集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子实现常导电磁吸力悬浮。所述长定子直线同步电机的定子的铁心与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽。本实用新型专利技术提供一种集成悬浮导向牵引功能为一体的常导磁悬浮机构，机构横向移动时，机构自动产生电磁复位力，迫使长定子同步电机的定子与动子的铁心中心线对齐，从而确保该机构处于正确的位置。可用于常导型高速与中低速磁浮列车上，具有磁浮车的结构大大简化，车辆重量减轻及系统效率高的优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及磁悬浮机车设备，尤其是常导型磁悬浮列车的集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构设备制造领域。
技术介绍
常导磁浮列车，无论是高速还是中低速系统都涉及悬浮、导向与直线牵引环节。在现有的高速常导磁浮系统中，悬浮与牵引均用长定子同步电机来实现即安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上的电机的动子(即悬浮电磁铁)实现悬浮；给电机的定子绕组中通过对称三相电流时，定子绕组产生行波磁场，它与电机动子磁场作用产生纵向牵引力。为使磁浮车能够位于轨道中央和能够通过弯道，现有的高速磁浮车额外增加了电磁导向系统，它实际是另一对(或多对)电磁铁，通过对电磁力的控制使列车始终位于轨道中央。电磁导向系统的加入增加了磁浮车的复杂性，也增加了列车的重量， 给列车的设计，设备的安装增加了困难，降低了列车的可靠性。现有的中低速磁浮列车悬浮电磁铁采用U型结构。这样，列车的导向问题自然得到了解决，因为一旦车辆发生横向移动，安装在车上的悬浮电磁铁将与安装在地面轨道梁上的U型铁轭产生位移，气隙磁场将产生一个回复力，使磁浮车自动对中。所以它不需要额外的导向环节。但列车的牵引采用短定子直线异步牵引电动机，它与电磁悬浮系统无关。 由于直线感应电机的磁路与电路的不连续，当电机运行时，在电机的气隙磁场中就会产生所谓的“端部效应”。端部效应极大地降低了牵引电机的效率。同时由于直线感应电机的工作气隙大，电机的损耗很大。由于电机和逆变器安装在车上，车辆的自重大，悬浮消耗的功率大，系统效率低。
技术实现思路
鉴于以上陈述的已有方案的不足，本技术的目的是提供一种集成悬浮导向牵引功能为一体的常导磁悬浮机构，使之能克服现有技术的以上缺点。本技术的目的是基于如下分析和方案提出和实现的集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子实现常导电磁吸力悬浮。长定子直线同步电机的定子的铁心与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽。本技术提供一种集成悬浮导向牵引功能为一体的常导磁悬浮机构，机构横向移动时，机构自动产生电磁复位力，迫使长定子同步电机的定子与动子的铁心中心线对齐， 从而确保该机构处于正确的位置。可用于常导型高速与中低速磁浮列车上，具有磁浮车的结构大大简化，车辆重量减轻及系统效率高的优点。附图说明图1是本技术中长定子直线同步电机的定子与动子位置示意图。图2是悬浮与牵引时，长定子直线同步电机的定子与动子的结构示意图。图3是机构横向位移时，长定子直线同步电机的定子与动子间磁场示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的结构作进一步的详述。图1表达了沿轨道长度方向的纵向剖面图，集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子(100)与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子(300)实现常导电磁吸力悬浮。不失一般性，图2和图3可视为图1 的K-K剖面，长定子直线同步电机的定子的铁心(120)与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心(320)上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽(如图中101，102，103和301，302， 303)。电机动子、气隙O00)与电机定子构成磁路。通过控制悬浮电磁铁(即电机动子) 励磁绕组(310)中的电流，可以控制悬浮电磁铁所产生的电磁吸力的大小，从而实现电磁吸力悬浮。电机的定子上安装有对称三相绕组(110)，电机定子的极距与电机动子(即悬浮电磁铁)的极距相同，图中(310)为电机动子的一电磁铁励磁绕组。当电机的定子绕组中通过对称三相电流时，定子绕组产生行波磁场，它与悬浮电磁铁磁场作用产生纵向牵引力 (其磁场作用方向如图2中箭头所示)，使电机动子沿纵向运行。通过对长定子直线同步电机的控制，可以实现牵引力与悬浮力的完全解耦，换句话说两个力相互间没有影响。在本技术机构中悬浮与牵引功能均通过长定子同步电机实现，这与常导高速磁浮类似。当机构横向移动时，长定子同步电机的定子与动子的铁心(槽中心)中心线也产生横向位移，结果自动产生了横向磁通，从而自动产生电磁复位(导向)力，迫使长定子同步电机的定子与动子的铁心中心(槽中心)线对齐，从而确保该机构处于正确的位置。该机构采用在长定子电机的定子铁心与动子电磁铁(即悬浮电磁铁)的铁心上开出多条等宽非铁磁纵向槽的特殊结构，实现机构的被动电磁导向功能而不必增加额外的独立电磁导向机构。在正常情况下，长定子同步电机的定子与动子的铁心中心线(或槽中心线)重合，定子与动子间的磁场只有纵向By分量；当机构横向移动时，长定子同步电机的定子与动子的铁心(或槽)中心线也产生横向位移，定子与动子间磁场分布如附图3所示。此时定子与动子间的磁场将具有横向Bx与纵向By两个分量。磁通的横向分量Bx产生的电磁力的方向在减小横向位移的方向上，即，它是复位(导向)力，在该力的作用下，该机构能自动迫使长定子同步电机的定子与动子的铁心中心(槽中心)线对齐，从而确保该机构处于正确的位置。在定子与动子间磁场的By分量不变(即悬浮力不变)的条件下，横向位移越大，导向力越大，所以机构能够实现可靠的导向。本技术中，导向力由定子与动子间磁场的横向分量Bx产生，一切通过改变定子与动子间磁路形状或附加永磁体从而在横向位移增大时，磁场横向分量自动增大以产生更大导向力的方法，其原理与本技术相同，均在本技术的包括之中，但不如本技术简单可靠。另外。本技术所述等宽非铁磁纵向槽显然包括以空气为填充物构成的等宽非铁磁纵向槽空间，在实际实施时，等宽非铁磁纵向槽填充非空气的其它常规非铁磁材料更为有效实用。与目前的中低速磁浮列车相比，本技术将悬浮导向牵引功能集成在一起，不需要专用的悬浮电磁铁。电机定子和逆变器均安装在地面，磁浮车的结构大大简化，车辆重量减轻，效率提高。与目前的高速磁浮列车相比，它没有额外的电磁导向系统，车辆的设备减少，自重轻，系统简化。所以该方案具有目前常导型高速与中低速磁浮列车的优点。权利要求1.集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子实现常导电磁吸力悬浮，其特征在于，所述长定子直线同步电机的定子的铁心与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽。2.根据权利要求1所述之集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，其特征在于，所述等宽非铁磁纵向槽内填充有非铁磁材料。专利摘要本技术公开了一种集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子实现常导电磁吸力悬浮。所述长定子直线同步电机的定子的铁心与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽。本技术提供一种集成悬浮导向牵引功能为一体的常导磁悬浮机构，机构横向移动时，机构自动产生电磁复位力，迫使长定子同步电机的定子与动子的铁心中心线对齐，从而确保该机构处于正确的位置。可用于常导型高速与中低速磁浮列车上，具有磁浮车的结构大大简化，车辆重量减轻及系统效率高的优点。文档编号B60L13/04GK202163328SQ20112025本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．集成悬浮导向牵引功能的磁浮机构，由安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的定子与安装在磁浮车上用作悬浮电磁铁的电机的动子实现常导电磁吸力悬浮，其特征在于，所述长定子直线同步电机的定子的铁心与用作悬浮电磁铁的电机的动子的铁心上对称相向设置有多条等宽非铁磁纵向槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张昆仑，郭小舟，董金文，刘国清，靖永志，王滢，王莉，郭育华，蒋启龙，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：90