一种磁悬浮列车的悬浮系统的制作方法

1.本技术涉及高速铁路技术领域，更具体地说，涉及一种磁悬浮列车的悬浮系统。


背景技术：

2.磁悬浮列车是未来高速列车解决方案的一种，其利用磁场实现列车车体在轨道上的悬浮和行进，由于悬浮后与轨道并不接触，因此能够实现非常平滑的运行。托举磁悬浮列车的磁场基于电-磁转换原理实现，因此用于实现电磁转换的悬浮系统是磁悬浮列车的重要耗能部件，因此如果能够降低该部件的耗能则能够降低磁悬浮列车的整车运行成本。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种磁悬浮列车的悬浮系统，用于降低磁悬浮列车的整车运行成本。
4.为了实现上述目的，现提出的方案如下：
5.一种磁悬浮列车的悬浮系统，包括悬浮控制器、悬浮传感器和至少一个混磁电磁铁，所述悬浮控制器分别与所述悬浮传感器、所述混磁电磁铁连接，其中：
6.所述悬浮传感器设置在所述磁悬浮列车的转向架上，用于测量所述磁悬浮列车的电磁铁极板与轨道之间的间隙和所述磁悬浮列车的加速度，得到并输出间隙信号和加速度信号；
7.所述悬浮控制器设置有第一数据接口、第二数据接口和驱动输出端，所述第一数据接口与所述磁悬浮列车的主控设备连接，用于接收悬浮指令，所述第二数据接口与所述悬浮传感器的信号输出端连接，用于接收所述间隙信号和/或所述加速度信号，所述驱动输出端与所述混磁电磁铁连接，用于向所述混磁电磁铁输出励磁电流；
8.所述混磁电磁铁设置在所述转向架上，所述混磁电磁铁包括永磁体和电磁体，所述永磁体用于产生第一磁场，所述电磁体用于基于所述励磁电流产生第二磁场，所述第一磁场和所述第二磁场的叠加磁场用于驱动车体悬浮以及行进。
9.可选的，所述悬浮传感器还用于在发生间隙故障时向所述悬浮控制器输出间隙故障信号。
10.可选的，所述驱动输出端为两个，所述混磁电磁铁为两个，每个所述混磁电磁铁用于连接一个所述驱动输出端。
11.可选的，所述电磁体包括安装在两个极板上的磁铁铁芯和电磁线圈，其中：
12.所述电磁线圈绕制在所述磁铁铁芯上，所述永磁体与所述磁铁铁芯或所述电磁线圈相贴。
13.可选的，所述混磁电磁铁包括四个永磁体和四个电磁体，每个所述永磁体与对应的所述电磁体安装在一起。
14.可选的，所述悬浮控制器由碳化硅功率器件以及多个辅助器件构成。
15.从上述的技术方案可以看出，本技术公开了一种磁悬浮列车的悬浮系统，包括悬
浮控制器、悬浮传感器和至少一个混磁电磁铁，悬浮控制器分别与悬浮传感器、混磁电磁铁连接。悬浮传感器用于输出间隙信号和加速度信号；悬浮控制器用于接收悬浮指令、间隙信号和加速度信号，用于基于悬浮指令向混磁电磁铁输出励磁电流；混磁电磁铁设置在转向架上，混磁电磁铁包括永磁体和电磁体，永磁体用于产生第一磁场，电磁体用于基于励磁电流产生第二磁场，第一磁场和第二磁场叠的叠加磁场用于驱动车体悬浮以及行进。混磁电磁铁中的永磁体提供主要悬浮力，使得电磁体所需的功率降低，从而悬浮系统整体功耗降低，使得正车运行成本显著降低。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例的磁悬浮列车的悬浮系统的框图；
18.图2为本技术实施例的悬浮系统的悬浮传感器的混磁电磁铁的总体示意图；
19.图3为本技术实施例的悬浮系统的悬浮传感器的混磁电磁铁的正视图；
20.图4为本技术实施例的悬浮系统的悬浮传感器的混磁电磁铁的俯视图；
21.图5为本技术实施例的悬浮系统的悬浮控制器的电路图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.实施例
24.图1为本技术实施例的一种磁悬浮列车的悬浮系统的框图。
25.如图1所示，本实施例提供的悬浮系统应用于磁悬浮列车的转向架上，用于为磁悬浮列车提供悬浮支撑力和行进驱动力，该悬浮系统包括悬浮控制器10，还包括分别与悬浮控制器连接的悬浮传感器20和混磁电磁铁30。
26.其中悬浮传感器设置在磁悬浮列车的转向架上，用于对磁悬浮列车与轨道之间的间隙信号和磁悬浮列车的加速度，得到相应的间隙信号和加速度信号。该悬浮传感器的供电电源为dc 24v，其输出信号为数字信号，包括五路通道，分别为三路间隙信号输出和两路加速度信号输出。
27.另外，该悬浮传感器还用于在间隙故障时输出间隙故障信号，即相应故障通道输出故障码0至悬浮控制器。
28.该悬浮控制器设置有第一数据接口11、第二数据接口12和相应的驱动输出端13，该第一数据接口用于连接磁悬浮列车的主控设备100，该主控设备不包括在本技术方案内，其为本方案的上位机，用于向第一数据接口输出悬浮指令。该第二数据接口与该悬浮传感器的信号输出端连接，用于接收上述间隙信号和加速度信号，并基于悬浮指令对根据间隙
信号和加速度信号进行处理，根据处理结果通过驱动输出端向混磁电磁铁输出励磁电流。
29.该驱动信号输出端为两个，分别向两个混磁电磁铁输出励磁电流。通过整车上多个混磁电磁铁的悬浮支撑和驱动，保证车辆稳定通过轨缝、水平曲线、竖曲线以及坡道、道岔。
30.悬浮控制器由碳化硅功率器件以及多个辅助器件构成。碳化硅功率器件具有低损耗特性，悬浮控制器采用碳化硅功率器件可以降低悬浮控制器的功耗，有利于悬浮控制器长时间可靠运行，从而提高悬浮系统的可靠性。另外，碳化硅功率器件还具有高频特性，悬浮控制器中的电感容量与频率成反比，悬浮控制器采用碳化硅功率器件，可以提高悬浮控制器工作频率，降低悬浮控制器中电感的重量和体积，从而降低悬浮控制器的重量，进而降低悬浮系统的功耗，有利于悬浮系统长时间可靠运行。
31.该混磁电磁铁设置在转向架上，混磁电磁铁包括永磁体和电磁体，永磁体用于产生第一磁场，电磁体用于基于励磁电流产生第二磁场，该第一磁场和第二磁场相互叠加得到的叠加磁场则可以驱动车体悬浮以及行进。电磁体包括安装在两个极板上的磁铁铁芯和电磁线圈，其中，电磁线圈绕制在磁铁铁芯上，永磁体与磁铁芯或电磁线圈相贴。为了得到稳定的磁场和较大的驱动力，该混磁电磁铁包括四个永磁体和四个电磁体，每个永磁体与对应的电磁体安装在一起。
32.混磁电磁铁是悬浮系统中的执行部件，混磁电磁铁采用永磁和电磁混合的励磁方式，将永磁体贴到电磁线圈或者电磁铁铁芯上，使永磁体和电磁线圈融合成一个整体设备。混磁电磁铁的永磁体在不同气隙下产生不同的悬浮力，悬浮控制系统通过调节电磁线圈励磁电流的大小和方向，使磁浮列车稳定悬浮在轨道上。同时实现车辆的悬浮和导向功能。
33.其中，悬浮系统稳定悬浮时，混磁电磁铁中的永磁体提供主要悬浮力，使得电磁体所需的功率降低，从而悬浮系统整体功耗降低，有利于悬浮系统长时间可靠运行。本技术中的混磁电磁铁的总体示意图如图2所示，其正视图如图3所示，其俯视图如图4所示。
34.从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种磁悬浮列车的悬浮系统，包括悬浮控制器、悬浮传感器和至少一个混磁电磁铁，悬浮控制器分别与悬浮传感器、混磁电磁铁连接。悬浮传感器用于输出间隙信号和加速度信号；悬浮控制器用于接收悬浮指令、间隙信号和加速度信号，用于基于悬浮指令向混磁电磁铁输出励磁电流；混磁电磁铁设置在转向架上，混磁电磁铁包括永磁体和电磁体，永磁体用于产生第一磁场，电磁体用于基于励磁电流产生第二磁场，第一磁场和第二磁场叠的叠加磁场用于驱动车体悬浮以及行进。混磁电磁铁中的永磁体提供主要悬浮力，使得电磁体所需的功率降低，从而悬浮系统整体功耗降低，使得正车运行成本显著降低。
35.悬浮控制器由碳化硅功率器件以及多个辅助器件构成。碳化硅功率器件具有低损耗特性，悬浮控制器采用碳化硅功率器件可以降低悬浮控制器的功耗，有利于悬浮控制器长时间可靠运行，从而提高悬浮系统的可靠性。该悬浮控制器的电路图如图5所示。
36.另外，碳化硅功率器件还具有高频特性，悬浮控制器中的电感容量与频率成反比，悬浮控制器采用碳化硅功率器件，可以提高悬浮控制器工作频率，降低悬浮控制器中电感的重量和体积，从而降低悬浮控制器的重量，进而降低悬浮系统的功耗，有利于悬浮系统长时间可靠运行。
37.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与
其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
38.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
39.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
40.以上对本技术所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。