[發(fā)明專利]電磁鐵渦流試驗裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112630708B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方亮;何云風(fēng);王鵬;張蕾;李汛保;裴亞偉;向天歌
• 申請（專利權(quán)）人: 中車株洲電機(jī)有限公司
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 株洲湘知知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43232
• 代理人: 蘇娟

電磁鐵渦流試驗裝置及方法，包括懸浮電磁鐵模塊，其特征在于：還包括安裝懸浮電磁鐵模塊的支架、支撐在支架上且位于懸浮電磁鐵模塊上方的轉(zhuǎn)盤、用于驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件、設(shè)置在懸浮電磁鐵模塊上且用于測量氣隙磁場的霍爾元件和設(shè)置在懸浮電磁鐵模塊上且用于測量懸浮吸力的拉力傳感器，轉(zhuǎn)盤水平設(shè)置，隨驅(qū)動組件的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，使懸浮電磁鐵模塊與轉(zhuǎn)盤相對運(yùn)動感應(yīng)出渦流。本發(fā)明用轉(zhuǎn)盤的運(yùn)轉(zhuǎn)的方式模擬磁浮列車運(yùn)行時懸浮電磁鐵與F軌的相對運(yùn)動，得到氣隙磁場與懸浮吸力的對應(yīng)關(guān)系曲線，用實時曲線圖反映鋼軌渦流對懸浮電磁鐵吸力的影響，為懸浮電磁鐵設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考，使試驗條件更加接近懸浮列車的運(yùn)行工況，提高試驗的仿真精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁鐵渦流試驗裝置，屬于懸浮控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

懸浮控制技術(shù)是磁浮列車的核心技術(shù)，電磁鐵是懸浮控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，用于提供完成懸浮功能所需要的電磁力，其電磁特性直接影響懸浮控制系統(tǒng)的性能。中低速磁浮列車的軌道是采用無疊片鋼軌的形式，列車在運(yùn)行過程中，電磁鐵會與軌道發(fā)生相對運(yùn)動導(dǎo)致軌道切割磁感線，在軌道中感應(yīng)出渦流。這種渦流現(xiàn)象最早被德國和日本的學(xué)者所發(fā)現(xiàn)，他們從懸浮吸力和阻力等方面進(jìn)行了研究。研究表明，F(xiàn)軌的這種渦流現(xiàn)象造成了懸浮氣隙中的磁通密度減弱進(jìn)而導(dǎo)致了懸浮吸力的下降，并隨著速度的升高而增大，且越靠近車輛頭部越明顯。運(yùn)動電磁鐵引入的渦流在電磁鐵兩端所對應(yīng)的軌道處表現(xiàn)較大的密度，而在電磁鐵中間所對應(yīng)的軌道處表現(xiàn)較小的密度，且兩端的渦流方向相反，車輛運(yùn)動前端的軌道渦流削弱懸浮磁場，而后端的軌道渦流則加強(qiáng)懸浮磁場。在相同懸浮載荷下，電磁鐵電流將增加，溫升增加。為設(shè)計符合車輛運(yùn)行要求的電磁鐵，需要準(zhǔn)確計算渦流對電磁鐵吸力影響的大小。由于渦流受到鋼軌材料、速度等多種因素影響，通過解析法或數(shù)值法計算難度較大，計算數(shù)據(jù)缺少試驗驗證。本發(fā)明通過實際測試電磁鐵在不同車速不同氣隙條件下的懸浮吸力，對比計算得出渦流對電磁鐵的影響，可驗證解析法或數(shù)值法計算數(shù)據(jù)，為電磁鐵設(shè)計提供參考。

目前中低速磁浮列車的運(yùn)行速度預(yù)計可達(dá)到160km/h，軌道中渦流的影響不容忽視，為驗證電磁鐵方案是否可以滿足中低速磁浮列車提速的要求以及載客量等指標(biāo)，需對列車的電磁鐵模塊方案進(jìn)行校核，并仿真電磁鐵在動態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下的鋼軌渦流的特點以及其對懸浮吸力的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的電磁鐵渦流試驗裝置及方法，用轉(zhuǎn)盤的運(yùn)轉(zhuǎn)的方式模擬磁浮列車運(yùn)行時懸浮電磁鐵與F軌的相對運(yùn)動，即利用小型化的試驗裝置來驗證鋼軌渦流對懸浮電磁鐵懸浮吸力的影響，得到氣隙磁場與懸浮吸力的對應(yīng)關(guān)系曲線，用實時曲線圖反映鋼軌渦流對懸浮電磁鐵吸力的影響，為懸浮電磁鐵設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考，使試驗條件更加接近懸浮列車的運(yùn)行工況，提高試驗的仿真精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

電磁鐵渦流試驗裝置，包括懸浮電磁鐵模塊，其特征在于：還包括安裝懸浮電磁鐵模塊的支架、支撐在支架上且位于懸浮電磁鐵模塊上方的轉(zhuǎn)盤、用于驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件、設(shè)置在懸浮電磁鐵模塊上且用于測量氣隙磁場的霍爾元件和設(shè)置在懸浮電磁鐵模塊上且用于測量懸浮吸力的拉力傳感器，轉(zhuǎn)盤水平設(shè)置，隨驅(qū)動組件的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，使懸浮電磁鐵模塊與轉(zhuǎn)盤相對運(yùn)動感應(yīng)出渦流。

優(yōu)選的，所述的支架包括支撐座和固定在支撐座上的安裝臂，懸浮電磁鐵模塊裝在安裝臂上，轉(zhuǎn)盤同軸支撐在支撐座上，驅(qū)動組件裝在支撐座中且與轉(zhuǎn)盤傳動連接。

優(yōu)選的，所述的安裝臂呈傾斜設(shè)置的L字型，下端與支撐座固定，上端與懸浮電磁鐵模塊連接，使懸浮電磁鐵模塊設(shè)置在支撐座外周且位于轉(zhuǎn)盤下方。

優(yōu)選的，所述的懸浮電磁鐵模塊呈與轉(zhuǎn)盤同軸的圓弧狀且數(shù)量為兩個，每個懸浮電磁鐵模塊均與兩個安裝臂連接，懸浮電磁鐵模塊的端部分別與安裝臂上端連接，兩個懸浮電磁鐵模塊在支撐座外周對稱分布。

優(yōu)選的，所述的支撐座上裝有與轉(zhuǎn)盤同軸的止推軸承，轉(zhuǎn)盤支撐在止推軸承上，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時帶動止推軸承同步轉(zhuǎn)動。