CN100544171C - 磁悬浮列车悬浮斩波器箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其箱体(1)内左侧固定安装散热器(3)，功率器件(4)的底座安装在散热器(3)上，功率器件(4)的功率端固定在直立的层叠功率母排(5)的左侧；而箱体(1)内的其余器件分布在层叠功率母排(5)的右侧空间，内部控制箱(6)安装在底板(1a)前部的最右侧。该斩波器箱内元器件间的临近效应小；其连线少，占用空间小，安装、维护成本低，功率器件散热效果好，且元器件间的相互干扰小，能有效提高磁悬浮列车悬浮控制系统的可靠性。

Description

磁悬浮列车悬浮斩波器箱

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮列车斩波器箱。

背景技术

目前世界上已经研制成功的磁悬浮列车有三种类型：德国的TR系列(高速)、日本的MLX系列(高速)、日本的HSST系列(低速)，它们在原理、结构及性能上都有很大差别。磁悬浮列车与轮轨列车本质的区别就是它具有悬浮控制系统，能够脱离轨道运行。传感器测量悬浮间隙、电磁铁运动的加速度及电磁铁中流过的电流信号输入给悬浮控制器，悬浮控制器中的悬浮处理器根据输入的传感器信号计算出合适的控制指令，而悬浮斩波器是控制器的执行机构，它根据输入控制指令通过改变加在悬浮电磁铁两端的有效电压的方法来改变悬浮电磁铁的电流，从而调节悬浮电磁铁对钢制导轨的吸引力，使列车稳定悬浮。由此可见悬浮斩波器是磁悬浮列车悬浮控制系统的一个重要环节，它直接影响列车的悬浮效果。

悬浮斩波器本质上就是一种DC/DC变换器，它的作用就是要能够按照输入的控制指令输出合适的有效电压。悬浮斩波器输出的精度和稳定度直接影响悬浮的精度和稳定度。同时悬浮斩波器的负载是悬浮电磁铁，它是一个很大的电感，电感量可以达到H级水平，在悬浮力快速调节时，流过负载的电流变化率感生出来的电动势会很高，悬浮斩波器必须能够承受这一反电动势。悬浮斩波器工作在这种高电压大电流的环境里，是悬浮控制系统中最容易发生故障的环节，悬浮斩波器的可靠性提高悬浮控制系统的可靠性就提高了。为实现悬浮斩波器的精度、稳定度及可靠性，其各个电气元件的物理组合必须按照各种规律合理选择、排列。悬浮斩波器箱是悬浮斩波器的物理实现，在悬浮斩波器箱内安装布置并连接悬浮斩波器的各种元、器件。现有的磁悬浮列车悬浮斩波器箱的散热效果不好，强电器件和弱电器件混合放置，相互容易干扰，器件间的连线多，故障率高，安装、维困难，成本高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种磁悬浮列车悬浮斩波器箱，该斩波器箱内元器件间的临近效应小；其连线少，占用空间小，安装、维护成本低，功率器件散热效果好，且元器件间的相互干扰小，能有效提高磁悬浮列车悬浮控制系统的可靠性。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种磁悬浮列车悬浮斩波器箱，包括箱体、风扇、散热器、功率器件，其结构特点是：箱体内左侧固定安装散热器，功率器件的底座安装在散热器上，功率器件的功率端固定在直立的层叠功率母排的左侧；而箱体内的其余器件分布在层叠功率母排的右侧空间，内部控制箱安装在底板前部的最右侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该悬浮斩波器箱将功率器件、散热器及层叠母排相互连接固定形成功率器件及散热器模块，安装于悬浮斩波器箱内部左侧，而其它器件则集中安装于悬浮斩波器箱内部右侧。将功率器件及散热器模块化地安装在一侧，既方便安装、维护，又能有效地减少大功率器件对其它器件的电磁干扰，减少临近效应；采用层叠功率母排连接功率器件，减少功率器件的连接线，降低导线故障，提高系统可靠性，降低维护费用和成本；并且由于功率器件固定在直立的层叠功率母排的左侧上，其余元器件全部分布在层叠功率母排右侧的空间内，层叠母排可以有效地屏蔽功率器件的强电磁干扰，进一步减少了临近效应；内部控制箱安装在底板的右侧，远离功率器件，更加有利于保护内部控制箱中弱电器件不受干扰。

上述箱体的层叠功率母排右侧空间的前面板上固定安装有强电连接器和弱电连接器，强电连接器位于弱电连接器的左边。

强电连接器和弱电连接器的分开布置，可减少强电信号和弱电信号间的干扰，进一步降低临近效应。

上述的层叠功率母排右侧面上固定安装有功率器件的吸收电容及功率器件的驱动板；强电连接器内侧的箱体前部安装有电流传感器、后部安装有支撑电容；内部控制箱的电源安装在后板的右侧上，且后板为铝材料制成，其后表面开有梳齿状的凹槽；电源旁边的底板上安装有接触器；内部控制箱的左侧安装保险管。

层叠功率母排右侧上的功率器件的吸收电容及功率器件的驱动板构成相对独立的两个模块，通过功率母排的内部结构，可以近距离、无导线地直接将电容及功率器件驱动板与功率器件相连，连接可靠，同时也减少了对其它器件的电磁干扰。电源安装在外表开有梳齿状的凹槽的铝制后板上，铝制后板兼作电源的散热器，形成电源模块，其结构简化，便于安装及其日常维护。

上述的支撑电容、接触器、电流传感器的具体安装结构均为：L型连接板的底板固定在箱体底板上，L型连接板的立板上固定支撑电容或接触器或电流传感器。

这样形成电容、接触器、电流传感器三个相对独立的模块，先将模块安装好后，再将L型连接板的底板固定在箱体底板上，三个模块即装配在机箱上。这样既方便安装，可有效地利用与安排箱体的内部空间，又可方便各器件的散热。

上述的箱体由长方体金属骨架及该金属骨架上固定的金属面板构成，其中的顶板以螺纹方式固定在金属骨架上；且金属骨架与顶板的连接处设有密封垫；箱体的金属骨架左、右两侧上方固定有长条形的吊耳。

采用金属骨架与金属面板固定连接的方式，而可拆卸的顶板与金属骨架的连接处设有密封垫。这样既方便控制机箱的装配与维护，又可保证箱体的牢固及防水、防潮与防尘，适宜于磁悬浮车的快速运行环境。箱体两侧的吊耳方便箱体在磁悬浮车体上的安装。

上述箱体前面板对应散热器和功率器件的位置，安装有两个吸风式风扇，风扇后部与散热器之间由金属片围成一内小外大的锥形风道。

通过封闭的锥形风道，吸风式风扇运转时可以有效地从箱体内的散热器及功率器件处吸气，并吹向箱体外部，从而形成有效的吸风式散热。可靠地将功率器件产生的热量从箱体内部带走，较之现有箱内吹风式散热方式，它避免了将热量带向箱体内其它部分，散热效果更好。

上述的散热器的具体构成为：散热器由安装在底板上的竖立基体及固定在基体左侧的多层水平排列的散热片组成。

这种结构的散热器，其左侧为箱体左侧面板、右侧为基板，散热片又呈横向(水平)排列，故其散热空气只能前后流动；再配合前面板上的吸风式风扇，可以有效地将功率器件产生的热量向箱体外部扩散，而不能向箱体内的其它空间扩散。能可靠地降低功率器件处及整个箱体内的温度。

上述箱体的底板上螺纹固定有扎线立柱，扎线立柱的顶部设有带绑扎带的扎线端子。

各元器件间的连接电缆通过扎线立柱顶部的绑扎带捆绑成束并定位，这样便于检测、维护、清洁。

上述的悬浮控制箱体外部两侧分别固定有向外挑出的扎线板，扎线板与箱体连接处之间有绝缘垫，扎线板上有二排绑扎孔。

这样便于将磁悬浮箱体与磁悬浮车连接的外接电缆，通过绑扎带绑扎成束后，将绑扎带两端固定在绑扎孔，即可很好地将外接电缆成束固定在扎线板上。既美观、安全，又便于检测维护。

上述的保险管通过L型的保险管安装板安装在内部控制箱的左侧，保险管安装板的竖边安装在内部控制箱的侧壁，横边通过安装立柱安装在箱体的底板上。

这样既方便安装、维护，也能有效地利用箱体的内部空间。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例去掉顶板及吊耳的俯视结构示意图。

图2是本发明实施例的主视结构示意图。

图3是本发明实施例去掉前面板的主视结构示意图。

图4是本发明实施例的电源及后板的侧视结构示意图。

图5是本发明实施例的接触器通过L型安装板安装于底板上的主视结构示意图。

图6是本发明实施例支撑电容通过L型安装板安装于底板上的右视结构示意图。

图7是本发明实施例传感器通过L型安装板安装于底板上的右视结构示意图。

图8是本发明实施例扎线立柱安装于底板上的侧视放大结构示意图。

图9是本发明实施例从箱体上取下后的扎线板的侧视结构示意图。

图10是本发明实施例的扎线板绑扎电缆后的端面结构示意图。

图4～10均为部分零部件的结构示意图，其视图方向均与整个装置的视图方向相同，或者说这些图是去掉其它所有零部件、只留下相应零部件后的相同视图方向的结构示意图。也即图1～3与图4～10的视图方向的命名是一致的。

具体实施方式

实施例

图1、3示出，本发明的一种具体实施方式为：一种磁悬浮列车悬浮斩波器箱，包括箱体1、风扇2、散热器3、功率器件4。箱体1内左侧固定安装散热器3，功率器件4的底座安装在散热器3上，功率器件4的功率端固定在直立的层叠功率母排5的左侧；而箱体1内的其余器件分布在层叠功率母排5的右侧空间，内部控制箱6安装在底板1a前部的最右侧。

图2示出，本例的箱体1的层叠功率母排5右侧空间的前面板上固定安装有强电连接器8和弱电连接器9，强电连接器8位于弱电连接器9的左边。

图1、3示出，本例的层叠功率母排5右侧面上固定安装有功率器件4的吸收电容10及功率器件4的驱动板11；强电连接器8内侧的箱体1前部安装有电流传感器12、后部安装有支撑电容13。图1、3、4示出，内部控制箱6的电源14安装在后板1b的右侧上，且后板1b为铝材料制成，其后表面开有梳齿状的凹槽；电源14旁边的底板1a上安装有接触器15；内部控制箱6的左侧安装保险管16。

图5、6、7示出，本例的支撑电容13、接触器15、电流传感器12的具体安装结构均为：L型连接板22的底板固定在箱体底板1a上，L型连接板22的立板上固定支撑电容13或接触器15或电流传感器12。

图2、3示出，本例的箱体1由长方体金属骨1d架及该金属骨架1d上固定的金属面板构成，其中的顶板1c以螺纹方式固定在金属骨架1d上；且金属骨架1d与顶板1c的连接处设有密封垫；箱体1的金属骨架1d左、右两侧上方固定有长条形的吊耳17。

图1～3示出，本例的箱体1前面板对应散热器3和功率器件4的位置，安装有两个吸风式风扇2，风扇2后部与散热器3之间由金属片18围成一内小外大的锥形风道。

图1、3示出，本例的散热器3的具体构成为：散热器3由安装在底板1a上的竖立基体3a及固定在基体3a左侧的多层水平排列的散热片3b组成。

图1、8示出，本例的箱体1的底板1a上螺纹固定有扎线立柱19，扎线立柱19的顶部设有带绑扎带的扎线端子19a。

图1～3、9、10示出，本例的悬浮控制箱体1外部两侧分别固定有向外挑出的扎线板20，扎线板20与箱体1连接处之间有绝缘垫，扎线板上有二排绑扎孔20a。

图3示出，本例的保险管16通过L型的保险管安装板16a安装在内部控制箱的左侧，保险管安装板16a的竖边安装在内部控制箱6的侧壁，横边通过安装立柱25安装在箱体1的底板1a上。

本发明的悬浮斩波器箱采用模块化的制造与安装结构，即将整个机箱分成功率器件及散热器、功率器件的吸收电容、功率器件的驱动板、支撑电容、接触器、电流传感器、内部控制箱、电源等多个相对独立的模块；将每个模块装配后，再装配在机箱上，可有序、方便地进行装配及拆卸维修。既减少装配、维修时间，降低材料成本，降低系统制造与维护成本；同时也最大限度地利用箱体内部空间，避免因电气元件布置不合理或导线过多、过长等引起的箱体外形尺寸的增大。

本发明所使用的左、右位置概念是相对的，是为了描述记载的方便；显然，在实施中具体的左右位置完全可以互换。

Claims (10)

1、一种磁悬浮列车悬浮斩波器箱，包括箱体(1)、风扇(2)、散热器(3)和功率器件(4)，其特征在于：所述箱体(1)内左侧固定安装散热器(3)，功率器件(4)的底座安装在散热器(3)上，功率器件(4)的功率端固定在直立的层叠功率母排(5)的左侧；而箱体(1)内除散热器(3)和功率器件(4)之外的其余器件分布在层叠功率母排(5)的右侧空间，内部控制箱(6)安装在箱体(1)的底板(1a)前部的最右侧。

2、如权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述箱体(1)的层叠功率母排(5)右侧空间的前面板上固定安装有强电连接器(8)和弱电连接器(9)，强电连接器(8)位于弱电连接器(9)的左边。

3、如权利要求2所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的层叠功率母排(5)右侧面上固定安装有功率器件(4)的吸收电容(10)及功率器件(4)的驱动板(11)；强电连接器(8)内侧的箱体(1)内的前部安装有电流传感器(12)、后部安装有支撑电容(13)；内部控制箱(6)的电源(14)安装在箱体(1)的后板(1b)的右侧上，且后板(1b)为铝材料制成，其后表面开有梳齿状的凹槽；电源(14)旁边的底板(1a)上安装有接触器(15)；内部控制箱(6)的左侧安装保险管(16)。

4、如权利要求3所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的支撑电容(13)、接触器(15)、电流传感器(12)的具体安装结构均为：L型连接板(22)的底板固定在箱体底板(1a)上，L型连接板(22)的立板上固定支撑电容(13)或接触器(15)或电流传感器(12)。

5、如权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的箱体(1)由长方体金属骨架(1d)及该金属骨架(1d)上固定的金属面板构成，其中的顶板(1c)以螺纹方式固定在金属骨架(1d)上；且金属骨架(1d)与顶板(1c)的连接处设有密封垫；箱体(1)的金属骨架(1d)左、右两侧上方固定有长条形的吊耳(17)。

6、如权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的风扇(2)为两个吸风式风扇，安装在箱体(1)前面板上对应散热器(3)和功率器件(4)的位置，，风扇(2)后部与散热器(3)之间由金属片(18)围成一内小外大的锥形风道。

7、如权利要求6所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的散热器(3)的具体构成为：散热器(3)由安装在底板(1a)上的竖立基体(3a)及固定在基体(3a)左侧的多层水平排列的散热片(3b)组成。

8、如权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述箱体(1)的底板(1a)上螺纹固定有扎线立柱(19)，扎线立柱(19)的顶部设有带绑扎带的扎线端子(19a)。

9、如权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的箱体(1)外部两侧分别固定有向外挑出的扎线板(20)，扎线板(20)与箱体(1)连接处之间有绝缘垫，扎线板上有二排绑扎孔(20a)。

10、如权利要求3所述的磁悬浮列车悬浮斩波器箱，其特征在于：所述的保险管(16)通过L型的保险管安装板(16a)安装在内部控制箱的左侧，保险管安装板(16a)的竖边安装在内部控制箱(6)的侧壁，横边通过安装立柱(25)安装在箱体(1)的底板(1a)上。

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