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磁浮列車用電抗器的制作方法

文檔序號:3919370閱讀:360來源:國知局
專利名稱:磁浮列車用電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明主要涉及到磁懸浮車輛的設(shè)計(jì)領(lǐng)域,特指一種主要適用于中低速磁浮列車 的電抗器。
背景技術(shù)
磁浮列車是一種無支撐輪,完全依靠電磁力實(shí)現(xiàn)車輛與軌道無接觸的新型 軌道交通工具,隨著國內(nèi)上海龍陽站至機(jī)場高速磁浮示范線和日本愛知縣HSST中 低速磁浮運(yùn)營線的建設(shè),其優(yōu)越性逐漸被人們認(rèn)可,并引起廣大學(xué)者的關(guān)注。按速 度劃分,磁浮列車分為高速和中低速磁浮列車。其中,中低速磁浮列車是指速度 < 150km/h,尤其適用于城市或城郊的交通工具。高速和中低速兩種類型磁浮列車正常運(yùn)行 速度不一樣,其車輛結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)工作原理也完全不同。傳統(tǒng)上,中低速磁浮列車采用U型懸 浮電磁鐵懸浮車體,直線感應(yīng)電機(jī)牽引方式。如附圖1所示為中低速磁浮列車工作原理示 意圖。懸浮電磁鐵安裝在車體上,當(dāng)懸浮電磁鐵線圈通電后,產(chǎn)生沿U型懸浮電磁鐵和F型 軌道鐵芯中流通的磁通,該磁通使U型懸浮電磁鐵與F型軌道相互吸引,從而把列車懸浮起 來。在牽引方面,中低速磁浮列車采用直線感應(yīng)電機(jī)牽引方式,其扁平形、短初級安裝在車 體上,隨車輛一起運(yùn)動(dòng);其鐵鋁、鐵銅復(fù)合次級沿軌道輔設(shè)。整個(gè)車輛采用普通城市軌道交 通,如地鐵一樣的直流電源供電制式。通過受電弓提供列車用直流電源,經(jīng)車載電抗器和牽 引逆變器后,變成三相交流變頻變壓(VVVF)電源,提供給直線感應(yīng)電機(jī)的初級三相繞組,如 附圖2所示為車載牽引系統(tǒng)供電示意圖。初級三相繞組中的交流電流產(chǎn)生沿軌道運(yùn)動(dòng)的行 波磁場,該行波磁場在軌道反應(yīng)板,即直線電機(jī)次級中感應(yīng)渦流,初級行波磁場與次級感應(yīng) 渦流磁場相互作用,產(chǎn)生車輛運(yùn)動(dòng)的牽引力。這里電抗器、牽引逆變器和直線感應(yīng)電機(jī)一起 構(gòu)成了磁浮列車的車載牽引系統(tǒng)。由受電弓提供的直流電源,系由高壓交流輸電線,經(jīng)過變 電站進(jìn)行降壓、整流后得到。故此,在列車牽引系統(tǒng)工作時(shí),牽引電流首先要流過濾波電抗 器;在這里電抗器起平滑供電波形,抑制供電諧波,提高供電功率因數(shù)的作用,是牽引系統(tǒng) 必不可少的設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上,為了降低車輛重量,中低速磁浮列車采用非導(dǎo)磁的鋁合金車廂,其車輛 結(jié)構(gòu)件也盡可能選用比重輕的非鐵質(zhì)材料組成。大部分車載電氣設(shè)備采用吊掛式安裝形 式,放置于車廂底板下部。如附圖3所示為中低速磁浮列車用車載電氣設(shè)備吊掛位置示意 圖,與普通頭車牽引方式的軌道交通工具相比,采用這種牽引動(dòng)力分散的磁浮列車,其吊掛 式車載電氣設(shè)備6位于磁浮列車車輛4的下面(車輛的正中央位置),磁浮列車車輛4位于 軌道5的上方。該位置離車輛兩邊外部側(cè)面較遠(yuǎn),而離車廂內(nèi)部乘客坐位的直線距離卻很 近。吊掛式車載電氣設(shè)備6工作時(shí),因距離不同,在車廂內(nèi)部引起的電磁輻射要遠(yuǎn)大于車輛 兩邊的外部側(cè)面,故此,必須重點(diǎn)考慮這些車載電氣設(shè)備6對車廂內(nèi)部可能造成的電磁環(huán) 境污染。中低速磁浮列車牽引系統(tǒng)工作時(shí),其濾波電抗器中流過一定的電流,該電流除了 主要為直流分量外,尚存在各種高次諧波分量,這些直流和高次諧波分量電流將對外產(chǎn)生
3直流和交流電磁輻射,引起車廂內(nèi)部電磁環(huán)境污染。尤其對于裝有心臟起搏器的乘客,大的 電磁輻射可能引起起搏器非正常停止,從而對乘客帶來生命危險(xiǎn)。而鋁合金車廂結(jié)構(gòu)對吊 掛在車廂底部的電抗器產(chǎn)生的電磁輻射不能起到有效的屏蔽作用。工程實(shí)際測試表明,磁 浮列車工作時(shí),對所有車載電氣設(shè)備而言,由電抗器引起的導(dǎo)致車廂內(nèi)部局部地方電磁輻 射偏高是需要解決的主要矛盾。為了解決該矛盾,往往通過采用帶鐵芯的電抗器,或在車廂 底板墊一層導(dǎo)磁鋼板,或采用整體式鐵質(zhì)箱體來削弱車廂內(nèi)部的電磁輻射,這些方式都帶 來了整個(gè)車輛重量大大增加,減小了列車的載客能力,同時(shí)帶來懸浮車輛的能耗增加等不 利因素。故此,在電抗器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝過程,必須重視由其引起的電磁輻射問題,避免 由電抗器產(chǎn)生的電磁輻射引起列車車廂內(nèi)的電磁輻射超標(biāo),從而導(dǎo)致列車不能滿足作為營 運(yùn)交通工具的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一 種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、重量輕、能夠有效屏蔽電磁輻射從而使其符合使用標(biāo)準(zhǔn)要求的磁 浮列車用電抗器。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。一種磁浮列車用電抗器,包括空心線圈,其特征在于所述空心線圈的上方靠近磁 浮列車車輛底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件,所述空心線圈通過支撐構(gòu)件與屏蔽組件相連。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn) 所述空心線圈為不帶鐵芯的線圈。所述屏蔽組件為具有不同導(dǎo)磁特性的一層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽。所述空心線圈通過支撐構(gòu)件吊掛于磁浮列車車輛的箱體底部。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于
1、本發(fā)明為一種能有效屏蔽由電抗器線圈電流產(chǎn)生的電磁輻射,適合于中低速磁浮列 車用電抗器。采用該種電抗器,保證了載人磁浮列車車廂內(nèi)部由電抗器線圈電流產(chǎn)生的電 磁輻射符合載人交通工具的要求,解決了由電抗器引起的車廂內(nèi)部局部地方電磁輻射偏高 的主要矛盾,消除了心臟起搏器乘客可能面臨的生命危險(xiǎn)隱患;
2、本發(fā)明采用不帶鐵芯的空心線圈配合導(dǎo)磁屏蔽帽的結(jié)構(gòu),在保證有效屏蔽電磁輻射 的前提下,最大限度地減輕電抗器重量,從而減輕了整個(gè)車輛重量,提高了列車載客能力, 節(jié)省了車輛懸浮能耗;
3、本發(fā)明針對中低速磁浮列車吊掛式車載電氣設(shè)備工作時(shí),在車廂內(nèi)部引起的電磁輻 射要遠(yuǎn)大于車輛兩邊的外部側(cè)面,而車廂內(nèi)部主要電磁輻射源為電抗器的實(shí)際情況,根據(jù) 電抗器設(shè)備要求盡量輕的條件而提出。其所提出的電抗器具有制造結(jié)構(gòu)工藝簡單、成本低 的特點(diǎn),節(jié)省了整個(gè)車輛制造費(fèi)用,達(dá)到以最小的代價(jià)來達(dá)到提升性能一大步的目的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中中低速磁浮列車工作原理示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中中低速磁浮列車車載牽引系統(tǒng)供電示意圖;圖3是現(xiàn)有技術(shù)中磁浮列車用車載電氣設(shè)備吊掛位置示意圖; 圖4是本發(fā)明電抗器的框架結(jié)構(gòu)示意圖; 圖5是本發(fā)明電抗器在具體實(shí)例中的主視結(jié)構(gòu)示意圖; 圖6是本發(fā)明電抗器在具體實(shí)例中的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說明
1、空心線圈;2、高導(dǎo)磁率屏蔽帽;3、支撐構(gòu)件;4、磁浮列車車輛;5、軌道;6、車載電器
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。磁懸浮車輛也稱為磁浮列車、磁懸浮列車、磁浮車輛、磁浮交通等;本發(fā)明以下所 指的電抗器也稱濾波電抗器、濾波電感等。如圖4、圖5和圖6所示,本發(fā)明的磁浮列車用電 抗器,包括空心線圈1,空心線圈1的上方靠近磁浮列車車輛4底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件,空心 線圈1通過支撐構(gòu)件3與屏蔽組件相連。其中,空心線圈1為不帶鐵芯的線圈,屏蔽組件為 單層高導(dǎo)磁率屏蔽帽2,或?yàn)榫哂胁煌瑢?dǎo)磁特性的兩層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽2,以阻隔由電 抗器空心線圈1電流產(chǎn)生的不同頻段的電磁輻射波向車廂內(nèi)部傳播。這是根據(jù)電抗器的電 磁輻射屏蔽要求,按需設(shè)計(jì)成單層或多層結(jié)構(gòu)的。多層結(jié)構(gòu)是采用不同導(dǎo)磁特性的高導(dǎo)磁 率材料做成,以達(dá)到屏蔽由空心線圈1中電流產(chǎn)生的不同頻段的電磁輻射波的目的。本實(shí) 施例中,空心線圈1通過支撐構(gòu)件3吊掛于磁浮列車車輛4底板的底部。這樣就能將電抗 器直接吊掛于磁浮列車車輛4廂體底部,而其高導(dǎo)磁率屏蔽帽2位于空心線圈1的正上方 且位于磁浮列車車輛4底板與空心線圈1之間,以阻隔在牽引系統(tǒng)工作時(shí),電抗器空心線圈 1中電流產(chǎn)生的電磁輻射波向車廂內(nèi)部的傳播。使用本發(fā)明的技術(shù)方案后,通過對一實(shí)際磁浮列車用電抗器電磁場三維數(shù)值仿真 計(jì)算表明,當(dāng)通過最大線圈電流870A時(shí),在電抗器上方,屏蔽帽僅采用5mm厚普通導(dǎo)磁Q235 鋼板材料,其電磁輻射的漏磁場大小從不帶屏蔽帽情況下的72. 8高斯,降低至41. 5高斯, 其屏蔽效果十分明顯。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施 例,凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種磁浮列車用電抗器,包括空心線圈(1),其特征在于所述空心線圈(1)的上方靠近磁浮列車車輛(4)底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件,所述空心線圈(1)通過支撐構(gòu)件(3)與屏蔽組件相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮列車用電抗器,其特征在于所述空心線圈(1)為不帶鐵 芯的線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁浮列車用電抗器,其特征在于所述屏蔽組件為具有不同 導(dǎo)磁特性的一層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的磁浮列車用電抗器,其特征在于所述空心線圈(1) 通過支撐構(gòu)件(3)吊掛于磁浮列車車輛(4)底板的底部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁浮列車用電抗器,包括空心線圈,所述空心線圈的上方靠近磁浮列車車輛底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件,所述空心線圈通過支撐構(gòu)件與屏蔽組件相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、重量輕、能夠有效屏蔽電磁輻射等特點(diǎn)。
文檔編號B60L13/04GK101982858SQ20101050568
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉少克, 吳馥蓮, 李 杰, 陶詩駿, 齊洪峰 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司
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