CN110767064A - 用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置，包括：U型轨道、两个滚筒和底座；底座上分别安装有两个旋转电机、两个变频器、速度编码器和显示器；两个滚筒的轴心与底座垂直，分别与两个旋转电机通过转轴连接；U型轨道固定于底座上，U型轨道之间的底座上安装有位移传感器和三维力传感器，两个滚筒以U型轨道为中心对称；两个滚筒外表面的上下两侧分别安装有环形的铜板；每个旋转电机电路连接一个变频器，然后连接至速度编码器和显示器，位移传感器和三维力传感器通过电路连接至显示器。该装置可以直接准确的对磁浮模型的三维力大小、运行速度和悬浮高度进行检测，从而判断磁浮列车模型是否达到设计标准。

Description

用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置

技术领域

本发明涉及电力牵引传动技术领域，尤其涉及一种用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置。

背景技术

磁悬浮列车是一种新兴的现代化交通工具，不仅具有低噪音、爬坡能力强、安全环保、维护费用低和较小半径曲线通过能力等优点，还是一种无轮轨接触的电磁悬浮列车，因而不受粘着力的限制。而对于磁悬浮列车的工程演示都是需要通过实验模型来展现，在实验研发阶段的各种工况也需要通过实验模型来进行验证分析；磁悬浮列车在运行时悬浮高度会发生变化，因此在测试阶段需要通过试验来获取不同悬浮高度值下电机的各种性能指标；另外，在列车过弯道的工况下，列车会发生横向偏移，由于磁悬浮列车电机拓扑结构与普通旋转电机不同，因此该电机电磁力在三维空间表现出与普通旋转电机不同的特点，尤其是导向力和悬浮力需要在偏移的情况下进行测试，以便预知在车体振动等因素下，由于发生横向偏移时电机出力情况以及性能指标的变化。

目前，对于磁悬浮列车模型的展示与测试一般分为两套系统，展示过程的列车模型与实验测试时的系统无法统一起来。磁悬浮列车的实验平台对悬浮时受到的三维电磁力测试提出了更高的技术要求，需要在不同的悬浮高度条件下以及在不同偏移情况下，同时测试牵引力、悬浮力和导向力等三维力以及列车运行速度。

因此，需要一种既可以用于展示又可以进行实验测试磁悬浮列车模型在变悬浮高度条件下和发生横向偏移时的三维力大小、运行速度以及悬浮高度的装置。

发明内容

本发明提供了一种用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置，以解决现有技术问题中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置，所述磁悬浮列车模型两侧安装有永磁体，包括：U型轨道、两个滚筒和底座；

所述底座上分别安装有两个旋转电机、两个变频器、速度编码器和显示器；两个滚筒的轴心与底座垂直，分别与两个旋转电机通过转轴连接；

所述的U型轨道固定于底座上，U型轨道之间的底座上安装有位移传感器和三维力传感器，用于测量所述列车模型的各个参数，两个滚筒以U型轨道为中心对称；

所述两个滚筒外表面的上下两侧分别安装有环形的铜板；

每个旋转电机电路连接一个变频器，然后连接至所述的速度编码器和显示器，所述的位移传感器和三维力传感器通过电路连接至所述的显示器。

优选地，U型轨道还包括牵引拉杆，所述的牵引拉杆一端安装在U型轨道底座上，另一端用于与所述列车模型相连，用于抵抗车模由于电磁作用产生的牵引力。

优选地，滚筒与列车模型的间距1-20mm。

优选地，U型轨道还包括U型轨道平台，所述的U型轨道平台固定于所述底座的上方，U型轨道的下方。

优选地，U型轨道还包括垫片，所述垫片置于所述U型轨道平台的下方，用于调节所述U型轨道的高度。

优选地，垫片的厚度为0.5mm或1mm。

优选地，牵引拉杆为工型牵引拉杆。

优选地，显示器为数字式电压测量仪，所述旋转电机为旋转感应电机，所述的位移传感器为激光距离传感器。

优选地，滚筒为不导电不导磁材料。

优选地，铜板宽度为10-200mm，每个滚筒上两个环形的铜板之间距离为5-200mm。

由上述本发明的用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置提供的技术方案可以看出，本发明装置利用悬浮铜板，无需改变列车模型的拓扑结构，提供磁悬浮列车性能的演示和测试，仅通过车模的更换，便可以分别完成展览演示和科学测试，主要应用于电动磁悬浮列车产品的测试阶段，可以直接准确的对磁浮模型的三维力大小、运行速度以及悬浮高度进行检测，从而判断磁浮列车模型是否达到设计标准。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为实施例的一种用于磁悬浮列车模型测试的装置结构示意图；

图2为位移传感器和三维力传感器的位置安装示意图；

图3为滚筒结构示意图

图4为测试模式下通过垫片调节悬浮高度示意图；

图5为测试模式下横向偏移时的模型示意图；

图6为磁悬浮列车运动演示装置示意图；

图7为牵引拉杆结构示意图；

图8为列车模型演示状态示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明。

实施例

图1为本实施例的一种用于磁悬浮列车模型测试的装置结构示意图，参照图1，磁悬浮列车模型两侧安装有永磁体，该装置包括：U型轨道、两个滚筒和底座。

底座上分别安装有两个旋转感应电机(1#和2#)、两个变频器(1#和2#)、速度编码器和数字式显示仪表；两个滚筒(1#和2#)的轴心与底座垂直，分别与两个旋转电机通过转轴连接。两个旋转电机转向相反，通过变频器控制旋转感应电机的工作状态，使其工作于电动等状态，带动滚筒旋转，与车模两侧的永磁体产生相对运动使得列车模型悬浮。

两台变频器之间通过同一开关连接以便保证两台变频器同时启动，两台变频器用于驱动两台旋转感应电机，控制变频器，改变旋转感应电机的转速，进而改变滚筒的转速，实现对列车牵引力、悬浮力和导向力的控制。

U型轨道固定于底座上，图2为位移传感器和三维力传感器的位置安装示意图，参照图2，U型轨道之间的底座上通过固定螺栓固定有位移传感器和三维力传感器，用于测量所述列车模型的各个参数，两个滚筒以U型轨道为中心对称。三维力传感器可以测量列车模型受到的牵引力、悬浮力和导向力。测试时，三维力传感器的另一面用固定螺栓安装在列车的底部，保证在列车受力时三维力传感器发生形变，产生信号。

图3为滚筒结构示意图，参照图3，两个滚筒外表面的上下两侧分别安装有环形的铜板。

铜板宽度为10-200mm，每个滚筒上两个环形的铜板之间距离为5-200mm。

每个旋转感应电机电路连接一个变频器，然后连接至速度编码器和数字式显示仪表，位移传感器为激光距离传感器，用于检测列车模型悬浮时的高度。激光距离传感器和三维力传感器通过电路连接至数字式显示仪表。

当进行磁悬浮列车模型测试时，如图1所示，将列车模型放置在轨道平台上，两个滚筒转向相反、速度相同，与永磁体实现相对运动，产生向上的悬浮力。当列车模型受到悬浮力作用时，通过三维力传感器检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。在列车左右摆动时(即列车模型发生横向移动，可以使用螺栓固定。

滚筒与列车模型的间距1-20mm，(滚筒跟U型轨道之间只要不接触)，滚筒(1#和2#)为不导电不导磁材料。

U型轨道还包括U型轨道平台，所述的U型轨道平台固定于所述底座的上方，U型轨道的下方。

U型轨道还包括垫片，所述垫片置于所述U型轨道平台的下方，用于调节所述U型轨道的高度。图4为测试模式下通过垫片调节悬浮高度示意图，参照图4，在U型轨道平台下增加垫片，并用螺栓固定，垫片选择0.5或者1mm，通过增加垫片的数目调节悬浮高度。

图5为测试模式下横向偏移时的模型示意图，参照图5，列车模型与两滚筒的间距不相同，且偏移距离小于对中时滚筒与列车模型的间距。

图6为磁悬浮列车运动演示装置示意图，参照图6，U型轨道还包括牵引拉杆，牵引拉杆一端安装在U型轨道底座上，另一端用于与所述列车模型相连，用于抵抗车模由于电磁作用产生的牵引力。图7为牵引拉杆结构示意图，参照图7，牵引拉杆为工型牵引拉杆。

图8为列车模型演示状态示意图，参照图8，工型牵引拉杆一端安装在U型轨道底座上，另一端用于与所述列车模型相连，工型牵引拉杆用来抵抗车模由于电磁作用产生的牵引力，防止其沿轨道移动，同时也可以防止由于左右侧悬浮力不一致造成的车体侧滚。演示模式下，调节变频器使2台旋转感应电机达到相同转速，使磁浮列车悬浮升起，通过调节变频器改变旋转电机的转速，从而演示不同速度下磁悬浮列车位于不同悬浮高度的悬浮情况。激光距离传感器来检测列车悬浮高度，并通过数字式仪表显示。

本实施例中的磁悬浮列车是利用铜板与永磁体相互作用进行悬浮和导向的，主要用于电动磁悬浮列车运动过程的演示和指标测试。通过4块环形铜板分别固定于滚筒(1#，2#)外表面的上、下两侧。通过旋转感应电机带动滚筒运动，此时铜板相对于永磁体作旋转运动，悬浮铜板产生涡流，与永磁体产生的磁场相互作用产生悬浮力。随着速度增大，产生的悬浮力大于列车的重量，载有永磁体的列车开始向上悬浮，通过变频器控制感应电机或者说滚筒的转速从而得到磁悬浮列车不同速度下特性。本装置具有占地面积小、性价比高、结构简单等特点，同时可以进行悬浮过程的演示和牵引力、悬浮力以及导向力的测量。

在实际应用中，上述信号处理装置也可以设置在其它位置。本发明实施例并不局限上述信号处理装置的具体放置位置，上述信号处理装置的任何放置方式都在本发明实施例的保护范围中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于磁悬浮列车模型演示与测试的装置，所述磁悬浮列车模型两侧安装有永磁体，其特征在于，包括：U型轨道、两个滚筒和底座；

所述底座上分别安装有两个旋转电机、两个变频器、速度编码器和显示器；两个滚筒的轴心与底座垂直，分别与两个旋转电机通过转轴连接；

所述的U型轨道固定于底座上，U型轨道之间的底座上安装有位移传感器和三维力传感器，用于测量所述列车模型的各个参数，两个滚筒以U型轨道为中心对称；

所述两个滚筒外表面的上下两侧分别安装有环形的铜板；

每个旋转电机电路连接一个变频器，然后连接至所述的速度编码器和显示器，所述的位移传感器和三维力传感器通过电路连接至所述的显示器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的U型轨道还包括牵引拉杆，所述的牵引拉杆一端安装在U型轨道底座上，另一端用于与所述列车模型相连，用于抵抗车模由于电磁作用产生的牵引力。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚筒与列车模型的间距1mm-20mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述U型轨道还包括U型轨道平台，所述的U型轨道平台固定于所述底座的上方，U型轨道的下方。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述U型轨道还包括垫片，所述垫片置于所述U型轨道平台的下方，用于调节所述U型轨道的高度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述垫片的厚度为0.5mm或1mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述牵引拉杆为工型牵引拉杆。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示器为数字式电压测量仪，所述旋转电机为旋转感应电机，所述的位移传感器为激光距离传感器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚筒为不导电不导磁材料。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铜板宽度为10-200mm，每个滚筒上两个环形的铜板之间距离为5-200mm。

Images