[發明專利]用于磁浮列車的懸浮、導向及驅動一體化電磁鐵裝置

有效

• 申請號: 202011015201.0
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112124084B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 孫彥;林國斌;韓鵬;趙元哲;任林杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60L13/04
• 分類號: B60L13/04;H01F7/06;H02K41/03;H02N15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種用于磁浮列車的懸浮、導向及驅動一體化電磁鐵裝置，該結構包括：車載結構：包括車載U型結構、設置在車載U型結構中心線處的懸浮?驅動電磁鐵以及設置在車載U型結構兩側壁的懸浮?導向電磁鐵；軌道結構：包括倒U型軌道結構以及設置在倒U型軌道結構中心線處的定子鐵心和定子繞組。與現有技術相比，本發明具有可同時實現懸浮、導向及驅動功能，降低磁浮列車磁力系統控制的復雜度，提高車上電磁鐵的集成度和控制的統一性，降低車體重量和懸浮導向功耗等優點。

技術領域

本發明涉及磁浮列車磁力系統的核心技術，懸浮、導向及驅動技術，尤其是涉及一種用于磁浮列車的懸浮、導向及驅動一體化電磁鐵裝置。

背景技術

懸浮、導向及驅動是磁浮列車磁力系統的核心技術，目前世界范圍內實現應用的磁浮交通系統只有兩種，一種是常導高速磁浮系統，應用于上海高速磁浮示范線；另一種是中低速磁浮系統，在日本、韓國、我國長沙和北京實現應用。

高速磁浮列車的電磁鐵裝置集懸浮及驅動一體化，車載電磁鐵為懸浮及驅動系統提供勵磁磁極；導向系統則獨立于懸浮驅動系統，包括導向電磁鐵、導向傳感器和導向控制器，導向系統為獨立的主動控制系統，增加了磁力系統控制的復雜度。中低速磁浮的電磁鐵裝置集懸浮及導向一體化，車載U型電磁鐵與倒U型軌道構成了列車的懸浮與導向系統，導向是自動的，無需主動控制；驅動系統則獨立于懸浮導向系統，由車上安裝的短定子繞組與軌道反應板構成，受效率、功率因數和接觸供電影響，適用于低速應用，該系統懸浮間隙與驅動間隙總和一定，此增則彼減，懸浮間隙的變化會影響驅動控制，增加了磁力系統控制的復雜度。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于磁浮列車的懸浮、導向及驅動一體化電磁鐵裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于磁浮列車的懸浮、導向及驅動一體化電磁鐵裝置，該結構包括：

車載結構：包括車載U型結構、設置在車載U型結構中心線處的懸浮-驅動電磁鐵以及設置在車載U型結構兩側壁的懸浮-導向電磁鐵；

軌道結構：包括倒U型軌道結構以及設置在倒U型軌道結構中心線處的定子鐵心和定子繞組。

所述的懸浮-驅動電磁鐵沿軌道延伸方向均布，每個懸浮-驅動電磁鐵均由懸浮-驅動電磁鐵線圈和懸浮-驅動電磁鐵鐵心構成。

所述的懸浮-導向電磁鐵在車載U型結構的側壁串聯有多個，每個懸浮-導向電磁鐵均由懸浮-導向電磁鐵鐵心和懸浮-導向電磁鐵線圈構成。

所述的懸浮-驅動電磁鐵用以為磁浮列車的懸浮及驅動系統提供勵磁，并且N極和S極沿驅動方向交替排列。

所述的懸浮-導向電磁鐵在車載U型結構的兩側壁上分別對應形成N極和S極。

所述的懸浮-驅動電磁鐵的勵磁磁場和定子繞組產生的行波磁場相互作用為磁浮列車提供驅動力。

所述的懸浮-驅動電磁鐵與定子鐵心相互作用為磁浮列車提供主要的懸浮力，懸浮-導向電磁鐵與倒U型軌道結構相互作用為磁浮列車提供部分懸浮力。

所述的懸浮-導向電磁鐵和懸浮-導向電磁鐵磁極的個數和尺寸根據應用場景調整。

當車輛中心線偏離軌道中心線時，懸浮-導向電磁鐵與倒U型軌道錯位，產生與列車偏離方向相反的橫向分量，使車輛中心線返回軌道中心線，實現磁浮列車的自動導向控制。

該裝置采用長定子直線同步電機驅動，應用于高速磁浮系統和中低速磁浮系統。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：