專利名稱：磁浮列車用電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及到磁懸浮車輛的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種主要適用于中低速磁浮 列車的電抗器。
背景技術(shù)：
磁浮列車是一種無支撐輪，完全依靠電磁力實(shí)現(xiàn)車輛與軌道無接觸的新型 軌道交通工具，隨著國內(nèi)上海龍陽站至機(jī)場高速磁浮示范線和日本愛知縣HSST中 低速磁浮運(yùn)營線的建設(shè)，其優(yōu)越性逐漸被人們認(rèn)可，并引起廣大學(xué)者的關(guān)注。按速 度劃分，磁浮列車分為高速和中低速磁浮列車。其中，中低速磁浮列車是指速度 < 150km/h，尤其適用于城市或城郊的交通工具。高速和中低速兩種類型磁浮列車正常運(yùn)行 速度不一樣，其車輛結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)工作原理也完全不同。傳統(tǒng)上，中低速磁浮列車采用U型懸 浮電磁鐵懸浮車體，直線感應(yīng)電機(jī)牽引方式。如附圖1所示為中低速磁浮列車工作原理示 意圖。懸浮電磁鐵安裝在車體上，當(dāng)懸浮電磁鐵線圈通電后，產(chǎn)生沿U型懸浮電磁鐵和F型 軌道鐵芯中流通的磁通，該磁通使U型懸浮電磁鐵與F型軌道相互吸引，從而把列車懸浮起 來。在牽引方面，中低速磁浮列車采用直線感應(yīng)電機(jī)牽引方式，其扁平形、短初級(jí)安裝在車 體上，隨車輛一起運(yùn)動(dòng)；其鐵鋁、鐵銅復(fù)合次級(jí)沿軌道輔設(shè)。整個(gè)車輛采用普通城市軌道交 通，如地鐵一樣的直流電源供電制式。通過受電弓提供列車用直流電源，經(jīng)車載電抗器和牽 引逆變器后，變成三相交流變頻變壓(VVVF)電源，提供給直線感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)三相繞組，如 附圖2所示為車載牽引系統(tǒng)供電示意圖。初級(jí)三相繞組中的交流電流產(chǎn)生沿軌道運(yùn)動(dòng)的行 波磁場，該行波磁場在軌道反應(yīng)板，即直線電機(jī)次級(jí)中感應(yīng)渦流，初級(jí)行波磁場與次級(jí)感應(yīng) 渦流磁場相互作用，產(chǎn)生車輛運(yùn)動(dòng)的牽引力。這里電抗器、牽引逆變器和直線感應(yīng)電機(jī)一起 構(gòu)成了磁浮列車的車載牽引系統(tǒng)。由受電弓提供的直流電源，系由高壓交流輸電線，經(jīng)過變 電站進(jìn)行降壓、整流后得到。故此，在列車牽引系統(tǒng)工作時(shí)，牽引電流首先要流過濾波電抗 器；在這里電抗器起平滑供電波形，抑制供電諧波，提高供電功率因數(shù)的作用，是牽引系統(tǒng) 必不可少的設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上，為了降低車輛重量，中低速磁浮列車采用非導(dǎo)磁的鋁合金車廂，其車輛 結(jié)構(gòu)件也盡可能選用比重輕的非鐵質(zhì)材料組成。大部分車載電氣設(shè)備采用吊掛式安裝形 式，放置于車廂底板下部。如附圖3所示為中低速磁浮列車用車載電氣設(shè)備吊掛位置示意 圖，與普通頭車牽引方式的軌道交通工具相比，采用這種牽引動(dòng)力分散的磁浮列車，其吊掛 式車載電氣設(shè)備6位于磁浮列車車輛4的下面(車輛的正中央位置)，磁浮列車車輛4位于 軌道5的上方。該位置離車輛兩邊外部側(cè)面較遠(yuǎn)，而離車廂內(nèi)部乘客坐位的直線距離卻很 近。吊掛式車載電氣設(shè)備6工作時(shí)，因距離不同，在車廂內(nèi)部引起的電磁輻射要遠(yuǎn)大于車輛 兩邊的外部側(cè)面，故此，必須重點(diǎn)考慮這些車載電氣設(shè)備6對(duì)車廂內(nèi)部可能造成的電磁環(huán) 境污染。中低速磁浮列車牽引系統(tǒng)工作時(shí)，其濾波電抗器中流過一定的電流，該電流除了 主要為直流分量外，尚存在各種高次諧波分量，這些直流和高次諧波分量電流將對(duì)外產(chǎn)生直流和交流電磁輻射，引起車廂內(nèi)部電磁環(huán)境污染。尤其對(duì)于裝有心臟起搏器的乘客，大的 電磁輻射可能引起起搏器非正常停止，從而對(duì)乘客帶來生命危險(xiǎn)。而鋁合金車廂結(jié)構(gòu)對(duì)吊 掛在車廂底部的電抗器產(chǎn)生的電磁輻射不能起到有效的屏蔽作用。工程實(shí)際測試表明，磁 浮列車工作時(shí)，對(duì)所有車載電氣設(shè)備而言，由電抗器引起的導(dǎo)致車廂內(nèi)部局部地方電磁輻 射偏高是需要解決的主要矛盾。為了解決該矛盾，往往通過采用帶鐵芯的電抗器，或在車廂 底板墊一層導(dǎo)磁鋼板，或采用整體式鐵質(zhì)箱體來削弱車廂內(nèi)部的電磁輻射，這些方式都帶 來了整個(gè)車輛重量大大增加，減小了列車的載客能力，同時(shí)帶來懸浮車輛的能耗增加等不 利因素。故此，在電抗器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝過程，必須重視由其引起的電磁輻射問題，避免 由電抗器產(chǎn)生的電磁輻射引起列車車廂內(nèi)的電磁輻射超標(biāo)，從而導(dǎo)致列車不能滿足作為營 運(yùn)交通工具的技術(shù)要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新 型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、重量輕、能夠有效屏蔽電磁輻射從而使其符合使用標(biāo)準(zhǔn) 要求的磁浮列車用電抗器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。一種磁浮列車用電抗器，包括空心線圈，其特征在于所述空心線圈的上方靠近磁 浮列車車輛底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件，所述空心線圈通過支撐構(gòu)件與屏蔽組件相連。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)所述空心線圈為不帶鐵芯的線圈。所述屏蔽組件為具有不同導(dǎo)磁特性的一層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽。所述空心線圈通過支撐構(gòu)件吊掛于磁浮列車車輛的箱體底部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于1、本實(shí)用新型為一種能有效屏蔽由電抗器線圈電流產(chǎn)生的電磁輻射，適合于中低 速磁浮列車用電抗器。采用該種電抗器，保證了載人磁浮列車車廂內(nèi)部由電抗器線圈電流 產(chǎn)生的電磁輻射符合載人交通工具的要求，解決了由電抗器引起的車廂內(nèi)部局部地方電磁 輻射偏高的主要矛盾，消除了心臟起搏器乘客可能面臨的生命危險(xiǎn)隱患；2、本實(shí)用新型采用不帶鐵芯的空心線圈配合導(dǎo)磁屏蔽帽的結(jié)構(gòu)，在保證有效屏蔽 電磁輻射的前提下，最大限度地減輕電抗器重量，從而減輕了整個(gè)車輛重量，提高了列車載 客能力，節(jié)省了車輛懸浮能耗；3、本實(shí)用新型針對(duì)中低速磁浮列車吊掛式車載電氣設(shè)備工作時(shí)，在車廂內(nèi)部引起 的電磁輻射要遠(yuǎn)大于車輛兩邊的外部側(cè)面，而車廂內(nèi)部主要電磁輻射源為電抗器的實(shí)際情 況，根據(jù)電抗器設(shè)備要求盡量輕的條件而提出。其所提出的電抗器具有制造結(jié)構(gòu)工藝簡單、 成本低的特點(diǎn)，節(jié)省了整個(gè)車輛制造費(fèi)用，達(dá)到以最小的代價(jià)來達(dá)到提升性能一大步的目 的。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中中低速磁浮列車工作原理示意圖；[0018]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中中低速磁浮列車車載牽引系統(tǒng)供電示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中磁浮列車用車載電氣設(shè)備吊掛位置示意圖；圖4是本實(shí)用新型電抗器的框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型電抗器在具體實(shí)例中的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型電抗器在具體實(shí)例中的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、空心線圈；2、高導(dǎo)磁率屏蔽帽；3、支撐構(gòu)件；4、磁浮列車車輛；5、軌道；6、車載 電器設(shè)備。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。磁懸浮車輛也稱為磁浮列車、磁懸浮列車、磁浮車輛、磁浮交通等；本實(shí)用新型以 下所指的電抗器也稱濾波電抗器、濾波電感等。如圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的磁浮 列車用電抗器，包括空心線圈1，空心線圈1的上方靠近磁浮列車車輛4底板一側(cè)設(shè)有屏蔽 組件，空心線圈1通過支撐構(gòu)件3與屏蔽組件相連。其中，空心線圈1為不帶鐵芯的線圈， 屏蔽組件為單層高導(dǎo)磁率屏蔽帽2，或?yàn)榫哂胁煌瑢?dǎo)磁特性的兩層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽2， 以阻隔由電抗器空心線圈1電流產(chǎn)生的不同頻段的電磁輻射波向車廂內(nèi)部傳播。這是根據(jù) 電抗器的電磁輻射屏蔽要求，按需設(shè)計(jì)成單層或多層結(jié)構(gòu)的。多層結(jié)構(gòu)是采用不同導(dǎo)磁特 性的高導(dǎo)磁率材料做成，以達(dá)到屏蔽由空心線圈1中電流產(chǎn)生的不同頻段的電磁輻射波的 目的。本實(shí)施例中，空心線圈1通過支撐構(gòu)件3吊掛于磁浮列車車輛4底板的底部。這樣 就能將電抗器直接吊掛于磁浮列車車輛4廂體底部，而其高導(dǎo)磁率屏蔽帽2位于空心線圈 1的正上方且位于磁浮列車車輛4底板與空心線圈1之間，以阻隔在牽引系統(tǒng)工作時(shí)，電抗 器空心線圈1中電流產(chǎn)生的電磁輻射波向車廂內(nèi)部的傳播。使用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后，通過對(duì)一實(shí)際磁浮列車用電抗器電磁場三維數(shù)值 仿真計(jì)算表明，當(dāng)通過最大線圈電流870A時(shí)，在電抗器上方，屏蔽帽僅采用5mm厚普通導(dǎo)磁 Q235鋼板材料，其電磁輻射的漏磁場大小從不帶屏蔽帽情況下的72. 8高斯，降低至41. 5 高斯，其屏蔽效果十分明顯。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于 上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指 出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和 潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種磁浮列車用電抗器，包括空心線圈(1)，其特征在于所述空心線圈(1)的上方 靠近磁浮列車車輛(4)底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件，所述空心線圈(1)通過支撐構(gòu)件(3)與屏蔽 組件相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮列車用電抗器，其特征在于所述空心線圈(1)為不帶鐵 芯的線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁浮列車用電抗器，其特征在于所述屏蔽組件為具有不同 導(dǎo)磁特性的一層以上高導(dǎo)磁率屏蔽帽(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的磁浮列車用電抗器，其特征在于所述空心線圈(1) 通過支撐構(gòu)件(3)吊掛于磁浮列車車輛(4)底板的底部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種磁浮列車用電抗器，包括空心線圈，所述空心線圈的上方靠近磁浮列車車輛底板一側(cè)設(shè)有屏蔽組件，所述空心線圈通過支撐構(gòu)件與屏蔽組件相連。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、重量輕、能夠有效屏蔽電磁輻射等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F17/02GK201820572SQ20102055964
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉少克, 吳馥蓮, 李 杰, 陶詩駿, 齊洪峰 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司