一種中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵及制作方法
【專利摘要】一種中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵及制作方法，該結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)永磁懸浮組件以及一個(gè)以上的電磁懸浮組件和/或混合懸浮組件，所述永磁懸浮組件與電磁懸浮組件和/或混合懸浮組件通過共用的鐵芯極板組合安裝在一起。該方法的步驟為：（1）確定永磁懸浮組件中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸；（2）針對(duì)列車正常懸浮、起浮大氣隙工作情況，設(shè)計(jì)確定電磁懸浮組件中勵(lì)磁線圈和/或混合懸浮組件中勵(lì)磁線圈的匝數(shù)和永磁體結(jié)構(gòu)尺寸。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、可靠性好、便于維護(hù)；且懸浮能耗少，懸浮控制調(diào)節(jié)性能好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到中低速磁浮列車領(lǐng)域，特指一種適用于中低速磁浮列車的組合式懸浮電磁鐵及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中低速磁浮列車通過電磁吸力實(shí)現(xiàn)車輛與軌道無接觸支撐，采用直線感應(yīng)電機(jī)牽引技術(shù)。與其它城軌交通(如地鐵、輕軌等)相比，中低速磁浮列車具有噪聲低、爬坡能力強(qiáng)、拐彎半徑小的優(yōu)勢(shì)，是一種未來城市或城郊可發(fā)展公共交通工具。
[0003]傳統(tǒng)中低速磁浮列車采用電磁懸浮技術(shù)，其車載懸浮電磁鐵是由多個(gè)電磁懸浮組件I按照一定方式組合起來，如圖1所示。當(dāng)電磁懸浮組件I中的線圈通電時(shí)，將產(chǎn)生沿電磁鐵鐵芯、F型軌道鐵芯閉合的主磁通，電磁鐵與軌道之間產(chǎn)生吸力，從而將列車懸浮起來。列車的懸浮能力是由線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來決定的。
[0004]近年，隨著NdFeB永磁材料的開發(fā)和應(yīng)用，有一些學(xué)者研究利用永磁體對(duì)鐵質(zhì)材料產(chǎn)生吸力的特點(diǎn)，試圖將永磁應(yīng)用于磁浮列車懸浮。但永磁體產(chǎn)生的吸力會(huì)隨著與鐵質(zhì)物體的氣隙大小變化而變化。氣隙越小，吸力越大。尤其在氣隙為零情況下，永磁體與鐵質(zhì)物體之間的吸力較有氣隙情況下相比，呈現(xiàn)質(zhì)的變化。究其原因，是因?yàn)殍F質(zhì)物體的導(dǎo)磁率是空氣氣隙的數(shù)百倍?數(shù)千倍。為了克服永磁體吸力的這種不可控特性，現(xiàn)有永磁體用于列車懸浮時(shí)，都是將永磁體材料與電勵(lì)磁線圈混合在一起，如圖2所示為近年發(fā)展的采用帶永磁的懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖，即采用混合懸浮組件2。采用混合懸浮組件2時(shí)，永磁體與電勵(lì)磁線圈通電后形成的磁場(chǎng)共用同一流通路徑，并通過線圈中電流大小和方向來調(diào)節(jié)和控制主磁場(chǎng)的大小。當(dāng)采用帶永磁的懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)時(shí)，多個(gè)混合懸浮組件2按照一定方式、通過共用同一鐵芯極板安裝在一起，其列車懸浮能力由永磁體的磁場(chǎng)和線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同決定。為了充分利用永磁材料，混合懸浮組件2中永磁體按額定懸浮氣隙、額定載荷下，永磁體位于最大磁能積工作點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)確定。
[0005]在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，與高速磁浮列車不同，中低速磁浮列車在懸浮電磁鐵鐵芯極板氣隙側(cè)表面上都安裝有防吸死銅片，由于銅為非導(dǎo)磁材料，故對(duì)于車輛懸浮來說，防吸死銅片的安裝，相當(dāng)于車輛有一個(gè)大于零的最小懸浮氣隙(通常為3mm)。
[0006]現(xiàn)有中低速磁浮列車用懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)存在以下不足:
[0007]1、采用純電磁懸浮組件I時(shí)，列車承載能力全部由電勵(lì)磁線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)決定，導(dǎo)致列車懸浮供電DC/DC設(shè)備容量要求大，其體積、重量大、電磁鐵發(fā)熱嚴(yán)重；且不管列車是否運(yùn)動(dòng)，只要列車懸浮，就存在由電勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的電阻損耗，列車懸浮能耗高。
[0008]2、采用混合懸浮組件2時(shí)，為了滿足列車承載能力要求，在現(xiàn)有列車大懸浮氣隙的技術(shù)狀態(tài)下，永磁體在結(jié)構(gòu)尺寸上沿磁場(chǎng)方向長度大。而對(duì)于混合懸浮組件2中電磁鐵線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來說，由于永磁體位于工作主磁路中，沿永磁體磁場(chǎng)方向的長度(即永磁體厚度)對(duì)線圈電流來說相當(dāng)于是空氣氣隙；而在產(chǎn)生同樣懸浮力的情況下，空氣氣隙越大則要求電勵(lì)磁線圈的電流越大，其工作效率越低，線圈發(fā)熱越大。永磁體的引入，雖然一方面提供了部份懸浮磁場(chǎng)，但另一方面卻大大削弱了電勵(lì)磁線圈電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用，增加了車輛懸浮控制的難度，導(dǎo)致車輛懸浮控制供電DC/DC設(shè)備的容量調(diào)節(jié)能力要加強(qiáng)，從而部分抵消了采用混合懸浮結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)純電磁懸浮結(jié)構(gòu)的車輛懸浮節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)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、成本低廉、可靠性高、可控性更好、便于維護(hù)的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵及制作方法。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，包括至少一個(gè)永磁懸浮組件以及一個(gè)以上的電磁懸浮組件和/或混合懸浮組件，所述永磁懸浮組件與電磁懸浮組件和/或混合懸浮組件通過共用的鐵芯極板組合安裝在一起。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):
[0013]所述電磁懸浮組件包括第一外側(cè)極板、第一鐵軛、第一勵(lì)磁線圈，所述第一勵(lì)磁線圈繞制在第一鐵軛上；當(dāng)?shù)谝粍?lì)磁線圈通電流時(shí)，產(chǎn)生沿第一外側(cè)極板、第一鐵軛和懸浮氣隙、F型軌道鐵芯閉合的主磁場(chǎng)；所述混合懸浮組件包括第二外側(cè)極板、第二鐵軛、第一永磁體和繞制在第二鐵軛上的第二勵(lì)磁線圈；所述第一永磁體安裝于第二鐵軛與第二外側(cè)極板之間，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與第二線圈勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)處于同一主磁路當(dāng)中；所述永磁懸浮組件包括第三外側(cè)極板、第三鐵軛、第二永磁體，所述第二永磁體產(chǎn)生沿第三外側(cè)極板、第三鐵軛和懸浮氣隙、F型軌道鐵芯閉合的主磁場(chǎng)。
[0014]所述永磁懸浮組件中的第二永磁體和所述混合懸浮組件中第一永磁體產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)共同用于提供額定載荷和額定懸浮氣隙下列車懸浮基本用力；所述電磁懸浮組件中第一勵(lì)磁線圈和/或所述混合懸浮組件中第二勵(lì)磁線圈的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)不同氣隙和載荷下列車懸浮起控制調(diào)節(jié)作用。
[0015]所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件和兩個(gè)電磁懸浮組件，所述永磁懸浮組件位于兩個(gè)電磁懸浮組件之間。
[0016]所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件和兩個(gè)混合懸浮組件，所述永磁懸浮組件位于兩個(gè)混合懸浮組件之間。
[0017]所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件、一個(gè)電磁懸浮組件和一個(gè)混合懸浮組件，永磁懸浮組件位于電磁懸浮組件與混合懸浮組件之間。
[0018]所述組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件和兩個(gè)電磁懸浮組件，所述兩個(gè)永磁懸浮組件位于兩個(gè)電磁懸浮組件之間。
[0019]所述組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件和兩個(gè)混合懸浮組件，所述兩個(gè)永磁懸浮組件位于兩個(gè)混合懸浮組件之間。
[0020]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種制作上述組合式懸浮電磁鐵的方法，其步驟為:
[0021 ] ( I)確定永磁懸浮組件中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸；S卩，從永磁材料的B-H工作曲線特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)合適的永磁懸浮組件中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸，即由最小懸浮氣隙和車輛重量出發(fā)，通過選擇合適的永磁體磁極面積和厚度，使永磁懸浮裝置3所提供的懸浮力隨氣隙呈盡量小的變化；且在車輛防吸死最小機(jī)械限制氣隙情況下，能被車輛自身重量所抵消，以消除單獨(dú)永磁懸浮組件產(chǎn)生吸力在懸浮方面不受控的影響；
[0022](2)針對(duì)列車正常懸浮、起浮大氣隙工作情況，設(shè)計(jì)確定電磁懸浮組件中勵(lì)磁線圈和/或混合懸浮組件中勵(lì)磁線圈的匝數(shù)和混合懸浮組件中永磁體結(jié)構(gòu)尺寸；其中混合懸浮組件中采用的永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸，包括磁極面積和厚度，按最大磁能積原則設(shè)計(jì)；在列車空載防吸死小氣隙時(shí)，混合懸浮組件中永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過其上的電勵(lì)磁線圈施加反向控制電流來抵消。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024]1、本發(fā)明利用車輛自身重量來抵消永磁懸浮組件中永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)力，消除了單獨(dú)永磁懸浮組件在列車懸浮控制方面因其不可控性帶來的安全隱患，使組合后的懸浮電磁鐵在車輛懸浮穩(wěn)定性方面處于可控狀態(tài)。
[0025]2、本發(fā)明通過利用中低速磁浮列車在結(jié)構(gòu)上具有一定的防吸死機(jī)械氣隙特點(diǎn)，弓丨入獨(dú)立永磁懸浮組件，減少了組合在一起的混合懸浮組件所需提供的懸浮力，從而減少了混合懸浮組件中永磁體結(jié)構(gòu)尺寸，提高了混合懸浮組件中線圈電流變化在懸浮力方面的控制調(diào)節(jié)性能，有利于整車的懸浮穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
[0026]3、本發(fā)明通過利用NdFeB永磁材料的退磁工作曲線特點(diǎn)，最大限度利用了永磁懸浮組件的懸浮力功能，引入獨(dú)立永磁懸浮組件，減少了電磁懸浮組件中線圈和混合懸浮組件中線圈的匝數(shù)，降低了車輛懸浮控制供電DC/DC設(shè)備容量。
[0027]4、本發(fā)明引入獨(dú)立永磁懸浮組件，降低了電磁懸浮組件中線圈和混合懸浮組件中線圈電流，從而減少了懸浮電磁鐵的發(fā)熱，降低了懸浮電磁鐵溫升，減少了車輛總的懸浮能耗。
[0028]5、本發(fā)明由幾種懸浮組件組合而成，可根據(jù)具體情況進(jìn)行靈活搭配，操作簡單，可靠性高，便于維護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3是本發(fā)明具體實(shí)例I的懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4是本發(fā)明具體實(shí)例2的懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖5是本發(fā)明具體實(shí)例3的懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6是本發(fā)明具體實(shí)例4的懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7是本發(fā)明具體實(shí)例5的懸浮電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖8是NdFeB永磁材料的退磁工作曲線示意圖。
[0037]圖9是本發(fā)明具體實(shí)例中電磁懸浮組件I的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖10是本發(fā)明具體實(shí)例中混合懸浮組件2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖11是本發(fā)明具體實(shí)例中永磁懸浮組件3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖例說明:
[0041]1、電磁懸浮組件；101、第一外側(cè)極板；102、第一鐵軛；103、第一勵(lì)磁線圈；2、混合懸浮組件；201、第二外側(cè)極板；202、第二鐵軛；203、第一永磁體；204、第二勵(lì)磁線圈；3、永磁懸浮組件；301、第三外側(cè)極板；302、第三鐵軛；303、第二永磁體；4、鐵芯極板；5、懸浮氣隙；6、F型軌道。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0043]本發(fā)明的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，包括至少一個(gè)獨(dú)立的永磁懸浮組件3以及一個(gè)以上的電磁懸浮組件I和/或混合懸浮組件2，永磁懸浮組件3與電磁懸浮組件I和/或混合懸浮組件2通過共用的鐵芯極板4組合安裝在一起。
[0044]如圖3所示，該實(shí)施例1中組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件3和兩個(gè)電磁懸浮組件1，永磁懸浮組件3位于兩個(gè)電磁懸浮組件I之間。如圖4所示，該實(shí)施例2中組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件3和兩個(gè)混合懸浮組件2，永磁懸浮組件3位于兩個(gè)混合懸浮組件2之間。如圖5所示，該實(shí)施例3中組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件3、一個(gè)電磁懸浮組件I和一個(gè)混合懸浮組件2，永磁懸浮組件3位于電磁懸浮組件I與混合懸浮組件2之間。如圖6所示，該實(shí)施例4中組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件3和兩個(gè)電磁懸浮組件1，兩個(gè)永磁懸浮組件3位于兩個(gè)電磁懸浮組件I之間。如圖7所示，該實(shí)施例5中組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件3和兩個(gè)混合懸浮組件2，兩個(gè)永磁懸浮組件3位于兩個(gè)混合懸浮組件2之間。這些組合方式均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。當(dāng)然，依此類推的其他形式的組合方式也應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0045]在上述實(shí)施例的組合形式中，如圖9所示，電磁懸浮組件I包括第一外側(cè)極板101、第一鐵軛102、第一勵(lì)磁線圈103，其中第一勵(lì)磁線圈103繞制在第一鐵軛102上；當(dāng)?shù)谝粍?lì)磁線圈103通電流時(shí)，產(chǎn)生沿第一外側(cè)極板101、第一鐵軛102和懸浮氣隙5、F型軌道6鐵芯閉合的主磁場(chǎng)。如圖10所示，混合懸浮組件2包括第二外側(cè)極板201、第二鐵軛202、第一永磁體203和繞制在第二鐵軛202上的第二勵(lì)磁線圈204 ;第一永磁體203安裝于第二鐵軛202與第二外側(cè)極板201之間，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與第二勵(lì)磁線圈204電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)處于同一主磁路當(dāng)中。如圖11所 示，永磁懸浮組件3包括第三外側(cè)極板301、第三鐵軛302、第二永磁體303，第二永磁體303產(chǎn)生沿第三外側(cè)極板301、第三鐵軛302和懸浮氣隙5、F型軌道6鐵芯閉合的主磁場(chǎng)。上述懸浮電磁鐵所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)提供列車懸浮用力，其力的大小最終滿足公式(I)。
[0046]/ =丄 B1SCI)
凡
[0047]在上述本發(fā)明的組合式懸浮電磁鐵中，永磁懸浮組件3中的第二永磁體303和混合懸浮組件2中第一永磁體203產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)共同用于提供額定載荷和額定懸浮氣隙5下列車懸浮基本用力。而電磁懸浮組件I中第一勵(lì)磁線圈103和混合懸浮組件2中第二勵(lì)磁線圈204的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)不同氣隙和載荷下列車懸浮起控制調(diào)節(jié)作用。
[0048]當(dāng)永磁懸浮組件3和電磁懸浮組件I組合在一起時(shí)，通過單獨(dú)永磁懸浮組件3的使用，永磁懸浮組件3提供了相當(dāng)大的一部分懸浮用力，從而電磁懸浮組件I所需提供的懸浮用力大大減小，第一勵(lì)磁線圈103的匝數(shù)可相應(yīng)減小，電流可降低，從而相應(yīng)供電設(shè)備容量降低。
[0049]當(dāng)永磁懸浮組件3和混合懸浮組件2組合在一起時(shí)，通過單獨(dú)永磁懸浮組件3的使用，永磁懸浮組件3同樣提供了相當(dāng)大的一部分懸浮用力，從而混合懸浮組件2所需提供的懸浮用力也大大減小，混合懸浮組件2中第一永磁體203的結(jié)構(gòu)尺寸減小，尤其磁場(chǎng)方向第一永磁體203的厚度大大減小，這樣第二勵(lì)磁線圈204中電流對(duì)懸浮力的調(diào)節(jié)能力大大提高；同時(shí)第二勵(lì)磁線圈204的匝數(shù)相應(yīng)減小，相應(yīng)懸浮電磁鐵供電DC/DC設(shè)備容量降低。
[0050]無論是上述哪種實(shí)施例中的組合式結(jié)構(gòu)，在正常懸浮氣隙5情況下，永磁懸浮組件3中第二永磁體303都只提供部分懸浮力，以保證列車防吸死機(jī)械限制小氣隙狀態(tài)下列車重力大于該部分懸浮力，不足的懸浮力由電磁懸浮組件I和/或混合懸浮組件2可控調(diào)節(jié)。
[0051]本發(fā)明進(jìn)一步提供中低速磁浮列車的組合式懸浮電磁鐵的制作方法，其步驟為:
[0052](I)確定永磁懸浮組件3中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸。即從永磁材料的B-H工作曲線特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)合適的永磁懸浮組件3中第二永磁體303的結(jié)構(gòu)尺寸，即由最小懸浮氣隙5和車輛重量出發(fā)，通過選擇合適的第二永磁體303磁極面積和厚度，使永磁懸浮組件3所提供的懸浮力隨氣隙呈盡量小的變化；且在車輛防吸死最小機(jī)械限制氣隙情況下，能被車輛自身重量所抵消，以消除單獨(dú)永磁懸浮組件3產(chǎn)生吸力在懸浮方面不受控的影響。同時(shí)，當(dāng)懸浮氣隙5增加和車輛承載時(shí)，由永磁懸浮組件3仍可提供很大一部分車輛懸浮用力。
[0053]在帶永磁的磁路設(shè)計(jì)中，首要目標(biāo)是確定永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸。永磁材料種類很多，由于釹鐵硼NdFeB材料的高性能，其應(yīng)用越來越廣泛。在帶永磁的磁路中，永磁體通常工作在B-H退磁曲線段，如圖8所示，為NdFeB永磁材料的退磁工作曲線,其中Br為永磁材料的剩磁，Hc為矯頑力。永磁磁路的設(shè)計(jì)，就是選擇合適的永磁體結(jié)構(gòu)尺寸，以確定永磁材料的工作點(diǎn)A。
[0054]由電磁場(chǎng)原理知，懸浮電磁鐵磁場(chǎng)產(chǎn)生的懸浮力f大小為:
[0055]f = — B1S(I)
[0056]式中μ ^為空氣磁導(dǎo)率，S為懸`浮電磁鐵磁極面積，B為電磁鐵磁極處磁通密度。
[0057]在磁路設(shè)計(jì)分析中，磁路磁阻與電路電阻計(jì)算公式類似，由下式確定:
[0058]Ra =吟(2)
[0059]式中μ為磁路導(dǎo)磁率，S為磁路橫截面積，L為磁路長度。
[0060]磁路應(yīng)滿足磁路安倍定律，即:
[0061]Σ Ni+ Σ HmLm=BSRm (3)
[0062]式中N、i分別為磁路中線圈匝數(shù)和線圈電流，Σ HmLm為磁路中永磁塊磁勢(shì)。
[0063]在帶鐵芯的磁路中，鐵芯磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣氣隙磁導(dǎo)率；永磁體的磁導(dǎo)率接近空氣磁導(dǎo)率。這樣，在設(shè)計(jì)磁浮列車懸浮電磁鐵時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)考慮的是懸浮空氣氣隙和永磁體
厚度影響。
[0064](2)針對(duì)列車正常懸浮、起浮大氣隙工作情況，設(shè)計(jì)確定電磁懸浮組件I中第一勵(lì)磁線圈103和/或混合懸浮組件2中第二勵(lì)磁線圈204的匝數(shù)和第一永磁體203結(jié)構(gòu)尺寸；其中混合懸浮組件2中采用的第一永磁體203的結(jié)構(gòu)尺寸，包括磁極面積和厚度，按最大磁能積原則設(shè)計(jì)。在列車空載防吸死小氣隙時(shí)，混合懸浮組件2中第一永磁體203所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過其上的第二勵(lì)磁線圈204施加反向控制電流來抵消，故在小氣隙下該部分永磁磁場(chǎng)對(duì)車輛總的懸浮力沒有影響。[0065]針對(duì)具體實(shí)施結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，采用上述組合式懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明提出的制作方法，即使從防吸死最小機(jī)械氣隙到正常懸浮氣隙5，其氣隙大小變化達(dá)到3倍，但在正常懸浮氣隙5下，由永磁懸浮組件3仍可提供整個(gè)車輛1/3以上懸浮用力要求。采用這種組合式懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)，列車具有更低的懸浮功耗，更好的懸浮控制調(diào)節(jié)性能。
[0066]以上僅是本發(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(duì)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，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:包括至少一個(gè)永磁懸浮組件(3)以及一個(gè)以上的電磁懸浮組件(I)和/或混合懸浮組件(2)，所述永磁懸浮組件(3)與電磁懸浮組件(I)和/或混合懸浮組件(2)通過共用的鐵芯極板(4)組合安裝在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述電磁懸浮組件(I)包括第一外側(cè)極板(101)、第一鐵軛(102)、第一勵(lì)磁線圈(103)，所述第一勵(lì)磁線圈(103)繞制在第一鐵軛(102)上；當(dāng)?shù)谝粍?lì)磁線圈(103)通電流時(shí)，產(chǎn)生沿第一外側(cè)極板(101)、第一鐵軛(102)和懸浮氣隙(5)、F型軌道(6)鐵芯閉合的主磁場(chǎng)；所述混合懸浮組件(2 )包括第二外側(cè)極板(201)、第二鐵軛(202 )、第一永磁體(203 )和繞制在第二鐵軛(202)上的第二勵(lì)磁線圈(204)組成；所述第一永磁體(203)安裝于第二鐵軛(202)與第二外側(cè)極板(201)之間，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與第二勵(lì)磁線圈(204)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)處于同一主磁路當(dāng)中；所述永磁懸浮組件(3)包括第三外側(cè)極板(301)、第三鐵軛(302)、第二永磁體(303)，所述第二永磁體(303)產(chǎn)生沿第三外側(cè)極板(301)、第三鐵軛(302)和懸浮氣隙(5)、F型軌道(6)鐵芯閉合的主磁場(chǎng) 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述永磁懸浮組件(3)中的第二永磁體(303)和所述混合懸浮組件(2)中第一永磁體(203)產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)共同用于提供額定載荷和額定懸浮氣隙下列車懸浮基本用力；所述電磁懸浮組件(I)中第一勵(lì)磁線圈(103)和/或所述混合懸浮組件(2)中第二勵(lì)磁線圈(204)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)不同氣隙和載荷下列車懸浮起控制調(diào)節(jié)作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件(3)和兩個(gè)電磁懸浮組件(I )，所述永磁懸浮組件(3 )位于兩個(gè)電磁懸浮組件(I)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件(3)和兩個(gè)混合懸浮組件(2)，所述永磁懸浮組件(3 )位于兩個(gè)混合懸浮組件(2 )之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述組合式懸浮電磁鐵包含一個(gè)永磁懸浮組件(3)、一個(gè)電磁懸浮組件(I)和一個(gè)混合懸浮組件(2),永磁懸浮組件(3)位于電磁懸浮組件(I)與混合懸浮組件(2)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件(3)和兩個(gè)電磁懸浮組件(I )，所述兩個(gè)永磁懸浮組件(3 )位于兩個(gè)電磁懸浮組件(I)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低速磁浮列車用組合式懸浮電磁鐵，其特征在于:所述組合式懸浮電磁鐵包含兩個(gè)永磁懸浮組件(3)和兩個(gè)混合懸浮組件(2)，所述兩個(gè)永磁懸浮組件(3 )位于兩個(gè)混合懸浮組件(2 )之間。
9.一種制作上述權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)組合式懸浮電磁鐵的方法，其特征在于，步驟為: Cl)確定永磁懸浮組件中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸；即，從永磁材料的B-H工作曲線特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)合適的永磁懸浮組件中永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸，即由最小懸浮氣隙和車輛重量出發(fā)，通過選擇合適的永磁體磁極面積和厚度，使永磁懸浮組件所提供的懸浮力隨氣隙呈盡量小的變化；且在車輛防吸死最小機(jī)械限制氣隙情況下，能被車輛自身重量所抵消，以消除單獨(dú)永磁懸浮組件產(chǎn)生吸力在懸浮方面不受控的影響； (2)針對(duì)列車正常懸浮、起浮大氣隙工作情況，設(shè)計(jì)確定電磁懸浮組件中勵(lì)磁線圈和/或混合懸浮組件中勵(lì)磁線圈的匝數(shù)和混合懸浮組件中永磁體結(jié)構(gòu)尺寸；其中混合懸浮組件中采用的永磁體的結(jié)構(gòu)尺寸，包括磁極面積和厚度，按最大磁能積原則設(shè)計(jì)；在列車空載防吸死小氣隙時(shí)，混合懸浮組件中永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過其上的電勵(lì)磁線圈施加反向控制電流來抵 消。
【文檔編號(hào)】B60L13/04GK103481794SQ201310409223
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】劉少克, 佘龍華, 李曉龍, 曾欣欣, 龍志強(qiáng), 陳貴榮 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)