[发明专利]用于磁浮列车的悬浮、导向及驱动一体化电磁铁装置

说明书

本发明涉及一种用于磁浮列车的悬浮、导向及驱动一体化电磁铁装置，该结构包括：车载结构：包括车载U型结构、设置在车载U型结构中心线处的悬浮‑驱动电磁铁以及设置在车载U型结构两侧壁的悬浮‑导向电磁铁；轨道结构：包括倒U型轨道结构以及设置在倒U型轨道结构中心线处的定子铁心和定子绕组。与现有技术相比，本发明具有可同时实现悬浮、导向及驱动功能，降低磁浮列车磁力系统控制的复杂度，提高车上电磁铁的集成度和控制的统一性，降低车体重量和悬浮导向功耗等优点。

技术领域

本发明涉及磁浮列车磁力系统的核心技术，悬浮、导向及驱动技术，尤其是涉及一种用于磁浮列车的悬浮、导向及驱动一体化电磁铁装置。

背景技术

悬浮、导向及驱动是磁浮列车磁力系统的核心技术，目前世界范围内实现应用的磁浮交通系统只有两种，一种是常导高速磁浮系统，应用于上海高速磁浮示范线；另一种是中低速磁浮系统，在日本、韩国、我国长沙和北京实现应用。

高速磁浮列车的电磁铁装置集悬浮及驱动一体化，车载电磁铁为悬浮及驱动系统提供励磁磁极；导向系统则独立于悬浮驱动系统，包括导向电磁铁、导向传感器和导向控制器，导向系统为独立的主动控制系统，增加了磁力系统控制的复杂度。中低速磁浮的电磁铁装置集悬浮及导向一体化，车载U型电磁铁与倒U型轨道构成了列车的悬浮与导向系统，导向是自动的，无需主动控制；驱动系统则独立于悬浮导向系统，由车上安装的短定子绕组与轨道反应板构成，受效率、功率因数和接触供电影响，适用于低速应用，该系统悬浮间隙与驱动间隙总和一定，此增则彼减，悬浮间隙的变化会影响驱动控制，增加了磁力系统控制的复杂度。

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用于磁浮列车的悬浮、导向及驱动一体化电磁铁装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于磁浮列车的悬浮、导向及驱动一体化电磁铁装置，该结构包括：

车载结构：包括车载U型结构、设置在车载U型结构中心线处的悬浮-驱动电磁铁以及设置在车载U型结构两侧壁的悬浮-导向电磁铁；

轨道结构：包括倒U型轨道结构以及设置在倒U型轨道结构中心线处的定子铁心和定子绕组。

所述的悬浮-驱动电磁铁沿轨道延伸方向均布，每个悬浮-驱动电磁铁均由悬浮-驱动电磁铁线圈和悬浮-驱动电磁铁铁心构成。

所述的悬浮-导向电磁铁在车载U型结构的侧壁串联有多个，每个悬浮-导向电磁铁均由悬浮-导向电磁铁铁心和悬浮-导向电磁铁线圈构成。

所述的悬浮-驱动电磁铁用以为磁浮列车的悬浮及驱动系统提供励磁，并且N极和S极沿驱动方向交替排列。

所述的悬浮-导向电磁铁在车载U型结构的两侧壁上分别对应形成N极和S极。

所述的悬浮-驱动电磁铁的励磁磁场和定子绕组产生的行波磁场相互作用为磁浮列车提供驱动力。

所述的悬浮-驱动电磁铁与定子铁心相互作用为磁浮列车提供主要的悬浮力，悬浮-导向电磁铁与倒U型轨道结构相互作用为磁浮列车提供部分悬浮力。

所述的悬浮-导向电磁铁和悬浮-导向电磁铁磁极的个数和尺寸根据应用场景调整。

当车辆中心线偏离轨道中心线时，悬浮-导向电磁铁与倒U型轨道错位，产生与列车偏离方向相反的横向分量，使车辆中心线返回轨道中心线，实现磁浮列车的自动导向控制。

该装置采用长定子直线同步电机驱动，应用于高速磁浮系统和中低速磁浮系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：