[发明专利]一种电动悬浮静态实验模拟方法及其实施结构

说明书

一种电动悬浮静态实验模拟方法及其实施结构，通过场‑路‑运动耦合理论模型计算出运动磁体在零磁通地面线圈中产生的感应电流，通过电力电子转换模块获得相应波形的电流，并将其以一定相序通入至零磁通线圈中，产生行波磁场，用磁场运动而磁体静止的方式等效模拟电动悬浮的动态运行。该装置为：可升降平台下部装有液压装置，磁体安装在低温容器内，低温容器安装在滑动平台上，安装在可升降平台上的步进电机轴连接传动丝杠，传动丝杠与传动块螺旋连接，传动块与低温容器固联；零磁通线圈设置在散热容器内，散热器左侧设安装有驱动线圈的梯形轨道墙。本发明具有结构简单、不涉及高速运动，占用空间小，成本低等特点。

技术领域

本发明涉及磁浮交通、超导磁体等技术领域，具体涉及一种电动悬浮静态实验模拟方法及其实施机械结构。

背景技术

电动悬浮(简称EDS)列车基于动生原理，列车运行时，车载磁体磁力线切割轨道线圈或感应板产生感应电流，二者相互作用产生磁升力平衡重力实现车体悬浮，并且磁升力随着车速增加而增大，当列车达到一定速度后，磁升力能够平衡重力，车体起浮。车载磁体可同时实现悬浮、推进和导向，系统具有自稳定恢复能力。

电动悬浮按地面轨道类型可分为感应板式与零磁通线圈式。零磁通式一般采用8字形轨道线圈与车载超导磁体相结合的结构，相较于感应板式，零磁通式具有浮阻比高、悬浮间隙大、自稳定性好的优点，被应用于以日本山梨线为代表的磁浮交通系统中。

实验测试是开展电动悬浮技术研究的必备手段。虽然缩比或全尺寸试验线可以更好地模拟真实工况，指导工程设计，但一般要长达数公里，占用空间大、投资高。因此，在前期基础研究阶段，一般选择室内等效模拟实验。

目前主要的室内等效模拟实验方法有两种：①将真实的直线运动等效为垂直旋转运动，以垂直圆周运动的线速度模拟实际的直线运动速度，采用这种方法制造的室内模拟实验设备为圆筒式结构。这种方法的优点是可以制作出较大直径的圆筒，模拟较高的运行速度，但可模拟的悬浮间隙分布不均匀，难以反映实际工况。此外，由于离心力作用可能会造成圆筒脱离固定轮毂，实际可模拟的速度也受到限制，不能无限制的增加；②将真实的直线运动等效为水平旋转运动，以水平圆周运动的线速度模拟实际的直线运动速度，采用这种方法制造的室内模拟实验设备为圆盘式结构。这种方法的优点是可模拟的悬浮间隙是均匀的，能反映真实工况，但沿径向线速度是变化的，与实际工况不符。由于上述两种方法都涉及高速的旋转运动，不仅成本高和耗能大，且存在较大的安全隐患，对基础条件要求较为苛刻。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题而提供一种不涉及高速旋转运动、结构简单、成本低的电动悬浮静态实验模拟装置，旨在避免磁体高速旋转运动在零磁通线圈中产生电流。

本发明的目的是这样实现的：一种电动悬浮静态实验模拟装置，包括工控机，底座与可升降平台之间安装有多个液压装置，步进电机安装在可升降平台上，步进电机轴上固联有一根传动丝杠，传动丝杆左侧外端与方形的移动块螺旋联接，跑道形超导磁体安装固定在低温容器中，支撑悬挂平台竖向焊接在滑动平台上，支撑悬挂平台位于低温容器与移动块之间、且经螺栓分别与低温容器和移动块相固定，低温容器固定在滑动平台上，滑动平台底面与安装在可升降平台上的滑轨形成滑动配合关系，滑动平台底部以及底座上均设置有位移传感器，低温容器底部以及低温容器与支撑悬挂平台之间均设置有力传感器，零磁通线圈安装在预制卡盒中，预制卡盒设置在散热容器内，散热容器设置在低温容器左侧，且位于底座以外，梯形轨道墙设置在散热容器左侧，驱动线圈安装在梯形轨道墙右侧面凹槽中，并沿凹槽水平中心轴线设置，凹槽水平中心轴线以及零磁通线圈的水平中心轴线离地面的距离相等，电力电子转换模块、所述工控机以及变频器均设置在梯形轨道墙处；

上述位移传感器和力传感器的信号以及由场-路-运动耦合模型对应的电流控制方程计算所得电流数据分别输出至所述工控机；

工控机的电流控制信号输出至电力电子转换模块，电力电子转换模块产生的电流输出至零磁通线圈中，引入外接三相电源的变频器与驱动线圈连接为驱动线圈提供电源。