CN110758443B - 一种永磁电动磁浮列车走行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电动磁浮列车走行机构，包括悬浮架构架、悬浮磁体模块、牵引磁体模块、导向磁体模块、低速支撑装置和导向轮装置，悬浮磁体模块、牵引磁体模块、导向磁体模块、低速支撑装置、导向轮装置均与悬浮架构架相连，悬浮架构架与车辆固连，悬浮架构架与车辆同步运动，牵引磁体模块提供车辆运动的牵引力；车辆沿轨道低速运动时通过低速支撑装置和导向轮装置提供车辆在运动时垂直方向的支撑以及导向力，车辆沿轨道高速运行时，悬浮磁体模块对车辆提供悬浮力使车辆处于悬浮状态，通过导向磁体模块提供导向力。

Description

一种永磁电动磁浮列车走行机构

技术领域

本发明属于永磁电动磁浮列车技术领域，具体涉及一种永磁电动磁浮列车走行机构。

背景技术

永磁电动悬浮系统具有结构简单，悬浮稳定等优点，在磁浮列车、物流运输、火箭助推等领域有着良好的应用前景，近年来永磁电动悬浮技术发展受到了人们的广泛关注。特别是在磁浮列车的设计中，美国研发的Magplane、GA等磁浮列车的走行结构均采用永磁电动悬浮技术，Hyperloop one等公司的超级高铁方案也是采用该技术。目前，永磁电动悬浮系统中永磁体的排布方式常采用Halbach阵列，其目的是在轨道侧形成强磁场，但是在产生强大排斥力的同时会附带产生磁阻力。

将永磁电动磁浮技术应用于磁浮列车走行机构时，永磁悬浮系统附带的磁阻力会严重影响磁浮列车的运行性能，特别是在低速区间内，存在极大的磁阻力峰值，必须采用合理的主动方式避免该阻力峰。并且由于电动悬浮技术的特点，在磁浮列车运行的低速区间内，走行机构提供的悬浮力不足以支撑列车起浮，因此必须同样采用合理的主动支撑方式完成走行机构未起浮前列车的走行动作。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种悬浮稳定，性能可靠的永磁电动磁浮列车走行机构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种永磁电动磁浮列车走行机构，包括悬浮架构架、悬浮磁体模块、牵引磁体模块、导向磁体模块、低速支撑装置和导向轮装置，悬浮磁体模块、牵引磁体模块、导向磁体模块、低速支撑装置、导向轮装置均与悬浮架构架相连，悬浮架构架与车辆固连，悬浮架构架与车辆同步运动，牵引磁体模块提供车辆运动的牵引力；车辆沿轨道低速运动时通过低速支撑装置和导向轮装置提供车辆在运动时垂直方向的支撑以及导向力，车辆沿轨道高速运行时，悬浮磁体模块对车辆提供悬浮力使车辆处于悬浮状态，通过导向磁体模块提供导向力。

优选地，所述悬浮磁体模块包括悬浮磁体模块气缸、永磁体固定装置和永磁体，永磁体固定装置包括永磁体固定板和永磁体固定块，永磁体固定块与永磁体固定板固连，永磁体固定块对称的分布在永磁体固定板的同一面，永磁体位于永磁体固定块之间；永磁体上设有永磁体孔，螺栓穿过永磁体孔将永磁体与永磁体固定板固连，永磁体固定板与悬浮磁体模块气缸的活塞杆端固连，悬浮磁体模块气缸的气缸端与悬浮架构架固连。

优选地，所述牵引磁体模块包括多个并联的牵引磁体，牵引磁体与悬浮架构架固连，轨道上设有轨道定子，牵引磁体与轨道定子进行磁力作用产生牵引力，从而带动车辆运动。

优选地，所述导向磁体模块包括导向磁体支架和导向磁体、导向磁体支架的端部与悬浮架构架固连，导向磁体支架的另一端与导向磁体相连，导向磁体时车辆沿设定方向运动。

优选地，所述低速支撑装置包括起落装置、缓冲减振装置、轴箱装置、制动装置和走行装置，起落装置通过缓冲减振装置与轴箱装置相连，轴箱装置与走行装置相连，制动装置与轴箱装置相连，走行装置通过轴箱装置带动起落装置和缓冲减振装置运动，制动装置对轴箱装置进行制动，从而使走行装置停止运动。

优选地，所述起落装置包括液压缸、起落装置支撑架、连接座和连杆机构，液压缸与起落架装置支撑架转动连接，起落架装置支撑架与缓冲减振装置相连，连接座与缓冲减振装置转动连接，连杆机构一端与缓冲减振装置相连，连杆机构的另一端与轴箱装置相连。

优选地，所述导向轮装置包括导向轮装置架和导向橡胶轮，导向轮装置架的端部与悬浮架构架固连，导向轮装置架的另一端与导向橡胶轮转动连接。

本发明的有益效果是：本发明所提供的一种永磁电动磁浮列车的走行机构悬浮稳定，性能可靠，在磁浮领域具有较大的推广前景。

附图说明

图1是本发明一种永磁电动磁浮列车的走行机构的结构示意图；

图2是本发明未起浮状态时的正视图；

图3是本发明起浮状态时的正视图；

图4是本发明未起浮状态时的侧视图；

图5是本发明起浮状态时的侧视图；

图6是本发明的俯视结构示意图；

图7是本发明悬浮磁体模块的结构示意图；

图8是本发明低速支撑装置的结构示意图；

图9是本发明起落装置的结构示意图；

图10是本发明缓冲减振装置的结构示意图；

图11是本发明轴箱装置的结构示意图；

图12是本发明制动装置的结构示意图；

图13是本发明走行装置的结构示意图。

附图标记说明：1、悬浮架构架；2、悬浮磁体模块；3、牵引磁体模块；4、导向磁体模块；5、低速支撑装置；6、导向轮装置；20、悬浮磁体模块气缸；21、永磁体固定装置； 41、导向磁体支架；42、导向磁体；51、起落装置；52、缓冲减振装置；53、轴箱装置；54、制动装置；55、走行装置；61、导向轮装置架；62、导向橡胶轮；511、液压缸；512、连接座；513、连杆机构；521、橡胶弹簧；522、弹簧安装座；523、行程导杆；531、轴承； 532、车轴；533、上端盖；534、下端盖；535轴承辅助件；541、制动盘；542、制动闸片； 543、制动夹钳；551、轮胎；552、轮毂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1到图13所示，本发明提供的一种永磁电动磁浮列车走行机构，包括悬浮架构架 1、悬浮磁体模块2、牵引磁体模块3、导向磁体模块4、低速支撑装置5和导向轮装置6，悬浮磁体模块2、牵引磁体模块3、导向磁体模块4、低速支撑装置5、导向轮装置6均与悬浮架构架1相连，悬浮架构架1与车辆固连，悬浮架构架1与车辆同步运动，牵引磁体模块3提供车辆运动的牵引力。车辆沿轨道低速运动时通过低速支撑装置5和导向轮装置6 提供车辆在运动时垂直方向的支撑以及导向力，车辆沿轨道高速运行时，悬浮磁体模块2 对车辆提供悬浮力使车辆处于悬浮状态，通过导向磁体模块4提供导向力。

轨道上设有感应板和长定子，感应板和长定子为现有成熟技术设备。通过对永磁电动悬浮技术合理分析和利用，将走行机构的运行状态解析成低速和高速两个部分。低速时通过低速支撑装置5来提供车辆的垂向支撑，通过导向轮装置6提供导向力，并借助低速支撑装置5来完成车辆未起浮前的走行动作。车辆运行至高速后，悬浮磁体模块2与轨道上的感应板之间相互作用产生的悬浮力使车辆达到起浮状态，并依靠导向磁体模块4与轨道导向感应板之间相互作用产生车辆运行所需导向力。

悬浮磁体模块2、牵引磁体模块3、导向磁体模块4均采用直线型Halbach永磁体阵列，分别与铺设在轨道上的感应板和长定子相互作用来保证走行机构的正常运行。

悬浮磁体模块2包括悬浮磁体模块气缸20、永磁体固定装置21和永磁体，永磁体固定装置21包括永磁体固定板和永磁体固定块，永磁体固定块与永磁体固定板固连，永磁体固定块对称的分布在永磁体固定板的同一面，永磁体位于永磁体固定块之间；永磁体上设有永磁体孔，螺栓穿过永磁体孔将永磁体与永磁体固定板固连，永磁体固定板与悬浮磁体模块气缸20的活塞杆端固连，悬浮磁体模块气缸20的气缸端与悬浮架构架1固连。

悬浮磁体模块气缸20用于完成车辆低速至高速状态转换过程后永磁体的升降运动。低速支撑装置5与车体相连，用于完成车辆低速至高速状态转换过程后低速支撑装置5中轮胎及其附属设备的升降动作。

在低速时，悬浮磁体模块气缸20的活塞杆收回，使悬浮模块2与轨道感应板之间的间隙增加，避免提速状态下悬浮系统磁阻力过大的问题。达到起浮速度后，悬浮磁体模块气缸20的活塞杆伸出，完成起浮动作。

牵引磁体模块3包括多个并联的牵引磁体，牵引磁体与悬浮架构架1固连，轨道上设有轨道定子，牵引磁体与轨道定子进行磁力作用产生牵引力，从而带动车辆运动。

车辆上设有车载短定子，牵引磁体模块3为车载短定子与轨道铺设的长定子相互作用提供车辆走行牵引力。

牵引磁体模块3呈竖直方向放置，能够在走行机构上下浮动时，保持牵引磁体模块3 中永磁体与轨道上竖直铺设的长定子的作用的工作间隙，在较小的范围内波动，从而保持较高的工作效率。

导向磁体模块4包括导向磁体支架41和导向磁体42、导向磁体支架41的端部与悬浮架构架1固连，导向磁体支架41的另一端与导向磁体42相连，导向磁体42使车辆沿设定方向运动。

低速支撑装置5包括起落装置51、缓冲减振装置52、轴箱装置53、制动装置54和走行装置55，起落装置51通过缓冲减振装置52与轴箱装置53相连，轴箱装置53与走行装置55相连，制动装置54与轴箱装置53相连，走行装置55通过轴箱装置53带动起落装置 51和缓冲减振装置52运动，制动装置54对轴箱装置53进行制动，从而使走行装置55停止运动。

起落装置51包括液压缸511、起落装置支撑架、连接座512和连杆机构513，液压缸511与起落架装置支撑架转动连接，起落架装置支撑架与缓冲减振装置52相连，在本实施例中，连接座512的数量为二，其中一个连接座512一端与缓冲减振装置52转动连接，另一端与车体相连。另一个连接座512的端部与液压缸511相连，另一端与车体相连。连杆机构513一端与缓冲减振装置52相连，连杆机构513的另一端与轴箱装置53相连。液压缸511为可伸缩的现有成熟技术设备结构，能够根据实际使用情况进行伸长和缩短。

起落装置51能够带动低速支撑机构完成提升及下降动作，完成电动磁浮列车低、高速不同状态下垂向支撑方式的变换。

电动磁浮列车支撑走行装置用于提供走行机构低速时的垂向支撑并完成车辆未起浮前的走行动作，车辆运行至高速完成起浮后，通过起落装置51将整套支撑走行装置提起使其与轨道面脱离接触。包含有两套液压系统，分别安装于起落装置51及制动装置54之上；通过轴箱装置53及走行装置55完成车辆走行，包括用于提高运行性能的缓冲减振装置52。

连杆机构513包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的端部与第二连杆的端部转动连接，第一连杆的另一端与缓冲减振装置52转动连接，第二连杆的另一端与轴箱装置53转动连接。

缓冲减振装置52包括橡胶弹簧521、弹簧安装座522和行程导杆523，行程导杆523与轴箱装置53相连，行程导杆523穿设在橡胶弹簧521内，橡胶弹簧521的顶部与弹簧安装座522相连，橡胶弹簧521的底部与轴箱装置53相连。

橡胶弹簧521完成车体运动过程中的缓冲阻尼，弹簧安装座522提供橡胶弹簧521的安装空间、行程导杆523用于低速支撑机构在不同状态下橡胶弹簧521的定位。

弹簧安装座522为圆柱体结构，弹簧安装座522的端面内凹形成弹簧安装座槽，橡胶弹簧521的端部与弹簧安装座槽的底部抵接，弹簧安装座522的外表面设有弹簧安装座支架，弹簧安装座支架与第一连杆转动连接。

轴箱装置53包括轴承531、车轴532、上端盖533、下端盖534和轴承辅助件535，上端盖533和下端盖534贴合形成腔体结构，轴承531和轴承辅助件535位于上端盖533和下端盖534贴合形成的腔体结构之间，车轴532的端部位于上端盖533和下端盖534之间并穿设于轴承531，车轴532的另一端与走行装置55相连。轴承531的数量为二且平行的套设于车轴532的端部。

轴承531、车轴532安装方式保证车轴532与走行装置55同转，方便制动装置54的安装。

制动装置54包括制动盘541、制动闸片542和制动夹钳543，制动盘541套设在车轴532上，制动闸片542和制动夹钳543与制动盘541相连，制动闸片542能够对车轴532的转动进行制动。制动闸片542对车轴532的转动进行制动的技术，在本领域中为现有成熟技术，具有相同功能的设备或技术均可采用。

制动过程由制动夹钳543带动制动闸片542夹紧制动盘，依靠两者摩擦力完成制动，为电动磁浮列车提供一种安全可靠的机械制动方式。

走行装置55包括轮胎551和轮毂552，轮胎551套设在轮毂552上，轮毂552与车轴532相连，轮胎551带动轮毂552转动时，同时带动车轴532同步转动。走行装置55依靠常用的轮胎551和轮毂552完成电动磁浮列车未起浮前的走行动作。

低速支撑装置5一端通过起落装置51与车体相连，另一端通过缓冲减振装置52与悬浮架构架1相连，在低速时，起落装置51液压杆伸出并对液压缸持续冲压，保证缓冲减振装置52与悬浮架构架1保持垂直，利用轮胎完成对车辆的垂向支撑，在车辆运行至高速后，起落装置51液压缸收回，带动轮胎回缩进构架内部，完成起浮动作，同时可以帮助磁浮列车在高速运行时具有良好的空气动力学外形。

导向轮装置6包括导向轮装置架61和导向橡胶轮62，导向轮装置架61的端部与悬浮架构架1固连，导向轮装置架61的另一端与导向橡胶轮62转动连接。

导向轮装置6中的导向橡胶轮62与垂直平面呈一定角度放置，保证导向轮装置6在列车低速时能够提供一定导向力，且能在列车起浮后借助橡胶轮62与垂直平面的角度完成与导向轨道的快速脱离，避免列车高速运行过程中橡胶轮62与导向轨道持续接触造成橡胶轮的磨损。

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，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种永磁电动磁浮列车走行机构，其特征在于：包括悬浮架构架(1)、悬浮磁体模块(2)、牵引磁体模块(3)、导向磁体模块(4)、低速支撑装置(5)和导向轮装置(6)，悬浮磁体模块(2)、牵引磁体模块(3)、导向磁体模块(4)、低速支撑装置(5)、导向轮装置(6)均与悬浮架构架(1)相连，悬浮架构架(1)与车辆固连，悬浮架构架(1)与车辆同步运动，牵引磁体模块(3)提供车辆运动的牵引力；车辆沿轨道低速运动时通过低速支撑装置(5)和导向轮装置(6)提供车辆在运动时垂直方向的支撑以及导向力，该走行机构的悬浮和导向系统均采用永磁电动悬浮技术，车辆沿轨道高速运行时，悬浮磁体模块(2)与悬浮感应板产生的感生磁场相互作用为车辆提供悬浮力使车辆处于悬浮状态，同样的，通过导向磁体模块(4)与导向感应板产生的磁场相互作用为车辆提供导向斥力；

所述悬浮磁体模块(2)包括悬浮磁体模块气缸(20)、永磁体固定装置(21)和永磁体，永磁体固定装置(21)包括永磁体固定板和永磁体固定块，永磁体固定块与永磁体固定板固连，永磁体固定块对称的分布在永磁体固定板的同一面，永磁体位于永磁体固定块之间；永磁体上设有永磁体孔，螺栓穿过永磁体孔将永磁体与永磁体固定板固连，永磁体固定板与悬浮磁体模块气缸(20)的活塞杆端固连，悬浮磁体模块气缸(20)的气缸端与悬浮架构架(1)固连；

所述导向磁体模块(4)包括导向磁体支架(41)和导向磁体(42)、导向磁体支架(41)的端部与悬浮架构架(1)固连，导向磁体支架(41)的另一端与导向磁体(42)相连，导向磁体(42)使车辆沿设定方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种永磁电动磁浮列车走行机构，其特征在于：所述牵引磁体模块(3)包括多个并联的牵引磁体，牵引磁体与悬浮架构架(1)固连，轨道上设有轨道定子，牵引磁体与轨道定子进行磁力作用产生牵引力，从而带动车辆运动。

3.根据权利要求1所述的一种永磁电动磁浮列车走行机构，其特征在于：所述低速支撑装置(5)包括起落装置(51)、缓冲减振装置(52)、轴箱装置(53)、制动装置(54)和走行装置(55)，起落装置(51)通过缓冲减振装置(52)与轴箱装置(53)相连，轴箱装置(53)与走行装置(55)相连，制动装置(54)与轴箱装置(53)相连，走行装置(55)通过轴箱装置(53)带动起落装置(51)和缓冲减振装置(52)运动，制动装置(54)对轴箱装置(53)进行制动，从而使走行装置(55)停止运动。

4.根据权利要求3所述的一种永磁电动磁浮列车走行机构，其特征在于：所述起落装置(51)包括液压缸(511)、起落装置支撑架、连接座(512)和连杆机构(513)，液压缸(511)与起落架装置支撑架转动连接，起落架装置支撑架与缓冲减振装置(52)相连，连接座(512)与缓冲减振装置(52)转动连接，连杆机构(513)一端与缓冲减振装置(52)相连，连杆机构(513)的另一端与轴箱装置(53)相连。

5.根据权利要求1所述的一种永磁电动磁浮列车走行机构，其特征在于：所述导向轮装置(6)包括导向轮装置架(61)和导向橡胶轮(62)，导向轮装置架(61)的端部与悬浮架构架(1)固连，导向轮装置架(61)的另一端与导向橡胶轮(62)转动连接。

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