一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架及运行系统的制作方法

[0001]
本发明涉及磁浮列车技术领域，具体涉及一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架及运行系统。


背景技术：

[0002]
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，减少了摩擦力。常导磁悬浮可达400～500公里/小时，电动悬浮可达500～600公里/小时，而永磁电动悬浮在满足人民对高速的需求时能有效减少能量的消耗。对于客运来说，提高速度的主要目的在于缩短乘客的旅行时间，因此，运行速度的要求与旅行距离的长短紧密相关。各种交通工具根据其自身速度、安全、舒适与经济的特点，分别在不同的旅行距离中起骨干作用。对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明，按总旅行时间考虑，350公里/小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小于800公里时才优越，而500公里/小时的高速磁悬浮，则比飞机优越的旅行距离将达1000公里以上。
[0003]
现有的高速磁悬浮列车技术中，如中国专利公开号cn209921070u公开的一种适用于低真空管道超高速磁浮的悬浮架，包括杜瓦、箱型梁杜瓦刚性连接装置、构架、一系悬挂装置，杜瓦之间通过箱型梁杜瓦刚性连接装置刚性连接，杜瓦与构架之间通过一系悬挂装置连接，杜瓦和构架之间垂向对称设置带吊挂装置的橡胶弹簧，杜瓦、端部箱型梁杜瓦刚性连接装置分别设置与构架侧边相连的一系拉杆装置，杜瓦与构架之间能够有效传递各向力并保证一定的自由度，解决现有磁浮杜瓦运行时悬浮、导向及约束能力较弱等问题；但是该悬浮架采用单边直线电机，单边直线电机能够提供的驱动力有效，进而造成该悬浮架存在驱动效率低的技术问题。
[0004]
而为解决现有技术中驱动效率低的技术问题，本发明提供一种结构简单，使用便捷，可驱动磁浮列车速度稳步提升到800km/h，并能够同时降低驱动能耗和电机成本中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架及运行系统。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架及运行系统，采用竖直设置的双边直线电机动子通过与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，驱动磁浮列车速度稳步提升到800km/h，在提高动力性能的基础上，同时降低驱动能耗和电机成本，并有效解决了现有技术中悬浮间隙过大带来的驱动效率低的问题；同时，在起步阶段，先由行走轮为悬浮架提供垂向支撑和一定的导向力，而随着悬浮架速度达到预定值后，由悬浮永磁体支撑起悬浮架，而导向永磁体则承担导向作用，并分担悬浮永磁体的垂向载荷，提升悬浮架的载重上限，有效保证磁浮列车安全、稳定地高速行驶，对促进高速磁浮列车的发展应用具有重要意义。
[0006]
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]
一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架，包括一对纵梁和多根横梁，所述横梁设置在纵梁之间，横梁的两端分别与纵梁连接，所述纵梁包括依次设置的前支撑段、前连接过渡段、下凹段、后连接过渡段和后支撑段，所述下凹段的顶部设置有空气弹簧，下凹段的底部设置有导向永磁体，所述导向永磁体用于为悬浮架提供导向和部分垂向载荷；与下凹段对应的横梁下方设置有双边直线电机动子和两个悬浮永磁体，所述双边直线电机动子竖直设置在横梁的中部，所述悬浮永磁体对称设置在双边直线电机动子的左右两侧，双边直线电机动子通过与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，所述悬浮永磁体用于提供支撑悬浮架的悬浮力；与支撑段对应的横梁下方设置有行走轮，所述行走轮的底部位于导向永磁体和悬浮永磁体的下方。
[0008]
进一步地，所述空气弹簧顶部设置有滑台，悬浮架通过滑台与列车车体连接。在实际使用过程中，采用竖直设置的双边直线电机动子，通过双边直线电机动子与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，驱动悬浮架起步加速，在提高动力性能的基础上，同时降低驱动能耗和电机成本，并有效解决了现有技术中悬浮间隙过大带来的驱动效率低的问题；同时，在起步阶段，先由行走轮与轨道结构配合，为悬浮架提供垂向支撑和一定的导向力，而随着悬浮架速度的提升，在悬浮架速度达到预定值后，悬浮永磁体与轨道结构上的第二感应板作用，产生的悬浮力则能够支撑起悬浮架，同时，导向永磁体也与轨道结构上的第一感应板产生联动，由运动的导向永磁体和第一感应板配合，在悬浮架的两侧同时产生磁力，将悬浮架稳定维持在轨道结构正中，并在高速移动中替代行走轮承担导向作用，配合弯曲的轨道结构来实现悬浮架的转弯，同时，由于导向永磁体的导向作用面倾斜设置，进而导向永磁体还能兼顾一定的悬浮作用，为悬浮永磁体分担垂向载荷，提升悬浮架的载重上限。
[0009]
进一步地，所述滑台通过牵引杆与连接过渡段连接。
[0010]
进一步地，所述行走轮倾斜设置。在悬浮架起步阶段，悬浮架的行驶速度较低，悬浮架上的永磁体与轨道结构上的感应板配合产生的磁力较小，无法有效为悬浮架提供稳定的导向或垂向支撑作用；而本发明通过采用倾斜设置的行走轮，将走行轮和导向轮的功能结合，利用倾斜设置的行走轮在悬浮架起步阶段率先承担支撑和导向作用，与轨道结构上行走轮通道配合，为低速行驶的磁浮列车提供稳定的垂向支撑和导向作用，保证悬浮架从零加速到高速时的平稳安全过渡，同时有效简化了悬浮架的结构。
[0011]
进一步地，所述行走轮的倾斜角度为30
°
～40
°
。优选地，所述行走轮的倾斜角度为35
°
。
[0012]
进一步地，所述导向永磁体的导向作用面倾斜设置。
[0013]
进一步地，所述导向永磁体的导向作用面与悬浮永磁体的底面夹角为130
°
～160
°
；优选地，所述导向永磁体的导向作用面与悬浮永磁体的底面夹角为145
°
，以保证悬浮和导向之间不会相互干涉影响。
[0014]
进一步地，所述行走轮位于导向永磁体和悬浮永磁体之间。
[0015]
进一步地，所述横梁和纵梁一体化设置。通过将横梁和纵梁一体化设置，让悬浮架为一个整体，纵梁中部下凹设计可以有效降低车体地板面高度，同时可实现牵引杆与连接过渡段水平布置，进而有效改善车辆的动态稳定性。
[0016]
一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架运行系统，包括轨道结构和上述的悬浮架，所述轨道结构包括两条平行设置的轨道梁，所述轨道梁之间设置有间隙，所述间隙用
于安放双边直线电机动子，轨道梁的顶部包括倾斜面区和水平面区，所述倾斜面区位于轨道梁的外侧，倾斜面区上设置有第一感应板，第一感应板与导向永磁体的导向作用面对应设置，水平面区位于轨道梁的内侧，水平面区设置有第二感应板，第二感应板与悬浮永磁体对应设置，第一感应板和第二感应板之间设置有行走轮通道。
[0017]
进一步地，所述倾斜面区和水平面区平滑过渡。在实际使用过程中，利用两条平行设置的轨道梁之间的间隙安放双边直线电机动子，优选地，可采用一个竖直设置的安装板，在安装板两侧对称安装的两个直线电机动子感应板，在轨道梁内侧侧壁上安装长定子直线电机定子线圈，并让电机定子线圈与相近的直线电机动子感应板对应设置，进而实现有效增大悬浮架上电器元件的安装空间，并使得双边直线电机动子能够竖直安装，在保证双边直线电机动子存在合理的安装空间的基础上，让高速永磁磁浮列车的驱动效率大大提升，达到提高高速永磁磁浮列车动力性能的技术效果；此外，通过在轨道梁顶部的内侧水平面区设置第二感应板，利用水平设置的第二感应板与悬浮架上对应设置的悬浮永磁体配合，实现在高度运行时磁浮列车能够达到悬浮的目标，而通过在轨道梁顶部的外侧倾斜面区设置第一感应板，利用两块对称倾斜设置的第一感应板，与悬浮架两侧对应设置的导向永磁体配合，一方面能够让磁浮列车稳定悬浮在轨道梁的正上方，避免磁浮列车发生偏离，另一方面，通过轨道梁来帮助高速永磁磁浮列车进行转弯，有效简化了悬浮架的结构组成；此外，通过在第一感应板和第二感应板之间设置有行走轮通道，利用行走轮通道为悬浮架上的行走轮提供行驶通道，保证低速下，悬浮永磁体和第二感应板无法提供足够的悬浮力时，行走轮能够为低速行驶的磁浮列车提供支撑，保证磁浮列车从零加速到高速时的平稳安全过渡。
[0018]
进一步地，所述间隙的宽度为180～220mm。优选地，所述间隙的宽度为200mm，间隙用于保证双边直线电机动子和轨道梁之间不发生干涉。
[0019]
进一步地，所述第一感应板与导向永磁体的导向作用面平行设置，所述第二感应板与悬浮永磁体平行设置。
[0020]
进一步地，轨道梁的内侧高度和外侧高度之间的比例为11：15。所述轨道梁的长度采用标准轨道梁长度，优选地，所述轨道梁的长度为25m。
[0021]
进一步地，所述第一感应板和第二感应板之间的夹角为145
°
，以保证悬浮和导向之间不会相互干涉影响。通过将第一感应板设置在轨道梁顶部的外侧倾斜面区上，配合悬浮架两侧对应设置的导向永磁体，一方面能够让磁浮列车稳定悬浮在轨道梁的正上方，避免磁浮列车发生偏离，并承担部分垂向负荷，另一方面，通过轨道梁来帮助高速永磁磁浮列车进行转弯，有效简化了悬浮架的结构组成。
[0022]
进一步地，所述行走轮通道包括部分倾斜面区、以及部分水平面区。通过将行走轮通道设置有由包括部分倾斜面区、以及部分水平面区构成，使得行走轮通道在与悬浮架上的行走轮配合时，其配合不仅能够起到对车体的支撑作用，还能承担一定的导向作用，帮助磁浮列车在低速行驶过程中进行转弯。
[0023]
进一步地，所述第一感应板嵌设在轨道梁上。
[0024]
进一步地，所述第二感应板部分或全部突出设置在轨道梁上。
[0025]
进一步地，所述轨道梁的内侧侧壁上设置有与双边直线电机动子相匹配的长定子直线电机线圈。
[0026]
本发明的有益效果是：本发明一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架及运行系统，采用竖直设置的双边直线电机动子，通过双边直线电机动子与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，驱动磁浮列车速度稳步提升到800km/h，在提高动力性能的基础上，同时降低驱动能耗和电机成本，并有效解决了现有技术中悬浮间隙过大带来的驱动效率低的问题；同时，在起步阶段，先由行走轮为悬浮架提供垂向支撑和一定的导向力，而随着悬浮架速度达到预定值后，由悬浮永磁体支撑起悬浮架，而导向永磁体则承担导向作用，并分担悬浮永磁体的垂向载荷，提升悬浮架的载重上限，有效保证磁浮列车安全、稳定地高速行驶，对促进高速磁浮列车的发展应用具有重要意义。
附图说明
[0027]
图1为本发明中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架的结构示意图；
[0028]
图2为本发明中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架的主视图；
[0029]
图3为本发明中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架的侧视图；
[0030]
图4为本发明中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架行走系统的结构示意图；
[0031]
图5为本发明中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架行走系统的侧视图；
[0032]
图6为本发明轨道结构的结构示意图；
[0033]
图中，1、纵梁；101、前支撑段；102、前连接过渡段；103、下凹段；104、后连接过渡段；105、后支撑段；2、横梁；3、空气弹簧；4、导向永磁体；5、双边直线电机动子；6、悬浮永磁体；7、行走轮；8、滑台；9、牵引杆；10、轨道梁；11、间隙；12、倾斜面区；13、水平面区；14、第一感应板；15、第二感应板；16、行走轮通道。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0035]
如图1～3所示，一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架，包括一对纵梁1和多根横梁2，所述横梁2设置在纵梁1之间，横梁2的两端分别与纵梁1连接，所述纵梁1包括依次设置的前支撑段101、前连接过渡段102、下凹段103、后连接过渡段104和后支撑段105，所述下凹段103的顶部设置有空气弹簧3，下凹段103的底部设置有导向永磁体4，所述导向永磁体4用于为悬浮架提供导向和部分垂向载荷；与下凹段103对应的横梁2下方设置有双边直线电机动子5和两个悬浮永磁体6，所述双边直线电机动子5竖直设置在横梁2的中部，所述悬浮永磁体6对称设置在双边直线电机动子5的左右两侧，双边直线电机动子5通过与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，所述悬浮永磁体6用于提供支撑悬浮架的悬浮力；与支撑段对应的横梁2下方设置有行走轮7，所述行走轮7的底部位于导向永磁体4和悬浮永磁体6的下方。
[0036]
具体地，所述空气弹簧3顶部设置有滑台8，悬浮架通过滑台8与列车车体连接。在实际使用过程中，采用竖直设置的双边直线电机动子5，通过双边直线电机动子5与其对应设置的长直线电机定子配合提供驱动力，驱动悬浮架起步加速，在提高动力性能的基础上，同时降低驱动能耗和电机成本，并有效解决了现有技术中悬浮间隙过大带来的驱动效率低的问题；同时，在起步阶段，先由行走轮7与轨道结构配合，为悬浮架提供垂向支撑和一定的
导向力，而随着悬浮架速度的提升，在悬浮架速度达到预定值后，悬浮永磁体6与轨道结构上的第二感应板15作用，产生的悬浮力则能够支撑起悬浮架，同时，导向永磁体4也与轨道结构上的第一感应板14产生联动，由运动的导向永磁体4和第一感应板14配合，在悬浮架的两侧同时产生磁力，将悬浮架稳定维持在轨道结构正中，并在高速移动中替代行走轮7承担导向作用，配合弯曲的轨道结构来实现悬浮架的转弯，同时，由于导向永磁体4的导向作用面倾斜设置，进而导向永磁体4还能兼顾一定的悬浮作用，为悬浮永磁体6分担垂向载荷，提升悬浮架的载重上限。
[0037]
具体地，所述滑台8通过牵引杆9与连接过渡段连接。
[0038]
具体地，所述行走轮7倾斜设置。在悬浮架起步阶段，悬浮架的行驶速度较低，悬浮架上的永磁体与轨道结构上的感应板配合产生的磁力较小，无法有效为悬浮架提供稳定的导向或垂向支撑作用；而本发明通过采用倾斜设置的行走轮7，将走行轮和导向轮的功能结合，利用倾斜设置的行走轮7在悬浮架起步阶段率先承担支撑和导向作用，与轨道结构上行走轮通道16配合，为低速行驶的磁浮列车提供稳定的垂向支撑和导向作用，保证悬浮架从零加速到高速时的平稳安全过渡，同时有效简化了悬浮架的结构。
[0039]
具体地，所述行走轮7的倾斜角度为30
°
～40
°
。优选地，所述行走轮7的倾斜角度为35
°
。
[0040]
具体地，所述导向永磁体4的导向作用面倾斜设置。
[0041]
具体地，所述导向永磁体4的导向作用面与悬浮永磁体6的底面夹角为130
°
～160
°
；优选地，所述导向永磁体4的导向作用面与悬浮永磁体6的底面夹角为145
°
，以保证悬浮和导向之间不会相互干涉影响。
[0042]
具体地，所述处于同一侧的导向永磁体4、悬浮永磁体6和行走轮7，所述行走轮7位于导向永磁体4和悬浮永磁体6之间。
[0043]
具体地，所述横梁2和纵梁1一体化设置。通过将横梁2和纵梁1一体化设置，让悬浮架为一个整体，纵梁1中部下凹设计可以有效降低车体地板面高度，同时可实现牵引杆9与连接过渡段水平布置，进而有效改善车辆的动态稳定性。
[0044]
如图4～6所示，一种中置式长定子高速永磁磁浮列车悬浮架运行系统，包括轨道结构和上述的悬浮架，所述轨道结构包括两条平行设置的轨道梁10，所述轨道梁10之间设置有间隙11，所述间隙11用于安放双边直线电机动子5，轨道梁10的顶部包括倾斜面区12和水平面区13，所述倾斜面区12位于轨道梁10的外侧，倾斜面区12上设置有第一感应板14，第一感应板14与导向永磁体4的导向作用面对应设置，水平面区13位于轨道梁10的内侧，水平面区13设置有第二感应板15，第二感应板15与悬浮永磁体6对应设置，第一感应板14和第二感应板15之间设置有行走轮通道16。
[0045]
具体地，所述倾斜面区12和水平面区13平滑过渡。在实际使用过程中，利用两条平行设置的轨道梁10之间的间隙11安放双边直线电机动子5，优选地，可采用一个竖直设置的安装板，在安装板两侧对称安装的两个直线电机动子感应板，在轨道梁10内侧侧壁上安装长定子直线电机定子线圈，并让电机定子线圈与相近的直线电机动子感应板对应设置，进而实现有效增大悬浮架上电器元件的安装空间，并使得双边直线电机动子5能够竖直安装，在保证双边直线电机动子5存在合理的安装空间的基础上，让高速永磁磁浮列车的驱动效率大大提升，达到提高高速永磁磁浮列车动力性能的技术效果；此外，通过在轨道梁10顶部
的内侧水平面区设置第二感应板15，利用水平设置的第二感应板15与悬浮架上对应设置的悬浮永磁体6配合，实现在高度运行时磁浮列车能够达到悬浮的目标，而通过在轨道梁10顶部的外侧倾斜面区12设置第一感应板14，利用两块对称倾斜设置的第一感应板14，与悬浮架两侧对应设置的导向永磁体4配合，一方面能够让磁浮列车稳定悬浮在轨道梁10的正上方，避免磁浮列车发生偏离，另一方面，通过轨道梁10来帮助高速永磁磁浮列车进行转弯，有效简化了悬浮架的结构组成；此外，通过在第一感应板14和第二感应板15之间设置有行走轮通道16，利用行走轮通道16为悬浮架上的行走轮7提供行驶通道，保证在低速下，悬浮永磁体6和第二感应板15无法提供足够的悬浮力时，行走轮7能够为低速行驶的磁浮列车提供支撑，保证磁浮列车从零加速到高速时的平稳安全过渡。
[0046]
具体地，所述间隙11的宽度为180～220mm。优选地，所述间隙11的宽度为200mm，间隙11用于保证双边直线电机动子5和轨道梁10之间不发生干涉。。
[0047]
具体地，所述第一感应板14与导向永磁体4的导向作用面平行设置，所述第二感应板15与悬浮永磁体6平行设置。
[0048]
具体地，轨道梁10的内侧高度和外侧高度之间的比例为11：15。所述轨道梁10的长度采用标准轨道梁长度，优选地，所述轨道梁10的长度为25m。。
[0049]
具体地，所述第一感应板14和第二感应板15之间的夹角为145
°
，以保证悬浮和导向之间不会相互干涉影响。通过将第一感应板14设置在轨道梁10顶部的外侧倾斜面区12上，配合悬浮架两侧对应设置的导向永磁体4，一方面能够让磁浮列车稳定悬浮在轨道梁10的正上方，避免磁浮列车发生偏离，并承担部分垂向负荷，另一方面，通过轨道梁10来帮助高速永磁磁浮列车进行转弯，有效简化了悬浮架的结构组成。
[0050]
具体地，所述行走轮通道16包括部分倾斜面区12、以及部分水平面区13。通过将行走轮通道16设置有由包括部分倾斜面区12、以及部分水平面区13构成，使得行走轮通道16在与悬浮架上的行走轮7配合时，其配合不仅能够起到对悬浮架的支撑作用，还能承担一定的导向作用，帮助磁浮列车在低速行驶过程中进行转弯。
[0051]
具体地，所述第一感应板14嵌设在轨道梁10上。
[0052]
具体地，所述第二感应板15部分或全部突出设置在轨道梁10上。
[0053]
具体地，所述轨道梁10的内侧侧壁上设置有与双边直线电机动子5相匹配的长定子直线电机线圈。
[0054]
使用时，利用轨道结构中两条平行设置的轨道梁10之间的间隙11安放双边直线电机动子5，具体可采用一个竖直设置的安装板，在安装板两侧对称安装的两个直线电机动子感应板，在轨道梁10内侧侧壁上安装长定子直线电机定子线圈，并让电机定子线圈与相近的直线电机动子感应板对应设置，进而实现有效增大悬浮架上电器元件的安装空间，并使得双边直线电机动子5能够竖直安装，采用竖直设置的双边直线电机动子5，通过双边直线电机动子5左右两侧的直线电机提供驱动力，驱动悬浮架起步加速，在提高动力性能的基础上，同时降低驱动能耗和电机成本，并有效解决了现有技术中悬浮间隙过大带来的驱动效率低的问题；同时，在起步阶段，先由行走轮7与轨道结构配合，为悬浮架提供垂向支撑和一定的导向力，保证悬浮架平稳安全地从零加速到高速；而随着悬浮架速度的提升，在悬浮架速度达到预定值后，悬浮永磁体6与轨道结构上的第二感应板15作用，产生的悬浮力则能够支撑起悬浮架，同时，导向永磁体4也与轨道结构上的第一感应板14产生联动，由运动的导
向永磁体4和第一感应板14配合，在悬浮架的两侧同时产生磁力，将悬浮架稳定维持在轨道结构正中，并在高速移动中替代行走轮7承担导向作用，配合弯曲的轨道结构来实现悬浮架的转弯，同时，由于导向永磁体4的导向作用面倾斜设置，进而导向永磁体4还能兼顾一定的悬浮作用，为悬浮永磁体6分担垂向载荷，提升悬浮架的载重上限，有效保证磁浮列车安全、稳定地高速行驶，对促进高速磁浮列车的发展应用具有重要意义。
[0055]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

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