本发明专利技术提供了一种涡流制动装置及其制动方法，涉及磁悬浮制动装置技术领域。本申请中，高速行驶中的磁悬浮列车需要制动时则驱动电机工作，使得升降机构将磁体座向外推出并靠近感应板，悬浮架构架位移带动磁体座沿磁轨延伸方向的运动，而固定设置在轨道基座的感应板因切割磁体座上永磁体的磁感线而产生电涡流，电涡流在永磁体磁场的作用下产生洛伦磁力作为制动力，且该制动力的大小可通过调节感应板与磁体座之间的间隔距离来控制。本申请中采用永磁体替代电磁铁励磁，没有热效应产生，减少了部件因不必要的热载荷而造成的多余损耗，延长部件寿命。且不需要额外电源提供电磁场，不仅节约了大量的电源，还大大减轻了转向架上悬挂设备的重量。设备的重量。设备的重量。
【技术实现步骤摘要】
一种涡流制动装置及其制动方法
[0001]本专利技术涉及磁悬浮制动装置
，具体而言，涉及一种涡流制动装置及其制动方法。
技术介绍
[0002]随着社会的发展，人们对更高速度的轨道交通系统的需求也日益增加，而列车运行速度的提高对制动系统的性能提出了更高的要求，其要能使高速运行的车辆获得有效的制动，实现安全平稳的停车。涡流制动的突出优点是无机械磨损、无气味、无噪声，在很大的速度范围内制动力具有平坦的特性，且制动力可控。涡流制动可使车辆在减速过程中保持较高的减速度，缩短制动距离，减少磨损，提高运行经济性。
[0003]但是，电磁涡流制动是通过向电磁铁内通入励磁电流来产生磁场，当电路失效时，由于失去励磁，将直接导致制动力的丧失，为避免此情况发生，需在车辆上安装电磁涡流制动专用的大容量后备电池，而且电磁涡流制动施加时励磁所需的能量较高，而电磁铁能源利用率较低，不仅使得电磁涡流制动的效率较低，还影响列车的轻量化设计。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种涡流制动装置及其制动方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供一种涡流制动装置，包括设置于轨道基座内壁上的感应板和设置于悬浮架构架两侧的制动组件，所述感应板沿所述轨道基座延伸方向设置，所述感应板由导电的非铁磁材料制成；其中，所述制动组件包括升降机构和磁体座，所述升降机构的一端与所述悬浮架构架的垂直于地面的外侧面相连；所述磁体座与所述升降机构的另一端相连，所述磁体座与所述感应板位于同一高度且相互平行，所述磁体座靠近所述感应板的表面沿所述轨道基座的延伸方向均匀且无间隙地设置有多个永磁体，多个所述永磁体按不同预设的充磁方向呈直线排列。
[0006]在本申请的一些实施例中，多个所述永磁体按Halbach永磁阵列的充磁方向呈直线排列，所述Halbach永磁阵列的强磁场侧面靠近所述感应板的一侧设置。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述Halbach永磁阵列的磁化角度为30
°
至90
°
。
[0008]在本申请的一些实施例中，多个所述永磁体按对极式的充磁方向呈直线排列，所述按对极式的充磁方向呈直线排列的设置表现为：所有的所述永磁体的充磁方向与所述轨道基座的延伸方向平行，相邻所述永磁体的充磁方向相反。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述升降机构包括伸缩杆、撑杆、线性导向管、弹簧和止挡件，多个所述线性导向管固定设置于所述悬浮架构架，所述伸缩杆和所述撑杆分别套设于所述线性导向管内，所述伸缩杆和所述撑杆平行设置，所述弹簧套设于所述撑杆上，且所述弹簧的两端分别抵接所述线性导向管和所述止挡件，所述伸缩杆和所述撑杆分别与所述磁体座的同一侧固定相连。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述升降机构还包括设置于车体的控制器，所述磁体座上设置有位移传感器，所述位移传感器用于测量所述感应板与所述磁体座的间隙距离，所述控制器分别与所述升降机构和所述位移传感器相连。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述轨道基座沿其延伸方向设置不同时速区段，根据所述时速区段，沿所述轨道基座的延伸方向设置不同厚度、不同电导率和/或不同宽度的所述感应板。
[0012]本专利技术还提供一种涡流制动装置的制动方法，磁悬浮列车采用上述涡流制动装置进行制动，所述制动方法包括：
[0013]磁悬浮列车制动时，涡流制动装置工作使得设置于所述悬浮架构架两侧的所述升降机构沿其轴向做直线往复运动；所述磁体座随着所述升降机构的运动而靠近设置于所述轨道基座内壁上的所述感应板；随着所述悬浮架构架的移动带动所述磁体座相对所述感应板运动，所述感应板切割所述磁体座上所述永磁体的磁感线而产生电涡流；所述电涡流在所述永磁体的磁场作用下产生与所述悬浮架构架位移方向相反的洛伦磁力，以使得磁悬浮列车制动。
[0014]进一步地，上述涡流制动装置的制动方法中还包括：所述轨道基座沿其延伸方向设置不同的时速段，在不同的所述时速段设置不同的所述感应板，所述感应板的设置方法包括：
[0015]获取第一信息和第二信息，所述第一信息为当前所述时速段对应的预设行车速率；所述第二信息为所述磁体座中的永磁阵列沿所述轨道基座延伸方向的长度信息，所述永磁阵列采用Halbach阵列排列；
[0016]根据所述第一信息，得到第一参数，所述第一参数包括所述感应板的电导率和相对磁导率；根据所述第一信息和所述第二信息，得到第二参数，所述第二参数为所述第一信息和所述第二信息的比值；根据所述第一参数和所述第二参数，得到所述感应板的临界厚度值。
[0017]优选地，上述涡流制动装置的制动方法还包括：通过调整所述感应板与所述磁体座的间距以调节制动力的大小，所述感应板与所述磁体座的间距调节方法包括：
[0018]获取第三信息和第四信息，所述第三信息为车体的实时的总质量和制动减速度；所述第四信息为所述感应板与所述磁体座的实际间距；根据所述第三信息和预设制动减速度，得到所述车体的制动力调节值；根据所述制动力调节值，得到理论间隙值；根据所述理论间隙值和所述第四信息，得到所述感应板与所述磁体座的间距调节值。
[0019]本专利技术至少包含以下有益效果：
[0020]一方面，本申请提供一种涡流制动装置，当高速行驶中的车体需要制动时则驱动电机工作，使得升降机构将磁体座向外推出并靠近感应板，悬浮架构架移动带动磁体座沿磁轨延伸方向运动，而固定设置在轨道基座内壁的感应板因切割磁体座上永磁体的磁感线而产生电涡流，电涡流在永磁体磁场的作用下产生洛伦磁力，且洛伦兹力的方向与车体的行驶方向相反，进而实现对车体的制动作用。与现有技术相比，本申请中采用永磁体替代电磁铁励磁，没有电流流过磁体而产生的热效应，在制动力相同的情况下，本申请的永磁体温升效应远小于电磁铁，减少了部件因不必要的热载荷而造成的多余损耗，延长部件寿命。同时，本实施例中的涡流制动装置不需要额外提供电源励磁，不仅节约了大量的电能，还大大
减轻了悬浮架构架上悬挂设备的重量，能满足磁悬浮列车高速行驶、所需制动力水平高、轻量化的要求。再者，由于不需要额外电源励磁，本申请的涡流制动装置解决了电磁涡流制动装置由于散热效果较差，而致使磁极温升过高而导致列车制动性能差的问题。
[0021]再者，现有的制动装置的制动器与导体之间的大多采用垂向(垂直于地面的方向)布置，制动器与导体之间相对作垂向运动，产生切向(车体行驶的反方向)制动力的同时还会产生垂向的吸引力，而该垂向的吸引力可能会对高温超导磁悬浮系统的悬浮性能产生不利影响。而本申请的涡流制动装置中的感应板与制动组件之间采用水平(平行于地面的方向)布置，且两者间在产生切向(车体行驶的反方向)制动力的同时产生水平斥力，有效避免对磁悬浮系统的悬浮性能产生不利影响。且与现有装置中的垂向布置相比，本申请提出的水平布置避免了对悬浮架构架产生垂直向下的吸引力而影响车体的悬浮性能，更适应对载荷敏感的磁悬浮交通系统。此外，由于制动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种涡流制动装置，其特征在于，包括设置于轨道基座(10)内壁上的感应板(8)和设置于悬浮架构架(12)两侧的制动组件(101)，所述感应板(8)沿所述轨道基座(10)延伸方向设置，所述感应板(8)由导电的非铁磁材料制成；其中，所述制动组件(101)包括：升降机构，所述升降机构的一端与所述悬浮架构架(12)的垂直于地面的外侧面相连；磁体座(2)，所述磁体座(2)与所述升降机构的另一端相连，所述磁体座(2)与所述感应板(8)位于同一高度且相互平行，所述磁体座(2)靠近所述感应板(8)的表面沿所述轨道基座(10)的延伸方向均匀且无间隙地设置有多个永磁体(1)，多个所述永磁体(1)按不同预设的充磁方向呈直线排列。2.根据权利要求1所述的涡流制动装置，其特征在于：多个所述永磁体(1)按Halbach永磁阵列的充磁方向呈直线排列，所述Halbach永磁阵列的强磁场侧面靠近所述感应板(8)的一侧设置。3.根据权利要求2所述的涡流制动装置，其特征在于：所述Halbach永磁阵列的磁化角度为30
°
至90
°
。4.根据权利要求1所述的涡流制动装置，其特征在于：多个所述永磁体(1)按对极式的充磁方向呈直线排列，所述按对极式的充磁方向呈直线排列的设置表现为：所有的所述永磁体(1)的充磁方向与所述轨道基座(10)的延伸方向平行，相邻所述永磁体(1)的充磁方向相反。5.根据权利要求1所述的涡流制动装置，其特征在于：所述升降机构包括伸缩杆(6)、撑杆(5)、线性导向管(3)、弹簧(4)和止挡件(7)，多个所述线性导向管(3)固定设置于所述悬浮架构架(12)，所述伸缩杆(6)和所述撑杆(5)分别套设于所述线性导向管(3)内，所述伸缩杆(6)和所述撑杆(5)平行设置，所述弹簧(4)套设于所述撑杆(5)上，且所述弹簧(4)的两端分别抵接所述线性导向管(3)和所述止挡件(7)，所述伸缩杆(6)和所述撑杆(5)分别与所述磁体座(2)的同一侧固定相连。6.根据权利要求1所述的涡流制动装置，其特征在于：所述升降机构还包括设置于车体(9)的控制器，所述磁体座(2)上设置有位移传感器(14)，所述位移传感器(14)用于测量所述感应板(8)与所述磁体座(2)的间隙距离，所述控制器分别与所述升降机构和所述位移传感器(14)相连。7.根据权利要求1所述的涡流制动装...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫华，邓自刚，曾培洋，朱建梅，向雨晴，张江华，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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