬浮电磁铁悬浮吸力的影响，得到气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线，用实时曲线图反映钢轨涡流对悬浮电磁铁吸力的影响，为悬浮电磁铁设计提供数据参考，使试验条件更加接近悬浮列车的运行工况，提高试验的仿真精度。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：电磁铁涡流试验装置，包括悬浮电磁铁模块，其特征在于：还包括安装悬浮电磁铁模块的支架、支撑在支架上且位于悬浮电磁铁模块上方的转盘、用于驱动转盘转动的驱动组件、设置在悬浮电磁铁模块上且用于测量气隙磁场的霍尔元件和设置在悬浮电磁铁模块上且用于测量悬浮吸力的拉力传感器，转盘水平设置，随驱动组件的驱动而转动，使悬浮电磁铁模块与转盘相对运动感应出涡流。优选的，所述的支架包括支撑座和固定在支撑座上的安装臂，悬浮电磁铁模块装在安装臂上，转盘同轴支撑在支撑座上，驱动组件装在支撑座中且与转盘传动连接。优选的，所述的安装臂呈倾斜设置的L字型，下端与支撑座固定，上端与悬浮电磁铁模块连接，使悬浮电磁铁模块设置在支撑座外周且位于转盘下方。优选的，所述的悬浮电磁铁模块呈与转盘同轴的圆弧状且数量为两个，每个悬浮电磁铁模块均与两个安装臂连接，悬浮电磁铁模块的端部分别与安装臂上端连接，两个悬浮电磁铁模块在支撑座外周对称分布。优选的，所述的支撑座上装有与转盘同轴的止推轴承，转盘支撑在止推轴承上，在转盘转动时带动止推轴承同步转动。优选的，所述的驱动组件包括装在支撑座中的电机和与电机输出轴同轴连接的连接轴，连接轴沿转盘中轴线设置在支撑座中，连接轴通过径向轴承与转盘同轴连接，以带动转盘转动。优选的，所述的霍尔元件为三维霍尔磁敏传感器，霍尔元件呈贴片形状且紧贴于悬浮电磁铁模块的极板表面，霍尔元件在悬浮电磁铁模块的极板表面呈矩阵分布。电磁铁涡流试验方法，采用以上所述的电磁铁涡流试验装置进行试验，其特征在于：驱动转盘转动，使转盘与悬浮电磁铁模块之间感应出涡流，形成动态气隙磁场，通过霍尔元件测量气隙磁场并根据气隙磁场数据计算出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力，通过拉力传感器直接测量出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力，将计算出的悬浮吸力和直接测量出的悬浮吸力互相校正，得到气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线。优选的，“根据气隙磁场数据计算出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力”是指将多个呈矩阵分布的霍尔元件的测量数据进行多尺度离散小波分析形成拟合磁场数据，再用形成的拟合磁场数据，结合吸力计算公式计算出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力。优选的，调整转盘的速度，改变转盘与悬浮电磁铁模块之间形成的涡流，使气隙磁场变化，得到多个气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线和/或调整转盘与悬浮电磁铁模块之间的垂向间隙，得到不同气隙下气隙磁场与悬浮吸力的对应关系变化。专利技术的有益效果是：1.本专利技术的电磁铁涡流试验装置中悬浮电磁铁模块安装在支架上，转盘位于悬浮电磁铁模块的上方，随驱动组件的驱动而转动，使悬浮电磁铁模块与转盘相对运动感应出涡流，形成动态气隙磁场，用转盘的运转的方式模拟磁浮列车运行时悬浮电磁铁与F轨的相对运动，即利用小型化的试验装置来验证钢轨涡流对悬浮电磁铁悬浮吸力的影响。2.支撑座上装有与转盘同轴的止推轴承，转盘支撑在止推轴承上，连接轴通过径向轴承与转盘同轴连接，止推轴承提供径向轴向力，通过止推轴承抵消转盘与悬浮电磁铁模块之间的吸力对转盘转动的影响，通过径向轴承来抵消转盘与悬浮电磁铁模块之间的径向吸力对转盘转动的影响，提高整个试验装置的运行可靠性。3.用霍尔元件来测量转盘与悬浮电磁铁模块之间形成的气隙磁场，并利用气隙磁场数据与悬浮吸力之间的关系计算出悬浮吸力大小，同时通过拉力传感器直接测量出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力，将计算出的悬浮吸力和直接测量出的悬浮吸力互相校正，得到气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线，用实时曲线图反映钢轨涡流对悬浮电磁铁吸力的影响，通过对比悬浮吸力的变化得出不同速度下涡流对吸力的影响，为悬浮电磁铁设计提供数据参考。4.用霍尔元件测量气隙磁场，用拉力传感器直接测量悬浮吸力，将计算出的悬浮吸力与直接测量出的悬浮吸力进行互相校正，得到更为精准的悬浮吸力实时数据，提高试验的精准性和可靠性。5.在悬浮电磁铁模块的极板上贴紧多个矩阵分布的霍尔元件，将多个霍尔元件的测量数据进行多尺度离散小波分析形成拟合磁场数据，再用形成的拟合磁场数据，结合吸力计算公式计算出悬浮电磁铁模块的悬浮吸力，提高计算准确性，保证计算出的悬浮吸力与直接测量出的悬浮吸力更接近，从而提高气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线的精准性，保证试验过程中准确有效的反映钢轨涡流对悬浮电磁铁吸力的影响。6.调整转盘的转速，使转盘与悬浮电磁铁模块之间的气隙磁场变化，调整转盘与悬浮电磁铁模块之间的垂向间隙，即可调节气隙宽度，从而得到多个气隙磁场与悬浮吸力的对应关系曲线以及不同气隙下气隙磁场与悬浮吸力的对应关系变化，使试验条件更加接近悬浮列车的运行工况，提高试验的仿真精度。附图说明图1为本专利技术的电磁铁涡流试验装置的结构示意图。具体实施方式下面结合图1对本专利技术的实施例做详细说明。电磁铁涡流试验装置，包括悬浮电磁铁模块1，其特征在于：还包括安装悬本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电磁铁涡流试验装置，包括悬浮电磁铁模块（1），其特征在于：还包括安装悬浮电磁铁模块（1）的支架（2）、支撑在支架（2）上且位于悬浮电磁铁模块（1）上方的转盘（3）、用于驱动转盘（3）转动的驱动组件（4）、设置在悬浮电磁铁模块（1）上且用于测量气隙磁场的霍尔元件和设置在悬浮电磁铁模块（1）上且用于测量悬浮吸力的拉力传感器，转盘（3）水平设置，随驱动组件（4）的驱动而转动，使悬浮电磁铁模块（1）与转盘（3）相对运动感应出涡流。/n
【技术特征摘要】
1.电磁铁涡流试验装置，包括悬浮电磁铁模块（1），其特征在于：还包括安装悬浮电磁铁模块（1）的支架（2）、支撑在支架（2）上且位于悬浮电磁铁模块（1）上方的转盘（3）、用于驱动转盘（3）转动的驱动组件（4）、设置在悬浮电磁铁模块（1）上且用于测量气隙磁场的霍尔元件和设置在悬浮电磁铁模块（1）上且用于测量悬浮吸力的拉力传感器，转盘（3）水平设置，随驱动组件（4）的驱动而转动，使悬浮电磁铁模块（1）与转盘（3）相对运动感应出涡流。
2.根据权利要求1所述的电磁铁涡流试验装置，其特征在于：所述的支架（2）包括支撑座（21）和固定在支撑座（21）上的安装臂（22），悬浮电磁铁模块（1）装在安装臂（22）上，转盘（3）同轴支撑在支撑座（21）上，驱动组件（4）装在支撑座（21）中且与转盘（3）传动连接。
3.根据权利要求2所述的电磁铁涡流试验装置，其特征在于：所述的安装臂（22）呈倾斜设置的L字型，下端与支撑座（21）固定，上端与悬浮电磁铁模块（1）连接，使悬浮电磁铁模块（1）设置在支撑座（21）外周且位于转盘（3）下方。
4.根据权利要求3所述的电磁铁涡流试验装置，其特征在于：所述的悬浮电磁铁模块（1）呈与转盘（3）同轴的圆弧状且数量为两个，每个悬浮电磁铁模块（1）均与两个安装臂（22）连接，悬浮电磁铁模块（1）的端部分别与安装臂（22）上端连接，两个悬浮电磁铁模块（1）在支撑座（21）外周对称分布。
5.根据权利要求4所述的电磁铁涡流试验装置，其特征在于：所述的支撑座（21）上装有与转盘（3）同轴的止推轴承（23），转盘（3）支撑在止推轴承（23）上，在转盘（3）转动时带动止推轴承（23）同步转动。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，何云风，王鹏，张蕾，李汛保，裴亚伟，向天歌，
申请(专利权)人：中车株洲电机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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