[发明专利]一种永磁混合型横向磁通悬浮导向同步驱动一体化磁浮列车构造

说明书

本发明公开了一种永磁混合型横向磁通悬浮导向同步驱动一体化磁浮列车构造，包括磁浮列车车体1，空气弹簧2，列车悬浮架3，轨道支撑梁4以及悬浮导向机构与直线驱动机构构成，车体1通过空气弹簧2安在列车悬浮架3上。所述悬浮导向机构与直线驱动机构由永磁混合型横向磁通直线同步电机5一体完成；同步电机5整体结构包括初级长定子轨道和次级短动子部分，初级长定子轨道沿列车运行方向的左右两侧安装在轨道支撑梁4两侧构成悬浮轨道；次级短动子安装在列车悬浮架3两侧构成短动子电磁铁。本发明利用了单边磁拉力来作为磁浮系统中的悬浮力，同时通过合理的配置初、次级极距的大小，优化极槽配合关系，进一步达到了减小定位波动的目的。

技术领域

本发明涉及常导电磁吸力型磁浮交通领域，具体涉及一种集悬浮，导向与驱动三种功能与一体的，永磁混合型横向磁通直线同步电动机。

背景技术

随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，轨道交通的多样性开始受到越来越多的关注，其中磁浮轨道交通技术在运行速度、爬坡能力、转弯半径、静噪等方面存在的诸多优势使其在众多新型轨道交通方式中脱颖而出。我国目前已经建成多条中低速磁浮列车商业运营线，运营状况良好稳定。同时广东清远市的磁浮列车旅游线也正在稳步推进，预计明年可以正式上线，这些现象证明了磁浮列车在轨道交通领域中的潜力。

横向磁通式电机具有磁路平面垂直于动子运动方向的特点，也正是由于磁回路垂直使得电机的等效励磁极面积相比于传统电机更大，同时使得电机容易获得更大的推力密度；此外，横向磁通电机因为其等效磁路短的特点，减小了电机内磁阻，进而减小铁耗使其可以获得更高的效率。因为这些优点，近些年来直线型的横向磁通电机渐渐推广应用于电磁发射，精密加工以及轨道交通等领域，尤其是在磁浮交通领域有着天然的优势和巨大的潜力。

本发明利用横向磁通电机的结构特点，提出了永磁混合型横向磁通悬浮导向同步驱动一体化磁浮列车构造。将电机的定子固定在轨道支撑梁上作为悬浮轨道，将带有永磁体和可控线圈的动子安装在列车的悬浮架上，定子和动子之间存在机械气隙。列车依靠动子上安装的永磁体提供悬浮的主磁通，同时通过控制动子上的可控线圈内的电流动态调整列车的悬浮稳定性，使得气隙保持固定的大小。动子除了具有悬浮功能之外，还作为同步电机的励磁端，向轨道定子的线圈内通入三相交流电就可以使列车产生前进的推力。另外，由于横向磁通电机的初、次级铁芯均使用了U型结构，利用铁芯的端部效应可以使列车在出现横向偏移的时候具有自回复能力，也就是使得列车具备了导向功能。这种同时具有悬浮、驱动和导向三种功能合一的直线驱动系统集合了U型电磁铁和直线同步电机的功能，同时由于横向磁通结构，电机的三维力之间本身就存在解耦关系，这样的特性对于简化控制系统的设计具有天然的优势。横向磁通类型的电机通常存在单边磁拉力以及定位力大的缺点，本发明中正是利用了单边磁拉力来作为磁浮系统中的悬浮力，同时通过合理的配置初、次级极距的大小，优化极槽配合关系，进一步达到了减小定位波动的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁混合型横向磁通悬浮导向与同步驱动一体化磁浮列车方案，旨在简化和整合中低速磁浮列车中实现悬浮、导向和驱动关键功能的装置，发明中提及的电机采用横向磁通结构，具有结构简单，推力密度大，定位力波动小以及电磁负荷解耦等优点。

为了达到上述优点以及实现车载驱动电机三合一功能，本发明采用如下技术方案：

一种永磁混合型横向磁通悬浮导向同步驱动一体化磁浮列车构造，包括磁浮列车车体1，空气弹簧2，列车悬浮架3，轨道支撑梁4以及悬浮导向机构与直线驱动机构构成，车体1通过空气弹簧2安在列车悬浮架3上。所述悬浮导向机构与直线驱动机构由永磁混合型横向磁通直线同步电机5一体完成；同步电机5整体结构包括初级长定子轨道和次级短动子部分，初级长定子轨道沿列车运行方向的左右两侧安装在轨道支撑梁4两侧构成悬浮轨道；次级短动子安装在列车悬浮架3两侧构成短动子电磁铁：每侧长定子轨道下方对应位置为次级悬浮电磁铁；初级和次级之间存在固定的悬浮气隙并保证二者之间无接触；其中：