轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了属于电力牵引传动【技术领域】的一种轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台。该装置包括圆盘形次级、直线感应电机初级、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器、伞形联轴器、初级底座、次级支撑台、旋转编码器，扭矩仪、飞轮。直线感应电机初级固定在初级底座上；圆盘形次级与穿过它的轴硬性链接；次级支撑台与轴通过轴承链接；旋转编码器与穿过它的轴通过轴承链接；伞形联轴器、飞轮、扭矩仪、旋转感应电机依次通过连轴节串在一起；第2#变流器与旋转感应电机连接；第1#变流器与直线感应电机初级连接。本装置具有气隙调节功能、节省能源、测试电磁力和工况全面、测试高速工况、体积小、占地少、适合室内使用等特点。
【专利说明】轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台
【技术领域】
[0001]本发明属于电力牵引传动领域，特别涉及一种轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台。
技术背景
[0002]目前直线电机城轨列车、中低速磁悬浮列车等均采用大功率直线感应牵引电机，该电机在运行时气隙会发生变化。现有普通旋转电机气隙一般不会变化，且只测试转矩值，所以在测试普通旋转电机转矩时，只需在维持气隙不变的条件下测试即可。直线感应牵引电机拓扑结构与普通旋转电机的电磁力在三维空间表现不同，直线感应牵弓I电机推力和法向力等力特性性能指标测试不是一个单维问题，而且需要能够连续的、均匀的调节气隙值的试验平台，在变气隙的情况下，对水平推力和法向力进行测试，以便预知在车体振动等因素下，最终获取在不同气隙值下电机的各种性能指标。同时，在牵引/制动场合和额定气隙条件下，还需要测试不同工况下的电机特性，验证该电机在各个工况下均是否可以满足牵引/制动曲线的要求。所以大功率直线感应牵引电机制造完成后，沿袭普通旋转电机的转矩测试方法和装置，显然不能满足直线感应牵引电机的要求。
[0003]因此，需要特殊装置对直线感应牵引电机的牵引传动、惰行、再生制动等各个工况进行模拟，并同时检测出推力、法向力、侧向力的动态特性，更重要的是要求气隙可以均匀的调节，方便获取在不同气隙值下的电机特性以及各种指标。再者，直线感应牵引电机的速度相对较高，如果使用车载和轨道的形式，需要很大的场地和投资。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，该装置包括直线感应电机初级、初级底座、圆盘形次级、次级支撑台、伞形联轴器、旋转编码器、飞轮、扭矩仪、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器；
[0005]直线感应电机初级固定在初级底座上，初级底座固定于地面；
[0006]圆盘形次级与穿过它的轴硬性链接，圆盘形次级转动会带动轴转动；次级支撑台与轴通过轴承链接，轴旋转，次级支撑台固定于地面；
[0007]伞形联轴器连接旋转感应电机的轴与圆盘形次级轴，旋转编码器通过插销定位与圆盘形次级轴连接；
[0008]飞轮、扭矩仪、旋转感应电机依次通过联轴节连接在一起；
[0009]第2#变流器的交流端与旋转感应电机连接；
[0010]第1#变流器的交流端与直线感应电机初级连接。
[0011]所述圆盘形次级为复合形次级，包括圆盘形次级和圆盘形次级导电层；圆盘形次级做高速旋转运动。
[0012]所述圆盘形次级导电层为非磁性层，用来增强直线感应电机初级在高速圆盘形次级中产生的涡流强度。
[0013]所述初级底座通过气隙调节装置与地面连接。
[0014]所述气隙调节装置用来调节圆盘形次级与直线感应电机初级之间的气隙值。
[0015]所述第1#变流器和第2#变流器为交-直-交型变流器。
[0016]所述初级底座与直线感应电机初级的连接部分加装拉压传感器，用于检测推力、法向力和侧向力。
[0017]所述拉压传感器包括法向力传感器、推力传感器和侧向力传感器。
[0018]发明的有益效果:
[0019](I)具有气隙调节功能，满足直线感应电机需要测试不同气隙值下电机特性与性能指标的要求。
[0020](2)可对大功率直线牵引电机的性能进行变气隙的全面测试，主要应用于大功率直线感应牵引电机产品的测试阶段，无需改变直线电机的拓扑结构，就可以直接准确对所生产牵引电机的各种指标进行检测，从而判断所生产的电机是否达到设计标准。
[0021](3)该装置为互馈方式，具有效率高、节省能源的特点。
[0022](4)该装置次级为圆盘形做高速旋转运动，测试工况全面。直线感应电机可以工作在任何工况，包括:牵引、制动、再生等。
[0023](5)本发明提出使用圆盘形次级，具有体积小、占地少、投资少、效率高、全自动一体化、适合室内使用等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台；
[0025]图2为直线感应电机初级与次级位置图示；
[0026]图3为推力传感器、法向力传感器与气隙调节装置安装示意图；
[0027]图4为侧向力传感器安装示意图；
[0028]其中，I为初级底座、2为直线感应电机初级、3为次级支撑台、4为圆盘形次级、5为伞形联轴器、6为旋转编码器、7为飞轮、8为扭矩仪、9为旋转感应电机、10为第1#变流器、11为第2#变流器、12为圆盘形次级导电层、13为推力传感器、14为法向力传感器、15为气隙调节装置、16为侧向力传感器。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图及实施例进一步阐述本
【发明内容】
。
[0030]如图1所示为轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台；该装置由初级底座1、直线感应电机初级2、次级支撑台3、圆盘形次级4、伞形联轴器5、旋转编码器
6、飞轮7、扭矩仪8、旋转感应电机9、第1#变流器10、第2#变流器11组成。
[0031](I)初级底座I。初级底座I用于固定直线感应电机初级2，同时在直线感应电机初级2与初级底座I的连接部分加装拉压传感器。拉压传感器包括推力传感器13、法向力传感器14和侧向力传感器16，用于检测推力、法向力和侧向力。初级底座I通过气隙调节装置15与地面连接，可以通过气隙调节装置15调节直线感应电机初级2与圆盘形次级4之间的气隙值，满足不同气隙下直线感应电机的力特性测量与其他性能指标的获取。[0032](2)直线感应电机初级2。直线感应电机初级2无需特殊加工，仍然为扁平形，可以直接使用生产的成品，其安装于正对圆盘形次级导电层12 —面，如图2所示。该直线感应电机初级2固定在初级底座I上，并由交-直-交型变流器供电，从而产生行波磁场，带动圆盘形次级4旋转。
[0033](3)次级支撑台3。次级支撑台3与穿过圆盘形次级4的轴通过轴承链接，轴旋转，次级支撑台3固定于地面。
[0034](4)圆盘形次级4。圆盘形次级4为复合形次级，包括圆盘形次级和圆盘形次级导电层12 ;圆盘形次级导电层12为非磁性层，用来增强直线感应电机初级2在高速圆盘形次级4中产生的涡流强度。圆盘形次级4与穿过它的轴硬性链接，圆盘形次级4转动会带动轴转动。在测试装置工作时，圆盘形次级4做高速旋转运动，等效成初级做高速运动，次级固定的情形。
[0035](5)伞形联轴器5。伞形联轴器5连接旋转感应电机9的轴与圆盘形次级4的轴，穿过圆盘形次级4的轴是垂直方向的旋转，穿过旋转感应电机9的轴是水平方向旋转，伞形联轴器5的作用是把垂直方向的旋转转移到水平方向旋转。
[0036](6)旋转编码器6。旋转编码器6通过插销定位与圆盘形次级4的轴连接，用于检测圆盘形次级4的转速。
[0037](7)飞轮7。飞轮7可储存或释放能量，可抑制转速波动，保持系统的转动平稳。
[0038](8)扭矩仪。测试直线感应电机与旋转感应电机9之间扭矩的大小，用于间接测量验证推力传感器13测试结果的正确性。
[0039](9)旋转感应电机9。旋转感应电机9通过连轴节与伞形联轴器、飞轮、扭矩仪依次连接在一起。圆盘形次级4的转矩作为原动力带动旋转感应电机9，通过第2#变流器11控制旋转感应电机9的工作状态，使其工作于电动、发电等状态，从而可以模拟直线感应电机在牵引、再生制动状态以及不同负载、不同工况。在直线感应电机/旋转感应电机牵引时，旋转感应电机/直线感应电机处于发电状态，将电能回馈电网。
[0040](10)第1#变流器10、第2#变流器11。第1#变流器10和第2#变流器11采用交-直-交形变流器。第1#变流器10的交流端与直线感应电机初级2连接，用于驱动直线感应电机初级2，可以设定该电机工作于牵引或发电状态，来模拟车辆牵引和再生制动工况。同时，可在每种工况调节圆盘形次级4的转速和转矩，对用不同的牵引/制动曲线。第2#变流器11的交流端与旋转感应电机9连接，用于驱动旋转感应电机9。当直线感应电机工作于牵引/再生制动状态时，控制第2#变流器11，使得旋转感应电机9工作于再生制动/牵引状态，模拟直线感应电机的负载/原动机转矩。
[0041]该装置有两种工作状态:
[0042](I)直线感应牵引电机牵引状态
[0043]测试直线感应牵引电机牵引工况时，需要将第1#变流器10驱动直线感应电机初级2，使其工作于要测试的状态；同时第2#变流器11读取圆盘形次级4的转速，计算对应的频率，根据要设定的负载情况得出转差率，根据转差频率，控制第2#变流器11施加低于转速频率的电压频率，使旋转感应电机9工作于发电状态，模拟直线感应电机的负载，同时将电能回馈电网。
[0044]( 2)直线感应牵弓I电机再生制动状态[0045]测试直线感应牵引电机再生制动工况时，需要将第2#变流器11驱动旋转感应电机9，使其工作于直线感应牵引电机要再生制动时的速度值，此时直线感应电机初级2被旋转感应电机9拖动至该速度；第1#变流器10读取圆盘形次级4的转速，计算对应的频率，根据要设定的负载情况得出直线感应电机要运行的转差率，根据转差频率控制第1#变流器10施加低于转差频率的电压频率，使直线感应电机工作于发电状态，发出的电能由第1#变流器10负责将其回馈电网。
[0046]如图3所示为推力传感器、法向力传感器与气隙调节装置安装示意图。
[0047]对法向力的检测:初级底座I与直线感应电机初级2通过法向力传感器14进行连接，当直线感应电机初级2受到圆盘形次级4的法向力作用时，便通过法向力传感器14检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
[0048]对推力的检测:直线感应电机初级2纵向两端分别通过两个推力传感器13连接，当圆盘形次级4转动时，直线感应电机初级2纵向两端会同时收到相同大小的推力作用，则该推力可以由这两个推力传感器13检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
[0049]对气隙的调节:初级底座I通过气隙调节装置15与地面连接，可以通过该气隙调节装置15调节直线感应电机初级2与圆盘形次级4之间的气隙值，满足不同气隙下直线感应电机的力特性测量与其他性能指标的获取。
[0050]图4为侧向力传感器安装示意图。
[0051]对侧向力的检测:直线感应电机初级2横向两端分别通过四个侧向力传感器16连接，当圆盘形次级4转动时，直线感应电机初级2横向两端会同时收到相同大小的推力作用，则该推力可以由这四个侧向力传感器16检测出，同时通过变送器矫正为标准信号，送入采集装置或示波器等，进行记录或者显示。
[0052]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，该装置包括直线感应电机初级、初级底座、圆盘形次级、次级支撑台、伞形联轴器、旋转编码器、飞轮、扭矩仪、旋转感应电机、第1#变流器、第2#变流器； 直线感应电机初级固定在初级底座上,初级底座固定于地面； 圆盘形次级与穿过它的轴硬性链接，圆盘形次级转动会带动轴转动；次级支撑台与轴通过轴承链接，轴旋转，次级支撑台固定于地面； 伞形联轴器连接旋转感应电机的轴与圆盘形次级轴，旋转编码器通过插销定位与圆盘形次级轴连接； 飞轮、扭矩仪、旋转感应电机依次通过联轴节连接在一起； 第2#变流器的交流端与旋转感应电机连接； 第1#变流器的交流端与直线感应电机初级连接。
2.根据权利要求1所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述圆盘形次级为复合形次级，包括圆盘形次级和圆盘形次级导电层；圆盘形次级做高速旋转运动。
3.根据权利要求2所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述圆盘形次级导电层为非磁性层，用来增强直线感应电机初级在高速圆盘形次级中产生的涡流强度。
4.根据权利要求1所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述初级底座通过气隙调节装置与地面连接。
5.根据权利要求4所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述气隙调节装置用来调节圆盘形次级与直线感应电机初级之间的气隙值。
6.根据权利要求1所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述第1#变流器和第2#变流器为交-直-交型变流器。
7.根据权利要求1所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述初级底座与直线感应电机初级的连接部分加装拉压传感器，用于检测推力、法向力和侧向力。
8.根据权利要求7所述轨道交通用变气隙圆盘形直线感应牵引电机高速互馈台，其特征在于，所述拉压传感器包括法向力传感器、推力传感器和侧向力传感器。
【文档编号】G01R31/34GK103630836SQ201310631486
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】吕刚, 周杰 申请人:北京交通大学