CN101982858A - 磁浮列车用电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车用电抗器，包括空心线圈，所述空心线圈的上方靠近磁浮列车车辆底板一侧设有屏蔽组件，所述空心线圈通过支撑构件与屏蔽组件相连。本发明具有结构简单、制造成本低、重量轻、能够有效屏蔽电磁辐射等特点。

Description

磁浮列车用电抗器

技术领域

本发明主要涉及到磁悬浮车辆的设计领域，特指一种主要适用于中低速磁浮列车的电抗器。

背景技术

磁浮列车是一种无支撑轮，完全依靠电磁力实现车辆与轨道无接触的新型轨道交通工具，随着国内上海龙阳站至机场高速磁浮示范线和日本爱知县HSST中低速磁浮运营线的建设，其优越性逐渐被人们认可，并引起广大学者的关注。按速度划分，磁浮列车分为高速和中低速磁浮列车。其中，中低速磁浮列车是指速度                                               

150km/h，尤其适用于城市或城郊的交通工具。高速和中低速两种类型磁浮列车正常运行速度不一样，其车辆结构和系统工作原理也完全不同。传统上，中低速磁浮列车采用U型悬浮电磁铁悬浮车体，直线感应电机牵引方式。如附图1所示为中低速磁浮列车工作原理示意图。悬浮电磁铁安装在车体上，当悬浮电磁铁线圈通电后，产生沿U型悬浮电磁铁和F型轨道铁芯中流通的磁通，该磁通使U型悬浮电磁铁与F型轨道相互吸引，从而把列车悬浮起来。在牵引方面，中低速磁浮列车采用直线感应电机牵引方式，其扁平形、短初级安装在车体上，随车辆一起运动；其铁铝、铁铜复合次级沿轨道辅设。整个车辆采用普通城市轨道交通，如地铁一样的直流电源供电制式。通过受电弓提供列车用直流电源，经车载电抗器和牵引逆变器后，变成三相交流变频变压（VVVF）电源，提供给直线感应电机的初级三相绕组，如附图2所示为车载牵引系统供电示意图。初级三相绕组中的交流电流产生沿轨道运动的行波磁场，该行波磁场在轨道反应板，即直线电机次级中感应涡流，初级行波磁场与次级感应涡流磁场相互作用，产生车辆运动的牵引力。这里电抗器、牵引逆变器和直线感应电机一起构成了磁浮列车的车载牵引系统。由受电弓提供的直流电源，系由高压交流输电线，经过变电站进行降压、整流后得到。故此，在列车牵引系统工作时，牵引电流首先要流过滤波电抗器；在这里电抗器起平滑供电波形，抑制供电谐波，提高供电功率因数的作用，是牵引系统必不可少的设备。

在结构上，为了降低车辆重量，中低速磁浮列车采用非导磁的铝合金车厢，其车辆结构件也尽可能选用比重轻的非铁质材料组成。大部分车载电气设备采用吊挂式安装形式，放置于车厢底板下部。如附图3所示为中低速磁浮列车用车载电气设备吊挂位置示意图，与普通头车牵引方式的轨道交通工具相比，采用这种牵引动力分散的磁浮列车，其吊挂式车载电气设备6位于磁浮列车车辆4的下面（车辆的正中央位置），磁浮列车车辆4位于轨道5的上方。该位置离车辆两边外部侧面较远，而离车厢内部乘客坐位的直线距离却很近。吊挂式车载电气设备6工作时，因距离不同，在车厢内部引起的电磁辐射要远大于车辆两边的外部侧面，故此，必须重点考虑这些车载电气设备6对车厢内部可能造成的电磁环境污染。

中低速磁浮列车牵引系统工作时，其滤波电抗器中流过一定的电流，该电流除了主要为直流分量外，尚存在各种高次谐波分量，这些直流和高次谐波分量电流将对外产生直流和交流电磁辐射，引起车厢内部电磁环境污染。尤其对于装有心脏起搏器的乘客，大的电磁辐射可能引起起搏器非正常停止，从而对乘客带来生命危险。而铝合金车厢结构对吊挂在车厢底部的电抗器产生的电磁辐射不能起到有效的屏蔽作用。工程实际测试表明，磁浮列车工作时，对所有车载电气设备而言，由电抗器引起的导致车厢内部局部地方电磁辐射偏高是需要解决的主要矛盾。为了解决该矛盾，往往通过采用带铁芯的电抗器，或在车厢底板垫一层导磁钢板，或采用整体式铁质箱体来削弱车厢内部的电磁辐射，这些方式都带来了整个车辆重量大大增加，减小了列车的载客能力，同时带来悬浮车辆的能耗增加等不利因素。

故此，在电抗器设计、生产和安装过程，必须重视由其引起的电磁辐射问题，避免由电抗器产生的电磁辐射引起列车车厢内的电磁辐射超标，从而导致列车不能满足作为营运交通工具的技术要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、制造成本低、重量轻、能够有效屏蔽电磁辐射从而使其符合使用标准要求的磁浮列车用电抗器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种磁浮列车用电抗器，包括空心线圈，其特征在于：所述空心线圈的上方靠近磁浮列车车辆底板一侧设有屏蔽组件，所述空心线圈通过支撑构件与屏蔽组件相连。

作为本发明的进一步改进：

所述空心线圈为不带铁芯的线圈。

所述屏蔽组件为具有不同导磁特性的一层以上高导磁率屏蔽帽。

所述空心线圈通过支撑构件吊挂于磁浮列车车辆的箱体底部。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明为一种能有效屏蔽由电抗器线圈电流产生的电磁辐射，适合于中低速磁浮列车用电抗器。采用该种电抗器，保证了载人磁浮列车车厢内部由电抗器线圈电流产生的电磁辐射符合载人交通工具的要求，解决了由电抗器引起的车厢内部局部地方电磁辐射偏高的主要矛盾，消除了心脏起搏器乘客可能面临的生命危险隐患； 

2、本发明采用不带铁芯的空心线圈配合导磁屏蔽帽的结构，在保证有效屏蔽电磁辐射的前提下，最大限度地减轻电抗器重量，从而减轻了整个车辆重量，提高了列车载客能力，节省了车辆悬浮能耗；

3、本发明针对中低速磁浮列车吊挂式车载电气设备工作时，在车厢内部引起的电磁辐射要远大于车辆两边的外部侧面，而车厢内部主要电磁辐射源为电抗器的实际情况，根据电抗器设备要求尽量轻的条件而提出。其所提出的电抗器具有制造结构工艺简单、成本低的特点，节省了整个车辆制造费用，达到以最小的代价来达到提升性能一大步的目的。

附图说明

图1是现有技术中中低速磁浮列车工作原理示意图；

图2是现有技术中中低速磁浮列车车载牵引系统供电示意图；

图3是现有技术中磁浮列车用车载电气设备吊挂位置示意图；

图4是本发明电抗器的框架结构示意图；

图5是本发明电抗器在具体实例中的主视结构示意图；

图6是本发明电抗器在具体实例中的侧视结构示意图。

图例说明： 

1、空心线圈；2、高导磁率屏蔽帽；3、支撑构件；4、磁浮列车车辆；5、轨道；6、车载电器设备。                       

具体实施方式

以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

磁悬浮车辆也称为磁浮列车、磁悬浮列车、磁浮车辆、磁浮交通等；本发明以下所指的电抗器也称滤波电抗器、滤波电感等。如图4、图5和图6所示，本发明的磁浮列车用电抗器，包括空心线圈1，空心线圈1的上方靠近磁浮列车车辆4底板一侧设有屏蔽组件，空心线圈1通过支撑构件3与屏蔽组件相连。其中，空心线圈1为不带铁芯的线圈，屏蔽组件为单层高导磁率屏蔽帽2，或为具有不同导磁特性的两层以上高导磁率屏蔽帽2，以阻隔由电抗器空心线圈1电流产生的不同频段的电磁辐射波向车厢内部传播。这是根据电抗器的电磁辐射屏蔽要求，按需设计成单层或多层结构的。多层结构是采用不同导磁特性的高导磁率材料做成，以达到屏蔽由空心线圈1中电流产生的不同频段的电磁辐射波的目的。本实施例中，空心线圈1通过支撑构件3吊挂于磁浮列车车辆4底板的底部。这样就能将电抗器直接吊挂于磁浮列车车辆4厢体底部，而其高导磁率屏蔽帽2位于空心线圈1的正上方且位于磁浮列车车辆4底板与空心线圈1之间，以阻隔在牵引系统工作时，电抗器空心线圈1中电流产生的电磁辐射波向车厢内部的传播。

使用本发明的技术方案后，通过对一实际磁浮列车用电抗器电磁场三维数值仿真计算表明，当通过最大线圈电流870A时，在电抗器上方，屏蔽帽仅采用5mm厚普通导磁Q235钢板材料，其电磁辐射的漏磁场大小从不带屏蔽帽情况下的72.8高斯,降低至41.5高斯，其屏蔽效果十分明显。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种磁浮列车用电抗器，包括空心线圈（1），其特征在于：所述空心线圈（1）的上方靠近磁浮列车车辆（4）底板一侧设有屏蔽组件，所述空心线圈（1）通过支撑构件（3）与屏蔽组件相连。

2.根据权利要求1所述的磁浮列车用电抗器，其特征在于：所述空心线圈（1）为不带铁芯的线圈。

3.根据权利要求2所述的磁浮列车用电抗器，其特征在于：所述屏蔽组件为具有不同导磁特性的一层以上高导磁率屏蔽帽（2）。

4.根据权利要求1或2或3所述的磁浮列车用电抗器，其特征在于：所述空心线圈（1）通过支撑构件（3）吊挂于磁浮列车车辆（4）底板的底部。

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