CN100351118C - 磁悬浮列车用履带式磁动机 - Google Patents

磁悬浮列车用履带式磁动机 Download PDF

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Abstract

一种磁悬浮列车用履带式磁动机，该转子履带为节状履带，每个转动节上安装有永磁体，且N极和S极交错并设有气隙；转子履带与两端的两个大齿轮啮合，并由该两个大齿轮将其撑紧拉直；两个大齿轮的同一侧面各同轴固定有一小齿轮，该两小齿轮与调速电机同轴固定的中间小齿轮啮合；当调速电机驱动中间小齿轮时，两端大齿轮同时以等角速度反向转动，两端的大齿轮同时驱动转子履带。轨道两侧的直线定子为铁磁性材料制成，由非铁磁性定子间呈间隔地固定在导磁定子基上，直线定子的尺寸与履带上永磁体的尺寸相同；定子间尺寸与履带上永磁体之间的气隙尺寸相同；上述转子履带与直线定子之间有20-40mm的间隙；上述磁动机的两端各安装有导向定滑轮。

Description

磁悬浮列车用履带式磁动机
技术领域
本发明涉及一种永磁悬浮列车的动力装置，具体地说，涉及一种磁悬浮列车用履带式磁动机。
背景技术
现代交通中，磁悬浮列车以其高速度、低能耗、高安全引起了社会的关注。但因造价昂贵，制约了其推广使用。德国TR系列磁悬浮列车每公里车路综合造价约3亿人民币，日本MLX系列磁悬浮列车车路综合造价更是高达6.8亿人民币。造价高的原因之一是采用同步直线电机驱动技术，沿路不间断地铺设定子铁芯与定子绕组，以及为定子提供电能的高压线路与变电设施。
为了降低造价，人们不断地研究各种技术，如中国专利ZL00105737.5、0010961.9等公开的管道真空永磁补偿式悬浮列车及悬浮动力舱采用的是永磁直线电机技术，该技术用永磁极(钕铁硼)取代了德国与日本磁悬浮列车沿路铺设的定子铁芯与定子绕组，进而取消了沿路高压供电与变电设施，使造价大幅度降低。申请号03157695.8的中国专利采用磁动机使沿路铺设的钕铁硼磁极中钕铁硼用量减少90％，进一步降低了造价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车用履带式磁动机，该磁动机结构紧凑，自重轻，运行安全可靠，动力强大，造价低廉。
为实现上述目的，本发明提供的磁动机包括：
调速电机，为磁动机的动力源，电机轴上同轴固定有一中间小齿轮；
转子履带；
传动齿轮；
导向定滑轮；
直线定子；和
定子间。
其中，调速电机、转子履带、传动齿轮和导向定滑轮安装在磁悬浮车辆上，直线定子部分安装在轨道上。
调速电机共二部，安装于磁悬浮车辆顶部左右两侧，电机同轴安装有中间小齿轮。
相对应地，每部调速电机对应一转子履带部分，该转子履带为节状履带，该履带每个转动节上安装有矩形块状转子永磁体，各永磁体之间为N极和S极交错排列且设有气隙。该转子履带与两端的两个大齿轮啮合，并由该两个大齿轮将其撑紧拉直。两个大齿轮在其轴向同侧分别与之同轴固定有一小齿轮，该两小齿轮与调速电机的中间小齿轮啮合。当调速电机驱动中间小齿轮时，两端大齿轮则同时以等角速度反向转动，实现了两端的大齿轮同时驱动转子履带，从而减轻了履带运动负荷，有利于高速运动。
轨道两侧的直线定子为矩形块状铁磁性定子，和非铁磁性定子间呈间隔地固定在导磁定子基上，且表面平整光滑。铁磁性定子由导磁性材料制成，定子间由非导磁性材料制成；定子和定子间的尺寸与对应的矩形块状转子永磁体及气隙尺寸相同。
上述转子履带与直线定子之间有20-40mm的间隙。
上述磁动机的两端各安装有导向定滑轮。
附图说明
图1为本发明磁动机的结构示意图；
图2为图1沿A-A线的剖视图，显示本发明磁动机安装在磁悬浮列车上的示意图；
图3为图1沿B-B线的剖视图，显示本发明磁动机的导向定滑轮工作原理。
具体实施方式
本发明提出的磁动机用于吊轨式磁悬浮列车上，为磁悬浮列车的动力系统。在详细描述本发明的磁动机之前，先简单描述吊轨式磁悬浮列车，以对本发明的结构及工作原理有较全面的了解。
吊轨式磁悬浮列车由轨道和磁悬浮车辆二部分组成，请参考图2和图3。其中：
轨道是用混凝土浇铸而成的工字梁，工字梁下方用螺栓固定有弓形吊轨15，弓形吊轨内顶部设置有导磁板轨15a，吊轨两侧肩部上方设置有磁轨15b，弓形吊轨两侧肩部端安装有定子基12，所述的导磁板轨、定子基可以是铁磁性钢板，磁轨15b是钕铁硼材料制成。
磁悬浮列车16，其上部为悬浮动力舱16a、下部为车厢16b一体制成。悬浮动力舱16a镶嵌在弓形吊轨15内，悬浮动力舱16a外顶部设有顶永磁16c，与弓形吊轨内顶部的导磁板轨15a相对应，两者相距20-160mm，相对应形成与重力方向相反的悬浮力。悬浮动力舱16a外部两侧的翼磁基16d上各安装有翼永磁16e，与弓形吊轨内两侧肩部上方的磁轨15b相对应，两者相距5-35mm，相对应形成向上的斥悬浮力。
悬浮动力舱16a内部安装有一组动力机构，该动力机构就是本发明提供的磁动机。
接着请参考图1，为本发明磁动机的总体结构示意图。从图中可以看出，该磁动机为左右对称设置，因此，下面的描述实际包括了左右两个磁动机。
磁动机中，转子履带1为节状，节与节之间可以弯曲，每一转动节上安装有矩形块状永磁体为转子磁极2、3，转子履带为铁磁性材料制成，永磁体可用钕铁硼材料制成，永磁体可以用螺栓固定在履带上，且固定方式为N极和S极交错排列，各永磁体2、3之间设有气隙1a。该履带1由两端的两个大齿轮4啮合并将其撑紧拉直。两个大齿轮4的同一内侧面各同轴6固定有一小齿轮5，该两小齿轮5分别与调速电机8上同轴9的中间小齿轮7两侧啮合。当调速电机8驱动中间小齿轮7时，两端大齿轮4则由各自的同轴小齿轮5带动以等角速度反向转动，而大齿轮4同时驱动转子履带1，减轻了履带运动负荷，有利于高速运动。
直线定子10由非铁磁性定子间11间隔开地固定在定子基12上，表面平整光滑。直线定子10和非铁磁性定子间11均为矩形块状，其中，直线定子10由导磁性材料制成，如导磁钢板等；定子间11由非导磁性材料制成，如聚胺酯、铝合金、非铁磁性锰钢等。直线定子10的尺寸与转子履带1上的永磁体2、3的尺寸相同；定子间11的尺寸与转子履带1上的气隙1a尺寸相同。并且转子履带1与直线定子之间有20-40mm的间隙。
当转子履带1转动时，履带上的永磁体2、3与直线定子10产生拉力(切向吸力)，相当于驱动轮的摩擦力，驱动磁悬浮列车运动。通过列车自载的逆变控制系统控制调速电机，即可改变列车速度和运行方向。
由上述磁动机驱动的车辆在行驶时，受到悬浮力作用呈悬浮状，磁动机的两端安装的导向定滑轮13与直线定子10接触，将车辆控制在两条轨道中间。
本发明提供的履带式磁动机具有如下优点：
1、本发明不需要高压供电与变电设施，铁磁性定子基、直线定子和非铁磁性定子间的综合成本远低于国外同步电机的定子铁芯与绕组，其综合成本至少降低2000万人民币/每公里。
2、运行节能，国外同步直线电机定子与转子间的气隙距离为8mm，本发明磁动机使用的市售调速电机定子与转子间的气隙距离小于3mm，永磁转子与直线定子之间的引力不耗电能，因此运行节能至少1倍。
3、本发明的磁动机结构紧凑、自重小、动力强劲、造价低。效能资源比是单轮式磁动机(申请号03157695.8)的10余倍。

Claims (5)

1.一种磁悬浮列车用履带式磁动机，包括：
调速电机，为磁动机的动力源，电机轴上同轴固定有一中间小齿轮；
转子履带；
传动齿轮；
导向定滑轮；
直线定子；
定子间；
其中，该转子履带为节状履带，该履带每个转动节上安装有永磁体，各永磁体之间为N极和S极交错排列且相互之间设有气隙；该转子履带与两端的两个大齿轮啮合，并由该两个大齿轮将其撑紧拉直；两个大齿轮在其轴向同侧分别与之同轴固定有一小齿轮，该两小齿轮与调速电机同轴的中间小齿轮啮合；当调速电机驱动中间小齿轮时，两端大齿轮则同时以等角速度反向转动，两端的大齿轮同时驱动转子履带；
轨道两侧的直线定子为铁磁性材料制成，由非铁磁性定子间呈间隔地固定在导磁定子基上，直线定子的尺寸与履带上永磁体的尺寸相同；定子间尺寸与履带上永磁体之间的气隙尺寸相同；
上述转子履带与直线定子之间有20-40mm的间隙；
上述磁动机的两端各安装有导向定滑轮。
2.权利要求1的磁动机，其特征在于，履带上的永磁体为矩形块状体。
3.权利要求1的磁动机，其特征在于，履带上的永磁体用螺栓固定在履带上。
4.权利要求1的磁动机，其特征在于，直线定子和定子间为矩形块状体。
5.权利要求1或4的磁动机，其特征在于，直线定子和定子间用螺栓固定在定子基上，且表面平整光滑。
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