一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，该电磁动力装置的初级和次级安装在宽大的流体膜悬浮车底盘面和轨道面上以增加电磁耦合面积；利用流体膜悬浮车较薄的压力流体膜作为电磁耦合间隙以减小电磁耦合间隙的尺寸。本发明专利技术的流体膜悬浮车的电磁动力装置具有电磁耦合面积大、电磁耦合间隙小且具有自稳定性的特点，可显著提升流体膜悬浮车的电磁动力、电磁转换效率和功率因数，产生二维平面电磁驱动力，能有效克服流体膜悬浮车在高速行驶时的空气阻力，保障流体膜悬浮车的高速、高效、灵活行驶。

【技术实现步骤摘要】
一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置
本专利技术涉及一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，所述电磁动力装置可显著增加初级和次级之间的电磁耦合面积而提升电磁动力，显著降低初级和次级之间的电磁耦合间隙而提高电磁转换效率，保障流体膜悬浮车的高速、高效行驶。
技术介绍
将车辆稳定的悬浮在轨道之上，并实现高速度、高效率行驶一直是人类追求的梦想。提高列车动力装置的驱动力、提升运行效率是实现这个梦想所必须要解决的关键技术问题。目前，列车牵引动力装置主要分为黏着牵引和非黏着牵引两种形式。黏着牵引依靠轮轨之间的黏着力提供牵引动力，例如汽车和火车，然而，随着行驶速度的升高，列车空气阻力明显增加，轮轨之间的黏着力无法提供足够的驱动力而导致轮轨打滑，难以克服高速行驶时的空气阻力，实现更高的行驶速度。为了克服黏着牵引的局限性，可采用非黏着牵引的方式，其中，直线电机轮轨交通列车便是一种非黏着牵引列车，它依靠安装在转向架上的直线电机初级和安装于轨道上的次级之间的电磁作用力实现列车牵引，依靠轮轨承担车身重量并实现转向。直线电机电磁驱动力摆脱了轮轨之间黏着力的局限性，可以提供比黏着牵引更大的驱动力。然而，直线电机轮轨交通列车系统中仍然有三个关键技术问题难以攻克：第一、由于直线电机初级安装在转向架上，次级安装在轨道上的两条钢轨之间，初级和次级的结构和尺寸分别受到了转向架和钢轨间距的限制，局限了初级和次级之间的电磁耦合面积，又由于电磁驱动力与电磁耦合面积成正比，所以局限了列车的电磁驱动力大小，列车难以克服高速时的空气阻力，难以实现更高的行驶速度；第二，为了防止运行过程中初级和次级之间发生碰撞而产生机械摩擦，直线电机轮轨列车的初级和次级之间设计有较大的电磁耦合间隙(约8-12毫米，比旋转电机的间隙大10倍左右)，大电磁耦合间隙造成了较低的电磁转换效率、较低功率因数和较严重的边端效应(日本HSST列车直线感应电机的效率和功率因数仅为64％)，减小电磁耦合间隙并提升动力系统效率一直是本领域的研究重点和技术难点；第三，直线电机轮轨交通列车的转向架和轮对不具有流线型结构，在高速行驶时复杂的转向架和轮对结构产生较大的空气干扰阻力，进一步限制了直线电机轮轨交通列车的运行速度和效率。流体膜悬浮车系统包括流体膜悬浮车、轨道面、流体膜以及安装在列车或轨道上的动力装置等，流体膜悬浮车是一种依靠流体粘性，行驶过程中在底盘与轨道面之间依据流体动压润滑原理直接形成流体膜而使悬浮行驶的高速列车，但高速行驶时空气阻力明显增加，设计具有驱动力大和运行效率高的动力装置，实现高速和高效的悬浮行驶仍是当前需要解决的关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种驱动力大，效率高，电磁耦合间隙大小具有自稳定性，可实现二维平面运动的流体膜悬浮车电磁动力装置。为了实现上述目的，本专利技术的流体膜悬浮车的电磁动力装置，其特征在于，该悬浮列车为流体膜悬浮车，它的电磁动力装置包括：初级、次级、电磁耦合间隙，其中初级和次级(也分别称为定子和转子)设置在流体膜悬浮车宽大的底盘面和轨道面上，可显著增加初级与次级之间的电磁耦合面积，提升电磁动力；电磁耦合间隙由较薄的流体膜组成，可显著减小电磁耦合间隙，增加电磁转换效率和功率因数；大电磁耦合面积和小电磁耦合间隙的特征保障了流体膜悬浮车的高速、高效运行。所述的悬浮列车的电磁动力装置，其特征在于：初级安装在底盘面上，次级安装在轨道面上，由列车底盘上的初级绕组中通以交流电流而产生行波磁场，实现列车驱动；初级、次级、电磁耦合间隙共同组成了短初级电机形式，其中可包括短初级感应电机、短初级开关磁阻电机、短初级同步电机，短初级双馈电机等。所述的悬浮列车的电磁动力装置，其特征在于：初级安装在轨道面上，次级安装在底盘面上，由轨道面上的初级绕组中通以交流电流而产生行波磁场，实现导轨驱动；初级、次级、电磁耦合间隙组成了长初级电机形式，其中可包括长初级感应电机、长初级开关磁阻电机、长初级同步电机，长初级双馈电机等。所述的悬浮列车的电磁动力装置，其特征在于：所述初级和次级中均包含绕组，通过控制初级绕组和次级绕组中的电流可实现流体膜悬浮车的启动加速、再生制动、高速运行、无线电能传输等功能。所述的悬浮列车的电磁动力装置，其特征在于：所述初级或次级中包含绕组，绕组由空间上垂直正交布置的两组导电线圈构成；通过调节正交布置的两组导电线圈中励磁电流的大小和频率，可产生纵向、横向、旋转方向的电磁驱动力，并可以产生轨道平面上任意方向的二维电磁驱动力。所述的流体膜悬浮车的电磁动力装置，其特征在于：所述轨道面为二维宽平面，所述轨道面上不包含导轨结构，使流体膜悬浮车在轨道面上具有二维运动自由度，流体膜悬浮车在二维电磁驱动力作用下由常规列车的一维直线运动变为任意方向的二维平面运动。所述的流体膜悬浮车的电磁动力装置，其特征在于：所述流体膜状态包括气体状态、液体状态或气液混合体状态，通过选择和调节流体膜中的流体状态可调节流体膜的粘性和厚度，从而实现对流体膜悬浮车的电磁耦合间隙、电磁转换效率和功率因数的调节。目前，地表行驶的高速交通工具最高经济速度不宜超过400公里每小时，本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置可显著提高电磁驱动力和电磁转换效率，为实现超过400公里每小时的地表行驶速度提供了技术可行性。本专利技术具有以下有益效果：1、增大了电磁动力：本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置利用宽大的底盘和轨道面安装初级和次级，消除了传统轮轨列车转向架和钢轨结构对初级和次级的尺寸限制，显著的增加了电磁耦合面积，提升了电磁动力，解决了流体膜悬浮车高速行驶时空气阻力大、驱动力不足的关键技术问题。2、减小了电磁耦合间隙，提高了效率，且使电磁耦合间隙大小具有自稳定性：根据流体动压效应，流体膜的平均压力与流体膜厚度的平方成反比，使得压力流体膜的厚度，也就是电磁耦合间隙大小具有较好的自稳定性和鲁棒性，解决了常规列车中电磁耦合间隙不稳定，初级和次级之间容易产生碰撞和机械摩擦的关键技术问题；本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置利用自稳定且较薄的压力流体膜作为电磁耦合间隙，显著减小了初级和次级之间的电磁耦合间隙大小，提高了电磁转换效率，解决了常规列车电机电磁耦合间隙大、效率低、功率因数低的关键技术问题。3、实现了对电磁耦合气隙大小的调节：本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置通过流体膜的气态、液态或气液混合的汽化状态的选择和调节，实现对流体粘性和厚度的调节，进而实现了对电磁耦合间隙、电磁转换效率和功率因数调节的关键技术问题。4、实现了二维平面驱动力和二维平面运动，省略了道岔结构：本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置初级或者次级中的绕组线圈在空间上正交布置，通过控制绕组线圈中的电流大小和方向，可合成水平面上任意方向的二维电磁驱动力，实现列车的二维驱动和导向；本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置使车体由常规列车的一维直线运动变为二维平面运动，增加了轨道扩展自由度，移动方向扩展性，省略了常规列车在轨道的交叉处的复杂道岔结构。5、省略了列车转向架装置：本专利技术的流体膜悬浮车电磁动力装置的采用，省略了列车普遍存在的转向架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，其特征在于：包括：初级、次级、电磁耦合间隙，其中，初级和次级设置在流体膜悬浮车系统的底盘面和轨道面上，初级和次级之间通过电磁耦合，初级和次级之间具有电磁耦合间隙，电磁耦合间隙由流体膜填充。/n

【技术特征摘要】
1.一种流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，其特征在于：包括：初级、次级、电磁耦合间隙，其中，初级和次级设置在流体膜悬浮车系统的底盘面和轨道面上，初级和次级之间通过电磁耦合，初级和次级之间具有电磁耦合间隙，电磁耦合间隙由流体膜填充。


2.根据权利要求1所述的流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，其特征在于：初级安装在流体膜悬浮车的底盘面上，次级安装在轨道面上，由底盘面上的初级绕组中通以交流电流而产生行波磁场，实现列车驱动方式；由初级、次级和以流体膜填充的电磁耦合间隙组成短初级电机形式，其中包括，短初级感应电机、短初级开关磁阻电机、短初级同步电机，短初级双馈电机等。


3.根据权利要求1所述的流体膜悬浮车系统的电磁动力装置，其特征在于：次级安装在流体膜悬浮车的底盘面上，初级安装在轨道面上，由轨道面上的初级绕组中通以交流电流而产生行波磁场，实现导轨驱动方式；由初级、次级和以流体膜填充的电磁耦合间隙组成长初级电机形式，其中包括，长初级感应电机、长初级开关磁阻电机、长初级同步电机，长初级双馈电机等。


4.根据权利要求1所述的流体膜悬浮车系统的电磁动力装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔彬，
申请(专利权)人：崔彬，
类型：发明
国别省市：北京;11