CN114435139B - 一种磁斥型悬浮受电弓 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气化铁路机车技术领域，公开了一种磁斥型悬浮受电弓，它包括底座、弓头支架以及碳滑板，碳滑板设置在弓头支架上，底座上安装有驱动弓头支架升降的电磁机构，电磁机构包括内筒、外筒、永磁铁以及铁芯，碳滑板设置在外筒的外顶部，内筒固设在底座上，永磁铁设置在外筒，铁芯设置在内筒，铁芯上缠绕有螺线管，底座上设置有控制螺线管内励磁电流大小的控制电路板，外筒的内设置有压力传感器。本发明的有益效果是：压力传感器用与实时监测弓网接触压力，并反馈给控制电路板，由控制电路板依据压力值和内置控制算法，调整励磁电流，保证弓网接触力稳定于设定值，以此保证弓网受流质量。

Description

一种磁斥型悬浮受电弓

技术领域

本发明涉及电气化铁路机车技术领域，特别是一种磁斥型悬浮受电弓。

背景技术

目前的受电弓主体结构为双四连杆机构，升弓、降弓通过电磁阀的得电和失电控制。升弓时，升弓电磁阀得电，气囊充气后膨胀变形带动臂杆运动；降弓时，电磁阀失电，气囊中压缩空气压力减小，受电弓靠自身重力落下；但在受电弓工作期间，弓头小范围高度的升降调整是很难主动且实时地去控制的，当受电弓滑板与接触网间接触压力不合适，离线或过大时，很难去主动调整弓头升降以达到一个稳定持续的理想的接触压力和持续良好的弓网关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁斥型悬浮受电弓，以克服现有技术的缺点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种磁斥型悬浮受电弓，包括底座、弓头支架以及碳滑板，所述碳滑板设置在所述弓头支架上，所述底座上安装有驱动所述弓头支架升降的电磁机构，所述电磁机构包括内筒、外筒、永磁铁以及铁芯，所述弓头支架设置在所述外筒的外顶部，所述内筒固设在所述底座上，所述外筒套在所述内筒上且可相对滑动，所述永磁铁设置在所述外筒的内顶壁，所述铁芯设置在所述内筒的内底面，所述铁芯上缠绕有螺线管，所述底座上设置有控制所述螺线管内励磁电流大小的控制电路板，所述控制电路板位于所述电磁机构的外侧，所述外筒的内顶壁上设置有压力传感器，所述永磁铁压在所述压力传感器上，所述压力传感器的信号输出端与所述控制电路板的信号输入端连接。

优选地，所述外筒的截面的内轮廓与所述内筒的截面的外轮廓均呈椭圆形。

优选地，所述外筒的截面的外轮廓呈椭圆形。

优选地，所述电磁机构上还设置有限制所述外筒滑动的限位结构。

优选地，所述限位结构包括固设在所述内筒的端口的内壁上的限位块、圆柱轴以及直线轴承，所述限位块为一对且分别位于所述铁芯的两侧，所述限位块上开设有A通孔，所述直线轴承固设在所述A通孔内，所述圆柱轴固设在所述外筒的内顶壁上，且所述圆柱轴滑动安装在所述直线轴承内。

优选地，所述圆柱轴远离所述外筒内顶壁的一端设置有螺纹，限位螺母拧在所述圆柱轴上，所述限位螺母位于所述限位块的下方。

本发明具有以下优点：

1、利用磁斥原理，缠绕于铁芯的螺线管通电后产生磁场，形成使弓头升起的磁浮力，依据压力传感器反馈，依据内置的控制算法，实时调节螺线管所通电流的大小，使受电弓与接触网间的接触力稳定在设定的理想值附近，从而实现可靠的电接触，提高了弓网安全性和使用寿命。

2、椭圆形外形减小了高速运行中的风阻，降低了动车的能耗，同时圆柱轴与直线轴承的配合令外筒的上升和下降更加的稳定和顺畅。

3、通过磁斥悬浮机构实现升弓，并实时反馈弓网接触力，用以控制磁浮励磁电流，保证弓网接触力保持在设定值附近。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为限位结构的结构示意图；

图3 为控制电路板的控制电路；

图中，1-碳滑板，2-弓头支架，3-外筒，4-内筒，5-底座，8-压力传感器，9-控制电路板，10-限位块，11-圆柱轴，12-直线轴承，13-限位螺母，31-永磁铁，41-铁芯，42-螺线管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，一种磁斥型悬浮受电弓，包括底座5、弓头支架2以及碳滑板1，碳滑板1设置在弓头支架2上，底座5上安装有驱动弓头支架2升降的电磁机构，电磁机构包括内筒4、外筒3、永磁铁31以及铁芯41，弓头支架2设置在外筒3的外顶部，内筒4固设在底座5上，外筒3套在内筒4上且可相对滑动，永磁铁31设置在外筒3的内顶壁，铁芯41设置在内筒4的内底面，铁芯41上缠绕有螺线管42，底座5上设置有控制螺线管42内励磁电流大小的控制电路板9，控制电路板9位于电磁机构的外侧，外筒3的内顶壁上设置有压力传感器8，永磁铁31压在压力传感器8上，压力传感器8的信号输出端与控制电路板9的信号输入端连接，利用磁斥原理，令通电后的铁芯41与永磁铁31之间产生相斥，然后通过调节螺旋状的螺线管42所通电流的大小，从而调节磁斥力的大小，令悬浮体所受磁斥力加弓网间接触压力与所受重力平衡，在磁斥力达到某一值时，受电弓的碳滑板1与接触网间会得到理想的接触压力，实现可靠的电接触，提高了安全性和使用寿命，而压力传感器8通过永磁铁31压在外筒3的内顶壁上，用与实时监测弓网接触压力，并反馈给控制电路板9，由控制电路板9依据压力值和内置控制算法，调整励磁电流，保证弓网接触力稳定于设定值，以此保证弓网受流质量，控制电路板9上的控制电路参见图3，控制电路用来控制通电螺线管42的励磁电流，控制电路包括三个电路部分91-93，说明如下：压力传感器8输出的信号值U1接入前级放大电路91的输入端进行放大，再经减法电路部分92与特定的基准电压U0进行比较，将比较结果电压值U2传输到功放电路93中，当悬浮的滑板与接触网直接接触压力为理想的压力值时，比较结果电压值U2为零；当弓网间接触压力过大或过小时，其比较结果电压值U2不为零，该输出电压U2改变压控电阻94的阻值，即改变功放电路93的反馈电阻值，以增大或减小螺线管42的励磁电流，从而实现主动实时调整通电螺旋管所通电流的大小控制内筒4和外筒3间磁斥力的大小，调整弓头的升降，从而使悬浮体悬浮时获得理想的弓网间压力，实现可靠的连续电接触，提高了安全性和使用寿命。

在本事实例中，如图2所示，外筒3的截面的内轮廓与内筒4的截面的外轮廓均呈椭圆形，外筒3的截面的外轮廓呈椭圆形，且椭圆的长轴平行于动车的行进方向，减小了高速运行中的风阻，降低了动车的能耗。

在本事实例中，如图2所示，电磁机构上还设置有限制外筒3滑动的限位结构，限位结构包括固设在内筒4的端口的内壁上的限位块10、圆柱轴11以及直线轴承12，限位块10为一对且分别位于铁芯41的两侧，限位块10上开设有A通孔，直线轴承12固设在A通孔内，圆柱轴11固设在外筒3的内顶壁上，且圆柱轴11滑动安装在直线轴承12内，圆柱轴11与直线轴承12的配合令外筒3的上升和下降更加的稳定和顺畅。

在本事实例中，如图2所示，圆柱轴11远离外筒3内顶壁的一端设置有螺纹，限位螺母13拧在圆柱轴11上，限位螺母13位于限位块10的下方，通过限位螺母13，限制了外筒3沿竖直方向的运动，防止了外筒3从内筒4上滑脱。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁斥型悬浮受电弓，包括底座（5）、弓头支架（2）以及碳滑板（1），所述碳滑板（1）设置在所述弓头支架（2）上，所述底座（5）上安装有驱动所述弓头支架（2）升降的电磁机构，其特征在于：所述电磁机构包括内筒（4）、外筒（3）、永磁铁（31）以及铁芯（41），所述弓头支架（2）设置在所述外筒（3）的外顶部，所述内筒（4）固设在所述底座（5）上，所述外筒（3）套在所述内筒（4）上且可相对滑动，所述永磁铁（31）设置在所述外筒（3）的内顶壁，所述铁芯（41）设置在所述内筒（4）的内底面，所述铁芯（41）上缠绕有螺线管（42），所述底座（5）上设置有控制所述螺线管（42）内励磁电流大小的控制电路板（9），所述控制电路板（9）位于所述电磁机构的外侧，所述外筒（3）的内顶壁上设置有压力传感器（8），所述永磁铁（31）压在所述压力传感器（8）上，所述压力传感器（8）的信号输出端与所述控制电路板（9）的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁斥型悬浮受电弓，其特征在于：所述外筒（3）的截面的内轮廓与所述内筒（4）的截面的外轮廓均呈椭圆形。

3.根据权利要求1或2所述的一种磁斥型悬浮受电弓，其特征在于：所述外筒（3）的截面的外轮廓呈椭圆形。

4.根据权利要求1所述的一种磁斥型悬浮受电弓，其特征在于：所述电磁机构上还设置有限制所述外筒（3）滑动的限位结构。

5.根据权利要求4所述的一种磁斥型悬浮受电弓，其特征在于：所述限位结构包括固设在所述内筒（4）的端口的内壁上的限位块（10）、圆柱轴（11）以及直线轴承（12），所述限位块（10）为一对且分别位于所述铁芯（41）的两侧，所述限位块（10）上开设有A通孔，所述直线轴承（12）固设在所述A通孔内，所述圆柱轴（11）固设在所述外筒（3）的内顶壁上，且所述圆柱轴（11）滑动安装在所述直线轴承（12）内。

6.根据权利要求5所述的一种磁斥型悬浮受电弓，其特征在于：所述圆柱轴（11）远离所述外筒（3）内顶壁的一端设置有螺纹，限位螺母（13）拧在所述圆柱轴（11）上，所述限位螺母位于所述限位块（10）的下方。

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