CN211684669U - 涡流制动器及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种涡流制动器及轨道车辆，包括磁轭，所述磁轭上设置有电磁铁磁极，所述电磁铁磁极包括常导磁极和超导磁极；任意个所述常导磁极相邻构成常导磁极组，任意个所述超导磁极相邻构成超导磁极组；所述常导磁极组和所述超导磁极组沿所述磁轭的长度方向依次交替设置构成磁体单元。本实用新型涡流制动器具有体积小，重量轻，响应速度快，制动效率高的优点。

Description

涡流制动器及轨道车辆

技术领域

本实用新型涉及轨道交通制动技术领域，尤其涉及一种涡流制动器及轨道车辆。

背景技术

磁悬浮列车作为一种新型的轨道交通运输工具，具有速度快、运行平稳、噪声低、环境影响小等优点，因为其速度快的特点，要求磁悬浮列车的制动系统相较于普通列车更为复杂和重要，涡流制动器因其磨损小、控制性能好等优点，通常应用在磁悬浮列车的紧急制动中。

目前，磁悬浮列车的涡流制动可分为两种，即常导型和超导型，常导型和超导型涡流制动器都是通过电磁铁磁极产生磁场，磁场与轨道或电磁感应体相对运动，进而产生涡流和制动力进行制动。

但本实用新型在实现本实施例中的技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

采用常导涡流制动器的磁浮列车，由于常导涡流制动器工作中还存在一个法向吸力，该吸力在列车低速时很大，需要为常导涡流制动器配置横向铰接结构和磨耗板进行去负荷处理，因此存在常导涡流制动器体积较大，重量较重，增加了悬浮架载荷的问题，且还存在常导涡流制动器在制动末期制动力下降，制动效率较低的问题。

采用超导涡流制动器的磁浮列车，为了达到比常导线高几十上百倍的电流值，采取的单匝线圈电流很大，且线圈匝数很大，这就导致线圈电感很大，达到额定电流的时间很长，存在制动响应时间有延迟，严重影响行车安全的问题，同时，其制动产生的法向斥力同样需要配置横向铰接结构进行去负荷处理，存在超导涡流制动器体积较大，重量较重，增加了悬浮架载荷的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种涡流制动器，解决了现有技术中涡流制动器体积较大、重量较重、制动效率低的问题，使得缩短了制动响应速率，大大降低了涡流制动器的重量，提高了制动效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种涡流制动器，包括：磁轭，所述磁轭上设置有常导磁极和超导磁极；一个或相邻的多个所述常导磁极构成常导磁极组，一个或相邻的多个所述超导磁极构成超导磁极组；在沿所述磁轭的长度方向上，所述常导磁极组和所述超导磁极组依次交替设置构成磁体单元。

作为优选，在沿所述磁轭的长度方向上，所述磁体单元的一侧的极性依次呈N极、S极或S极、N极交替排布。

作为优选，所述常导磁极组由偶数个所述常导磁极构成，所述超导磁极组由偶数个所述超导磁极构成。

作为优选，所述磁轭长度方向的两端均设置为所述常导磁极组。

作为优选，所述磁轭上设置有所述磁体单元的一侧固定连接有磁极罩，所述磁体单元收容于所述磁极罩中。

作为优选，所述常导磁极和所述超导磁极均包括铁芯和电枢线圈，所述电枢线圈缠绕在所述铁芯外侧。

作为优选，还包括:铰接件，所述铰接件与所述磁轭背离所述磁体单元的一侧转动连接；第一纵向拉杆，所述第一纵向拉杆的一端用于连接车体，其另一端活动连接于所述铰接件；以及第二纵向拉杆，与所述第一纵向拉杆关于所述铰接件呈中心对称，所述第二纵向拉杆的一端用于连接车体，其另一端也活动连接于所述铰接件。

作为优选，还包括铰接罩，所述铰接罩与所述磁轭固定连接形成容纳腔，所述铰接件收容于所述容纳腔中；所述铰接罩上设有与所述第一纵向拉杆和所述第二纵向拉杆相配合的开口，分别用于穿过所述第一纵向拉杆和所述第二纵向拉杆。

作为优选，所述铰接件包括轴端连接板，所述轴端连接板的一端与所述第一纵向拉杆转动连接，其另一端与所述第二纵向拉杆转动连接；以及安装销轴，所述安装销轴贯穿所述轴端连接板，所述轴端连接板通过所述安装销轴与所述磁轭转动连接。

作为优选，本实用新型还提供了一种轨道车辆，包括以上任一项所述的涡流制动器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本涡流制动器将常导磁极组和超导磁极组沿所述磁轭的长度方向依次交替设置构成磁体单元，其中，列车在高速运行进行制动时，常导磁极组响应速度快，并提供制动初期的制动力，在制动中后期即中低速阶段，常导磁极组所提供的制动力较小，此时超导磁极电流达到额定值，提供主要制动力，通过常导磁极与超导磁极在制动过程中的衔接配合，使得涡流制动器在整个制动过程中皆可提供充足的制动力，缩短了制动响应时间，提高了制动效率。

2、本涡流制动器中，列车在高速运行进行制动时，常导磁极产生的法向吸力和超导磁极产生的的法向斥力方向相反，且两者的合力很小，该部分载荷由悬浮架承载，可根据列车实际情况计算出常导磁极和超导磁极的配比数量，使得制动过程中涡流制动器在整个速度区间内与轨道间的气隙可固定不变，因此无需设置单独的横向铰接结构来承受法向的合力，进而取消了传统涡流制动器的磨耗铜板，减小了涡流制动器的重量与体积。

3、本涡流制动器中，常导磁极组由一个或相邻的多个所述常导磁极构成，超导磁极组由一个或相邻的多个所述超导磁极构成，且在沿磁轭的长度方向上，所述磁体单元一侧的极性依次呈N极、S极或 S极、N极交替设置，有利于使磁力线形成闭合回路，进而增大涡流制动力。

4、将磁轭长度方向的两端均设置为常导磁极组，有利于保证整个制动过程中，涡流制动器整体受力均匀，提高涡流制动器的可靠性和使用寿命，进而提高列车运行的平稳性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型涡流制动器的结构示意图；

图2为本实用新型涡流制动器的结构后视图；

图3为本实用新型纵向铰接结构的安装示意图；

图4为本实用新型纵向铰接结构的组成示意图；

图5为本实用新型涡流制动器的磁场原理图。

以上个图中：1、常导磁极组；2、超导磁极组；3、磁轭；4、磁极罩；5、轨道；6、铰接罩；7、铁芯；8、电枢线圈；9、第一纵向拉杆；10、第二纵向拉杆；11、安装销轴；12、轴端连接板。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。

本实用新型施例中的技术方案为解决技术存在的技术问题，总体思路如下：

本实用新型涡流制动器包括磁轭、常导磁极和超导磁极，其中，一个或相邻的多个所述常导磁极相邻构成所述常导磁极组，一个或相邻的多个所述超导磁极相邻构成所述超导磁极组，所述常导磁极组和所述超导磁极组在沿所述磁轭长度的方向上依次交替设置构成磁体单元，因为所述超导磁极相比于所述常导磁极能提供较强的制动力，通过所述常导磁极和所述超导磁极的配合使用，使得减少了传统涡流制动器中所述常导磁极的数量，进而减小了涡流制动器的体积和重量，减小了供电功率，并提高了制动效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。在此需要说明的是，本实用新型中的超导磁极可以是低温超导磁极，也可以是高温超导磁极，即本实用新型中所述的超导磁极同时要求对低温超导磁极和高温超导磁极进行保护，由于二者发明构思完全相同，区别在于低温超导磁极和高温超导磁极采用的电枢线圈的材料不同，同时低温超导磁极采用的冷却媒介为液态氦，高温超导磁极采用的冷却媒介为液态氮。因此以下实施例中仅选择高温超导磁极做具体的说明即可达到清楚完整的目的，同时，本领域技术人员能够在高温超导磁极的基础上，无需付出创造性劳动即可对高温超导磁极电枢线圈的材料和冷却媒介做出适应性调整，进而毫无疑义地获得包括上述发明构思的低温超导磁极的整体技术方案。

一种涡流制动器，具体参见图2，包括磁轭3，所述磁轭3上设置有电磁铁磁极，所述电磁铁磁极包括常导磁极和超导磁极，两个所述常导磁极相邻构成常导磁极组1，两个所述超导磁极相邻构成超导磁极组2。所述常导磁极组1和所述超导磁极组2在沿所述磁轭3的长度方向上依次交替设置构成磁体单元。

本实用新型涡流制动器在进行制动过程中，常导磁极会产生法向吸力，超导磁极会产生法向斥力，法向的方向是与列车运行方向相垂直且与地面平行的方向。具体参见图1和图5，常导磁极产生的法向吸力和超导磁极产生的法向斥力方向相反，且两者的合力很小，该部分载荷由车体上的悬浮架承载，可根据列车实际情况计算出常导磁极和超导磁极的配比数量，使得悬浮架整体所受载荷可互相抵消，使得制动过程中涡流制动器在整个制动区间内与轨道5间的气隙可固定不变，因此无需设置单独的横向铰接结构以承受法向的合力，进而取消传统涡流制动器的磨耗铜板，减小了涡流制动器的重量与体积，提高了制动效率。

针对以上所述涡流制动器的制动过程，具体为，列车制动初期，励磁电源同时给常导磁极和超导磁极供电，常导磁极的制动响应速度快，常导磁极在约0.5s时间内达到额定电流并提供制动初期的主要制动力；由于电感的作用，致使此时超导磁极电流很小，因此只能在制动初期提供很小的制动力。当列车运行速度越低，常导磁极所能提供的制动力越小，此时超导磁极电流达到额定值，开始提供主要制动力，通过常导磁极与超导磁极在制动过程中的衔接配合，使得涡流制动器在整个制动过程中皆可提供充足的制动力，缩短了制动响应时间，提高了制动效率。

参见所述图5，在沿所述磁轭3的长度方向上，所述磁体单元的一侧的极性依次成N极、S极或S极、N极交替设置，有利于使磁力线形成闭合回路，进而增大涡流制动力，提高磁场利用率。

进一步的，所述常导磁极组1安装在所述磁轭3的前后两端，有利于保证整个制动过程中，涡流制动器整体受力均匀，提高涡流制动器的可靠性和使用寿命，进而提高列车运行的平稳性和安全性。

若将所述超导磁极组2设置在所述磁轭3长度方向的两端，需要对两端的超导磁极分别进行保温密封，会造成保温密封的成本较高，因此将所述超导磁极组2设置在两组所述常导磁极组1之间可将构成所述超导磁极组2的超导磁极统一进行整体保温密封，大量降低密封成本，并且统一密封使得密封工艺更加方便。

参见图1-2，所述磁轭3上连接有所述磁体单元的一侧还固定连接有磁极罩4，所述磁体单元收容于所述磁极罩4中，有利于对所述磁体单元起到防护作用。

参见图1-4，所述涡流制动器还包括纵向铰接结构和铰接罩6，所述纵向铰接结构与所述磁轭3背离所述常导磁极和所述超导磁极的一侧相连接，用于缓冲施加于涡流制动器上的纵向载荷，所述铰接罩6与所述磁轭3固定连接形成容纳腔，具体为，所述纵向铰接结构包括轴端连接板12、第一纵向拉杆9、第二纵向拉杆10和安装销轴 11，所述轴端连接板12和所述安装销轴11均收容于所述容纳腔中；所述安装销轴11贯穿所述轴端连接板12，且所述轴端连接板12通过所述安装销轴11与所述磁轭3转动连接，使得所述轴端连接板12 能够绕所述安装销轴11转动，通过所述轴端连接板12将所述磁轭3 和磁极罩4可拆卸的固定连接；所述第一纵向拉杆9的一端用于连接车体，其另一端活动连接于所述轴端连接板12；所述第二纵向拉杆 10与所述第一纵向拉杆9关于所述安装销轴11呈中心对称，所述第二纵向拉杆10的一端用于连接车体，其另一端也活动连接于所述轴端连接板12。

当涡流制动器受到纵向载荷时，所述纵向载荷首先作用于所述纵向铰接结构，其中，由于纵向载荷的作用，所述第一纵向拉杆9和所述第二纵向拉杆10带动所述轴端连接板12绕所述安装销轴11转动，从而能够起到缓冲的作用，进而减小了传递至涡流制动器的纵向力，保护了涡流制动器，避免涡流制动器所受的纵向载荷过大造成损坏，提高了涡流制动器的可靠性和使用寿命。

参见图1和图5，所述常导磁极和所述超导磁极均包括铁芯7和电枢线圈8，所述电枢线圈8缠绕在所述铁芯7外侧，从而形成所述常导磁极和超导磁极。

进一步的，所述常导磁极和所述超导磁极均包括绝缘层(附图未示出)中，所述绝缘层包覆于所述电枢线圈8的外侧，有利于防止线圈电流短路，进而保证所述常导磁极和所述超导磁极均能产生磁场进行制动。

本实施例还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括如上所述的涡流制动器，该涡流制动器的具体结构参照上述实施例，由于本涡流制动器采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种涡流制动器，其特征在于：包括

磁轭，所述磁轭上设置有常导磁极和超导磁极；

一个或相邻的多个所述常导磁极构成常导磁极组，一个或相邻的多个所述超导磁极构成超导磁极组；

在沿所述磁轭的长度方向上，所述常导磁极组和所述超导磁极组依次交替设置构成磁体单元。

2.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

在沿所述磁轭的长度方向上，所述磁体单元的一侧的极性依次呈N极、S极或S极、N极交替排布。

3.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

所述常导磁极组由偶数个所述常导磁极构成，所述超导磁极组由偶数个所述超导磁极构成。

4.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

所述磁轭长度方向的两端均设置为所述常导磁极组。

5.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

所述磁轭上设置有所述磁体单元的一侧固定连接有磁极罩，所述磁体单元收容于所述磁极罩中。

6.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

所述常导磁极和所述超导磁极均包括铁芯和电枢线圈，所述电枢线圈缠绕在所述铁芯外侧。

7.根据权利要求1所述的涡流制动器，其特征在于：

还包括

铰接件，所述铰接件与所述磁轭背离所述磁体单元的一侧转动连接；

第一纵向拉杆，所述第一纵向拉杆的一端用于连接车体，其另一端活动连接于所述铰接件；以及

第二纵向拉杆，与所述第一纵向拉杆关于所述铰接件呈中心对称，所述第二纵向拉杆的一端用于连接车体，其另一端也活动连接于所述铰接件。

8.根据权利要求7所述的涡流制动器，其特征在于：

还包括铰接罩，所述铰接罩与所述磁轭固定连接形成容纳腔，所述铰接件收容于所述容纳腔中；

所述铰接罩上设有与所述第一纵向拉杆和所述第二纵向拉杆相配合的开口，分别用于穿过所述第一纵向拉杆和所述第二纵向拉杆。

9.根据权利要求7所述的涡流制动器，其特征在于：

所述铰接件包括

轴端连接板，所述轴端连接板的一端与所述第一纵向拉杆转动连接，其另一端与所述第二纵向拉杆转动连接；以及

安装销轴，所述安装销轴贯穿所述轴端连接板，所述轴端连接板通过所述安装销轴与所述磁轭转动连接。

10.一种轨道车辆，其特征在于：

包括权利要求1-9中任一项所述的涡流制动器。

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