CN102494823A - 一种磁悬浮交通系统的在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，用于在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力，包括法向力检测装配(2)和牵引力检测装配(3)。当所述磁悬浮车辆在不同的速度运行时，所述法向力检测装配(2)中的第一拉压力传感器(203)能够检测所述直线电机(1)对所述磁悬浮车辆的法向力；所述牵引力检测装配(3)中的第二拉压力传感器(303)能够检测所述直线电机(1)对所述磁悬浮车辆的牵引力。本发明提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置，实现了在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机(1)对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

Description

一种磁悬浮交通系统的在线监测装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮交通系统监测技术领域，尤其涉及一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，用于在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

背景技术

随着科技的进步，轨道交通方式发生了巨大的变革。目前在世界范围内产生了直线电机牵引的交通方式，包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。上述交通设备目前正在迅速发展，将来会成为本世纪的主要交通方式之一。该交通方式所应用的磁悬浮车辆被认为是21世纪最理想的轨道交通工具。

中低速磁悬浮车辆是一种无车轮、依靠电磁铁吸引力使车辆悬浮，并由直线电机直接驱动的轨道交通工具。由于磁悬浮车辆运行时与轨道保持一定的间隙(一般为1-10cm)，几乎没有摩擦磨损，因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行，且对环境无污染，所以该磁悬浮车辆具有良好的运行经济性和较低的维护工作量，非常适合用作城市交通系统。我国磁悬浮技术开发也主要集中在中低速常导磁浮技术。

直线电机是指利用电能直接产生直线运动的电动机，可以将它想象为将传统的旋转电机从转子中心向一侧切开并且展直，这样旋转电机则变为直线电机。或者认为直线电机是半径无限大的旋转电机，这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场，车辆将随着直线电机磁场的移动而向前运动。

目前，中低速磁悬浮车辆一般采用5个结构基本相同的悬浮磁铁模块装配的悬浮架方式，5个悬浮磁铁模块装配依次通过两侧的滑台连接，每辆车配置10台直线电机，车辆的牵引和电制动是通过直线电机实现的。因此，直线电机是中低速磁悬浮车辆的动力源，是中低速磁悬浮车辆关键部件之一。

悬浮架是走形结构的骨架，承受着车辆的全部载荷。其载荷传递由悬浮磁铁产生的悬浮力传到悬浮架上，直线电机的牵引力直接作用在悬浮架上。

直线电机在工作时，由于电磁力与水平方向存在的夹角在车辆运行时是动态变化的，夹角不一定是0°，因而，不仅产生车辆行进方向的牵引和电制动力，同时还产生垂直于运动方向的法向力，并且随着车辆速度增加法向力会增大。由于直线电机产生的法向力与车辆所需要的悬浮力方向相反，该法向力将会干扰车辆悬浮力，需要增加悬浮功率，影响车辆悬浮控制的稳定性，甚至于车辆可能无法悬浮。因此，直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力的动态监测势在必行。

由于直线电机不同于旋转电机，其真实运动状态难以模拟。目前，现有直线电机法向力和牵引力研究是在地面模拟状态下进行的，该状态下仅能模拟列车启动时(速度为0km/h)所需的牵引力和法向力。因而所检测的法向力或牵引力与车辆实际运行相比有较大差别，也无法模拟直线电机动态气隙和车辆动态悬浮间隙，检测结果对直线电机设计和车辆悬浮控制设计指导的作用很有限。

综上所述，如何提供一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，以实现在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，以实现在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，用于在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力，包括法向力检测装配和牵引力检测装配；其中，所述法向力检测装配包括：

设置在悬浮架顶面上的法向安装座；

轴承端与所述法向安装座相连接的第一杆端关节轴承；

顶端与所述第一杆端关节轴承的杆端相连接，用于检测直线电机对磁悬浮车辆的法向力的第一拉压力传感器；

顶端与所述第一拉压力传感器的底端相连接的第一连接螺杆，该第一连接螺杆的底端与所述直线电机的顶端通过第一球头杆端关节轴承相连接；

其中，所述第一杆端关节轴承、第一连接螺杆和第一球头杆端关节轴承的轴线均为竖直方向；

所述牵引力检测装配包括：

设置在所述直线电机上的电机端纵向安装座；

设置在所述悬浮架上的悬浮架端纵向安装座；

第二杆端关节轴承和第三杆端关节轴承，两者的轴承端分别与所述电机端纵向安装座和所述悬浮架端纵向安装座相连接，且所述第二杆端关节轴承的杆端与第三杆端关节轴承的杆端之间设置有用于检测所述直线电机对所述磁悬浮车辆的牵引力的第二拉压力传感器；

其中，所述第二杆端关节轴承和第三杆端关节轴承的轴线均在水平面内且沿所述磁悬浮车辆的运动方向延伸。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，所述法向安装座包括：

上安装座，所述上安装座上设置有安装轴，所述第一杆端关节轴承的轴承端套设在所述安装轴的外侧；

设置在所述上安装座底端的下安装座，该下安装座通过内六角螺钉与所述悬浮架的顶端相连接。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，还包括横向力检测装配，该横向力检测装配包括：

设置在所述悬浮架的侧面上的悬浮架端横向安装座；

轴承端与所述悬浮架端横向安装座相连接的第四杆端关节轴承；

设置在所述直线电机的头部或尾部的电机端横向安装座；

球头端与所述电机端横向安装座相连接的第二球头杆端关节轴承，该第二球头杆端关节轴承的杆端与第二连接螺杆的一端相连接；

用于检测所述直线电机对所述磁悬浮车辆的横向力的第三拉压力传感器，其设置在所述第二连接螺杆的另一端与所述第四杆端关节轴承的杆端之间；

其中，所述第二球头杆端关节轴承、第二连接螺杆和第四杆端关节轴承的轴线均在水平面内且沿与所述磁悬浮车辆的运动相垂直的方向延伸。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，还包括间隙检测装配，该间隙检测装配包括：

设置在外侧极板内侧面上，用于检测所述磁悬浮车辆的悬浮间隙的间隙传感器。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，所述间隙传感器通过内六角螺钉设置在所述外侧极板内侧面上。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，所述法向力检测装配的套数为8套，八套所述法向力检测装配均匀分布在所述直线电机的两侧；

所述牵引力检测装配的套数为1套，该套所述牵引力检测装配设置在所述直线电机的头部或尾部；

所述横向力检测装配的套数为2套，两套所述横向力检测装配分别设置在所述直线电机的头部和尾部；

所述间隙检测装配的套数为1套，该套所述间隙检测装配设置在所述直线电机中间部位的下方。

本发明所提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置，用于在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力，包括法向力检测装配和牵引力检测装配；其中，所述法向力检测装配包括设置在悬浮架顶面上的法向安装座；轴承端与所述法向安装座相连接的第一杆端关节轴承；顶端与所述第一杆端关节轴承的杆端相连接，用于检测直线电机对磁悬浮车辆的法向力的第一拉压力传感器；顶端与所述第一拉压力传感器的底端相连接的第一连接螺杆，该第一连接螺杆的底端与所述直线电机的顶端通过第一球头杆端关节轴承相连接；其中，所述第一杆端关节轴承、第一连接螺杆和第一球头杆端关节轴承的轴线均为竖直方向；所述牵引力检测装配包括设置在所述直线电机上的电机端纵向安装座；设置在所述悬浮架上的悬浮架端纵向安装座；第二杆端关节轴承和第三杆端关节轴承，两者的轴承端分别与所述电机端纵向安装座和所述悬浮架端纵向安装座相连接，且所述第二杆端关节轴承的杆端与第三杆端关节轴承的杆端之间设置有用于检测所述直线电机对所述磁悬浮车辆的牵引力的第二拉压力传感器；其中，所述第二杆端关节轴承和第三杆端关节轴承的轴线均在水平面内且沿所述磁悬浮车辆的运动方向延伸。当所述磁悬浮车辆在不同的速度运行时，所述第一拉压力传感器能够检测所述直线电机对所述磁悬浮车辆的法向力，所述第二拉压力传感器能够检测所述直线电机对所述磁悬浮车辆的牵引力；该磁悬浮交通系统的在线监测装置，实现了在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置的主视结构示意图；

图2是图1中的部件2的结构示意图；

图3是图1中的部件3的俯视结构示意图；

图4是图1中的部件4的左视结构示意图；

图5是图1中的部件5的左视结构示意图；

图6是本发明实施例提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，实现了在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-6，图1是本发明实施例提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置的主视结构示意图；图2是图1中的部件2的结构示意图；图3是图1中的部件3的俯视结构示意图；图4是图1中的部件4的左视结构示意图；图5是图1中的部件5的左视结构示意图；图6是本发明实施例提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置的俯视结构示意图。

本发明实施例提供的磁悬浮交通系统的在线监测装置中，包括法向力检测装配2和牵引力检测装配3；其中，所述法向力检测装配2包括设置在悬浮架6顶面上的法向安装座201；轴承端与所述法向安装座201相连接的第一杆端关节轴承202；顶端与所述第一杆端关节轴承202的杆端相连接，用于检测直线电机1对磁悬浮车辆的法向力的第一拉压力传感器203；顶端与所述第一拉压力传感器203的底端相连接的第一连接螺杆204，该第一连接螺杆204的底端与所述直线电机1的顶端通过第一球头杆端关节轴承205相连接；其中，所述第一杆端关节轴承202、第一连接螺杆204和第一球头杆端关节轴承205的轴线均为竖直方向；所述牵引力检测装配3包括设置在所述直线电机1上的电机端纵向安装座301；设置在所述悬浮架6上的悬浮架端纵向安装座305；第二杆端关节轴承302和第三杆端关节轴承304，两者的轴承端分别与所述电机端纵向安装座301和所述悬浮架端纵向安装座305相连接，且所述第二杆端关节轴承302的杆端与第三杆端关节轴承304的杆端之间设置有用于检测所述直线电机1对所述磁悬浮车辆的牵引力的第二拉压力传感器303；其中，所述第二杆端关节轴承302和第三杆端关节轴承304的轴线均在水平面内且沿所述磁悬浮车辆的运动方向延伸。当所述磁悬浮车辆在不同的速度运行时，所述第一拉压力传感器203能够检测所述直线电机1对所述磁悬浮车辆的法向力，所述第二拉压力传感器303能够检测所述直线电机1对所述磁悬浮车辆的牵引力；该磁悬浮交通系统的在线监测装置，实现了在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机1对磁悬浮车辆的法向力和牵引力。

具体的，为了提高所述法向安装座201的拉压强度，所述上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，所述法向安装座201包括：

上安装座，所述上安装座上设置有安装轴，所述第一杆端关节轴承202的轴承端套设在所述安装轴的外侧；

设置在所述上安装座底端的下安装座，该下安装座通过内六角螺钉与所述悬浮架6的顶端相连接。

为了进一步优化上述技术方案，该磁悬浮交通系统的在线监测装置中，还包括横向力检测装配4，该横向力检测装配4包括：

设置在所述悬浮架6的侧面上的悬浮架端横向安装座406；

轴承端与所述悬浮架端横向安装座406相连接的第四杆端关节轴承405；

设置在所述直线电机1的头部或尾部的电机端横向安装座401；

球头端与所述电机端横向安装座401相连接的第二球头杆端关节轴承402，该第二球头杆端关节轴承402的杆端与第二连接螺杆403的一端相连接；

用于检测所述直线电机1对所述磁悬浮车辆的横向力的第三拉压力传感器404，其设置在所述第二连接螺杆403的另一端与所述第四杆端关节轴承405的杆端之间；

其中，所述第二球头杆端关节轴承402、第二连接螺杆403和第四杆端关节轴承405的轴线均在水平面内且沿与所述磁悬浮车辆的运动相垂直的方向延伸；

当所述磁悬浮车辆在不同的速度运行时，所述第三拉压力传感器404能够检测所述直线电机1对所述磁悬浮车辆的横向力，对所述横向力的在线监测对所述磁悬浮交通系统也具有一定的研究意义。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，还包括间隙检测装配5，该间隙检测装配5包括：

设置在外侧极板7内侧面上，用于检测所述磁悬浮车辆的悬浮间隙的间隙传感器501；

当所述磁悬浮车辆在不同的速度运行时，利用该间隙传感器501可以在线监测所述磁悬浮车辆的悬浮间隙，以得到所述悬浮间隙和所述法向力的对应影响关系。

具体的，所述间隙传感器501通过内六角螺钉设置在所述外侧极板7内侧面上；当然所述间隙传感器501也可以通过其他结构和连接所述外侧极板7相连接，但是得在保证不影响所述间隙传感器501的检测效果的前提下。

优选的，上述磁悬浮交通系统的在线监测装置中，所述法向力检测装配2的套数为8套，八套所述法向力检测装配2均匀分布在所述直线电机1的两侧；

所述牵引力检测装配3的套数为1套，该套所述牵引力检测装配3设置在所述直线电机1的头部或尾部；

所述横向力检测装配4的套数为2套，两套所述横向力检测装配4分别设置在所述直线电机1的头部和尾部；

所述间隙检测装配5的套数为1套，该套所述间隙检测装配5设置在所述直线电机1中间部位的下方；

当然，所述法向力检测装配2、牵引力检测装配3、横向力检测装配4和间隙检测装配5的套数和具体位置不做限定，根据所述磁悬浮车辆的实际运行过程中检测的要求来布置四者的位置和选择四者的套数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种磁悬浮交通系统的在线监测装置，用于在线监测磁悬浮车辆在不同的速度运行时直线电机对磁悬浮车辆的法向力和牵引力，其特征在于，包括法向力检测装配(2)和牵引力检测装配(3)；其中，所述法向力检测装配(2)包括：

设置在悬浮架(6)顶面上的法向安装座(201)；

轴承端与所述法向安装座(201)相连接的第一杆端关节轴承(202)；

顶端与所述第一杆端关节轴承(202)的杆端相连接，用于检测直线电机(1)对磁悬浮车辆的法向力的第一拉压力传感器(203)；

顶端与所述第一拉压力传感器(203)的底端相连接的第一连接螺杆(204)，该第一连接螺杆(204)的底端与所述直线电机(1)的顶端通过第一球头杆端关节轴承(205)相连接；

其中，所述第一杆端关节轴承(202)、第一连接螺杆(204)和第一球头杆端关节轴承(205)的轴线均为竖直方向；

所述牵引力检测装配(3)包括：

设置在所述直线电机(1)上的电机端纵向安装座(301)；

设置在所述悬浮架(6)上的悬浮架端纵向安装座(305)；

第二杆端关节轴承(302)和第三杆端关节轴承(304)，两者的轴承端分别与所述电机端纵向安装座(301)和所述悬浮架端纵向安装座(305)相连接，且所述第二杆端关节轴承(302)的杆端与第三杆端关节轴承(304)的杆端之间设置有用于检测所述直线电机(1)对所述磁悬浮车辆的牵引力的第二拉压力传感器(303)；

其中，所述第二杆端关节轴承(302)和第三杆端关节轴承(304)的轴线均在水平面内且沿所述磁悬浮车辆的运动方向延伸。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮交通系统的在线监测装置，其特征在于，所述法向安装座(201)包括：

上安装座，所述上安装座上设置有安装轴，所述第一杆端关节轴承(202)的轴承端套设在所述安装轴的外侧；

设置在所述上安装座底端的下安装座，该下安装座通过内六角螺钉与所述悬浮架(6)的顶端相连接。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮交通系统的在线监测装置，其特征在于，还包括横向力检测装配(4)，该横向力检测装配(4)包括：

设置在所述悬浮架(6)的侧面上的悬浮架端横向安装座(406)；

轴承端与所述悬浮架端横向安装座(406)相连接的第四杆端关节轴承(405)；

设置在所述直线电机(1)的头部或尾部的电机端横向安装座(401)；

球头端与所述电机端横向安装座(401)相连接的第二球头杆端关节轴承(402)，该第二球头杆端关节轴承(402)的杆端与第二连接螺杆(403)的一端相连接；

用于检测所述直线电机(1)对所述磁悬浮车辆的横向力的第三拉压力传感器(404)，其设置在所述第二连接螺杆(403)的另一端与所述第四杆端关节轴承(405)的杆端之间；

其中，所述第二球头杆端关节轴承(402)、第二连接螺杆(403)和第四杆端关节轴承(405)的轴线均在水平面内且沿与所述磁悬浮车辆的运动相垂直的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮交通系统的在线监测装置，其特征在于，还包括间隙检测装配(5)，该间隙检测装配(5)包括：

设置在外侧极板(7)内侧面上，用于检测所述磁悬浮车辆的悬浮间隙的间隙传感器(501)。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮交通系统的在线监测装置，其特征在于，所述间隙传感器(501)通过内六角螺钉设置在所述外侧极板(7)内侧面上。

6.根据权利要求3所述的磁悬浮交通系统的在线监测装置，其特征在于，

所述法向力检测装配(2)的套数为8套，八套所述法向力检测装配(2)均匀分布在所述直线电机(1)的两侧；

所述牵引力检测装配(3)的套数为1套，该套所述牵引力检测装配(3)设置在所述直线电机(1)的头部或尾部；

所述横向力检测装配(4)的套数为2套，两套所述横向力检测装配(4)分别设置在所述直线电机(1)的头部和尾部；

所述间隙检测装配(5)的套数为1套，该套所述间隙检测装配(5)设置在所述直线电机(1)中间部位的下方。

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