[发明专利]一种铁路运输车辆的主动电磁作动器

说明书

本发明涉及一种铁路运输车辆的主动电磁作动器，其与铁路运输车辆的被动二系悬挂并联，并被安装于铁路运输车辆的转向架和车体之间，包括电磁铁组件以及与电磁铁组件电性连接的电气设备，电磁铁组件包括：用于与铁路运输车辆的转向架端连接的铁芯、绕设于铁芯上的励磁线圈、用于与铁路运输车辆的车体端连接的衔铁。与现有技术相比，本发明充分利用空气弹簧内空间、提高了车辆的平稳性指标、提高了车辆的安全性。

技术领域

本发明涉及一种铁路运输车辆动力学与主动控制领域，尤其是涉及一种铁路运输车辆的主动电磁作动器。

背景技术

现有的铁路运输车辆二系悬挂系统通常为空气弹簧，其内部通常设置应急橡胶堆，保证所述空气弹簧在外力破坏下破损无气时的行车安全性。但是现有的铁路运输车辆悬挂系统存在诸多缺陷，这主要是由于所述悬挂系统为被动系统，仅对其参数进行优化难以同时满足列车在受到不同频率的轨道激扰时的运行平稳性要求；其次所述被动悬挂系统通常依靠油压减震器将振动能量转化为热能耗散，造成能量浪费。在磁悬浮车辆领域，通常通过调节悬浮电磁铁与导向电磁铁的电流使车辆稳定悬浮。但该方案直接应用于铁路运输车辆仍有一些问题，其中最主要的问题是功率问题，磁悬浮车辆的悬浮电磁铁需承载车辆及乘客的全部重量，导致其线圈通常需要通过很大的电流，需要使用大截面积的导线或应用超导技术，而铁路运输车辆重量更大，很难仅依靠电磁力进行悬挂；其次是效率问题，磁悬浮车辆的电磁铁与衔铁间介质为空气，其磁阻大故需要大的励磁电流以建立所需的磁感应强度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铁路运输车辆的主动电磁作动器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种铁路运输车辆的主动电磁作动器，其与铁路运输车辆的被动二系悬挂并联，并被安装于铁路运输车辆的转向架和车体之间，包括电磁铁组件以及与电磁铁组件电性连接的电气设备，所述的电磁铁组件包括：

铁芯，用于与铁路运输车辆的转向架端连接，

励磁线圈，绕设于铁芯上，

衔铁，用于与铁路运输车辆的车体端连接。

优选地，本发明中的电磁铁组件为控制电磁铁，基于直流电磁铁原理。

优选地，所述的二系悬挂包括空气弹簧，所述的空气弹簧包括空气弹簧上盖板、空气弹簧下盖板以及设置于空气弹簧上盖板和空气弹簧下盖板之间的空气弹簧气囊，所述的电磁铁组件设置于空气弹簧内并与空气弹簧并联。

优选地，所述的二系悬挂还包括与空气弹簧串联的应急橡胶堆，所述的电磁铁组件与应急橡胶堆并联。

应急橡胶堆刚度很大，其仅在空气弹簧因外力破坏而破损无气工作。当空气弹簧故障时，电磁主动作动器被切除，载荷直接压在空气弹簧应急橡胶堆上。

优选地，电磁铁组件的衔铁与空气弹簧上盖板连接，电磁铁组件的铁芯直接作用于铁路运输车辆的转向架端。

进一步优选地，所述的应急橡胶堆为中空结构，铁芯置于应急橡胶堆的该中空结构中。

依据故障导向安全原则，当空气弹簧因意外而失气时，应保证高速运动的车体与转向架间仍为弹性连接(即应急橡胶堆发挥作用)，若铁芯与衔铁率先发生接触，则会导致车体与转向架间产生刚性连接。因此，优选地，电磁铁组件的行程大于应急橡胶堆发挥作用的最小行程。

优选地，电磁铁组件设置于二系悬挂的中心轴处。

优选地，所述的铁芯和衔铁由薄硅钢片粘合而成，以减小铁损耗。

优选地，电气设备包括传感器、控制器和功率放大器；