一种磁浮车辆动子装置的制作方法

1.本发明属于磁浮轨道交通技术领域，具体涉及一种磁浮车辆动子装置。


背景技术：

2.高温超导磁浮是一种利用高温超导材料的钉扎效应，实现磁浮车辆悬浮于永磁轨道之上的磁浮车辆。其牵引与制动系统主要包括直线同步电机定子和动子、驱动电源、储能装置、动子位置检测系统及相应的驱动控制系统。定子沿轨道方向布置于支撑平台上，定子绕组的连接电缆通过穿墙导管与管道外边的电缆连通，由牵引与制动电源装置供电，使定子周围产生交变磁场，动子在两侧的定子绕组磁场作用下，产生电磁力推动动子及模型车沿轨道直线运动。
3.目前，国内外针对高温超导磁浮车辆动子的设计主要采用车体与动子采用中部牵引，两端限位的方案，这种方案在垂向解耦较为彻底，但同时存在对车体纵向、横向约束较弱，可能影响车体高速运行稳定性，此外零部件较多、连接结构较复杂，在加速和制动过程中零部件和连接结构易产生冲击破坏。动子作为牵引与制动系统的关键部分，因此有必要对其进行改良设计。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种磁浮车辆动子装置，能够与轨道电机定子产生稳定持续的作用力，实现对磁浮车辆驱动和制动，并且能够实现对非驱动车辆沿轨道方向行驶作用力的稳定减振，避免动子和磁浮车体在运行过程中出现冲击破坏，提高磁浮车辆的安全性和可靠性。
5.为实现上述目的，本发明提供一种磁浮车辆动子装置，包括：
6.动子骨架；其沿磁浮车体纵向中线方向布置在所述磁浮车体底部；
7.至少一个动子连接机构；各所述动子连接机构设置在所述动子骨架和所述磁浮车体底部之间，用于实现所述动子骨架和所述磁浮车体的连接；且所述动子连接机构均设置有弹性构件，用于实现所述动子骨架和所述磁浮车体之间作用力的缓冲减振；
8.至少一个永磁体；所述至少一个永磁体沿纵向安装在所述动子骨架上，并与轨道电机定子处于同一垂向高度上，用于在所述磁浮车辆运行和所述轨道电机定子产生作用力。
9.作为本发明的进一步优选，所述动子连接机构还包括动子连接构件和连接杆，所述动子连接构件一端与所述动子骨架固定连接，其另一端开设有通孔，所述磁浮车体底部也对应设置有通孔，所述连接杆设置所述弹性构件后依次穿过两所述通孔，使得所述连接杆通过所述弹性构件接触所述通孔内壁。
10.作为本发明的进一步优选，所述弹性构件为环状弹性件或u型弹性件。
11.作为本发明的进一步优选，所述动子连接机构与所述磁浮车体的连接位置位于所述磁浮车体的悬浮装置设置位置。
12.作为本发明的进一步优选，所述动子骨架和所述磁浮车体在所述磁浮车辆行驶方向上的长度相同。
13.作为本发明的进一步优选，所述动子骨架上开设有至少一个减重孔，用于降低所述动子骨架的重量。
14.作为本发明的进一步优选，所述动子骨架和轨道之间设置有导向组件，为所述动子骨架纵向运行提供导向。
15.作为本发明的进一步优选，所述导向组件包括分别设置在所述动子骨架上的导向滑槽和设置在所述轨道上的导向滑块。
16.作为本发明的进一步优选，所述永磁体采用斜极形式。
17.作为本发明的进一步优选，所述动子骨架上设置有监测构件，用于实时获取所述动子骨架的状态参数。
18.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
19.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
20.(1)本发明的一种磁浮车辆动子装置，其通过采用将永磁体设置在动子骨架上，使得动子能够与轨道电机定子产生稳定持续的作用力，实现对磁浮车辆驱动和制动。同时设置带有弹性构件的动子连接机构实现动子骨架和磁浮车辆之间的稳定连接，不仅将动子上产生的纵向力稳定传递到磁浮车辆上，而且还能够实现对非驱动车辆沿轨道方向行驶作用力的稳定减振，避免动子和磁浮车体在运行过程中出现冲击破坏，提高磁浮车辆的安全性和可靠性。
21.(2)本发明的一种磁浮车辆动子装置，其通过采用设置在动子骨架上的导向滑块以及相应设置在磁浮轨道上的导向槽，使得动子骨架在实际运行过程中尽可能的减少动子骨架相对于磁浮轨道的竖向和横向运动，驱动动子骨架能够稳定传递纵向作用力，实现磁浮车辆按照纵向稳定运动，提高该磁浮车辆的运行稳定性和行驶安全性。
22.(3)本发明的一种磁浮车辆动子装置，其通过在动子骨架上的对应位置设置相应的监测构件，以实现控制中心对磁浮车辆位置、动子装置运行状态等参数的实时获取，不仅能够实现对磁浮车辆准确灵活的调度，还能够实时判断动子装置的运行状态，提高磁浮车辆整体的操作可控性和运行安全性。
23.(4)本发明的一种磁浮车辆动子装置，其结构简单，可靠性高，通过采用动子骨架、永磁体以及动子连接机构构成的组合技术方案，不仅使得动子能够沿着轨道电机定子产持续稳定的纵向驱动力，进而实现磁浮车辆的稳定可控的纵向驱动或制动。而且，还通过设置在动子连接机构中的弹性构件，使得动子在传递纵向力的过程中实现对纵向力中横向力和竖线力的解耦及减震，确保动子将纵向力传递到磁浮车辆过程中，不会传递非纵向方向的作用力，避免动子骨架、动子连接机构、磁浮车辆之间出现碰撞损伤，进而提高该磁浮车辆动子装置的使用寿命，具有优良的经济效益和推广价值。
附图说明
24.图1是本发明中一种磁浮车辆动子装置的结构示意图；
25.图2是本发明中一种磁浮车辆动子装置的动子骨架结构示意图；
26.图3是本发明中一种磁浮车辆动子装置的动子骨架a-a剖视图；
27.图4是本发明中一种磁浮车辆动子装置ⅰ处局部放大图。
28.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
29.1、动子骨架；11、导向槽；12、减重孔；
30.2、动子连接机构；21、动子连接构件；22、连接杆；23、弹性构件；
31.3、永磁体；4、磁浮车体。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.实施例：
38.如图1～4中所示，本技术优选实施例中的磁浮车辆动子装置能够与轨道电机定子相互作用，为磁浮车辆运行持续提供稳定可靠的磁浮驱动力或制动力，同时实现对非驱动磁浮车辆沿轨道行驶作用力的稳定减振，避免动子和磁浮车体4在运行过程中出现冲击破坏，提高磁浮车辆的安全性和可靠性。需要说明的是，本技术中，磁浮车辆行驶方向和轨道延伸方向指代的是同一方向，统称为纵向，磁浮车辆水平宽度方向为横向，垂直与轨道水平面的方向问垂向。
39.具体而言，在本技术优选实施例中，该动子装置包括动子骨架1、至少一个动子连
接机构2、至少一个永磁体3。其中，动子骨架1纵向布置磁浮车体4的底部，二者之间通过至少一个动子连接机构2固定连接。该动子连接机构2包括弹性构件23，使得该动子连接机构2在实现动子骨架1和磁浮车体4之间传递纵向驱动力和制动力的同时能够实现对作用力传递过程中的减振，进而避免动子骨架1和磁浮车体4之间产生冲击损坏。至少一个永磁体3沿纵向安装在动子骨架1上，并与轨道电机定子处于同一垂向高度上，用于在磁浮车辆运行时和轨道电机定子产生作用力。优选地，该轨道电机对称设置动子骨架横向两侧，整个轨道的竖向截面呈现为u型结构，动子置于该u型结构中，与设置在该u型结构横向两侧的轨道电机定子作用产生驱动力或制动力。
40.进一步地，至少一个动子连接机构2沿纵向设置子在动子骨架1垂向顶端位置，优选地，该动子连接机构2设置在磁浮车体4的悬浮装置所在位置或与悬浮装置相邻的位置，使得维持磁浮车辆悬浮作用力和驱动/制动磁浮车辆运行作用力集中在相近位置，以便于实现悬浮和驱动之间相关结构的刚度匹配设计。
41.更细节地，在本技术一个优选实施例中，该动子连接机构2还包括动子连接构件21和连接杆22，该动子连接构件21一端固定安装在动子骨架1上，另一端沿横向设置有通孔，相应的，在磁浮车体4底端面上也设置有对应匹配的通孔，连接杆22设置弹性构件23之后依次穿过这两个通孔，使得所述连接杆22通过所述弹性构件23接触所述通孔内壁，实现动子将驱动力传递到磁浮车辆过过程中对非驱动力磁浮车辆沿行驶方向运行作用力的减振，即动子传递到磁浮车辆的垂向力和横向力。优选地，该弹性构件23可以为套设在连接杆22上的环状弹性件，也可以为沿连接杆22周向布置的若干个u型弹性件。进一步优选地，该连接杆22为中空杆，以实现动子装置整体的轻量化。
42.进一步地，在本技术优选实施例中，该动子骨架1为沿纵向布置板状结构，优选地，动子骨架1的纵向长度和磁浮车体4的纵向长度相同，以确保设置在动子骨架1上的永磁体3和轨道电机定子能产生充足的驱动力。进一步优选的，该动子骨架1纵向两端呈弧形结构，其弧形线优选为水滴状弧形线，以减少动子骨架1在运行过程中受到的阻力。
43.而为了减轻动子骨架1的重量，实现磁浮车辆整体结构的轻量化，在本技术另一个优选实施例中，在确保动子骨架1结构强度和刚度的前提下，该动子骨架1上设置有至少一个贯穿动子骨架1横向端面的减重孔12，有效减轻动子骨架1的重量。优选的，该减重孔12为沿纵向间隔布置在该动子骨架1上圆形通孔或倒圆角的矩形通孔，以避免动子骨架1开设减重孔12位置出现应力集中。
44.进一步优选地，在动子骨架1和轨道之间沿纵向设置有至少一组导向组件，用于实现动子骨架1运动的导向。优选地，在动子骨架1上布置有导向槽11，相应地，在轨道上设置有与之匹配的导向块或导向滑板，在实际使用时，该导向槽11嵌在该导向块或导向滑板上，使得动子骨架1能够沿纵向准确运行，以确保动子骨架1的运动方向。同时，在磁浮车体的悬浮功能出现故障时而导致整个磁浮车体下坠时，该导向槽11会直接和导向块接触，以为动子提供支撑。
45.当然，也可以将导向块或导向滑板设置在动子骨架1上，相应地，导向槽将该导向槽11固定安装在轨道上。
46.优选地，该导向槽11对称设置在动子骨架1的横向两端面上，相应地，在动子骨架1横向两侧的轨道上也设置有与之匹配的导向块或导向滑板，使得该动子骨架1两侧导向处
于水平平衡状态。
47.更细节地，在本技术优选实施例中，该导向槽11和导向块或导向滑板均采用不锈钢材质制成，在实际使用过程中，由于不锈钢材质能在高速运动过程和高载荷环境中，始终具有较低的摩擦因数和具备良好的热稳定性，以确保对动子装置运行导向的可靠性。
48.此外，在本技术优选实施例中，在动子骨架1的纵向首尾两端至少设置有一个沿竖向延伸的点头限位杆，在实际使用过程中，磁浮车体4处于加速或减速过程中，由于惯性原因，磁浮车体4会相对于动子骨架1下压，此时点头限位杆会顶住磁浮车体4的底部，避免磁浮车体4直接接触轨道，提高磁浮车体4的安全性。
49.进一步地，在本技术优选实施例中，至少一个永磁体3采用斜极形式沿纵向布置在动子骨架1上，采用斜极形成布置永磁体3能够在确保动子具有充足纵向宽度磁场的同时尽可能的减少多永磁体3的使用量，进而显著降低该动子装置的生产制备成本。
50.此外，为了实时获取该动子装置的运行状态，在本技术一个优实施例中，该动子骨架1上还设置有监测构件，用以实时监测该动子装置的状态参数。优选地，该监测构件为至少包括加速度传感、温度传感器、力传感器、位移传感器、定位传感器中的一种或多种，以实现对动子装置不同状态参数的采集。
51.本发明中的一种磁浮车辆动子装置，其结构简单，可靠性高，通过采用动子骨架、永磁体以及动子连接机构构成的组合技术方案，不仅使得动子能够沿着轨道电机定子产持续稳定的纵向驱动力，进而实现磁浮车辆的稳定可控的纵向驱动或制动。而且，还通过设置在动子连接机构中的弹性构件，使得动子在传递纵向力的过程中实现对纵向力中横向力和竖线力的解耦及减震，确保动子将纵向力传递到磁浮车辆过程中，不会传递非纵向方向的作用力，避免动子骨架、动子连接机构、磁浮车辆之间出现碰撞损伤，进而提高该磁浮车辆动子装置的使用寿命，具有优良的经济效益和推广价值。
52.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。