一种电动式高速磁悬浮三维电磁阻尼装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，尤其涉及一种电动式高速磁悬浮三维电磁阻尼装置。

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。而电动式高速磁悬浮因具有悬浮间隙大，浮阻比较高，供电频率较低和自稳定等特性而受到重视。直线牵引系统和悬浮导向系统作为其核心装备，其电磁性能的改进对磁悬浮系统降低工程造价、提升空间利用率、降低后期维护量、提升牵引悬浮性能等具有显著的优势。

现存的电动式高速磁悬浮系统仅依靠牵引设备和悬浮导向设备进行驱动、悬浮和导向时，存在三维电磁力波动较大、车体高速运行时易产生滚动、俯仰和偏航等故障运行工况、车体稳定性较差等缺点。随着车体对平稳性和鲁棒性能要求的提高，单一的两套装置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，提供一种电动式高速磁悬浮三维电磁阻尼装置，具有降低车体的电磁力波动、减少车体的电磁转矩、提升车体运行过程中的电磁平稳性等技术优势。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种电动式高速磁悬浮三维电磁阻尼装置，包括磁悬浮车体和U型导轨，所述磁悬浮车体两侧与U型导轨之间设置有悬浮导向组件，所述悬浮导向组件包括位于磁悬浮车体两侧的车载阻尼线圈以及设于U型导轨上的导轨悬浮导向线圈，所述导轨悬浮导向线圈对称设于U型导轨两侧，并分别相对两车载阻尼线圈设置。

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，所述车载阻尼线圈安装在车体转向架上。

根据上述技术方案，优选地，所述车载阻尼线圈为上下两层的矩形线圈，所述导轨悬浮导向线圈为上下两层的八字反接线圈。

根据上述技术方案，优选地，所述车载阻尼线圈为无源线圈，或可上下两层的矩形线圈通有方向相反的直流电。

根据上述技术方案，优选地，所述导轨悬浮导向线圈为无源线圈，且对称设于于U型导轨两侧的两组导轨悬浮导向线圈之间通过电缆馈线连接。

根据上述技术方案，优选地，所述磁悬浮车体两侧与U型导轨之间还设置有牵引组件，所述牵引组件包括位于磁悬浮车体两侧的车载超导线圈以及设于U型导轨上的导轨牵引线圈，车载超导线圈安装在车底转向架上。

根据上述技术方案，优选地，所述车载超导线圈为跑道型线圈，通有励磁直流电，所述导轨牵引线圈外接三相交流电源，用于和所述车载超导线圈相互作用产生电磁牵引力。

本发明的有益效果是：

本发明利用车体高速运行时阻尼线圈与导轨上线圈的相互电磁作用，产生额外的悬浮阻尼力、导向阻尼力和牵引阻尼力，能够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，提高列车运行的可靠性，提高了列车运行质量和运行效率，加速实现商业化运营，具有较高的应用推广价值。

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是本发明车载阻尼线圈部分的结构示意图。

图4是本发明导轨悬浮导向线圈部分的结构示意图。

图5是本发明车载超导线圈部分的结构示意图。

图6是本发明导轨牵引线圈部分的结构示意图。

图7是现有技术中未安装三维电磁阻尼装置的牵引悬浮导向力示意图。

图8是本发明安装三维电磁阻尼装置的牵引悬浮导向力示意图。

图中：1、U型导轨；2、导轨牵引线圈；3、电缆馈线；4、导轨悬浮导向线圈；5、车载超导线圈；6、磁悬浮车体；7、车体转向架；8、车载阻尼线圈。

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6和U型导轨1，所述磁悬浮车体6两侧与U型导轨1之间设置有悬浮导向组件，所述悬浮导向组件包括位于磁悬浮车体6两侧的车载阻尼线圈8以及设于U型导轨1上的导轨悬浮导向线圈4，本例中磁悬浮车体6下部设置有车体转向架7，所述车载阻尼线圈8安装在车体转向架7上，所述导轨悬浮导向线圈4对称设于U型导轨1两侧，并分别相对两车载阻尼线圈8设置，同时导轨悬浮导向线圈4沿U型导轨1的方向非连续排布。

其中，车载阻尼线圈8为上下两层的矩形线圈，为无源线圈，或可上下两层的矩形线圈通有方向相反的直流电。导轨悬浮导向线圈4为上下两层矩形无源线圈，上下矩形无源线圈通过反接组成八字形，为无源线圈，且对称设于于U型导轨1两侧的两组导轨悬浮导向线圈4之间通过电缆馈线3连接。本例中为使阻尼线圈更有效的工作，将车载阻尼线圈8和导轨悬浮导向线圈4分别设置两层，车载阻尼线圈8通过与导轨悬浮导向线圈4相互作用产生电磁牵引、悬浮和导向三维阻尼力，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。

实施例2:如图所示，本发明包括磁悬浮车体6和U型导轨1，所述磁悬浮车体6两侧与U型导轨1之间设置有悬浮导向组件，所述悬浮导向组件包括位于磁悬浮车体6两侧的车载阻尼线圈8以及设于U型导轨1上的导轨悬浮导向线圈4，本例中磁悬浮车体6下部设置有车体转向架7，所述车载阻尼线圈8安装在车体转向架7上，所述导轨悬浮导向线圈4对称设于U型导轨1两侧，并分别相对两车载阻尼线圈8设置。此外，磁悬浮车体6两侧与U型导轨1之间还设置有牵引组件，所述牵引组件包括位于磁悬浮车体6两侧的车载超导线圈5以及设于U型导轨1上的导轨牵引线圈2，车载超导线圈5安装在车底转向架上。具体地，本例中优选但不限于将车载超导线圈5安装在车体转向架7内侧，车载阻尼线圈8安装在车体转向架7外侧，导轨牵引线圈2安装在U型导轨1的外侧，导轨悬浮导向线圈4安装在U型导轨1上并位于导轨牵引线圈2和车载阻尼线圈8之间。其中，车载超导线圈5为跑道型线圈，通有励磁直流电，所述导轨牵引线圈2外接三相交流电源，用于和所述车载超导线圈5相互作用产生电磁牵引力。

本发明技术原理如下：车载超导线圈5和导轨牵引线圈2的电磁相互作用可实现车体的牵引运动，车载阻尼线圈8和导轨悬浮导向线圈4的电磁相互作用可实现车体的悬浮导向运动。车体稳定运行时，由于导轨悬浮导向线圈4的非连续排布，车载阻尼线圈8中会产生感应电流；而当车体转向架7存在振动时，比如滚动、俯仰和偏航暂态工况，车载阻尼线圈8中会感应额外电流，通过与导轨悬浮导向线圈4相互作用产生三维电磁力和电磁转矩，降低车体转向架7的电磁力波动。例如，当车体转向架7垂向振动时，车载阻尼线圈8中的磁链改变，变化的磁链在车载阻尼线圈8中产生电动势，车载阻尼线圈8中的电流和导轨悬浮导向线圈4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。此外，车载阻尼线圈8中可通过通入直流电，与导轨悬浮导向线圈4产生的磁场相互作用，产生数值更大的三维电磁阻尼力，降低车体受到的三维电磁力波动的影响，保证车体能更加平稳的运行。

本发明利用车体高速运行时阻尼线圈与导轨上线圈的相互电磁作用，产生额外的悬浮阻尼力、导向阻尼力和牵引阻尼力，能够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，提高列车运行的可靠性，提高了列车运行质量和运行效率，加速实现商业化运营，具有较高的应用推广价值。

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。