基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置、磁悬浮列车系统的制作方法

[0001]
本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其是涉及一种直线双馈电机的磁悬浮驱动装置、磁悬浮列车系统。


背景技术：

[0002]
直线电机驱动技术由于大推力、爬坡能力强、转弯半径小等优点被广泛应用于交通运输等领域，为城市轨道交通、货物运输和港口物流提供了一种新解决方案。尤其是直线电机驱动与磁悬浮技术相结合构成的悬浮式直线驱动系统，避免了运动部分与轨道的接触，可实现更高的运行速度与加速度，降低系统噪音，被广受关注，典型应用为磁悬浮列车。
[0003]
目前的磁浮列车常用的直线电机包括短定子直线感应电机、长定子直线同步电机。短定子直线感应电机仅能为列车提供驱动力，无法依靠自身实现动子的悬浮，需要配备额外的悬浮电磁铁。同时变流器设备安装在车上，需要在轨道侧设置供电导轨供电，电机效率较低。长定子直线同步电机的牵引变流设备设在轨道侧，列车的牵引控制由地面的牵引控制设备实现。长定子直线同步电机又可分为电励磁直线同步电机与超导直线同步电机，分别以德国tr磁浮列车和日本的高速磁浮列车为代表。超导直线同步电机在列车上装有超导励磁线圈，与轨道上的长定子绕组与“8”字型线圈分别作用，提供列车的牵引力与悬浮力。电励磁直线同步电机利用电机法向力作为列车悬浮力，仅通过一个电机实现了悬浮与直线驱动的一体化。但运行时车载励磁部分需要持续的供电，tr磁浮列车虽然在励磁磁极上装有直线发电机，但在时速100km/h以下时发电量无法满足车载需求，因此仍需在轨旁设置供电轨，提供车载供电，增加了系统成本，降低了系统可靠性。


技术实现要素：

[0004]
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直线双馈电机的磁悬浮驱动装置、磁悬浮列车系统，在实现悬浮与直线驱动的一体化的同时可向动子部分非接触传递功率。
[0005]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]
一种基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置，所述的直线双馈电机包括直线双馈电机定子和直线双馈电机动子，所述的直线双馈电机定子通过馈电线缆与牵引变电站相连，直线双馈电机产生的推力用于提供水平方向的牵引力，直线双馈电机定子和直线双馈电机动子产生的法向力用于提供垂直方向的悬浮力，所述的直线双馈电机动子一侧还设有采集并存储电能的储能结构，所述的电能包括直线双馈电机定子向直线双馈电机动子无接触传输的电能。
[0007]
优选地，在上述磁悬浮驱动装置中，储能结构包括变流器和储能系统，所述的变流器的输入端与直线双馈电机动子的动子绕组连接，变流器的输出端通过直流母线和储能系统连接。
[0008]
优选地，在上述磁悬浮驱动装置中，所述的储能系统包括蓄电池储能系统、超级电
容储能系统中的一种或多种的组合。
[0009]
优选地，在上述磁悬浮驱动装置中，直线双馈电机定子向直线双馈电机动子无接触传输电能的功率为p2：
[0010]
p2＝v2f
m-p
loss
[0011]
其中，v2为直线双馈电机动子侧转差频率对应的同步速度，f
m
为牵引力，p
loss
为直线双馈电机动子侧的电损耗总量。
[0012]
优选地，在上述磁悬浮驱动装置中，所述的驱动系统用于磁悬浮列车驱动时，所述的直线双馈电机定子设置铺设在磁悬浮列车的轨道下方，所述的直线双馈电机动子安装在磁悬浮列车的转向架上且直线双馈电机动子位于直线双馈电机定子下方，所述的直线双馈电机动子随磁悬浮列车运动。
[0013]
一种磁悬浮列车系统，包括磁悬浮列车和轨道，系统还包括一种基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置，基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置包括直线双馈电机，直线双馈电机包括直线双馈电机定子和直线双馈电机动子，所述的直线双馈电机定子通过馈电线缆与牵引变电站相连，所述的直线双馈电机动子一侧还设有采集并存储电能的储能结构，所述的电能包括直线双馈电机定子向直线双馈电机动子无接触传输的电能，所述的直线双馈电机定子设置铺设在轨道下方，所述的直线双馈电机动子安装在磁悬浮列车的转向架上且直线双馈电机动子位于直线双馈电机定子下方，所述的直线双馈电机产生的推力用于提供磁悬浮列车水平方向的牵引力，直线双馈电机定子和直线双馈电机动子产生的法向力用于提供磁悬浮列车垂直方向的悬浮力，所述的直线双馈电机定子和直线双馈电机动子产生的法向力与磁悬浮列车的重力平衡，所述的储能结构用于磁悬浮列车的车载供电。
[0014]
优选地，在上述磁悬浮列车系统中，储能结构包括变流器和储能系统，所述的变流器的输入端与直线双馈电机动子的动子绕组连接，变流器的输出端通过直流母线和储能系统连接。
[0015]
优选地，在上述磁悬浮列车系统中，所述的储能系统包括蓄电池储能系统、超级电容储能系统中的一种或多种的组合。
[0016]
优选地，在上述磁悬浮列车系统中，直线双馈电机定子向直线双馈电机动子无接触传输电能的功率为p2：
[0017]
p2＝v2f
m-p
loss
[0018]
其中，v2为直线双馈电机动子侧转差频率对应的同步速度，f
m
为牵引力，p
loss
为直线双馈电机动子侧的电损耗总量。
[0019]
优选地，在上述磁悬浮列车系统中，所述的储能结构设置在磁悬浮列车上。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0021]
(1)本发明不仅利用直线双馈电机实现了直线驱动，还利用其法向力作为悬浮力，实现了动子悬浮。
[0022]
(2)本发明磁悬浮驱动装置可在运行时利用直线双馈电机向动子侧非接触传输电能，相比供电轨更加安全可靠；
[0023]
(3)本发明利用直线双馈电机实现了动子侧的供电，取消了额外的轨旁动子供电装置，降低了系统成本。
附图说明
[0024]
图1为本发明基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置的结构示意图；
[0025]
图2为本发明磁悬浮列车系统的结构示意图。
[0026]
图中，1为直线双馈电机定子，2为直线双馈电机动子，11为定子铁芯，12为定子绕组，21为动子铁芯，22为动子绕组，3为变流器，4为储能系统，5为馈电线缆，61为轨道，62为基座，71为车厢，72为空气弹簧，73为转向架，74为导向电磁铁，75为作用板，76为悬浮牵引控制器。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
[0028]
实施例1
[0029]
如图1所示，本实施例提供一种基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置，直线双馈电机包括直线双馈电机定子1和直线双馈电机动子2，直线双馈电机定子1包括定子铁芯11和定子绕组12，直线双馈电机动子2包括动子铁芯21和动子绕组22，直线双馈电机定子1的定子绕组12通过馈电线缆5与牵引变电站相连，直线双馈电机产生的推力用于提供水平方向的牵引力，直线双馈电机定子1和直线双馈电机动子2产生的法向力用于提供垂直方向的悬浮力，直线双馈电机动子2一侧还设有采集并存储电能的储能结构，电能包括直线双馈电机定子1向直线双馈电机动子2无接触传输的电能。当直线双馈电机工作于次同步牵引与超同步制动状态时，直线双馈电机定子1向直线双馈电机动子2无接触传输电能。驱动系统用于磁悬浮列车驱动时，直线双馈电机定子1设置铺设在磁悬浮列车的轨道61下方，直线双馈电机动子2安装在磁悬浮列车的转向架73上且直线双馈电机动子2位于直线双馈电机定子1下方，直线双馈电机动子2随磁悬浮列车运动。
[0030]
储能结构包括变流器3和储能系统4，变流器3的输入端与直线双馈电机动子2的动子绕组22连接，变流器3的输出端通过直流母线和储能系统4连接。储能器系统4包括蓄电池储能系统、超级电容储能系统中的一种或多种的组合，储能器系统4包括dc/dc变换器以及对应的储能元件，dc/dc变换器连接变流器3，在蓄电池储能系统中储能元件即为蓄电池，在超级电容储能系统中储能元件为超级电容，这里需要说明的是：此处储能系统4不限于上述蓄电池储能系统、超级电容储能系统这两种形式或两种形式的组合，其他形式的储能系统均可运用到此处。
[0031]
直线双馈电机定子1向直线双馈电机动子2无接触传输电能的功率为p2：
[0032]
p2＝v2f
m-p
loss
[0033]
其中，v2为直线双馈电机动子侧转差频率对应的同步速度，f
m
为牵引力，p
loss
为直线双馈电机动子侧的电损耗总量。
[0034]
该磁悬浮驱动装置通过直线双馈电机实现了直线驱动，还利用其法向力作为悬浮力，实现了动子悬浮，同时磁悬浮驱动装置可在运行时利用直线双馈电机向动子侧非接触传输电能，相比供电轨更加安全可靠，此外，通过无接触传能实现了动子侧的供电，取消了额外的轨旁动子供电装置，降低了系统成本。
[0035]
实施例2
[0036]
如图2所示，本实施例提供一种磁悬浮列车系统，包括磁悬浮列车和轨道61，轨道61铺设在基座62上方，磁悬浮列车包括车厢71、转向架73，转向架73位于车厢71下方并通过空气弹簧72连接，轨道61两侧设有作用板75，对应地转向架73上相对于作用板75位置处设有导向电磁铁74，系统还包括基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置，该实施例中基于直线双馈电机的磁悬浮驱动装置与实施例1中相同，该实施例中不再赘述其具体组成结构。直线双馈电机定子1设置铺设在轨道61下方，直线双馈电机动子2安装在磁悬浮列车的转向架73上且直线双馈电机动子2位于直线双馈电机定子1下方，直线双馈电机定子1和直线双馈电机动子2产生的法向力与磁悬浮列车的重力平衡，储能结构设置在磁悬浮列车上，储能结构用于磁悬浮列车的车载供电。磁悬浮列车中设有悬浮牵引控制器76，悬浮牵引控制器76用于牵引力的控制以及悬浮力的控制，在悬浮力控制过程中需使得悬浮力与悬浮列车自身重力相持平来实现稳定悬浮。
[0037]
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除