CN108284770A - 一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车，包括：车体、使所述车体悬浮并对所述车体进行导向的悬浮导向系统以及与供所述车体行驶的轨道梁连接并用于驱动所述车体沿所述轨道梁运动的牵引驱动系统。应用本发明可以使得高温超导磁悬浮车中的永磁同步直线电机具有推力大、效率高、高速性能好等优点，很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

Description

一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车

技术领域

本申请涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车。

背景技术

磁悬浮车是一种现代高科技非接触式有轨交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，然后再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。

在现有技术中，当前的高温超导磁悬浮车主要是采用直线感应电机驱动。该直线感应电机主要由车载感应板和地面铺设的定子组成，具有结构简单、成本低、控制系统简单可靠等优点。但是，其也同时存在推力小、效率低、功率因素低、高速性能差等缺点，因此不适用于中高速磁悬浮列车。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车，从而可以使得高温超导磁悬浮车中的永磁同步直线电机具有推力大、效率高、高速性能好等优点，很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车，该高温超导磁悬浮车包括：车体、使所述车体悬浮并对所述车体进行导向的悬浮导向系统以及与供所述车体行驶的轨道梁连接并用于驱动所述车体沿所述轨道梁运动的牵引驱动系统；

其中，所述牵引驱动系统包括：供电单元、逆变单元、位置检测系统、电机控制系统和永磁同步直线电机；

所述供电单元用于将从电网获取的三相交流电整流成为直流电；

所述逆变单元用于将所述直流电转换成预设频率的、相位互差120°电角度的三相交流电压并输出至所述永磁同步直线电机，用于驱动所述永磁同步直线电机；

所述位置检测系统用于检测高温超导磁悬浮车的当前位置信息；

所述电机控制系统用于根据当前位置信息控制所述逆变单元输出的三相交流电压的大小，以控制所述永磁同步直线电机的输出推力的大小；

所述永磁同步直线电机包括：设置在车体底部的直线电机永磁动子和沿永磁轨道连续铺设的直线电机定子；

所述直线电机定子包括：沿永磁轨道连续铺设的环氧树脂外壳以及沿永磁轨道延伸方向依次排列在环氧树脂外壳中的多个三相绕组；其中，每个三相绕组均由沿永磁轨道延伸方向依次排列的A相线圈、B相线圈和C相线圈组成。

较佳的，所述A相线圈、B相线圈和C相线圈为空心线圈。

较佳的，所述直线电机定子还进一步包括：对称设置在环氧树脂外壳底部两侧的第一角钢和第二角钢；

所述第一角钢和第二角钢之间封装有环氧树脂。

较佳的，所述供电单元一端与电网连接，另一端与所述逆变单元连接；

所述逆变单元与所述直线电机定子连接。

较佳的，所述位置检测系统包括：车载位置信号发生器和多个地面位置检测单元；

所述车载位置信号发生器设置在所述车体的底部；

所述多个地面位置检测单元沿永磁轨道连续铺设在轨道梁的上表面。

较佳的，所述悬浮导向系统包括：杜瓦、永磁轨道、永磁轨道安装座和轨道梁；

其中，所述轨道梁设置在轨道立柱上；

所述永磁轨道安装在所述永磁轨道安装座上；

所述永磁轨道安装座的底部与所述轨道梁连接；

所述杜瓦对称设置在所述车体的底部；所述杜瓦内设置有高温超导块材。

如上可见，在本发明中的永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车中，由于该高温超导磁悬浮车中的直线电机定子是采用空心线圈组成三相绕组，再用环氧树脂灌封而成，因此所形成的永磁同步直线电机具有重量轻、成本低、结构简单、方便安装等优点，而且由于直线电机定子中不存在铁磁性材料，因此该直线电机定子与直线电机永磁动子之间不存在磁吸力，所以本发明中的永磁同步直线电机具有推力大、效率高、高速性能好等优点，很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

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，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述。显然，结合下述各个附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示的实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明实施例中的永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车的结构示意图。

图2为本发明实施例中的牵引驱动系统的连接关系示意图。

图3为本发明实施例中的直线电机定子的俯视图。

图4为本发明实施例中的直线电机定子的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。

针对现有技术中存在的，由于直线感应电机具有推力小、效率低、功率因素低、高速性能差等缺点而不适用于中高速磁悬浮列车的缺陷。提供了一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车，一种的永磁同步直线电机具有推力大、效率高、高速性能好等优点，从而很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

具体实施例一：

图1是本发明实施例中的永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车的结构示意图，图2为本发明实施例中的牵引驱动系统的连接关系示意图，图3为本发明实施例中的直线电机定子的俯视图，图4为本发明实施例中的直线电机定子的截面示意图。

如图1～图4所示，该永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车包括：车体10、使所述车体10悬浮并对所述车体10进行导向的悬浮导向系统以及与供所述车体10行驶的轨道梁134连接并用于驱动所述车体10沿所述轨道梁134运动的牵引驱动系统；

其中，所述牵引驱动系统包括：供电单元201、逆变单元202、位置检测系统203、电机控制系统204和永磁同步直线电机205；

所述供电单元201用于将从电网获取的三相交流电整流成为直流电；

所述逆变单元202用于将所述直流电转换成预设频率的、相位互差120°电角度的三相交流电压并输出至所述永磁同步直线电机205，用于驱动所述永磁同步直线电机205；

所述位置检测系统203用于检测高温超导磁悬浮车的当前位置信息；

所述电机控制系统204用于根据当前位置信息控制所述逆变单元202输出的三相交流电压的大小，以控制所述永磁同步直线电机205的输出推力的大小；

所述永磁同步直线电机205包括：设置在车体10底部的直线电机永磁动子111和沿永磁轨道连续铺设的直线电机定子112；

所述直线电机定子112包括：沿永磁轨道连续铺设的环氧树脂外壳31以及沿永磁轨道延伸方向依次排列在环氧树脂外壳31中的多个三相绕组32；其中，每个三相绕组32均由沿永磁轨道延伸方向依次排列的A相线圈321、B相线圈322和C相线圈323组成。

另外，在本发明的技术方案中，可以通过多种方式来实现上述的所述直线电机定子。以下将以其中的一种具体实现方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。

例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述A相线圈、B相线圈和C相线圈为空心线圈。

将上述A相线圈、B相线圈和C相线圈组成三相绕组之后，即可将各个三相绕组通过灌封的方式灌封在环氧树脂外壳中，以形成上述的直线电机定子。

在本发明的技术方案中，由于所述直线电机定子是采用空心线圈组成三相绕组，再用环氧树脂灌封而成，因此所述直线电机定子具有重量轻、成本低、结构简单、方便安装等优点，而且所述直线电机定子中不存在铁磁性材料，因此该直线电机定子与直线电机永磁动子之间不存在磁吸力，因此本发明中的永磁同步直线电机推力大、效率高，高速性能好，很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述直线电机定子112还可以进一步包括：对称设置在环氧树脂外壳31底部两侧的第一角钢33和第二角钢34；所述第一角钢33和第二角钢34之间封装有环氧树脂35。

通过上述的第一角钢和第二角钢，可以将所述直线电机定子固定在轨道梁的上表面，并可对所述直线电机定子起到支撑的作用。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述供电单元一端与电网连接，另一端与所述逆变单元连接；所述供电单元可以设置在地面控制室。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述逆变单元与所述直线电机定子连接。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述位置检测系统203包括：车载位置信号发生器121和多个地面位置检测单元122；

所述车载位置信号发生器121设置在所述车体10的底部；

所述多个地面位置检测单元122沿永磁轨道连续铺设在轨道梁134的上表面。

通过上述车载位置信号发生器和多个地面位置检测单元之间的信息交互，即可检测到高温超导磁悬浮车的当前位置信息。

因此，在本发明的技术方案中，所述电机控制系统可以根据所述位置检测系统检测到的当前位置信息，采用矢量控制算法来控制所述逆变单元输出的三相交流电压的大小，从而控制所述永磁同步直线电机的输出推力的大小，以实现对所述永磁同步直线电机的运行速度和位置的精确控制。

另外，在本发明的技术方案中，所述悬浮导向系统可以包括：杜瓦131、永磁轨道132、永磁轨道安装座133和轨道梁134；

其中，所述轨道梁134设置在轨道立柱135上；

所述永磁轨道132安装在所述永磁轨道安装座133上；

所述永磁轨道安装座133的底部与所述轨道梁134连接；

所述杜瓦131对称设置在所述车体10的底部；所述杜瓦131内设置有高温超导块材。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于高温超导磁悬浮车中的直线电机定子是采用空心线圈组成三相绕组，再用环氧树脂灌封而成，因此所形成的永磁同步直线电机具有重量轻、成本低、结构简单、方便安装等优点；而且由于直线电机定子中不存在铁磁性材料，因此该直线电机定子与直线电机永磁动子之间不存在磁吸力，所以本发明中的永磁同步直线电机具有推力大、效率高，高速性能好等优点，很适用于中高速的高温超导磁悬浮车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁同步直线电机驱动的高温超导磁悬浮车，其特征在于，该高温超导磁悬浮车包括：车体、使所述车体悬浮并对所述车体进行导向的悬浮导向系统以及与供所述车体行驶的轨道梁连接并用于驱动所述车体沿所述轨道梁运动的牵引驱动系统；

其中，所述牵引驱动系统包括：供电单元、逆变单元、位置检测系统、电机控制系统和永磁同步直线电机；

所述供电单元用于将从电网获取的三相交流电整流成为直流电；

所述逆变单元用于将所述直流电转换成预设频率的、相位互差120°电角度的三相交流电压并输出至所述永磁同步直线电机，用于驱动所述永磁同步直线电机；

所述位置检测系统用于检测高温超导磁悬浮车的当前位置信息；

所述电机控制系统用于根据当前位置信息控制所述逆变单元输出的三相交流电压的大小，以控制所述永磁同步直线电机的输出推力的大小；

所述永磁同步直线电机包括：设置在车体底部的直线电机永磁动子和沿永磁轨道连续铺设的直线电机定子；

所述直线电机定子包括：沿永磁轨道连续铺设的环氧树脂外壳以及沿永磁轨道延伸方向依次排列在环氧树脂外壳中的多个三相绕组；其中，每个三相绕组均由沿永磁轨道延伸方向依次排列的A相线圈、B相线圈和C相线圈组成。

2.根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮车，其特征在于：

所述A相线圈、B相线圈和C相线圈为空心线圈。

3.根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮车，其特征在于，所述直线电机定子还进一步包括：对称设置在环氧树脂外壳底部两侧的第一角钢和第二角钢；

所述第一角钢和第二角钢之间封装有环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮车，其特征在于：

所述供电单元一端与电网连接，另一端与所述逆变单元连接；

所述逆变单元与所述直线电机定子连接。

5.根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮车，其特征在于，所述位置检测系统包括：车载位置信号发生器和多个地面位置检测单元；

所述车载位置信号发生器设置在所述车体的底部；

所述多个地面位置检测单元沿永磁轨道连续铺设在轨道梁的上表面。

6.根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮车，其特征在于，所述悬浮导向系统包括：杜瓦、永磁轨道、永磁轨道安装座和轨道梁；

其中，所述轨道梁设置在轨道立柱上；

所述永磁轨道安装在所述永磁轨道安装座上；

所述永磁轨道安装座的底部与所述轨道梁连接；

所述杜瓦对称设置在所述车体的底部；所述杜瓦内设置有高温超导块材。