[实用新型]一种线性涡流制动试验用电磁铁

说明书

本实用新型提供了一种线性涡流制动试验用电磁铁，用于线性涡流制动试验台，试验台包括：安装座及轮状轨道，试验用电磁铁包括：磁轭、对磁极、连接板及导磁垫；磁极包括：铁芯、线圈及接线柱；磁轭为弧形以与轮状轨道匹配；各磁极均匀螺接于磁轭的凹面；连接板分别与磁轭及安装座螺接，用于将磁轭固定于安装座；铁芯上表面为平面并设有螺纹孔，铁芯下表面为弧面，该弧面半径与轮状轨道的半径匹配；线圈均匀缠绕于铁芯外表面；各接线柱分别与线圈连接，并穿过磁轭上设置的通孔与电源线连接；导磁垫设置于磁极与磁轭间，用于气隙微调及降低磁阻。本申请具有更好模拟实际涡流制动装置电磁结构和运行状态、安装方便、气隙及偏移量易于调整等有益效果。

技术领域

本实用新型涉及轨道车辆制动技术领域，尤其涉及一种线性涡流制动试验用电磁铁，适用于高速列车线性涡流制动的试验研究。

背景技术

制动技术是高速列车的关键技术之一，由于高速列车制动能量巨大，因此在规定的制动距离内实现安全停车和减速控制具有一定的难度。世界上高速列车普遍采用多种制动方式相配合的复合制动模式，主要制动方式包括再生制动、电阻制动、摩擦制动、涡流制动、磁轨制动和空气动力制动等。我国动车组采用再生制动+摩擦制动(盘形制动)方式，这也是世界上应用最多的高速列车制动方式。这两种方式都要通过轮轨之间的黏着力发挥制动作用，但在雨、雪等恶劣天气条件下，轮轨黏着状态变差，影响制动力的发挥，制动距离难以保证；随着列车速度的提高，轮轨黏着系数也会逐渐降低，导致高速区段制动力不足，从而不得不加大制动距离，安全性和运输效率都会降低。

线性涡流制动是一种非接触式电磁制动方式，不依赖于轮轨黏着，在高速区段可发挥较大的制动力，既可用于紧急制动，又可用于常用制动，能有效缩短制动距离，提高行车安全性，并且具有无机械磨损、无噪声、无气味、制动力可控等突出优点，还可减少机械制动的磨耗，运行经济性良好，特别适用于高速列车制动系统。

线性涡流制动又称轨道涡流制动，其基本原理是将制动用条形磁铁安装在轨道车辆转向架上并位于钢轨正上方，磁铁的N、S极交替配置，极面与钢轨面保持一定的气隙，将钢轨作为磁感应体。利用磁铁和磁感应体的相对运动，在钢轨中感应出电涡流(简称涡流)，由涡流产生的磁场与磁铁产生的主磁场相互作用并使主磁场产生畸变，磁力线发生偏转，生成切向分力(即制动力)，从而使列车减速，制动能量转化为钢轨的涡流损耗。线性涡流制动装置所产生的制动力直接作用在转向架上，不受轮轨黏着限制，因此在高速区段具有显著的制动效果。

根据磁极材料，涡流制动又可分为电磁涡流制动和永磁涡流制动。电磁涡流制动的核心部件通常由铁芯、线圈和磁轭组成，由外部供电电源提供励磁，通过调节励磁电流，实现制动力的控制。永磁涡流制动采用永磁材料制成的磁铁取代电磁铁，通过对磁铁与感应体相对位置或角度的调节实现涡流制动力的控制。

自20世纪60年代末起，德、法、日等国就开展了涡流制动技术在旅客列车上的应用研究，并进行了多年试验。从2000年开始，线性涡流制动装置在德国的ICE3高速列车上得到批量应用，并且取得了良好的应用效果和经济效益。目前由于技术和成本等因素的限制，永磁式涡流制动尚未实现工程化。

在涡流制动技术研究与产品开发过程中，了解和掌握制动性能、影响因素及相互关系是其中的一项关键技术。目前，对涡流制动性能及其影响因素的研究主要有两种途径，一是采用解析法或数值法进行计算分析，二是采用试验装置进行实验或试验。由于对电磁机理的认识和描述不够深入、完整，或者对边界条件等定义不够清晰、准确，因此计算分析方法往往存在较大偏差。涡流制动的试验方法，是利用特殊的试验装置(试验台)对涡流制动的现象和过程进行模拟及测试，其基本原理是用试验台的旋转运动代替列车的直线运动，该试验台带有一定的或可调的惯性负载，模拟制动质量，通过电机的驱动控制，使涡流制动磁铁与感应体(圆形模拟轨道)产生相对运动，达到预定速度后实施制动，在涡流制动力的作用下，使惯性系统减速，测试系统同步采集制动过程中的各种数据，即可获得所需的制动性能及相关参数。