CN111327123B - 一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块。该供电装置包括至少一个接收模块；接收模块包括受流板和电源盒，所述受流板用于通过磁耦合感应产生感应电动势；所述电源盒与所述受流板电连接，并用于对所述受流板产生的感应电动势进行整流并输出。该供电装置的接收模块通过磁耦合感应产生感应电动势，实现磁浮车辆的无接触供电，无需安装接触式供电设备，具有设备少、减轻重量、节省车辆安装空间、消除摩擦和降低车内噪音、减少供电系统维护工作量、提高供电系统可靠性等特点。

Description

一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块。

背景技术

轨道车辆在运行、控制及检修的过程中均需要供电，有效可靠的供电受流系统对车辆十分关键。现有磁浮车辆的受电源主要包括以下四种方式：受流轨、车载电容器、直线发电机、高能电池，其中受流轨、车载电容、直线发电机为车载用电设备供电，直线牵引电机为车辆提供动力。直线牵引电机分为短定子直线电机和长定子直线电机两种；短定子直线牵引电机由于初级部分和频率变换器安装在车上，需要车辆提供电源，列车质量会随速度的增加而增大，且受车辆长度限制，故只适用于中低速磁浮车辆；长定子直线牵引电机的输出电流随车速增加而增大，主要用于高速磁悬浮铁路中。因此，在现有的高速磁浮列车采用长定子直线牵引电机做动力，低速时采用受流轨或电容器或电池为车载设备供电，高速时采用电容器+直线发电机为车载设备供电，车载供电采用两套设备导致现有磁浮车辆具有设备多、重量大、车辆安装空间紧张的缺陷。

发明内容

本申请实施例中提出了一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块，该供电装置的接收模块通过磁耦合感应产生感应电动势，实现磁浮车辆的无接触供电，该供电装置适用于低速、中速和高速，无需安装接触式供电设备，因此，具有设备少、减轻重量、节省车辆安装空间、消除摩擦、降低车内噪音、减少供电系统维护工作量以及提高供电系统可靠性的特点。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种供电装置，包括至少一个接收模块；

所述接收模块包括：

受流板，所述受流板用于通过磁耦合感应产生感应电动势；

电源盒，所述电源盒与所述受流板电连接，并用于对所述受流板产生的感应电动势进行整流并输出。

优选地，所述接收模块还包括用于与悬浮架固定连接的安装板以及用于固定连接于每个安装板底部的受流固定板；

所述受流板和所述电源盒均固定安装于所述受流固定板。

优选地，所述受流板固定安装于所述受流固定板的一侧表面、且所述电源盒固定安装于所述受流固定板的另一侧表面。

优选地，所述安装板设置有用于加强所述安装板结构强度的加强筋、沿所述安装板的厚度方向贯穿所述安装板的安装孔和减重孔；所述安装孔用于穿设将所述安装板固定安装于所述悬浮架的第一紧固件。

优选地，所述安装板与所述受流固定板之间通过三角架固定连接；

所述三角架包括呈直角设置的第一连接板和第二连接板、以及形成于所述第一连接板与第二连接板之间的结构加强板；

所述第一连接板上开设有第一安装孔，所述第二连接板上开设有第二安装孔；

在所述第一安装孔和所述第二安装孔中均穿设有第二紧固件，所述第二紧固件用于将所述第一连接板固定连接于所述安装板、且将所述第二连接板固定连接于所述受流固定板。

优选地，至少一个所述接收模块为两个或多个时，相邻的所述接收模块之间通过模块连接板固定连接。

优选地，每个所述接收模块包括平行设置的两个安装板。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种与上述技术方案中任意一种供电装置磁耦合的发射模块，所述发射模块包括：

两个发射线圈，所述发射线圈用于传输高频电流，并与所述供电装置的接收模块形成磁耦合感应，使所述接收模块产生感应电动势；

发射线圈固定件，所述发射线圈固定件用于固定安装所述发射线圈。

优选地，两个所述发射模块平行设置在轨道梁侧面。

优选地，还包括：

固定安装于所述发射线圈固定件的发射盒，所述发射盒用于容置所述发射线圈；

以及通过非导磁紧固件固定连接于所述发射盒的发射盒盖板。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种磁浮车辆，包括悬浮架，包括上述技术方案提供的任意一种供电装置，所述供电装置安装于所述悬浮架的底部。

采用本申请实施例中提供的磁浮车辆及其供电装置和发射模块，该供电装置的接收模块通过受流板进行磁耦合感应而产生感应电动势，并通过电源盒进行整流后输出；因此，该供电装置能够实现磁浮车辆的无接触供电，无需安装接触式供电设备，现有技术中安装于磁浮车辆上的初级线圈和频率变换器等设备可以安装于发射模块内，而无需将初级线圈和频率变换器等设备安装在磁浮车辆上；由于发射模块和接收模块通过磁耦合感应能够为磁浮车辆连续进行无接触供电，该供电装置适用于低速、中速和高速，无需安装接触式供电设备，因此，采用上述供电装置能够消除供电过程中的摩擦、降低车内噪音、减少设备、减轻重量，并节省了车辆上的安装空间、减少供电系统维护工作量、提高供电系统可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种供电装置和发射模块的使用状态示意图；

图2为图1中供电装置的结构示意图；

图3为图1中发射模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种供电装置和发射模块的工作原理图。

附图标记：

1-供电装置；2-发射模块；3-悬浮架；4-轨道；5-地面基建；6-主DC/DC控制柜；7-磁浮车辆电源干线；8-用电设备；

11-接收模块；12-模块连接板；13-第一紧固件；

21-发射线圈固定件；22-发射线圈；23-发射盒；24-发射盒盖板；25-非导磁紧固件；

111-受流板；112-电源盒；113-安装板；114-受流固定板；115-三角架；116-第二紧固件；117-第一接收模块；118-第二接收模块；

1121-航空插头；1131-加强筋；1132-安装孔；1133-减重孔。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，在现有的中高速磁浮列车上均设置短定子直线电机和长定子直线电机两套供电设备，在低速时采用蓄电池或电容器或受流轨供电，在高速时采用直线发电机进行供电，导致现有磁浮车辆具有设备多、重量大、车辆安装空间紧张的缺陷。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种磁浮车辆及其供电装置和发射模块，该供电装置的接收模块通过磁耦合感应产生感应电动势，实现磁浮车辆的无接触供电，无需安装接触式供电设备，因此，具有减少设备、减轻重量、节省车辆安装空间、消除摩擦、降低车内噪音、减少供电系统维护工作量以及提高供电系统可靠性的特点。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1和图2结构所示，本申请实施例提供了一种供电装置1，该供电装置1包括至少一个接收模块11；如图2结构中的供电装置1设置有两个接收模块11，并且两个接收模块11之间通过模块连接板12固定连接进行固定连接在一起；

如图2结构所示，接收模块11包括：

受流板111，受流板111用于通过磁耦合感应产生感应电动势；

以及电源盒112，电源盒112与受流板111电连接，并用于对受流板111产生的感应电动势进行整流并输出。

在实际使用过程中，如图1和图4结构所示，当供电装置1安装于磁浮车辆的悬浮架3底部时，在支撑磁浮车辆运行轨道4的轨道梁侧面或地面基建5上设置有与受流板111相对的发射模块2；上述供电装置1在用于磁浮车辆时的供电原理图可参考图4，以接收模块11包括第一接收模块117和第二接收模块118为例，发射模块2中传输高频电流，第一接收模块117和第二接收模块118中的受流板111因与高频电流产生磁耦合感应而产生感应电动势，并输出交变电流；与受流板111电连接的电源盒112对受流板111输出的交变电流进行初步整流，并将初步整流后的电源输送给主DC/DC控制柜6内进行斩波变换，进而将电能供给到车载DC440V干线等磁浮车辆电源干线7，从而将电源提供给与磁浮车辆电源干线7电连接的空调、直线电动机、负载等各种用电设备8。具体使用过程中，还可以根据车载供电制式进行斩波。

该供电装置1的接收模块11通过受流板111进行磁耦合感应而产生感应电动势，并通过电源盒112进行整流后输出；因此，该供电装置1能够实现磁浮车辆的无接触供电，无需安装接触式供电设备，现有技术中安装于磁浮车辆上的初级线圈和频率变换器等设备可以安装于发射模块2内，而无需将初级线圈和频率变换器等设备安装在磁浮车辆上；由于发射模块2和接收模块11通过磁耦合感应能够为磁浮车辆连续进行无接触供电，因此，采用上述供电装置1能够消除供电过程中的摩擦、降低车内噪音、减少设备、减轻重量，并具有节省车辆上的安装空间、减少供电系统维护工作量以及提高供电系统可靠性的特点。

如图2结构所示，每个接收模块11还包括用于与悬浮架3固定连接的安装板113以及用于固定连接于每个安装板113底部的受流固定板114；受流板111和电源盒112均固定安装于受流固定板114。具体地，如图2结构所示，每个接收模块11包括平行设置的两个安装板113；受流固定板114固定安装有两个安装板113的底部；受流板111固定安装于受流固定板114的一侧表面、且电源盒112固定安装于受流固定板114的另一侧表面。

如图2结构所示，安装板113设置有用于加强安装板113结构强度的加强筋1131、沿安装板113的厚度方向贯穿安装板113的安装孔1132和减重孔1133；安装孔1132用于穿设将安装板113固定安装于悬浮架3的第一紧固件13。

由于安装板113设置有用于加强安装板113结构强度的加强筋1131、贯穿其厚度的安装孔1132和减重孔1133，因此，安装板113具有结构强度高和重量轻的特点，进而能够降低磁浮车辆的能耗和可靠性。

如图1和图2结构所示，安装板113与受流固定板114之间通过三角架115固定连接；三角架115包括呈直角设置的第一连接板和第二连接板、以及形成于第一连接板与第二连接板之间的结构加强板；第一连接板上开设有第一安装孔，第二连接板上开设有第二安装孔；在第一安装孔和第二安装孔中均穿设有第二紧固件116，第二紧固件116用于将第一连接板固定连接于安装板113、且将第二连接板固定连接于受流固定板114。

如图2结构所示，至少一个接收模块11为两个或多个时，相邻的接收模块11之间通过模块连接板12固定连接。

供电装置1包括两个接收模块11；沿磁浮车辆的长度方向，相邻的两个接收模块11之间通过模块连接板12固定连接在一起。每个接收模块11包括沿磁浮车辆的长度方向排列的两个受流板111。当发射模块2固定安装于地面基建4的两侧时，两个接收模块11安装于磁浮车辆的一侧、且另两个接收模块11安装于磁浮车辆的另一侧。

为了实现快速连接，如图2结构所示，电源盒112上还可以设置有航空插头1121，通过航空插头1121将电源输入磁浮车辆中。

由于航空插头1121具有无需工具即可拆装、拆装快速简单、无损伤且连接可靠的优点，因此采用航空插头1121有利于简化接收模块11的拆装、维修，并能提高工作可靠性。

在受流板111内还设置有副边线圈，发射模块2的发射线圈22相当于原边线圈，根据变压器的工作原理，发射线圈22中传输高频电流时，会产生电磁场，副边线圈在发射线圈22形成的电磁场内产生电磁感应，并形成交变电流，以为磁浮车辆进行供电。

实施例二

如图1和图3结构所示，本申请实施例提供了一种与上述实施例中任意一种供电装置1磁耦合的发射模块2，如图1结构所示，发射模块2与接收模块11相对设置，可以设置在用于轨道4的地面基建5上，并且两个发射模块2平行设置；发射模块2可以包括两个发射线圈22和发射线圈固定件21；发射线圈22用于传输高频电流，并与接收模块11磁耦合感应，使接收模块11产生感应电动势；发射线圈固定件用于固定安装发射线圈22；发射线圈22被配置为与供电装置1的接收模块11形成磁耦合感应，用于使接收模块11产生感应电动势。发射线圈固定件21可以为固定板等板状固定件，也可以为固定支架，并且发射线圈22可以通过卡扣等紧固件固定安装、支撑于发射线圈固定件21上。

上述发射模块2通过发射线圈固定件21将用于传输高频电流的发射线圈22固定安装于轨道梁侧面、地面或地面基建5上，使发射线圈22沿轨道4的延伸方向连续铺设，使运行于轨道4上的磁浮车辆能够持续进行无接触供电。

为了保护发射线圈22不被破坏或避免因裸露而存在安全隐患的问题，发射模块2还可以包括固定安装于发射线圈固定件21的发射盒23以及通过非导磁紧固件25固定连接于发射盒23的发射盒盖板24；发射盒23用于容置发射线圈22。

通过将发射线圈22安装于发射盒23内，并采用发射盒盖板24进行封闭，能够将发射线圈22密封设在发射盒23内，能够防止发射线圈22被人为破坏或因自然灾害而出现安全隐患，同时还能保证向磁浮车辆连续供电；通过非导磁紧固件25将发射盒盖板24固定连接于发射盒23时，由于非导磁紧固件25为非导磁材料制成，因此，非导磁紧固件25不会影响发射模块2产生的电磁信号，使发射模块2和接收模块11之间能够持续正常工作，即，能够对磁浮车辆进行连续供电，保证磁浮车辆正常运行，以减小安全隐患。

实施例三

本申请实施例提供了一种磁浮车辆，包括悬浮架3，包括上述实施例提供的任意一种供电装置1，供电装置1安装于悬浮架3的底部。与接收模块11耦合实现无接触供电的发射模块2安装于轨道4的一侧或两侧。

由于磁浮车辆采用无接触供电方式，接收模块11与发射模块2之间无需接触即可实现磁浮车辆的供电，因此，能够磁浮车辆的摩擦和噪声，进而减小磁浮车辆的能耗，并提高磁浮车辆的舒适性。

如图1结构所示，磁浮车辆运行于轨道4上，磁浮车辆的供电装置1包括安装于悬浮架3的至少一个接收模块11，磁浮车辆可以设置一个接收模块11、两个接收模块11、三个接收模块11或多个接收模块11，接收模块11的具体数量根据磁浮车辆的用电需求进行设置，在确定接收模块11的数量之前，可以在考虑冗余的情况下先计算磁浮车辆的负载功率，以每个接收模块11的输出功率为60kW为例，在通过计算得知磁浮车辆的负载功率为1800kW时，则该磁浮车辆上需要设置30个接收模块11；在具体布置时，30个接收模块11可以设置在不同的车厢上。

在磁浮车辆运行轨道4的地面基建5上可以设置有用于传输高频电流的发射模块2，发射模块2可以设置在地面基建5的一侧或两侧，只要使发射模块2与磁浮车辆上安装的接收模块11匹配且相对设置即可；发射模块2的长度可以与沿轨道4的长度相等；当然，发射模块2也可以固定安装于轨道4旁边的地面上，也可以设置在轨道4下方的地面基建4上，只要能够使安装于磁浮车辆上的接收模块11能够产生磁耦合感应并生成感应电动势即可。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种供电装置，其特征在于，包括：

至少一个接收模块；

所述接收模块包括：

受流板，所述受流板用于通过磁耦合感应产生感应电动势；在受流板内还设置有副边线圈，副边线圈在发射线圈形成的电磁场内产生电磁感应，并形成交变电流，以为磁浮车辆进行供电；

电源盒，所述电源盒与所述受流板电连接，并用于对所述受流板产生的感应电动势进行整流并输出，将初步整流后的电源输送给主DC/DC控制柜内进行斩波变换，进而将电能供给磁浮车辆电源干线，从而将电源提供给与磁浮车辆电源干线电连接的用电设备；

所述接收模块还包括用于与悬浮架固定连接的安装板以及用于固定连接于每个安装板底部的受流固定板；

所述受流板和所述电源盒均固定安装于所述受流固定板；

所述受流板固定安装于所述受流固定板的一侧表面、且所述电源盒固定安装于所述受流固定板的另一侧表面；

所述接收模块为两个或多个时，相邻的所述接收模块之间通过模块连接板固定连接；

所述安装板设置有用于加强所述安装板结构强度的加强筋、沿所述安装板的厚度方向贯穿所述安装板的安装孔和减重孔；所述安装孔用于穿设将所述安装板固定安装于所述悬浮架的第一紧固件；

所述安装板与所述受流固定板之间通过三角架固定连接；

所述三角架包括呈直角设置的第一连接板和第二连接板、以及形成于所述第一连接板与第二连接板之间的结构加强板；

所述第一连接板上开设有第一安装孔，所述第二连接板上开设有第二安装孔；

在所述第一安装孔和所述第二安装孔中均穿设有第二紧固件，所述第二紧固件用于将所述第一连接板固定连接于所述安装板、且将所述第二连接板固定连接于所述受流固定板；

每个接收模块包括沿磁浮车辆的长度方向排列的两个受流板。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，每个所述接收模块包括平行设置的两个安装板。

3.一种与权利要求1-2中任一项所述的供电装置磁耦合的发射模块，其特征在于，包括：

两个发射线圈，所述发射线圈用于传输高频电流，并与所述供电装置的接收模块形成磁耦合感应，使所述接收模块产生感应电动势；

发射线圈固定件，所述发射线圈固定件用于固定安装所述发射线圈；

当发射模块固定安装于地面基建的两侧时，两个接收模块安装于磁浮车辆的一侧、且另两个接收模块安装于磁浮车辆的另一侧；

发射模块的长度与轨道的长度相等。

4.根据权利要求3所述的发射模块，其特征在于，两个所述发射模块平行设置在轨道梁侧面。

5.根据权利要求4所述的发射模块，其特征在于，还包括：

固定安装于所述发射线圈固定件的发射盒，所述发射盒用于容置所述发射线圈；

以及通过非导磁紧固件固定连接于所述发射盒的发射盒盖板。

6.一种磁浮车辆，包括悬浮架，其特征在于，包括如权利要求1-2任一项所述的供电装置，所述供电装置安装于所述悬浮架的底部。

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