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用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法

阅读：127发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法，包括多个设置在火车上的侧翼，侧翼为非导磁良导体制备；还包括设置在火车沿线，与侧翼配合的多组箱式驱动线圈组；箱式驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈和下线圈，侧翼可从上线圈和下线圈之间穿过；箱式驱动线圈组连接电源和转换装置产生磁场；本发明只需要在火车启动或停车部位采用接触网供电驱动，大大减少了接触网及相关辅助设备部分。，下面是用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置的使用方法，其特征在于，电磁推进装置包括：包括多个设置在火车上的侧翼(3)，侧翼(3)为非导磁良导体制备；还包括设置在火车沿线，与侧翼(3)配合的多组箱式驱动线圈组；箱式驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈(1)和下线圈(2)，侧翼(3)可从上线圈(1)和下线圈(2)之间穿过；箱式驱动线圈组连接电源和转换装置产生磁场；所述电源和转换装置包括脉冲电源、储能电容C1和续流二极管D1；上线圈(1)连接脉冲电源的正极，下线圈(2)连接脉冲电源的负极；上线圈(1)和下线圈(2)之间还连接有储能电容C1；上线圈(1)连接续流二极管D1的负极，下线圈(2)连接续流二极管D1的正极；脉冲电源正极和储能电容C1之间连接有充电开关K1；储能电容C1和续流二极管D1负极之间连接有放电开关K2；还包括辅助电源和储能装置，辅助电源和储能装置均通过电力电子变换装置连接接触网；
包括以下步骤：
步骤1：火车启动时通过受电弓从接触网取电，启动火车并对辅助电源充电；受电弓安装在车体顶部的内部平时处于收起状态，当火车启动时受电弓升起从接触网取电用于火车启动电机运行及辅助电源充电；火车驶出接触网部分时，转换为多翼式重接型电磁驱动模式；
步骤2：闭合充电开关K1对储能电容C1充电；
步骤3：充电完成后断开充电开关K1，闭合放电开关K2对箱式驱动线圈组进行放电，箱式驱动线圈产生磁场；充电完毕后放电开关K2闭合此时驱动线圈通过续流二极管D1进入续流状态；
步骤4：侧翼(3)穿过上线圈(1)和下线圈(2)之间，在磁场作用下感生涡流产生电磁力，用于驱动火车前行；每通过一组箱式驱动线圈组火车进行一次加速；司机可通过速度传感器测量得到火车的速度，根据速度的变化对驱动线圈供电的电源和转换装置进行控制；从而通过对驱动线圈供电开关的通断来保证火车的平稳运行；
步骤5：火车停车时切换到接触网供电进行火车的停车。
2.根据权利要求1所述的一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置的使用方法，其特征在于，所述箱式驱动线圈为铜导线制成。

说明书全文

用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电磁推进技术领域，具体涉及一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法。

背景技术

[0002] 众所周知，我国拥有全世界最大的铁路运输系统，火车运输已经成为一种重要的大众化交通工具；在综合交通运输体系中占据着骨干地位；火车在历史的发展中经历了从蒸汽机车(以煤为动力)、内燃机车(以柴油为动力)、电气化机车(电是动力)的演变；目前主要的机车类型为电气化汽车，电气化机车接触网存在供电存在的成本、维修费用高等问题。

[0003] 电磁推进技术在最近几十年得到了高速的发展，尤其是在军事领域，为了改善发射物体的能力，获取比常规炮弹更高的初速度来摧毁像坦克这一目标类型的装甲武器；电磁推进技术在军事上被称为电磁炮；电磁推进装置是一种电气传动装置，是利用电磁能转化为动能进而推动发射体前进；但是在其他领域还没有相关的应用。

发明内容

[0004] 本发明提供一种可减少接触网，减少成本和维修费用的用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法。

[0005] 本发明采用的技术方案是：一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置，包括多个设置在火车上的侧翼，侧翼为非导磁良导体制备；还包括设置在火车沿线，与侧翼配合的多组箱式驱动线圈组；箱式驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈和下线圈，侧翼可从上线圈和下线圈之间穿过；箱式驱动线圈组连接电源和转换装置产生磁场。

[0006] 进一步的，所述电源和转换装置包括脉冲电源、储能电容C1和续流二极管D1；上线圈连接脉冲电源的正极，下线圈连接脉冲电源的负极；上线圈和下线圈之间还连接有储能电容C1；上线圈连接续流二极管D1的负极，下线圈连接续流二极管D1的正极；脉冲电源正极和储能电容C1之间连接有充电开关K1；储能电容C1和续流二极管D1负极之间连接有放电开关K2。

[0007] 进一步的，所述箱式驱动线圈组包括结构相同对称设置在火车轨道两侧的驱动线圈组；驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈和下线圈。

[0008] 进一步的，所述箱式驱动线圈为铜导线制成。

[0009] 进一步的，还包括辅助电源和储能装置，辅助电源和储能装置均通过电力电子变换装置连接接触网。

[0010] 一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置的使用方法，包括以下步骤：

[0011] 步骤1：火车启动时通过受电弓从接触网取电，启动火车并对辅助电源充电；

[0012] 步骤2：闭合充电开关K1对储能电容C1充电；

[0013] 步骤3：充电完成后断开充电开关K1，闭合放电开关K2对箱式驱动线圈组进行放电，箱式驱动线圈产生磁场；

[0014] 步骤4：侧翼穿过上线圈和下线圈之间，在磁场作用下感生涡流产生电磁力，用于驱动火车前行；

[0015] 步骤5：火车停车时切换到接触网供电进行火车的停车。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] (1)本发明只需要在火车启动或停车部位采用接触网供电驱动，大大减少了接触网及相关辅助设备部分；

[0018] (2)本发明简化了火车运行的条件，减小了成本。附图说明

[0019] 图1为本发明结构侧视图。

[0020] 图2为本发明结构前视图。

[0021] 图3为本发明电源和转换装置结构示意图。

[0022] 图4为本发明流程示意图。

[0023] 图中：1-上线圈，2-下线圈，3-侧翼。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

[0025] 如图1-3所示，一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置，包括多个设置在火车上的侧翼3，侧翼3为非导磁良导体制备；还包括设置在火车沿线，与侧翼3配合的多组箱式驱动线圈组；箱式驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈1和下线圈2，侧翼3可从上线圈1和下线圈2之间穿过；箱式驱动线圈组连接电源和转换装置产生磁场。

[0026] 进一步的，其特征在于，所述电源和转换装置包括脉冲电源、储能电容C1和续流二极管D1；上线圈1连接脉冲电源的正极，下线圈2连接脉冲电源的负极；上线圈1和下线圈2之间还连接有储能电容C1；上线圈1连接续流二极管D1的负极，下线圈2连接续流二极管D1的正极；脉冲电源正极和储能电容C1之间连接有充电开关K1；储能电容C1和续流二极管D1负极之间连接有放电开关K2；首先闭合充电开关K1通过脉冲电源对储能电容C1进行充电，充电时间为0.1s，此时放电开关K2处于打开状态；储能电容C1充电后断开充电开关K1，同时闭合放电开关K2给驱动线圈提高励磁，放电开始时间比充电时间延时i0.04s；火车在驱动线圈磁场的作用下感生涡流与磁场相互作用产生电磁力推动火车向前运动；由于上线圈1和下线圈2相互对称产生的径向合力较小，而轴线加速例大，可以实现火车在磁场中的稳定高速向前运动。

[0027] 进一步的，所述箱式驱动线圈组包括结构相同对称设置在火车轨道两侧的驱动线圈组；驱动线圈组包括相对设置结构相同的上线圈1和下线圈2；相应的火车的两侧设置一对侧翼3。

[0028] 进一步的，所述箱式驱动线圈为铜导线制成。

[0029] 进一步的，还包括辅助电源和储能装置，辅助电源和储能装置均通过电力电子变换装置连接接触网。

[0030] 使用时，一种用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置的使用方法，如图4所示，包括以下步骤：

[0031] 步骤1：火车启动时通过受电弓从接触网取电，启动火车并对辅助电源充电；受电弓安装在车体顶部的内部平时处于收起状态，当火车启动时受电弓升起从接触网取电用于火车启动电机运行及辅助电源充电；火车驶出接触网部分时，转换为多翼式重接型电磁驱动模式；

[0032] 步骤2：闭合充电开关K1对储能电容C1充电；

[0033] 步骤3：充电完成后断开充电开关K1，闭合放电开关K2对箱式驱动线圈组进行放电，箱式驱动线圈产生磁场；充电完毕后放电开关K2闭合此时驱动线圈通过续流二极管D1进入续流状态；

[0034] 步骤4：侧翼3穿过上线圈1和下线圈2之间，在磁场作用下感生涡流产生电磁力，用于驱动火车前行；每通过一组箱式驱动线圈组火车进行一次加速；司机可通过速度传感器测量得到火车的速度，根据速度的变化对驱动线圈供电的电源和转换装置进行控制；从而通过对驱动线圈供电开关的通断来保证火车的平稳运行

[0035] 步骤5：火车停车时切换到接触网供电进行火车的停车。

[0036] 火车启动需要很大的动力通过接触网供电启动，接触网部分只是很短的一段距离；火车驶出接触网部分时，可通过火车时速的变化对驱动线圈电源开关机电压大小的调控调节车速，火车到站后通过接触网供电使火车入库到机务段。

[0037] 下面结合具体实施例对本发明进行说明。

[0038] 取上线圈1和下线圈2横截面积均为1.5×1.2＝1.8m2，火车侧翼3横截面积为1.8×1.3＝2.34m2；脉冲电源的驱动电压U最高为20kV，可从电网中取得；储能电容C1的电容值为0.004F；通过对影响推进效率和出口速度的相关参数进行优化使之推进效率达到20％。

[0039] 以和谐号CRH型动车组为例，其参数如表1所示：

[0040] 表1CRH型动车组参数

[0041]

[0042] 以250km的一段路程为例，列车以最高速度运行只需一个小时达到目的地；火车启动离开接触网时速度可达150km/h，若要让火车以最高时速250km/h运行，司机可通过速度传感器测得速度，确定是否需要启动驱动线圈的充电开关K1；通过设置合理的充电电压，使火车经过加速达到时速250km/h运行；当火车达到要求时速时，关闭驱动线圈的充电开关K1；可根据火车运行状况实现调节驱动线圈的充放电情况，调节火车的运行。

[0043] 本发明中上线圈1和下线圈2可由多组脉冲电源和储能电容C1通过对充电开关K1的控制进行充电和放电，从而进行励磁产生瞬变磁场，两侧翼3在变化的磁场中感生涡流与磁场相互作用产生电磁力推动火车前进；本发明大大减少了接触网及相关辅助设备部分，简化了火车运行的条件，减小了成本，是用于火车的一种新型电磁推进模式。

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