CN105253031A - 线性电机驱动列车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性电机驱动列车，包括轨道梁、行走机构、列车本体，行走机构设于轨道梁内，行走机构底部固设有列车本体，所述走行机构包括机壳、直线电机、传动装置以及设于机壳底部的行走轮，所述直线电机的定子部分固定在走行机构机壳顶部轨道梁的顶板下方设有供电轨，直线电机定子部分和供电轨之间有磁间隙，所述直线电机定子部分底部设有叠片组，所述叠片组交替排列形成不同高度分层的散热片结构，散热片结构下方有用于定子再冷却的气道。本发明采用直线电机驱动，无需车轮，悬浮运动，高速可达80km/hr。高速运转的直线电机运行，提高运行速度和车辆工作寿命。

Description

线性电机驱动列车

技术领域

本发明涉及轨道列车技术领域，特别涉及一种线性电机驱动列车。

背景技术

近代城市的交通随着社会的发展，车辆迅速增多，地面交通系统出现拥堵，严重影响人们的出行，于是出现了地下的地铁、地上高架的轻轨和磁悬浮列车等轨道交通系统，形成一个立体的交通网。

但即便如此，在特定的环境下也有不足，例如：大城市的既有的城区要解决地面交通拥堵，如果是修地铁，考虑到地下工程风险大、投资大(每公里造价5-8亿元)、工期长(五年左右)、运能过剩和运营成本高等因素，应是不可取的；如果是修轻轨或磁悬浮列车，除了如同修地铁那些不利的因素外尚有拆房、噪音和景观等问题。又例如：中、小城市和风景区，需要运量不大，投资能力较小，又要求安全、快捷、环保的共交系统，显然选用地铁、轻轨或磁悬浮列车也是不可取的。

为了解决和克服现有地铁、轻轨和磁悬浮的上述缺陷，空中轨道列车(又称“空列”、“空中巴士”)概念应运而生。“空列”是以悬挂的方式将轨道悬挂在支柱上，供列车车厢行驶，它只是将轨道移至空中，而并非如轻轨那样将整个路面抬到空中，具有不占道、不拆房、不破坏环境景观、低噪音、安全、全天候快捷运营、低造价、工期短和施工期对地面交通干扰少等优点。

目前的空中轨道列车的驱动一般采用旋转驱动装置，旋转驱动装置的缺点是驱动时受到车轮和轨道之间摩擦系数的影响，在线路中出现坡度值时，摩擦阻力会产生损耗。也有一些方案采用线性电机驱动，如专利号为：“200610075308.8”的“对沿行驶轨道移动的车辆、特别是磁悬浮列车的驱动”。直线电机相比旋转驱动装置的优点是其牵引力通过磁场传递到行车道上，电机没有旋转部件，无需维修且无损耗，可以进行不同功率的匹配。

但是现阶段由于磁悬浮列车、动车的全面提速。空中轨道列车的行驶速度问题也是其相对传统列车竞争力的一大体现。对悬浮式的空中轨道列车行走机构的加速、减速以及高速运行时行走机构制动的稳定性具有了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种线性电机驱动列车，采用直线电机驱动，无需车轮，悬浮运动，高速可达80km/hr。特殊设计的一体式定子组件，在定子部分下方设置散热片结构并在散热片下方增设冷却气道，通过简单合理的结构设计，对高速运转的直线电机进行冷却，有效降低了其运行温度，提高其直线电机的耐久性和工作寿命。这种结构下的列车满载时铰接车厢可达1.0～1.4m/s²的加速度和减速度而不会出现直线电机部件损坏。

为实现上述目的，本发明所提供的线性电机驱动列车，包括轨道梁、行走机构、列车本体，行走机构设于轨道梁内，行走机构底部固设有列车本体，所述走行机构包括机壳、直线电机、传动装置以及设于机壳底部的行走轮，所述直线电机的定子部分固定在走行机构机壳顶部，轨道梁的顶板充当直线电机的磁性转子磁轭，轨道梁的顶板下方设有供电轨，直线电机定子部分和供电轨之间有磁间隙，所述直线电机定子部分底部设有叠片组，所述叠片组交替排列形成不同高度分层的散热片结构，散热片结构下方有用于定子再冷却的气道。

进一步地，所述直线电机的定子部分、散热片结构和定子再冷却的气道为一体式定子组件。

进一步地，所述一体式定子组件底部设有至少两个柱状插接件，柱状插接件与行走机构机壳插接相连。

进一步地，所述供电轨由黄铜制成，供电轨逐点焊接在轨道梁顶部。采用黄铜作为供电轨材料，可以在高速范围内达到通过驱动交变载荷所必需的高的牵引力。减小直线电机次级系统定子部分纵向边缘效应的影响力。

进一步地，所述定子部分有13极，定子部分以50Hz的频率向其直线导轨供电，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。

进一步地，所述直线电机通过直线供电轨供电，取电可靠。

进一步地，还包括设置于行走机构上的供电驱动电路，供电驱动电路包括行走机构上的逆变器系统。行走机构上的逆变器系统将供电轨的直流电压转换成幅值、频率均可调整的三相交流电。供电驱动电路通过改变电压与频率，来控制磁场的变化，实现空中轨道列车的启动、加速和制动。

这样，空中轨道列车就具有了良好的编组灵活性和运营适应性，由于直线电机驱动的空列车辆具有比传统车辆更强的加减速性能，有更高的停车位置控制精度，因此更易实现不同编组，高密度，自动驾驶的运行模式。它可以2-6辆灵活编组，适应不同的客运量需要。

本发明的优点是：由于直线电机驱动空中轨道列车仍采用空轨和胶轮来支撑和引导车辆运行，所以仍可采用长期运用成熟的、安全可靠的轨道电路信号系统来实行对空中列车的信号传输、运行监控和集中调度，运营适应性较好。采用直线电机牵引技术，具有优良的动力性能和爬坡能力并且直线电机是可以全自动无人驾驶系统，其牵引动力采用直线电机，车轮仅起承载的作用，列车的牵引力不受轮轨之间粘着条件的影响，所以能获得优良的动力性能和爬坡能力。其线路的最大坡度强大，有利于线路纵断面设计，减少过渡段。减少拆迁工作量，降低工程造价。直线电机是通过电能直接产生电磁推力的，其运动可以无机械接触，大大减小了机械损耗，高速可达80km/hr及以上。特殊设计的一体式定子组件，在定子部分下方设置散热片结构并在散热片下方增设冷却气道，通过简单合理的结构设计，对高速运转的直线电机进行冷却，有效降低了其运行温度，提高其直线电机的耐久性和工作寿命。这种结构下的列车满载时铰接车厢可达1.0～1.4m/s²的加速度和减速度而不会出现直线电机部件损坏。

附图说明

为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：

图1为一实施例中本发明的结构示意图；

图2为直线电机驱动空中列车原理示意图。

在图中：1-磁间隙，2-轨道梁的顶板，3-供电轨，4-定子部分，5-柱状插接件，6-用于定子再冷却的气道，7-散热片结构，8-轨道梁。

具体实施方式

参阅图1～图2，本实施例的线性电机驱动列车，包括轨道梁8、行走机构、列车本体，行走机构设于轨道梁8内，行走机构底部固设有列车本体，所述走行机构包括机壳、直线电机、传动装置以及设于机壳底部的行走轮，所述直线电机的定子部分4固定在走行机构机壳顶部，轨道梁的顶板2充当直线电机的磁性转子磁轭，轨道梁的顶板2下方设有供电轨3，直线电机定子部分4和供电轨3之间有磁间隙1，所述直线电机定子部分4底部设有叠片组，所述叠片组交替排列形成不同高度分层的散热片结构7，散热片结构7下方有用于定子再冷却的气道6。

参阅图1，在另一实施例中，所述直线电机的定子部分4、散热片结构7和定子再冷却的气道6为一体式定子组件。所述一体式定子组件底部设有至少两个柱状插接件5，柱状插接件5与行走机构机壳插接相连。

参阅图1，在另一实施例中，所述供电轨3由黄铜制成，供电轨3逐点焊接在轨道梁8顶部。采用黄铜作为供电轨3的材料，可以在高速范围内达到通过驱动交变载荷所必需的高的牵引力。减小直线电机次级系统定子部分纵向边缘效应的影响力。

在另一实施例中，还包括设置于行走机构上的供电驱动电路，供电驱动电路包括行走机构上的逆变器系统。行走机构上的逆变器系统将供电轨的直流电压转换成幅值、频率均可调整的三相交流电。供电驱动电路通过改变电压与频率，来控制磁场的变化，实现空中轨道列车的启动、加速和制动。

这样，空中轨道列车就具有了良好的编组灵活性和运营适应性，由于直线电机驱动的空列车辆具有比传统车辆更强的加减速性能，有更高的停车位置控制精度，因此更易实现不同编组，高密度，自动驾驶的运行模式。它可以2-6辆灵活编组，适应不同的客运量需要。

Claims (5)

1.线性电机驱动列车，包括轨道梁、行走机构、列车本体，行走机构设于轨道梁内，行走机构底部固设有列车本体，所述走行机构包括机壳、直线电机、传动装置以及设于机壳底部的行走轮，其特征在于，所述直线电机的定子部分固定在走行机构机壳顶部，轨道梁的顶板充当直线电机的磁性转子磁轭，轨道梁的顶板下方设有供电轨，直线电机定子部分和供电轨之间有磁间隙，所述直线电机定子部分底部设有叠片组，所述叠片组交替排列形成不同高度分层的散热片结构，散热片结构下方有用于定子再冷却的气道。

2.根据权利要求1所述的线性电机驱动列车，其特征在于：所述直线电机的定子部分、散热片结构和定子再冷却的气道为一体式定子组件。

3.根据权利要求2所述的线性电机驱动列车，其特征在于：所述一体式定子组件底部设有至少两个柱状插接件，柱状插接件与行走机构机壳插接相连。

4.根据权利要求3所述的线性电机驱动列车，其特征在于：所述供电轨由黄铜制成，供电轨逐点焊接在轨道梁顶部。

5.根据权利要求1至4所述的线性电机驱动列车，其特征在于：所述定子部分有13极，定子部分以50Hz的频率向其直线导轨供电。