CN114200229A - 一种感应供电试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种感应供电试验台，包括：外围壳体，外围壳体包括底壁和固定在底壁上的外围圆壁，外围圆壁的内壁沿着外围圆壁的轴向设置有两层用于安装线圈或者永磁体的第一安装位；转轴，转轴内置于外围圆壁内，转轴与底壁可转动连接，且与外围圆壁同轴心设置；转盘，转盘的个数为2个，沿着转轴的轴向间隔预设距离固定在转轴上，且分别与外围圆壁上的两层安装位对应，且转盘上设置有安装线圈或者永磁体的第二安装位。使用时，根据所需测定的数据，分别在外围圆壁及转盘的第二安装位安装对应的永磁铁或者对应的线圈(集电线圈及悬浮线圈等)，以模拟磁悬浮列车的运行速度及集感应供电的情况，实现了对列车非接触式供电的试验研究。

Description

一种感应供电试验台

技术领域

本发明涉及试验装置技术领域，尤其是涉及一种感应供电试验台。

背景技术

传统列车采用接触网、接触轨等接触式方式方案供电，在列车运行时，受电弓与接触网或集电靴与复合轨之间的摩擦均会对列车造成阻碍；且由于机械磨损，必须定期对设备进行检修更换，增大了维护成本；这种会产生机械摩擦的接触供电结构也限制了列车的行驶速度上限，具有安全隐患。因此，非接触式供电技术受到了越来越广泛应用。但是，目前尚未有关于非接触式供电的试验研究。

因此，如何实现对列车非接触式供电的试验研究是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种感应供电试验台，能够实现对列车非接触式供电的试验研究，给列车的非接触式供电提供指导。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种感应供电试验台，包括：

外围壳体，所述外围壳体包括底壁和固定在所述底壁上的外围圆壁，所述外围圆壁的内壁沿着所述外围圆壁的轴向设置有两层用于安装线圈或者永磁体的第一安装位；

转轴，所述转轴内置于所述外围圆壁内，所述转轴与所述底壁可转动连接，且与所述外围圆壁同轴心设置；

转盘，所述转盘的个数为2个，沿着所述转轴的轴向间隔预设距离固定在所述转轴上，且分别与所述外围圆壁上的两层安装位对应，且所述转盘上设置有安装线圈或者永磁体的第二安装位。

在一个具体的实施方案中，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有不通电的线圈绕组，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

在另一个具体的实施方案中，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有永磁体，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

在另一个具体的实施方案中，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有通有直流电的线圈绕组，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

在另一个具体的实施方案中，所述转轴上远离所述底壁的转盘的第二安装位上安装有永磁体和集电线圈，所述外围圆壁上远离所述底壁的那层第一安装位上安装有悬浮线圈。

在另一个具体的实施方案中，所述转轴上远离所述底壁的转盘的第二安装位上安装有悬浮线圈，所述外围圆壁上远离所述底壁的那层第一安装位上安装有永磁体和集电线圈。

在另一个具体的实施方案中，所述底壁与所述外围圆壁一体成型连接。

在另一个具体的实施方案中，所述外围圆壁包括第一弧形壁和第二弧形壁；

所述第一弧形壁固定在所述底壁上，所述第二弧形壁的一侧与所述第一弧形壁的一侧铰接，所述第二弧形壁的另一侧与所述第一弧形壁的另一侧可拆卸连接。

在另一个具体的实施方案中，所述第二弧形壁的另一侧与所述第一弧形壁的另一侧卡接。

在另一个具体的实施方案中，所述转轴为空心轴。

根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

本发明提供的感应供电试验台，使用时，根据所需测定的数据，分别在外围圆壁的两层第一安装位及2个转盘的第二安装位安装对应的永磁铁或者对应的线圈(集电线圈及悬浮线圈等)，以模拟磁悬浮列车的运行速度及集感应供电的情况，即本发明实现了对列车非接触式供电的试验研究，给磁悬浮列车提供了指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的感应供电试验台的局部剖视结构示意图；

图2为本发明提供的感应供电试验台未安装转轴和外围壳体的结构示意图；

图3为本发明提供的感应供电试验台未安装转轴时的结构示意图；

图4为本发明提供的感应供电试验台模拟鼠笼式异步感应电机时的流程图；

图5为本发明提供的感应供电试验台模拟鼠笼式永磁同步电机时的流程图；

图6为本发明提供的感应供电试验台模拟鼠笼式励磁同步电机时的流程图；

图7为本发明提供的感应供电试验台获取集电线圈感应电动势的一种流程图；

图8为本发明提供的感应供电试验台获取集电线圈感应电动势的另一种流程图。

其中，图1-图8中：

感应供电试验台1000、外围壳体100、底壁101、外围圆壁102、转轴200、转盘300、上层转盘301、下层转盘302、感应供电层400、驱动层500、永磁体600、线圈700。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-图8，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。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。

如图1-图3所示，本发明提供了一种感应供电试验台1000，能够实现对列车非接触式供电的试验研究，给列车的非接触式供电提供指导。

具体地，感应供电试验台1000包括外围壳体100、转轴200和转盘300，外围壳体100包括底壁101和外围圆壁102，外围圆壁102固定在底壁101上，即底壁101给外围圆壁102提供支撑。需要说明的是，底壁101也可以是矩形板，也可以是圆板等，具体形状不限。外围圆壁102呈圆筒形，固定在底壁101上。当然，可以理解地是，也可以在外围圆壁102的顶端安装顶盖封闭外围圆壁102。

外围圆壁102的内壁沿着外围圆壁102的轴向设置有两层第一安装位，第一安装位用于安装线圈700或者永磁体600。具体地，每层第一安装位均沿着外围圆壁102的周向均布在外围圆壁102的内部。

转轴200内置于外围圆壁102内，转轴200与底壁101可转动连接，且与外围圆壁102同轴心设置。

转盘300的个数为2个，沿着转轴200的轴向间隔预设距离固定在转轴200上，且分别与外围圆壁102上的两层安装位对应，且转盘300上设置有安装线圈700或者永磁体600的第二安装位。具体地，2个转盘300沿着转轴200的安装位置与外围圆壁102上的2层第一安装位的高度一致。

本发明提供的感应供电试验台1000共有上下两层同轴旋转机构：2个转盘300。其中，一层旋转机构是感应供电层400，负责模拟感应电动势的产生过程，感应供电层400的转盘300及外围圆边内侧根据试验需求，可选择安装集电线圈、悬浮线圈、永磁体600等装置。另一层旋转机构为驱动层500，用来模拟异步电动机或同步电动机工作，可根据具体实验内容配置为鼠笼式异步电动机、鼠笼式永磁体600同步电机或鼠笼式励磁同步电机。

本发明提供的感应供电试验台1000，使用时，根据所需测定的数据，分别在外围圆壁102的两层第一安装位及2个转盘300的第二安装位安装对应的永磁铁或者对应的线圈700(集电线圈及悬浮线圈等)，以模拟磁悬浮列车的运行速度及集感应供电的情况，即本发明实现了对列车非接触式供电的试验研究，给磁悬浮列车提供了指导。

实际磁浮列车的直线电机结构由安装在地面端的推进线圈700、列车上的通有直流电的线圈700(超导线圈或普通励磁线圈)以及电力变换装置构成。在推进线圈700中通入三相交变的电压，推进线圈700就可产生一个高速运动的行波磁场，该磁场与超导线圈(或励磁线圈)产生的磁场相作用对车体产生推力，进而驱动列车运动。

直线电机最初由旋转电机演化而来，通过将定子与转子展开得到；通常认为定子部分为初级，转子部分为次级。考虑到减少感应供电试验台1000占用的空间，同时尽可能体现直线电机的运行特性，本感应供电试验台1000采用旋转电机来等效磁浮列车中的直线电机结构。

具体地，本发明公开了驱动层500的配置如下：鼠笼式异步感应电机、鼠笼式永磁同步电机和鼠笼式励磁同步电机。

当模拟鼠笼式异步感应电机时，如图4所示，转轴200上靠近底壁101的转盘300的第二安装位上安装有不通电的线圈绕组，具体地，线圈绕组通过螺钉等可拆卸安装在第二安装位上，以便于进行其它试验时，能够安装其它的线圈700或者永磁体600等。

外围圆壁102上靠近底壁101的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组，具体地，定子线圈绕组通过螺钉等可拆卸安装在第一安装位上，以便于进行其它试验时，能够安装其它的线圈700或者永磁体600等。

为了便于表述，命名靠近底壁101的那层第一安装位为外围圆壁102下层，远离底壁101的那层第一安装位为外围圆壁102上层，靠近底壁101的转盘300为下层转盘302，远离底壁101的转盘300为上层转盘301。

向外围圆壁102内侧的定子线圈绕组通入交流电，定子线圈绕组会产生一个旋转磁场，该旋转磁场对应现实磁浮列车系统中高速运动的行波磁场。同时，下层转盘302的线圈绕组切割旋转磁场产生感应电动势，进而产生电流并与旋转磁场相互作用，形成旋转转矩，驱动下层转盘302旋转且转速低于旋转磁场的转速。试验平台工作在鼠笼式异步感应电机模式下，可以等效模拟异步直线电机的运行。

当模拟鼠笼式永磁同步电机时，如图5所示，转轴200上靠近底壁101的转盘300的第二安装位上安装有永磁体600，外围圆壁102上靠近底壁101的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

向外围圆壁102内侧的定子线圈绕组通入交流电，定子线圈绕组会产生一个旋转磁场，该旋转磁场对应现实磁浮列车系统中高速运动的行波磁场。同时，定子线圈绕组产生的旋转磁场与下层转盘302上的永磁体600相互作用，产生旋转转矩驱动下层转盘302以同步转速旋转。该方案可模拟仿真永磁体600直线同步电机的运行。

当模拟鼠笼式励磁同步电机时，如图6所示，转轴200上靠近底壁101的转盘300的第二安装位上安装有通有直流电的线圈绕组，外围圆壁102上靠近底壁101的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

即下层转盘302的侧壁装有线圈绕组，用以等效磁浮列车上的超导线圈或励磁线圈，线圈绕组通有直流电产生大小恒定的磁场；外围圆壁102内侧下层安装定子线圈绕组，形成鼠笼式励磁同步电机。定子线圈绕组产生的旋转磁场与下层转盘302上的线圈绕组磁场相作用产生旋转转矩，推动下层转盘302以同步转速旋转。该方案可模拟仿真励磁式直线同步电机的工作特性。

实际情况中，磁悬浮列车在高速行驶时轨道两侧的悬浮线圈切割列车上超导线圈产生的磁场，产生感应电动势及变化的磁场，列车上的集电线圈也高速切割悬浮线圈磁场，产生动生电动势，本发明能够模拟磁悬浮列车运行时，集电线圈产生的感应电动势。

在一些实施例中，转轴200上远离底壁101的转盘300的第二安装位上安装有永磁体600和集电线圈，外围圆壁102上远离底壁101的那层第一安装位上安装有悬浮线圈，如图7所示。

工作时，感应供电层400对应的上层转盘301随下层转盘302旋转，外围圆壁102的悬浮线圈切割永磁体600产生的旋转磁场，产生感应电动势与电流，进而产生变化的磁场。同时上层转盘301上的集电线圈切割悬浮线圈的磁场，从而产生感应电动势。通过更换不同的永磁体600可评估超导线圈中通入不同电流时集电线圈的电动势变化情况。

在其它一些实施例中，转轴200上远离底壁101的转盘300的第二安装位上安装有悬浮线圈，外围圆壁102上远离底壁101的那层第一安装位上安装有永磁体600和集电线圈，如图8所示。

当悬浮线圈随上层转盘301转动时，悬浮线圈切割永磁体600磁场产生旋转的磁场。外围圆壁102上的集电线圈切割旋转磁场产生感应电动势。该方案同样可以仿真集电线圈电动势随超导线圈电流改变的变化情况。

本发明通过在外围圆壁102内侧下层的定子线圈绕组通入交流电，推动驱动层500对应的下层转盘302转动并带动与其同轴的感应供电层400的上层转盘301，这一过程模拟了磁浮列车的直线电机驱动部分；感应供电层400对应的上层转盘301在转动过程中使得感应供电层400中的集电线圈产生感应电动势，这一过程体现了磁浮列车在高速运行时的感应供电过程。通过将直线电机等效成旋转电机，节约了大量空间，真实地模拟了磁浮列车在高速运行下驱动与感应供电的过程。

在一些实施例中，本发明具体公开了底壁101与外围圆壁102一体成型连接。需要说明的是，不限于底壁101与外围圆壁102一体成型连接，也可以焊接或者可拆卸连接等。

在其它一些实施例中，本发明公开了外围圆壁102包括第一弧形壁和第二弧形壁，第一弧形壁固定在底壁101上，第二弧形壁的一侧与第一弧形壁的一侧铰接，第二弧形壁的另一侧与第一弧形壁的另一侧可拆卸连接。第一弧形壁和第二弧形壁能够组成一个完整的筒形壁。

通过将外围圆壁102设置为第一弧形壁和第二弧形壁可开合的方式，便于实现第一安装位和第二安装位上线圈700或者永磁体600的拆装。

进一步地，本发明具体公开了第二弧形壁的另一侧与第一弧形壁的另一侧卡接。需要说明的是，也可以在第一弧形壁和第二弧形壁的外壁上分别设置安装块，安装块上分别开设允许螺栓穿过的通孔或者螺纹孔等，通过螺栓实现连接。

在一些实施例中，转轴200为空心轴，减轻重量，需要说明的是，也可以设置转轴200为实心轴。

转盘300可以与转轴200一体成型连接，也可以通过紧固件等紧固在转轴200上，具体连接形式不限。

在其它一些实施例中，本发明公开了感应供电试验台1000还包括测速传感器和电压传感器，用于分别测量转轴200的转速及集电线圈产生的感应电动势。

本发明具有如下优点：

(1)本发明能够充分模拟磁悬浮列车在高速运行状态下的驱动过程与感应供电过程，对磁浮列车的方案设计与规划提供了重要的参考依据；

(2)本发明的应用可节省大量成本，产生了良好的经济效益，为磁悬浮列车项目的研究提供了强有力的工具，后续可应用到其他高速运动系统的研究，具有良好的科研潜力；

(3)本发明提高了磁悬浮列车相关试验的效率，具有更好的安全性，有利于磁浮列车研究的高效安全进行。

需要说明的是，本文中表示方位的词，例如，上下等均是以感应供电试验台使用时的方向进行的设定，仅为了描述的方便，不具有其它特定含义。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种感应供电试验台，其特征在于，包括：

外围壳体，所述外围壳体包括底壁和固定在所述底壁上的外围圆壁，所述外围圆壁的内壁沿着所述外围圆壁的轴向设置有两层用于安装线圈或者永磁体的第一安装位；

转轴，所述转轴内置于所述外围圆壁内，所述转轴与所述底壁可转动连接，且与所述外围圆壁同轴心设置；

转盘，所述转盘的个数为2个，沿着所述转轴的轴向间隔预设距离固定在所述转轴上，且分别与所述外围圆壁上的两层安装位对应，且所述转盘上设置有安装线圈或者永磁体的第二安装位。

2.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有不通电的线圈绕组，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

3.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有永磁体，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

4.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴上靠近所述底壁的转盘的第二安装位上安装有通有直流电的线圈绕组，所述外围圆壁上靠近所述底壁的那层第一安装位上安装有通有交流电的定子线圈绕组。

5.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴上远离所述底壁的转盘的第二安装位上安装有永磁体和集电线圈，所述外围圆壁上远离所述底壁的那层第一安装位上安装有悬浮线圈。

6.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴上远离所述底壁的转盘的第二安装位上安装有悬浮线圈，所述外围圆壁上远离所述底壁的那层第一安装位上安装有永磁体和集电线圈。

7.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述底壁与所述外围圆壁一体成型连接。

8.根据权利要求1所述的感应供电试验台，其特征在于，所述外围圆壁包括第一弧形壁和第二弧形壁；

所述第一弧形壁固定在所述底壁上，所述第二弧形壁的一侧与所述第一弧形壁的一侧铰接，所述第二弧形壁的另一侧与所述第一弧形壁的另一侧可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的感应供电试验台，其特征在于，所述第二弧形壁的另一侧与所述第一弧形壁的另一侧卡接。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的感应供电试验台，其特征在于，所述转轴为空心轴。

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