一种可降低三维电磁力波动的直线同步电机

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，尤其涉及一种可降低三维电磁力波动的直线同步电机。

背景技术

在轨道交通领域，非接触式的磁悬浮交通凭借其运行速度高、选线较灵活、对环境影响小、安全性能好与能耗较低等优势，成为现代轨道交通发展的重要方向，符合绿色出行的发展要求。直线同步电机具有速度特性好、加速度大、定位精度高和行程不受限制等技术优势，其产生的电磁牵引特性可用于高速磁悬浮系统。而电磁牵引与悬浮导向是保证磁悬浮高速稳定运行的核心技术。现存的高速磁悬浮驱动用直线同步电机存在无功功率较大、效率较低、牵引力波动大、产生的垂向和横向电磁力耗损等缺点，随着高速磁悬浮车体对电机效率和平稳性能要求的提高，现存的直线同步电机已不能较好的满足要求，因此还有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种可降低三维电磁力波动的直线同步电机，该结构能够有效降低电机的三维电磁力波动，提升电机的功率因数和效率，当用于磁悬浮车体的牵引、悬浮和导向时，可提升车体运行过程中的电磁平稳性。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种可降低三维电磁力波动的直线同步电机，包括磁悬浮车体和U型导轨，所述磁悬浮车体和U型导轨之间设有动力组件和抗干扰组件，所述抗干扰组件包括位于磁悬浮车体两侧的阻尼线圈以及设于U型导轨上的定子线圈，所述定子线圈对称设于U型导轨两侧，并分别相对两阻尼线圈设置，所述动力组件通过与定子线圈相互作用对磁悬浮车体产生电磁牵引、悬浮和导向。

根据上述技术方案，优选地，所述阻尼线圈为上下两层的矩形线圈，为无源线圈；所述定子线圈为上下两层的八字反接线圈，位于U型导轨两侧的所述定子线圈之间通过电缆馈线相连接，电缆馈线上外接三相功率源，用于通入三相交流电。

根据上述技术方案，优选地，所述动力组件包括位于磁悬浮车体两侧的动子线圈，所述动子线圈与定子线圈相对设置，所述动子线圈为跑道型线圈，通有励磁直流电。

根据上述技术方案，优选地，所述磁悬浮车体下部设置有车体转向架，所述动子线圈和阻尼线圈分别安装在车体转向架上，所述动子线圈安装在车体转向架内侧，所述阻尼线圈安装在车体转向架外侧。

本发明的有益效果是：

本发明利用直线同步电机定子线圈和动子线圈间的电磁相互作用，可产生纵向、垂向和横向电磁力，分别用于磁悬浮车体的牵引、悬浮和导向功能，利用直线同步电机的定子线圈和阻尼线圈间的电磁相互作用，其产生的纵向、垂向和横向电磁力可抵消电机的三维电磁波动力，使其更好的降低车体高速运行时的波动，当其用于高速磁悬浮车体时，增强了车体的电磁刚度和平稳运行特性，同时提升了磁悬浮系统的抗干扰能力，利于实现电动式磁悬浮系统加速实现商业化运营。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的主视结构示意图。

图3是本发明定子线圈部分的结构示意图。

图4是本发明动子线圈部分的结构示意图。

图5是本发明阻尼线圈部分的结构示意图。

图6是本发明的悬浮原理示意图。

图7是本发明的导向原理示意图。

图8是本发明的牵引原理示意图。

图中：1、U型导轨；2、电缆馈线；3、定子线圈；4、动子线圈；5、磁悬浮车体；6、阻尼线圈；7、车体转向架。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在发明的描述中，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，仅是为了便于描述发明和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“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，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：如图所示，本发明包括磁悬浮车体5和U型导轨1，所述磁悬浮车体5和U型导轨1之间设有动力组件和抗干扰组件，所述抗干扰组件包括位于磁悬浮车体5两侧的阻尼线圈6以及设于U型导轨1上的定子线圈3，所述定子线圈3对称设于U型导轨1两侧，并分别相对两阻尼线圈6设置。

其中，所述阻尼线圈6为上下两层的矩形线圈，为无源线圈，所述定子线圈3为上下两层的八字反接线圈，位于U型导轨1两侧的所述定子线圈3之间通过电缆馈线2相连接，电缆馈线2上外接三相功率源，用于通入三相交流电。为使阻尼线圈6更有效的工作，本例中将阻尼线圈6和定子线圈3分别设置两层，可很好的降低车体高速运行时的波动，提升车体的平稳性和抗干扰能力。该结构通过在车体上添加无源阻尼装置，节省能耗的同时，可降低直线同步电机的三维电磁力波动，提升电机的功率因数和效率。

实施例2：如图所示，本发明包括磁悬浮车体5和U型导轨1，所述磁悬浮车体5和U型导轨1之间设有动力组件和抗干扰组件，所述抗干扰组件包括位于磁悬浮车体5两侧的阻尼线圈6以及设于U型导轨1上的定子线圈3，所述定子线圈3对称设于U型导轨1两侧，并分别相对两阻尼线圈6设置，所述动力组件通过与定子线圈3相互作用对磁悬浮车体5产生电磁牵引、悬浮和导向。所述动力组件包括位于磁悬浮车体5两侧的动子线圈4，所述动子线圈4与定子线圈3相对设置，所述动子线圈4为跑道型线圈，通有励磁直流电，利用直线同步电机定子线圈3和动子线圈4间的电磁相互作用，可产生纵向、垂向和横向电磁力，分别用于磁悬浮车体5的牵引、悬浮和导向功能。此外，所述磁悬浮车体5下部设置有车体转向架7，所述动子线圈4和阻尼线圈6分别安装在车体转向架7上，本例中动子线圈4安装在车体转向架7内侧，所述阻尼线圈6安装在车体转向架7外侧。

工作原理：

动子线圈4和定子线圈3的电磁相互作用产生的纵向、垂向和横向电磁力可实现车体的牵引、悬浮和导向性能。当动子线圈4与定子线圈3垂向中心不对齐时，产生垂向电磁力，可作为车体悬浮力；当动子线圈4与定子线圈3横向中心不对齐时，产生横向电磁力，可作为车体导向力；当动子线圈4中直流电和定子线圈3中的三相交流电作用时，产生纵向电磁力，可作为车体牵引力。

当车体稳定运行时，由于定子线圈3的非连续排布，阻尼线圈6中会产生感应电流；而当车载转向架存在振动时，比如滚动、俯仰和偏航暂态工况，阻尼线圈6中会感应额外电流，通过与定子线圈3相互作用产生三维电磁力和电磁转矩，降低车载转向架的三维电磁力波动。例如，当车载转向架垂向振动时，阻尼线圈6中的磁链改变，变化的磁链在阻尼线圈6中产生电动势，阻尼线圈6中的电流和定子线圈3产生的磁链相互作用产生垂向电磁力，降低了转向架的垂向振动。

本发明利用直线同步电机定子线圈和动子线圈间的电磁相互作用，可产生纵向、垂向和横向电磁力，分别用于磁悬浮车体的牵引、悬浮和导向功能，利用直线同步电机的定子线圈和阻尼线圈间的电磁相互作用，其产生的纵向、垂向和横向电磁力可抵消电机的三维电磁波动力，使其更好的降低车体高速运行时的波动，当其用于高速磁悬浮车体时，增强了车体的电磁刚度和平稳运行特性，同时提升了磁悬浮系统的抗干扰能力，利于实现电动式磁悬浮系统加速实现商业化运营。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。