CN102700429B

CN102700429B - 一种用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置

Info

Publication number: CN102700429B
Application number: CN201210147410.XA
Authority: CN
Inventors: 刘国清; 张昆仑; 陈殷
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: CN102700429A

Abstract

本发明公开了一种用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置，应用于吸力悬浮型磁浮列车包括安装在磁浮列车转向架上的永磁悬浮模块和电磁悬浮模块，采用一定数量的永磁悬浮模块和一定数量的电磁悬浮模块在编组后按并联的方式沿F型轨道方向且正对F型轨道布置，永磁悬浮模块两极板外沿间的宽度大于F型轨道的宽度，电磁悬浮模块两极板外沿间的宽度等于F型轨道的宽度。采用本发明的结构，可使永磁悬浮模块产生的悬浮力受气隙的变化的影响减小，防止永磁装置与F型轨道的吸死，降低了对电磁铁的控制难度，能够提高磁浮列车的载重能力。

Description

一种用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置

所属技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，具体涉及一种用于吸力型磁浮列车的永磁混合磁浮装置。

背景技术

目前，吸力型磁浮列车的磁浮装置主要有三种类型：1、单一采用电磁铁产生悬浮力，如HSST型磁浮列车；2、采用电磁铁和超导体共同产生悬浮力；3、采用电磁铁和永磁体共同产生悬浮力。

单一采用电磁铁产生悬浮力的方式目前较为成熟，在国内和国外都有相应的试验列车。其缺点是能耗较大，载重能力有限；采用电磁铁和超导体共同产生悬浮力的方式目前只在实验室有相关的模型；其缺点是运行需要消耗大量的液氮，运行和维护费用高。

采用电磁铁和永磁体共同产生悬浮力的方式目前也只在实验室有相关的模型，其现有模型的缺点是，永磁产生的悬浮力随气隙的变化太大，加大了电磁铁的控制难度，同时很难解决永磁装置与F型轨道吸死的问题（吸死是指气隙为0）。现有的永磁混合磁浮装置采用永磁悬浮模块两极板外沿间宽度等于F型轨道宽度的结构，永磁体产生的悬浮力随气隙的变化很大（尤其在0-10mm的气隙范围内），导致采用这种结构的永磁悬浮装置中如果由永磁体提供主要的悬浮力，则在吸死的状态下，永磁体与轨道间的吸力远大于列车的自重和载荷。也就是说列车一旦吸死就很难落下。而且，由于永磁体产生的悬浮力随气隙的变化很大，改变很小的气隙需要电磁铁提供很大的力，所以电磁控制的难度很大。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种新型永磁混合磁浮装置，使之能克服现有技术的缺点。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置，应用于吸力悬浮型磁浮列车包括安装在磁浮列车转向架上的永磁悬浮模块和电磁悬浮模块，其中：

A、一定数量的永磁悬浮模块和一定数量的电磁悬浮模块在编组后按并联的方式沿F型轨道方向且正对F型轨道布置；

B、所述永磁悬浮模块两极板外沿间的宽度大于F型轨道的宽度；通过永磁悬浮模块提供主要的悬浮力。

C、所述电磁悬浮模块两极板外沿间的宽度等于F型轨道的宽度，通过电磁悬浮模块提供辅助性和调节性的悬浮力，在悬浮错位的情况下，由永磁悬浮模块和电磁悬浮模块共同提供导向力。

所述的并联是对永磁悬浮模块的磁路与电磁悬浮模块的磁路之间的关系的描述；所述的F型轨道的宽度是指轨道安装后下部的工作面的宽度。

永磁悬浮模块与其上方的F型轨道构成磁回路，产生吸力，通过安装梁对磁浮列车的转向架产生向上的悬浮力；电磁悬浮模块与其上方的F型轨道构成磁回路，在电磁悬浮模块的线包通电流后，产生吸力，通过安装托臂对磁浮列车的转向架产生向上的悬浮力。无论是永磁悬浮模块还是电磁悬浮模块，它们提供的悬浮力都是随着悬浮气隙的增大而减小。

采用本发明的结构，在永磁悬浮模块的设计应满足一个前提条件：在单个转向架上的所有永磁悬浮模块与轨道吸死的情况下，所有永磁悬浮模块产生的向上的合力要小于该单个转向架的自重与额定载重的合力。

这样，当磁浮列车的悬浮装置与F型轨道吸死时，通过列车及其载荷的重力使得列车落下，当落到额定悬浮位置时，电磁悬浮模块开始工作，通过调节电流的大小，实现列车稳定悬浮在额定悬浮位置。电磁悬浮模块与轨道间的吸力的大小，与通过电磁悬浮模块线包的电流的大小相关。

当磁浮列车工作在额定悬浮位置时（悬浮气隙为10mm），由于永磁悬浮模块提供的悬浮力小于列车的自重，所以必须由电磁悬浮模块提供辅助性和调节性的悬浮力。由于利用本发明方案提出的永磁悬浮模块产生的悬浮力随气隙的变化不大，所在额定悬浮位置时，永磁悬浮模块可以提供稳定悬浮所需的绝大部分的悬浮力，所以该悬浮系统的能耗很小。

当磁浮列车处于未起浮状态时（悬浮气隙为20mm），此时列车没有负载，悬浮模块和轨道间的气隙最大，永磁悬浮模块能提供的悬浮力最小。从此位置上拉到额定悬浮位置所需的力必须由电磁悬浮模块提供。因为上拉的时间较短，一般为数秒，所以在设计电磁悬浮模块的时候，可以考虑让其线包短时间过流，使其工作在磁饱和状态。

为了提高系统效率，在利用本发明方案来设计悬浮系统时，在保证正常工作的前提下，尽量使永磁悬浮模块提供更多的悬浮力。

由上所述，在合理的设计条件下，采用本发明的结构，可使永磁悬浮模块产生的悬浮力受气隙的变化的影响减小，防止永磁装置与F型轨道的吸死，降低了对电磁铁的控制难度，能够提高磁浮列车的载重能力。

附图说明如下：

附图1是本发明各模块的结构示意图。

附图2是本发明中各模块与F型轨道的尺寸和位置关系的示意图。

附图3是采用本发明提出的结构与目前现有结构在悬浮力和气隙关系方面的实验对比曲线图。

附图4是具体实施例之永磁悬浮模块截面尺寸图。

下面结合附图对本发明的结构作进一步的详述。

如图1所示。将两个永磁悬浮模块和四个电磁悬浮模块编组后以并联的方式沿F型轨道方向且正对F型轨道布置，图一示出的是磁浮列车转向架一侧的示意图，另一侧与本侧沿线路对称布置。图中，1为转向架，2为F型轨道，3和4为电磁悬浮模块，5为永磁悬浮模块。其中，如图2中2（a）和2（b）分别所示，永磁悬浮模块两极板外沿间的宽度Ly大于F型轨道的宽度L；电磁悬浮模块两极板外沿间的宽度Ld等于F型轨道的宽度L。

实施例

采用图一的结构，在一个转向架内，将两个永磁悬浮模块和四个电磁悬浮模块编组后以并联的方式沿F型轨道方向且正对F型轨道布置；悬浮架长3米、自重65000牛、额定载重25000牛、永磁悬浮模块长1.56米、电磁悬浮模块长0.5米。

其中永磁悬浮模块的宽度与F型轨道的宽度不相等，通过永磁悬浮模块提供主要的悬浮力。具体实施选择的尺寸参数见附图4，其中：M=71mm;D=100mm;G取0、10、20mm。其中电磁悬浮模块的宽度等于F型轨道的宽度。通过电磁悬浮模块提供辅助性和调节性的悬浮力。

根据本实施例给出的尺寸进行仿真运算分析,得出整个悬浮系统中两个永磁悬浮模块产生的悬浮合力为89983牛，小于90000牛。满足前述在本发明中提到的设计应满足的前提条件。当悬浮气隙为10mm时，此时磁浮列车工作在额定悬浮气隙状态，仿真运算得出整个悬浮系统中两个永磁悬浮模块产生的悬浮合力为80924牛，此时由四个电磁悬浮模块负担的悬浮力为9076牛，而四个电磁悬浮模块在悬浮气隙为10mm时能够提供最大悬浮力为40872牛，完全能满足悬浮力的补充性的要求；当悬浮气隙为20mm时，此时磁浮列车处于未悬浮状态，也不考虑载重。仿真运算得出整个悬浮系统中两个永磁悬浮模块产生的悬浮合力为59885牛，此时由四个电磁悬浮模块负担的悬浮力为5115牛，而四个电磁悬浮模块在悬浮气隙为20mm时能够产生的最大悬浮力为17842牛，完全能满足拉起磁浮列车的要求。所在在额定悬浮位置时，永磁悬浮模块可以提供稳定悬浮所需的绝大部分的悬浮力，所以该悬浮系统的能耗很小。

用本发明与现有永磁混合悬浮方式中永磁体所产生悬浮力进行实验对比获得悬浮力和气隙关系方面的实验对比曲线图（如图3），可以看出，本发明的结构永磁悬浮模块产生的悬浮力受气隙的变化的影响很小。

综上所述，本发明的永磁混合磁浮装置是节能、易于控制、切实可行的。可良好地用于吸力型磁浮列车。

上述针对较佳实施例的具体描述，本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置，应用于吸力悬浮型磁浮列车包括安装在磁浮列车转向架上的永磁悬浮模块和电磁悬浮模块，其特征在于：

B、所述永磁悬浮模块两极板外沿间的宽度大于F型轨道的宽度；

C、所述电磁悬浮模块两极板外沿间的宽度等于F型轨道的宽度；所述的并联是对永磁悬浮模块的磁路与电磁悬浮模块的磁路之间的关系的描述；所述的F型轨道的宽度是指轨道安装后下部的工作面的宽度。

2.根据权利要求1所述之用于磁浮列车的并联型永磁混合磁浮装置，其特征在于：在一个转向架内，采用两个永磁悬浮模块和四个电磁悬浮模块编组。