[实用新型]一种长定子永磁同步直线电机牵引的高速铁路系统

说明书

本实用新型公开了一种长定子永磁同步直线电机牵引的高速铁路系统，包括列车、三电平逆变器和永磁直线同步电机，其中，永磁直线同步电机的磁极部分与列车连接，永磁直线同步电机的线圈部分与三电平逆变器连接，永磁直线同步电机的线圈部分输入三相交流电流产生三相行波磁场，带动磁极部分产生牵引力，拖动列车前进，这种方案采用直线牵引，牵引力直接来自于永磁同步直线电机，避免了齿轮和轴承传动，提高可靠性，同时牵引力不受到轮轨粘着的影响。

技术领域

本实用新型属于高速和超高速磁浮领域，具体涉及一种长定子永磁同步直线电机牵引的高速铁路系统。

背景技术

高速铁路运行于200km/h以上，通常采用旋转式的异步电机，车辆通过受电弓从地面去的能量，一般采用25kV电压等级，能量在车上通过变压器、变流器等对旋转电机进行驱动，旋转电机通过齿轮传动拖动车轮在钢轨上产生运动，车辆可以进行高速运行。

在高速铁路中，首先车辆动能通过受电弓与接触网接触导电的方式由电网获得，随着速度的增加，摩擦损耗以及拉弧等问题，受电弓受流变得越来越困难；同时速度增加，车辆需要获得能量也越大，供电的功率也会越大，大功率与受流方式的矛盾更加突出。总之，受电弓-接触网这种方式在输电方式和传输功率方面限制了速度的进一步提升。

其次，在高速铁路中，采用旋转电机，旋转电机通常通过齿轮箱将旋转运动转换为车辆的直线运行，随着速度的增级，齿轮磨损以及发热等问题也会对降低高速铁路的速度提升以及安全运行的可靠性。

直线同步电机可以直接产生直线运动，可以省略相应的传动装置，同时直线同步电机的定子可以直接安装在轨道上，车辆的定子放在线路上，不需要将定子线圈的能量传递到车辆上，那么受电弓和接触网可以省去，车辆的运行速度不在受到受流方式以及齿轮箱等机械传动装置的限制。

如果采用直线同步电机转子部分采用永磁磁极，那么转子部分不需要电能励磁，车辆在没有电的情况下也可以高速运行。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种长定子永磁同步直线电机牵引的高速铁路系统解决了在列车没有电能的情况下无法运行的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种长定子永磁同步直线电机牵引的高速铁路系统，包括列车、三电平逆变器和永磁直线同步电机，其中，永磁直线同步电机的磁极部分与列车连接，永磁直线同步电机的线圈部分与三电平逆变器连接。

进一步地：所述永磁直线同步电机包括磁极部分和线圈部分，其中，所述磁极部分设置于列车外部，所述线圈部分设置于地面钢轨之间。

上述进一步方案的有益效果为：永磁直线同步电机驱动列车的过程中，列车由磁极部分提供运行动力，不需要电能，且在列车运行过程中不需要通过受电弓与接触网进行电能传递。

进一步地：所述磁极部分具体为永磁磁极，其设置于所述列车外部下方。

上述进一步方案的有益效果为：永磁磁极设置于列车外部下方，可以与行波磁场相互作用，行波磁场会拖动永磁磁极和车辆同步运行，由此车辆会按照行波磁场的运动速度沿着轨道运行。

进一步地：所述永磁磁极通过磁钢与所述列车的车轴固定。

上述进一步方案的有益效果为：永磁磁极安装在列车底部，并通过磁钢与车轴固定，可以在列车没有电的情况下通过永磁磁极带动列车运行。

进一步地：，所述线圈部分具体为长定子线圈，所述长定子线圈设置于与所述永磁磁极相对应的地面钢轨的中央，并与所述永磁磁极的间隔距离范围为10～15mm。

上述进一步方案的有益效果为：长定子线圈通电后产生行波磁场，长定子线圈比永磁磁极略宽有利于列车同步行波磁场运动，永磁磁极与长定子线圈保持一段距离，避免列车运行过程发生擦碰。