CN112610104A

CN112610104A - 一种磁悬浮直线电机单开拉门

Info

Publication number: CN112610104A
Application number: CN202011393125.7A
Authority: CN
Inventors: 吴胜义; 蔡廷海; 沈勇; 聂长海; 蔡亦文
Original assignee: Outmet Transportation Technology Co Ltd
Current assignee: Outmet Transportation Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-04-06

Abstract

本发明属于车辆门设备技术领域，具体涉及一种磁悬浮直线电机单开拉门，主体结构包括磁悬浮直线电机总成和门板组成；磁悬浮直线电机总成与门板组成连接，门板组成直接被吊挂于磁悬浮直线电机总成上，门板组成通过磁悬浮直线电机总成产生的横向推力驱动进行直线运动，完成开/关动作，无须其它辅件，革新了传统的门板通过滚轮吊挂和滚动运行方式，磁悬浮直线电机初级通电后与磁悬浮直线电机次级之间产生的电磁力，可以直接带动门板组成进行直线运行，实现开门和关门等动作；其结构简单，无须任何中间传动装置，磁悬浮直线电机初级与次级间无机械接触，极大的简化了机械结构、传动方式和门机系统。

Description

一种磁悬浮直线电机单开拉门

技术领域：

本发明属于车辆门设备技术领域，具体涉及一种磁悬浮直线电机单开拉门，应用于包含铁路客车和地铁车辆的轨道车辆上。

背景技术：

单开拉门是一种频繁往复运动的设备，要求运行平滑稳定，低噪音，维护简单，可靠性高，安全性好。

现有铁路客车、地铁车辆等设备上使用的单开拉门，均采用旋转电机配装减速箱，经过同步带或丝杠等机械转换传动的方式，将旋转运动转换为直线运动，门板通过滚轮在导轨槽内吊挂并在同步带或丝杠的带动下滚动，以实现门的开门和关门动作，例如：中国专利03259121.7公开的铁路客车用拉门，由承载传动机构、门扇上导向装置和缓冲定位装置组成，承载传动机构安装于门扇下部，上导向装置安装于门扇上部，承载传动机构和门扇之间的联接是通过承载传动机构上的导轨副和门扇后下方的过渡联接板联接的，门扇的后沿下方安装有过渡联接板，安装在过渡联接板上的定位轮和安装在车体上的缓冲定位装置起缓冲和定位功能；中国专利200910136506.4公开的一种管状同步直线电机单开拉门，由直线电机的初级、直线电机的次级、方铝型材、直线导轨的滑块、直线导轨的导轨、安装架、安装架、光栅尺的标尺、光栅尺的读数头、门板、安装架和T型导轨组成；直线电机的次级通过安装架和固定与方铝型材的两端上，直线电机的初级上部固定于直线导轨的滑块上，直线导轨的导轨固定在方铝型材的下部上，光栅尺的标尺固定在方铝型材的侧面上，光栅尺的读数头固定在直线导轨的滑块的侧面上；门板通过安装架固定于直线电机的初级上，门板下部插在T型导轨上；直线电机的次级通电后，直线电机的次级和直线电机的初级之间产生横向电磁推力，直线电机初级将做横向运动，从而直接带动门板做左右往复运动，实现开门和关门；门板的上部通过直线电机的初级与直线导轨相连，直线导轨在前后左右各方向都能承受负荷，门板下部开有通长凹槽，T型导轨倒立安装，其垂直部分正好插在门板凹槽内；其存在结构复杂，转换效率低，噪音大，维修困难，使用寿命短等缺点。因此，需要研发设计一种磁悬浮直线电机单开拉门，以解决上述问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种磁悬浮直线电机单开拉门，采用磁悬浮直线电机模块直接吊挂门板组成。

为了实现上述目的，本发明涉及的磁悬浮直线电机单开拉门的主体结构包括磁悬浮直线电机总成和门板组成；磁悬浮直线电机总成与门板组成连接；门板组成吊挂于磁悬浮直线电机总成上并在磁悬浮直线电机总成的驱动下做直线运动。

本发明涉及的磁悬浮直线电机总成的主体结构包括磁悬浮铝轨、磁悬浮直线电机初级、门控器、霍尔元件、磁悬浮动轨、磁悬浮直线电机次级和承重吊轮；磁悬浮铝轨的内部上方设置有磁悬浮直线电机初级和门控器，磁悬浮直线电机初级与门控器连接，磁悬浮铝轨的内部贴置有霍尔元件，磁悬浮铝轨的内部下方设置有磁悬浮动轨，磁悬浮动轨的上部设置有磁悬浮直线电机次级，磁悬浮动轨的下部设置有承重吊轮。

本发明涉及的门控器的内部集成有CPU模块、DC直流升压模块、DC/AC逆变模块、AC变频模块、定位模块、驱动模块和智能控制模块，CPU模块分别与DC直流升压模块、DC/AC逆变模块、AC变频模块、定位模块、驱动模块和智能控制模块连接。

本发明涉及的门板组成通过左门携架、右门携架和承重吊轮与磁悬浮动轨连接，门板组成与磁悬浮直线电机初级相互运动，门板组成开/关到位后，磁悬浮直线电机总成制动，使门板组成处于锁紧保持状态，避免外力或震动移位。

本发明涉及的磁悬浮直线电机初级与磁悬浮直线电机次级相互滑动，当磁悬浮直线电机初级与磁悬浮直线电机次级之间产生电磁力时，电磁力带动门板组成做直线运动。

本发明涉及的门控器接收外部信号，采集霍尔元件的反馈信号，运算处理后直接控制并驱动磁悬浮直线电机总成运行，采用电流环、速度环和位置环之闭环的控制方式，霍尔元件在磁悬浮直线电机次级移动时输出正弦波信号。

本发明涉及的磁悬浮直线电机总成具备直线运行和垂向承载的能力；磁悬浮铝轨为铝型材；磁悬浮直线电机初级由电磁线圈组成，与霍尔元件均为静止部件；磁悬浮直线电机次级为永磁铁，为运动部件；承重吊轮在磁悬浮直线电机总成的内部做直线运动同时带动门板组成运动，实现开门或关门；CPU模块的芯片为32位控制芯片。

本发明与现有技术相比，门板组成直接被吊挂于磁悬浮直线电机总成上，门板组成通过磁悬浮直线电机总成产生的横向推力驱动进行直线运动，完成开/关动作，无须其它辅件，革新了传统的门板通过滚轮吊挂和滚动运行方式，磁悬浮直线电机初级通电后与磁悬浮直线电机次级之间产生的电磁力，可以直接带动门板组成进行直线运行，实现开门和关门等动作；其结构简单，无须任何中间传动装置，磁悬浮直线电机初级与次级间无机械接触，极大的简化了机械结构、传动方式和门机系统，体积小，占用空间少，模块化安装，节省了安装和调试工作量，安装维护便利，运行平滑稳定，无噪音，精度高，可靠性好，使用寿命长，同时具备传递效率高的优点。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的直线电机总成的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的门控器的结构原理示意图。

图4为本发明的门控驱动原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施实例并结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的磁悬浮直线电机单开拉门的主体结构包括直线电机总成1、左门携架2、右门携架3和门板组成4；磁悬浮直线电机总成1通过左门携架2和右门携架3与门板组成4连接；磁悬浮直线电机总成1的主体结构包括磁悬浮铝轨11、磁悬浮直线电机初级12、门控器13、霍尔元件14、磁悬浮动轨15、磁悬浮直线电机次级16和承重吊轮17；内空式矩形结构的磁悬浮铝轨11的内部上方设置有磁悬浮直线电机初级12和门控器13，磁悬浮直线电机初级12的三相绕组U、V、W与门控器13的电机输出端连接，磁悬浮铝轨11的内部沟槽贴置有霍尔元件14，磁悬浮铝轨11的内部下方设置有磁悬浮动轨15，磁悬浮动轨15的上部设置有磁悬浮直线电机次级16，磁悬浮动轨15的下部设置有承重吊轮17；控器13的内部集成有CPU模块131、DC直流升压模块132、DC/AC逆变模块133、AC变频模块134、定位模块135、驱动模块136和智能控制模块137，CPU模块131分别与DC直流升压模块132、DC/AC逆变模块133、AC变频模块134、定位模块135、驱动模块136和智能控制模块137连接。

实施例2：

本实施例涉及的磁悬浮直线电机单开拉门使用时，通过安装座100将磁悬浮直线电机总成1安装在车厢门口上方，将门板组成4插在车厢地板上的T形导轨200内(门板组成4的底部开设有通长的凹槽，T型导轨200倒立安装在车厢地板上，纵向的垂直部分插在门板组成4的凹槽内，避免门板组成4前后晃动产生扭力)，磁悬浮直线电机初级12通电后，磁悬浮直线电机初级12与磁悬浮直线电机次级16之间产生横向电磁推力，磁悬浮直线电机次级16做横向运动，并带动门板组成4做直线往复运动，实现开门和关门；具体过程是：外部直流供电电源接入门控器13，首先升压到300V，然后在CPU模块131的PWM调制下产生三相交流正弦波电源，供给驱动模块136，外围开关量的“开门”或“关门”信号经光电隔离输入CPU模块131，CPU模块131控制驱动模块136输出电源驱动磁悬浮直线电机总成1运动，磁悬浮直线电机总成1通过12位电流采样电路输入到CPU模块131，CPU模块131实时采集磁悬浮直线电机总成1的电流值，并通过霍尔元件14采集位置和速度反馈信号，CPU模块131根据输入反馈信号和门板组成4的运动曲线，经处理计算出PID调节参数，控制输出调制PWM信号到驱动模块136，从而调节磁悬浮直线电机总成1的推力和速度，驱动磁悬浮直线电机总成1带动门板组成4运行，完成速度环和电流环的双重闭环控制；在门板组成4关闭过程中，CPU模块131根据磁悬浮直线电机总成1的电流突变和霍尔元件14的信号反馈速率，判断门板组成4是否碰到障碍物，判断的标准为150N的阻力，若是，则产生防夹功能，磁悬浮直线电机总成1反向运行，使门板组成4打开；当门板组成4开启到位或关闭到位后，CPU模块131控制磁悬浮直线电机总成1制动，微电流保持，若门板组成被外力移动(检测最小距离为5um)，自动加大锁紧力；使用过程中，门控器13可与上位机(如笔记本电脑)通过APP进行通信，下载调试程序，以实时监控门板组成4的运动状态，调整门板组成4的运行参数(速度、加速度、减速度、行程距离、电流保护)。

Claims

1.一种磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，主体结构包括磁悬浮直线电机总成和门板组成；磁悬浮直线电机总成与门板组成连接；门板组成吊挂于磁悬浮直线电机总成上并在磁悬浮直线电机总成的驱动下做直线运动。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，磁悬浮直线电机总成的主体结构包括磁悬浮铝轨、磁悬浮直线电机初级、门控器、霍尔元件、磁悬浮动轨、磁悬浮直线电机次级和承重吊轮；磁悬浮铝轨的内部上方设置有磁悬浮直线电机初级和门控器，磁悬浮直线电机初级与门控器连接，磁悬浮铝轨的内部贴置有霍尔元件，磁悬浮铝轨的内部下方设置有磁悬浮动轨，磁悬浮动轨的上部设置有磁悬浮直线电机次级，磁悬浮动轨的下部设置有承重吊轮。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，门控器的内部集成有CPU模块、DC直流升压模块、DC/AC逆变模块、AC变频模块、定位模块、驱动模块和智能控制模块，CPU模块分别与DC直流升压模块、DC/AC逆变模块、AC变频模块、定位模块、驱动模块和智能控制模块连接。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，磁悬浮直线电机初级与磁悬浮直线电机次级相互滑动，当磁悬浮直线电机初级与磁悬浮直线电机次级之间产生电磁力时，电磁力带动门板组成做直线运动。

5.根据权利要求2所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，门控器接收外部信号，采集霍尔元件的反馈信号，运算处理后直接控制并驱动磁悬浮直线电机总成运行，采用电流环、速度环和位置环之闭环的控制方式，霍尔元件在磁悬浮直线电机次级移动时输出正弦波信号。

6.根据权利要求2所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，磁悬浮直线电机初级的三相绕组U、V、W与门控器的电机输出端连接。

7.根据权利要求3所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，门板组成通过左门携架、右门携架和承重吊轮与磁悬浮动轨连接，门板组成与磁悬浮直线电机初级相互运动，门板组成开/关到位后，磁悬浮直线电机总成制动，门板组成处于锁紧保持状态。

8.根据权利要求3所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，磁悬浮直线电机总成具备直线运行和垂向承载的能力；磁悬浮铝轨为铝型材；磁悬浮直线电机初级由电磁线圈组成，与霍尔元件均为静止部件；磁悬浮直线电机次级为永磁铁，为运动部件；承重吊轮在磁悬浮直线电机总成的内部做直线运动同时带动门板组成运动，实现开门或关门；CPU模块的芯片为32位控制芯片。

9.根据权利要求3、7和8中任一项所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，使用时，通过安装座将磁悬浮直线电机总成安装在车厢门口上方，将门板组成插在车厢地板上的T形导轨内，磁悬浮直线电机初级通电后，磁悬浮直线电机初级与磁悬浮直线电机次级之间产生横向电磁推力，磁悬浮直线电机次级做横向运动，并带动门板组成做直线往复运动，实现开门和关门；具体过程是：外部直流供电电源接入门控器，首先升压到300V，然后在CPU模块的PWM调制下产生三相交流正弦波电源，供给驱动模块，外围开关量的“开门”或“关门”信号经光电隔离输入CPU模块，CPU模块控制驱动模块输出电源驱动磁悬浮直线电机总成运动，磁悬浮直线电机总成通过12位电流采样电路输入到CPU模块，CPU模块实时采集磁悬浮直线电机总成的电流值，并通过霍尔元件采集位置和速度反馈信号，CPU模块根据输入反馈信号和门板组成的运动曲线，经处理计算出PID调节参数，控制输出调制PWM信号到驱动模块，从而调节磁悬浮直线电机总成的推力和速度，驱动磁悬浮直线电机总成带动门板组成运行，完成速度环和电流环的双重闭环控制；在门板组成关闭过程中，CPU模块根据磁悬浮直线电机总成的电流突变和霍尔元件的信号反馈速率，判断门板组成是否碰到障碍物，判断的标准为150N的阻力，若是，则产生防夹功能，磁悬浮直线电机总成反向运行，使门板组成打开；当门板组成开启到位或关闭到位后，CPU模块控制磁悬浮直线电机总成制动，微电流保持，若门板组成被外力移动，自动加大锁紧力；使用过程中，门控器可与上位机通过APP进行通信，下载调试程序，以实时监控门板组成的运动状态，调整门板组成的运行参数。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮直线电机单开拉门，其特征在于，门板组成的底部开设有通长的凹槽，T型导轨倒立安装在车厢地板上，纵向的垂直部分插在门板组成的凹槽内。