專利名稱：集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磁懸浮機(jī)車設(shè)備，尤其是常導(dǎo)型磁懸浮列車的集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)設(shè)備制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常導(dǎo)磁浮列車，無論是高速還是中低速系統(tǒng)都涉及懸浮、導(dǎo)向與直線牽引環(huán)節(jié)。在現(xiàn)有的高速常導(dǎo)磁浮系統(tǒng)中，懸浮與牽引均用長定子同步電機(jī)來實(shí)現(xiàn)即安裝在地面軌道梁上的長定子直線同步電機(jī)的定子與安裝在磁浮車上的電機(jī)的動(dòng)子(即懸浮電磁鐵)實(shí)現(xiàn)懸??；給電機(jī)的定子繞組中通過對稱三相電流時(shí)，定子繞組產(chǎn)生行波磁場，它與電機(jī)動(dòng)子磁場作用產(chǎn)生縱向牽引力。為使磁浮車能夠位于軌道中央和能夠通過彎道，現(xiàn)有的高速磁浮車額外增加了電磁導(dǎo)向系統(tǒng)，它實(shí)際是另一對(或多對)電磁鐵，通過對電磁力的控制使列車始終位于軌道中央。電磁導(dǎo)向系統(tǒng)的加入增加了磁浮車的復(fù)雜性，也增加了列車的重量， 給列車的設(shè)計(jì)，設(shè)備的安裝增加了困難，降低了列車的可靠性?，F(xiàn)有的中低速磁浮列車懸浮電磁鐵采用U型結(jié)構(gòu)。這樣，列車的導(dǎo)向問題自然得到了解決，因?yàn)橐坏┸囕v發(fā)生橫向移動(dòng)，安裝在車上的懸浮電磁鐵將與安裝在地面軌道梁上的U型鐵軛產(chǎn)生位移，氣隙磁場將產(chǎn)生一個(gè)回復(fù)力，使磁浮車自動(dòng)對中。所以它不需要額外的導(dǎo)向環(huán)節(jié)。但列車的牽引采用短定子直線異步牽引電動(dòng)機(jī)，它與電磁懸浮系統(tǒng)無關(guān)。 由于直線感應(yīng)電機(jī)的磁路與電路的不連續(xù)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在電機(jī)的氣隙磁場中就會(huì)產(chǎn)生所謂的“端部效應(yīng)”。端部效應(yīng)極大地降低了牽引電機(jī)的效率。同時(shí)由于直線感應(yīng)電機(jī)的工作氣隙大，電機(jī)的損耗很大。由于電機(jī)和逆變器安裝在車上，車輛的自重大，懸浮消耗的功率大，系統(tǒng)效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上陳述的已有方案的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種集成懸浮導(dǎo)向牽引功能為一體的常導(dǎo)磁懸浮機(jī)構(gòu)，使之能克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是基于如下分析和方案提出和實(shí)現(xiàn)的集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)，由安裝在地面軌道梁上的長定子直線同步電機(jī)的定子與安裝在磁浮車上用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子實(shí)現(xiàn)常導(dǎo)電磁吸力懸浮。長定子直線同步電機(jī)的定子的鐵心與用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子的鐵心上對稱相向設(shè)置有多條等寬非鐵磁縱向槽。本實(shí)用新型提供一種集成懸浮導(dǎo)向牽引功能為一體的常導(dǎo)磁懸浮機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)自動(dòng)產(chǎn)生電磁復(fù)位力，迫使長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心中心線對齊， 從而確保該機(jī)構(gòu)處于正確的位置?？捎糜诔?dǎo)型高速與中低速磁浮列車上，具有磁浮車的結(jié)構(gòu)大大簡化，車輛重量減輕及系統(tǒng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型中長定子直線同步電機(jī)的定子與動(dòng)子位置示意圖。[0010]圖2是懸浮與牽引時(shí)，長定子直線同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是機(jī)構(gòu)橫向位移時(shí)，長定子直線同步電機(jī)的定子與動(dòng)子間磁場示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳述。圖1表達(dá)了沿軌道長度方向的縱向剖面圖，集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)由安裝在地面軌道梁上的長定子直線同步電機(jī)的定子(100)與安裝在磁浮車上用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子(300)實(shí)現(xiàn)常導(dǎo)電磁吸力懸浮。不失一般性，圖2和圖3可視為圖1 的K-K剖面，長定子直線同步電機(jī)的定子的鐵心(120)與用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子的鐵心(320)上對稱相向設(shè)置有多條等寬非鐵磁縱向槽(如圖中101，102，103和301，302， 303)。電機(jī)動(dòng)子、氣隙O00)與電機(jī)定子構(gòu)成磁路。通過控制懸浮電磁鐵(即電機(jī)動(dòng)子) 勵(lì)磁繞組(310)中的電流，可以控制懸浮電磁鐵所產(chǎn)生的電磁吸力的大小，從而實(shí)現(xiàn)電磁吸力懸浮。電機(jī)的定子上安裝有對稱三相繞組(110)，電機(jī)定子的極距與電機(jī)動(dòng)子(即懸浮電磁鐵)的極距相同，圖中(310)為電機(jī)動(dòng)子的一電磁鐵勵(lì)磁繞組。當(dāng)電機(jī)的定子繞組中通過對稱三相電流時(shí)，定子繞組產(chǎn)生行波磁場，它與懸浮電磁鐵磁場作用產(chǎn)生縱向牽引力 (其磁場作用方向如圖2中箭頭所示)，使電機(jī)動(dòng)子沿縱向運(yùn)行。通過對長定子直線同步電機(jī)的控制，可以實(shí)現(xiàn)牽引力與懸浮力的完全解耦，換句話說兩個(gè)力相互間沒有影響。在本實(shí)用新型機(jī)構(gòu)中懸浮與牽引功能均通過長定子同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)，這與常導(dǎo)高速磁浮類似。當(dāng)機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)時(shí)，長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心(槽中心)中心線也產(chǎn)生橫向位移，結(jié)果自動(dòng)產(chǎn)生了橫向磁通，從而自動(dòng)產(chǎn)生電磁復(fù)位(導(dǎo)向)力，迫使長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心中心(槽中心)線對齊，從而確保該機(jī)構(gòu)處于正確的位置。該機(jī)構(gòu)采用在長定子電機(jī)的定子鐵心與動(dòng)子電磁鐵(即懸浮電磁鐵)的鐵心上開出多條等寬非鐵磁縱向槽的特殊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的被動(dòng)電磁導(dǎo)向功能而不必增加額外的獨(dú)立電磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。在正常情況下，長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心中心線(或槽中心線)重合，定子與動(dòng)子間的磁場只有縱向By分量；當(dāng)機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)時(shí)，長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心(或槽)中心線也產(chǎn)生橫向位移，定子與動(dòng)子間磁場分布如附圖3所示。此時(shí)定子與動(dòng)子間的磁場將具有橫向Bx與縱向By兩個(gè)分量。磁通的橫向分量Bx產(chǎn)生的電磁力的方向在減小橫向位移的方向上，即，它是復(fù)位(導(dǎo)向)力，在該力的作用下，該機(jī)構(gòu)能自動(dòng)迫使長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心中心(槽中心)線對齊，從而確保該機(jī)構(gòu)處于正確的位置。在定子與動(dòng)子間磁場的By分量不變(即懸浮力不變)的條件下，橫向位移越大，導(dǎo)向力越大，所以機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的導(dǎo)向。本實(shí)用新型中，導(dǎo)向力由定子與動(dòng)子間磁場的橫向分量Bx產(chǎn)生，一切通過改變定子與動(dòng)子間磁路形狀或附加永磁體從而在橫向位移增大時(shí)，磁場橫向分量自動(dòng)增大以產(chǎn)生更大導(dǎo)向力的方法，其原理與本實(shí)用新型相同，均在本實(shí)用新型的包括之中，但不如本實(shí)用新型簡單可靠。另外。本實(shí)用新型所述等寬非鐵磁縱向槽顯然包括以空氣為填充物構(gòu)成的等寬非鐵磁縱向槽空間，在實(shí)際實(shí)施時(shí)，等寬非鐵磁縱向槽填充非空氣的其它常規(guī)非鐵磁材料更為有效實(shí)用。與目前的中低速磁浮列車相比，本實(shí)用新型將懸浮導(dǎo)向牽引功能集成在一起，不需要專用的懸浮電磁鐵。電機(jī)定子和逆變器均安裝在地面，磁浮車的結(jié)構(gòu)大大簡化，車輛重量減輕，效率提高。與目前的高速磁浮列車相比，它沒有額外的電磁導(dǎo)向系統(tǒng)，車輛的設(shè)備減少，自重輕，系統(tǒng)簡化。所以該方案具有目前常導(dǎo)型高速與中低速磁浮列車的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)，由安裝在地面軌道梁上的長定子直線同步電機(jī)的定子與安裝在磁浮車上用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子實(shí)現(xiàn)常導(dǎo)電磁吸力懸浮，其特征在于，所述長定子直線同步電機(jī)的定子的鐵心與用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子的鐵心上對稱相向設(shè)置有多條等寬非鐵磁縱向槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述等寬非鐵磁縱向槽內(nèi)填充有非鐵磁材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種集成懸浮導(dǎo)向牽引功能的磁浮機(jī)構(gòu)，由安裝在地面軌道梁上的長定子直線同步電機(jī)的定子與安裝在磁浮車上用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子實(shí)現(xiàn)常導(dǎo)電磁吸力懸浮。所述長定子直線同步電機(jī)的定子的鐵心與用作懸浮電磁鐵的電機(jī)的動(dòng)子的鐵心上對稱相向設(shè)置有多條等寬非鐵磁縱向槽。本實(shí)用新型提供一種集成懸浮導(dǎo)向牽引功能為一體的常導(dǎo)磁懸浮機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)自動(dòng)產(chǎn)生電磁復(fù)位力，迫使長定子同步電機(jī)的定子與動(dòng)子的鐵心中心線對齊，從而確保該機(jī)構(gòu)處于正確的位置。可用于常導(dǎo)型高速與中低速磁浮列車上，具有磁浮車的結(jié)構(gòu)大大簡化，車輛重量減輕及系統(tǒng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B60L13/04GK202163328SQ20112025355
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者劉國清, 張昆侖, 王瀅, 王莉, 董金文, 蔣啟龍, 郭小舟, 郭育華, 靖永志 申請人:西南交通大學(xué)