磁懸浮列車用混合型制動(dòng)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種列車制動(dòng)結(jié)構(gòu)，尤其是涉及了一種磁懸浮列車用混合型制動(dòng)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮列車作為一種新型的地面交通運(yùn)輸工具，具有速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槠渌俣瓤斓奶攸c(diǎn)，磁懸浮列車的制動(dòng)系統(tǒng)要比普通列車更為復(fù)雜而且重要。目前，磁懸浮列車普遍采用動(dòng)力制動(dòng)、機(jī)械摩擦制動(dòng)與渦流制動(dòng)相結(jié)合的模式。動(dòng)力制動(dòng)方式，即電制動(dòng)，通過改變通入電機(jī)的電流相序，使原來電機(jī)輸出的力反向變成制動(dòng)力，具有節(jié)能、環(huán)保、控制性能好等優(yōu)勢，但由于容量的限制、安全性的考慮和拖車制動(dòng)、緊急制動(dòng)、非常制動(dòng)等各方面的要求，往往并不能獨(dú)立滿足列車制動(dòng)的需要。機(jī)械摩擦制動(dòng)是利用制動(dòng)閘瓦押在軌道上產(chǎn)生摩擦阻力來進(jìn)行制動(dòng)，通常在低速或緊急情況下使用，空氣、液壓制動(dòng)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展的電空、電液等制動(dòng)方式是目前采用的主要機(jī)械摩擦制動(dòng)方式。而渦流制動(dòng)是利用列車上的磁場與軌道的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在軌道中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，進(jìn)而產(chǎn)生渦流，使列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為軌道的熱能耗散出去。軌道渦流制動(dòng)因其磨損小、控制性能好等優(yōu)勢，在磁懸浮列車制動(dòng)系統(tǒng)中起重要的作用，并在其他非磁懸浮的高速列車中也有研究和應(yīng)用。
[0003]普通的渦流制動(dòng)系統(tǒng)通常通過勵(lì)磁線圈產(chǎn)生電磁場，磁場與軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生渦流和制動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)。這種勵(lì)磁結(jié)構(gòu)在整個(gè)制動(dòng)過程中都通過勵(lì)磁電流進(jìn)行制動(dòng)控制，因此會(huì)因?yàn)閯?lì)磁功率過大造成能量損耗過高，并由此引發(fā)的勵(lì)磁線圈發(fā)熱等問題，從而影響制動(dòng)效果。其次，當(dāng)列車停放時(shí)電源切斷，自然渦流制動(dòng)系統(tǒng)不能工作。另外，當(dāng)磁懸浮列車出現(xiàn)一些惡劣工況，勵(lì)磁電路系統(tǒng)失電時(shí)，普通渦流制動(dòng)系統(tǒng)將因?yàn)槿狈?lì)磁電流而徹底失效，缺乏故障安全導(dǎo)向。為此，ICE3安裝了大容量的鎳鎘電池作為后備電源，并另外安裝了附加的摩擦制動(dòng)系統(tǒng)作為冷備冗余，但普通渦流軌道制動(dòng)系統(tǒng)本身的弱點(diǎn)還是存在，并且影響了磁懸浮列車的輕量化。
[0004]針對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中缺少新型的磁懸浮列車制動(dòng)系統(tǒng)，能通過對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵元件和結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車的有效制動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為磁懸浮列車渦流制動(dòng)系統(tǒng)提供一種混合型制動(dòng)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，是一種混合型勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，利用此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)渦流制動(dòng)系統(tǒng)能夠改善現(xiàn)有的軌道渦流制動(dòng)中存在的缺點(diǎn)和問題，實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車安全可靠的制動(dòng)效果。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明主要將多個(gè)由電磁體和永磁體組成的磁極在鐵軌方向前后排列，并安裝在位于鐵軌正上方的列車車底:磁極包括鐵芯、電樞線圈和永磁體，永磁體磁場方向垂直于水平面，鐵芯在鐵軌方向間隔排列布置，每個(gè)鐵芯水平外周圍纏繞通有勵(lì)磁電流的電樞線圈，鐵芯頂端安裝有永磁體，從而形成磁極；各個(gè)永磁鐵上端安裝有在鐵軌方向的磁軛，各個(gè)鐵芯下端安裝有磨耗板。
[0007]任意相鄰兩個(gè)所述磁極中的兩個(gè)永磁體磁場方向相反，且兩個(gè)電樞線圈的勵(lì)磁電流方向相反。
[0008]電樞線圈中可通入正向或反向的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的大小可調(diào)，實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車制動(dòng)和啟動(dòng)過程中制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
[0009]當(dāng)列車制動(dòng)時(shí)，每個(gè)電樞線圈通入勵(lì)磁電流激勵(lì)后產(chǎn)生的磁場與其所在永磁體的磁場方向相同。
[0010]當(dāng)列車開動(dòng)時(shí)，每個(gè)電樞線圈通入勵(lì)磁電流激勵(lì)后產(chǎn)生的磁場與其所在永磁體的磁場方向相反。
[0011]優(yōu)選地，所述的磨耗板材料采用銅等軟金屬，保證在磨耗板與列車軌道接觸摩擦制動(dòng)階段，列車軌道的摩擦損壞在最低限度，保護(hù)列車鋼軌。
[0012]本發(fā)明能在勵(lì)磁結(jié)構(gòu)低端安裝磨耗板4，能夠進(jìn)行渦流和摩擦并存的混合制動(dòng)。
[0013]本發(fā)明利用永磁體2的磁力增強(qiáng)磁懸浮列車的渦流制動(dòng)控制和摩擦制動(dòng)效果，減小系統(tǒng)的發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能效果和熱管理，并具有故障導(dǎo)向安全的制動(dòng)工作模式。
[0014]勵(lì)磁結(jié)構(gòu)是渦流制動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件之一，用來產(chǎn)生制動(dòng)渦流進(jìn)而產(chǎn)生制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車的制動(dòng)。本發(fā)明通過勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)有效地控制和解決上述提到的渦流制動(dòng)中存在的一系列問題，對(duì)列車制動(dòng)技術(shù)的改善和提高具有重要意義。
[0015]本發(fā)明的勵(lì)磁結(jié)構(gòu)采用電樞線圈和永磁體混合激勵(lì)的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)具有五方面的優(yōu)勢。
[0016]第一，當(dāng)磁懸浮列車發(fā)生極其惡劣的工況出現(xiàn)斷電，電樞線圈斷電勵(lì)磁效果失效時(shí)，可以通過永磁體的勵(lì)磁效果進(jìn)行制動(dòng)，確保在惡劣工況下列車的順利制動(dòng)，大大提高了制動(dòng)的可靠性和安全性，制動(dòng)效果的安全導(dǎo)向大大提高；
第二，在磁懸浮列車正常制動(dòng)過程中，可以利用電樞線圈和永磁磁極結(jié)構(gòu)的混合激勵(lì)作用進(jìn)行制動(dòng)過程控制，利用電樞線圈勵(lì)磁電流大小的控制進(jìn)行制動(dòng)力的調(diào)節(jié)，從而控制列車制動(dòng)加速度的大小，實(shí)現(xiàn)列車制動(dòng)過程的動(dòng)態(tài)控制，達(dá)到列車制動(dòng)效果的最優(yōu)控制；第三，當(dāng)列車進(jìn)入摩擦制動(dòng)過程后，可以關(guān)閉電樞線圈的勵(lì)磁電流，利用永磁體的磁力增強(qiáng)摩擦制動(dòng)，從而可以極大的節(jié)約能源，減少動(dòng)力損耗，進(jìn)而控制勵(lì)磁電流產(chǎn)生的發(fā)熱問題；
第四，該磁極結(jié)構(gòu)可以用于列車的停放制動(dòng)，當(dāng)列車在停放過程中，可以關(guān)閉電樞線圈的勵(lì)磁電流，利用永磁體的磁力進(jìn)行制動(dòng)，可以大大降低系統(tǒng)的能量損耗，具有節(jié)能效果。
[0017]第五，當(dāng)制動(dòng)完成，進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位恢復(fù)時(shí)，可以利用電樞線圈通入反向勵(lì)磁電流，產(chǎn)生與永磁體磁場方向相反的磁場，兩個(gè)磁場相互抵消，制動(dòng)作用關(guān)閉，從而使整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)能夠在較小的恢復(fù)力下進(jìn)行復(fù)位。
[0018]本發(fā)明具有的有益的效果是:
通過永磁體和勵(lì)磁線圈的交叉應(yīng)用，一方面能夠通過勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流大小的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力大小的控制，進(jìn)而動(dòng)態(tài)控制列車的減速過程，通過勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流方向的控制，能夠進(jìn)行反向勵(lì)磁，形成與永磁體磁場相反的磁場，實(shí)現(xiàn)磁極系統(tǒng)的去磁，有助于整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)位提升。
[0019]另一方面，利用永磁體的磁力增強(qiáng)磁懸浮列車的渦流制動(dòng)控制和摩擦制動(dòng)效果，可以在一定工況保持勵(lì)磁線圈最小的勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能效果，并在一定程度上降低了勵(lì)磁電流的發(fā)熱，對(duì)原系統(tǒng)中存在的發(fā)熱問題也有一定的優(yōu)化效果。
[0020]本發(fā)明的磨耗板采用銅金屬等軟金屬材料能夠在摩擦制動(dòng)階段充分保護(hù)列車軌道避免受到過大的摩擦損耗，最大程度的降低系統(tǒng)的工作和維修成本。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明混合式勵(lì)磁系統(tǒng)制動(dòng)原理圖。
[0022]圖2是本發(fā)明沿導(dǎo)軌方向混合式勵(lì)磁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明導(dǎo)軌截面的混合式勵(lì)磁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1軌道、2永磁體、3電樞線圈、4磨耗板、5