CN215420055U - 一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其包括支撑梁；支撑梁上悬浮设置有两个相互平行的悬浮架，两个悬浮架均包括对称设置的两个第一安装部和两个第二安装部，第一安装部和第二安装部上均固定安装直线电机动子，支撑梁上安装有与直线电机动子相配合的直线电机定子，直线电机定子与直线电机动子之间设置工作间隙；第一安装部与支撑梁上直线电机定子所在侧面平行，第二安装部与支撑梁顶端平行。本装置直线电机定子与悬浮架上的悬浮磁铁之间形成气隙磁通产生法向力，实现车辆的悬浮功能，增大高速磁浮系统的牵引力和导向力，从而提高系统运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于轨道交通技术领域，具体涉及一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构。
背景技术
随着经济、社会的快速发展，人们对出行的要求越来越高。快速、舒适已经成为人们的出行追求。在确保安全的前提下，对速度的追求是交通永恒的主题。但是随着车速的提高，噪音、振动、车轮和钢轨磨损等问题将更加剧烈。因此，传统轮轨车辆，在速度上将受到较多条件的限制。要进一步提高速度，必须转向新技术，这就是磁悬浮列车。与普通轮轨列车相比，它具有噪声低、振动小、易于维护和爬坡能力强等优点。
磁浮列车可以分为高速和低速两种类型：高速磁浮列车运行速度最高可达500km/h以上，采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统。它依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道的无机械接触，并利用直线电机驱动列车运行。从悬浮机理上可分为电磁悬浮(EMS)和电动悬浮(EDS)两种，适用于长大干线和大城市间的旅客运输；现有高速磁浮列车最大运行速度在600km/h左右，主要采用EMS悬浮方式，特别适合城市内部或城市与卫星城之间的运输。
现有的高速磁浮列车系统在车辆的两侧布置直线牵引电机提供牵引力，悬浮磁铁和导向磁铁安装在相邻的两个悬浮臂上，构成一个基本的磁铁模块单元，但是能提供的导向力有限，进而造成现有悬浮架运行系统导向效率低的技术问题。
实用新型内容
针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构，解决了现有悬浮架运行系统导向效率低的问题。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
提供一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其包括支撑梁；
支撑梁上悬浮设置有两个相互平行的悬浮架，两个悬浮架均包括对称设置的两个第一安装部和两个第二安装部，第一安装部和第二安装部上均固定安装直线电机动子，支撑梁上安装有与直线电机动子相配合的直线电机定子，直线电机定子与直线电机动子之间设置工作间隙。
本装置直线电机定子与悬浮架上的悬浮磁铁之间形成气隙磁通产生法向力，动子受到向上的悬浮吸力时带动悬浮架向上运动，实现车辆的悬浮功能，增大高速磁浮系统的牵引力和导向力，从而提高系统运行的稳定性。
进一步地，第一安装部与支撑梁上直线电机定子所在侧面平行，第二安装部与支撑梁顶端平行。
进一步地，直线电机定子包括直线电机定子铁芯，直线电机定子铁芯表面开设若干个齿槽，若干个齿槽中容置直线电机定子绕组和三相绕组。
直线电机定子与其他装置作用形成气隙磁通产生法向力，动子受到向上的悬浮吸力，可带动悬浮架向上运动，实现车辆的悬浮功能。
进一步地，直线电机动子包括直线电机动子磁铁，直线电机动子磁铁两端均安装直线电机动子绕组。
在电磁推力的作用下直线电机动子沿着行波磁场运动的方向做直线运动，直线电机动子运动的速度与行波磁场的速度相同，直线电机动子固定在悬浮架上，可带动悬浮架沿线路方向运动，实现对车辆的牵引作用。
进一步地，直线电机动子磁铁表面开设若干个沟槽，若干个沟槽内分别设置直线电机动子绕组和励磁绕组。
通过直线电机动子绕组和励磁绕组可以改变电机的牵引力和吸引力，使得电机的牵引力和吸引力可以分别控制。
进一步地，直线电机定子铁芯包括若干个叠压组成的硅钢片。
硅钢片在较强磁场下磁感应强度高，并且表面光滑、平整、厚度均匀，可以提高铁芯的填充系数。
进一步地，直线电机动子为采用直流励磁的悬浮电磁铁。
直线电机动子采用直流励磁方式，产生方向固定的竖直向上的磁场，在产生的气隙行波磁场和励磁磁场的共同作用下，气隙磁场对动子产生水平方向上的电磁推力。
进一步地，两个所述悬浮架之间紧固连接。
本实用新型的有益效果为：本实用新型可以同时实现增大牵引力和导向力两种功能，牵引力的增加可以使系统具有更好的调速性能；导向力的增加可以使系统具有更好的修正行驶偏差，提高磁浮系统的运行稳定性。
附图说明
图1为一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构的整体结构图。
图2为一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构的整体结构剖面图。
图3为一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构的直线同步电机示意图。
其中，1、悬浮架；2、支撑梁；3、三相绕组；4、励磁绕组；100、直线电机定子；101、直线电机动子；300、直线电机定子铁芯；301、直线电机定子绕组；302、直线电机动子磁铁；303、直线电机动子绕组。
具体实施方式
面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
根据本申请的实施例一，参考图1和图2，本实施例的一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构，包括：
悬浮于支撑梁2上两个悬浮架1，两个悬浮架1之间紧固连接，两个悬浮架1均包括两个的第一安装部11和两个第二安装部12，第一安装部11和第二安装部12上均设置直线电机动子101，支撑梁2分别对称安装有与直线电机动子101相配合的直线电机定子100。
悬浮架1上的两对称第一安装部11与支撑梁2的侧面互为平行关系，悬浮架1上的两对称第二安装部12与支撑梁2顶端互为平行关系。
每个直线电机定子100的位置都对应一个直线电机动子101，每一个直线电机定子100与其对应的直线电机动子101组成一个同步电机，直线电机定子100沿整个线路铺设。
直线电机定子100包括直线电机定子铁芯300，直线电机定子铁芯300表面开设有齿槽，齿槽中分别容置有直线电机定子绕组301和三相绕组3。
直线电机定子铁芯300由硅钢片叠成，硅钢片在较强磁场下磁感应强度高，并且表面光滑、平整、厚度均匀，可以提高铁芯的填充系数。
直线电机动子101包括直线电机动子磁铁302，每个直线电机动子磁铁302表面开设有三个沟槽，三个沟槽内分别设置有直线电机动子绕组303和励磁绕组4。
直线电机动子101为悬浮或励磁电磁铁，并且工作时采用直流励磁方式。
在直线电机动子绕组303中通以直流励磁电流，将会使直线电机动子磁铁302产生方向固定的竖直向上的励磁磁场。
在产生的气隙行波磁场和励磁磁场的共同作用下，气隙磁场对直线电机动子磁铁302产生水平方向上的电磁推力，该电磁推力作为车辆的牵引力。
实施例一的工作原理为：
由同步电机的直线电机定子100与悬浮架1上的悬浮磁铁之间形成气隙磁通产生法向力，直线电机动子101受到向上的悬浮吸力时，因其固定在悬浮架1上，故可带动悬浮架1向上运动，实现车辆的悬浮功能，在三相绕组3通入对称的三相正弦交流电流，在直线电机动子绕组303通以直流电流，产生方向固定的竖直向上的磁场，在产生的气隙行波磁场和励磁磁场的共同作用下，气隙磁场对动子产生水平方向上的电磁推力，如果直线电机定子100固定不动，则在该电磁推力的作用下动子就沿着行波磁场运动的方向做直线运动，而且直线电机动子101运动的速度与行波磁场的速度相同，因直线电机动子101固定在悬浮架1上，故可带动悬浮架1沿线路方向运动，实现对车辆的牵引作用。
根据本申请的实施例二，当系统运行时；
在直线电机定子绕组301中通以对称的三相交流电，此时会在直线电机定子100和直线电机动子101间的气隙中产生一个直线移动的行波磁场。
直线电机定子100固定不动，在该水平推力的作用下直线电机动子101就沿着行波磁场运动的方向做直线运动，而且直线电机动子101的速度与行波磁场的速度相同。
直线电机动子101固定于悬浮架1上，可以带动悬浮架1做直线运动，进而牵引车辆沿着支撑梁2上的线路行进。同时直线电机定子铁芯300与车悬浮架1上的直线电机动子磁铁302之间产生气隙磁通，直线电机动子磁铁302受到竖直向上的电磁吸力，该力作为磁浮系统的悬浮力，将悬浮架1吸起从而实现车辆的悬浮。
根据本申请的实施例三，当系统运行时；
在直线电机定子绕组301中通以对称的三相交流电，此时会在直线电机定子100和直线电机动子101间的气隙中产生一个直线移动的行波磁场；在直线电机动子绕组303中通以直流励磁电流，将会使直线电机动子磁铁302产生方向固定的励磁磁场，该磁场方向为水平方向，垂直于列车前进方向。
在产生的气隙行波磁场和励磁磁场的共同作用下，气隙磁场对直线电机动子磁铁302产生沿列车前进方向上的电磁推力，该电磁推力同样作为列车的牵引力，用于增大磁浮结构的牵引力。
直线电机定子铁芯300与车辆悬浮架1上的直线电机动子磁铁302之间产生气隙磁通，直线电机动子磁铁302受到垂直于线路方向上的电磁吸力，该力作为磁浮系统的导向力，当车辆行驶过程中沿线路发生左右偏移时，通过检测到的偏差来控制通入直线电机动子绕组303的励磁电流大小，进而改变直线电机定子100与直线电机动子101之间的吸力，直到二者之间的气隙距离恢复到额定工作距离范围内，及时恢复车辆运行的偏移，提高磁浮结构的运行稳定性。
本实用新型可以同时实现增大牵引力和导向力两种功能，牵引力的增加可以使系统具有更好的调速性能；导向力的增加可以使系统具有更好的修正行驶偏差，提高磁浮系统的运行稳定性。
本装置直线电机定子与悬浮架上的悬浮磁铁之间形成气隙磁通产生法向力，动子受到向上的悬浮吸力时带动悬浮架向上运动，实现车辆的悬浮功能，增大高速磁浮系统的牵引力和导向力，从而提高系统运行的稳定性。
虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：包括支撑梁(2)；所述支撑梁(2)上悬浮设置有两个相互平行的悬浮架(1)，两个所述悬浮架(1)均包括对称设置的两个第一安装部(11)和两个第二安装部(12)，所述第一安装部(11)和第二安装部(12)上均固定安装直线电机动子(101)，所述支撑梁(2)上安装有与直线电机动子(101)相配合的直线电机定子(100)，所述直线电机定子(100)与直线电机动子(101)之间设置工作间隙。
2.根据权利要求1所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述第一安装部(11)与所述支撑梁(2)上直线电机定子(100)所在侧面平行，所述第二安装部(12)与所述支撑梁(2)顶端平行。
3.根据权利要求1所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述直线电机定子(100)包括直线电机定子铁芯(300)，所述直线电机定子铁芯(300)表面开设若干个齿槽，若干个齿槽中容置直线电机定子绕组(301)和三相绕组(3)。
4.根据权利要求1所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述直线电机动子(101)包括直线电机动子磁铁(302)，所述直线电机动子磁铁(302)两端均安装直线电机动子绕组(303)。
5.根据权利要求4所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述直线电机动子磁铁(302)表面开设若干个沟槽，若干个沟槽内分别设置直线电机动子绕组(303)和励磁绕组(4)。
6.根据权利要求3所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述直线电机定子铁芯(300)包括若干个叠压组成的硅钢片。
7.根据权利要求1所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：所述直线电机动子(101)为采用直流励磁的悬浮电磁铁。
8.根据权利要求1所述的长定子直线电机导向的高速磁浮结构，其特征在于：两个所述悬浮架(1)之间紧固连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117002267A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-07 | 西南交通大学 | 一种新型短定子磁浮列车系统及控制方法 |
| CN117021962A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-10 | 成都尚华电气有限公司 | 一种基于短定子直线电机驱动的列车、系统及控制方法 |
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- 2021-08-26 CN CN202122038183.4U patent/CN215420055U/zh active Active
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| CN117021962A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-10 | 成都尚华电气有限公司 | 一种基于短定子直线电机驱动的列车、系统及控制方法 |
| CN117002267B (zh) * | 2023-10-07 | 2023-12-12 | 西南交通大学 | 一种新型短定子磁浮列车系统及控制方法 |
| CN117021962B (zh) * | 2023-10-07 | 2024-01-19 | 成都尚华电气有限公司 | 一种基于短定子直线电机驱动的列车、系统及控制方法 |
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