专利名称：一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道车辆线性电机的悬挂装置。
背景技术：
电动轨道车辆的运行依赖电机的驱动，传统的旋转电机主要由定子和转子组成，由其转子驱动车轮前进时，需用一套复杂的机械传动系统。一种新型的轨道车辆驱动方式采用线性电机，它是将电机的定子展开成平面(直线)并悬挂在车辆底部，其转子则是铺设在地面上两根轨道之间的极板(也称感应轨)。由于线性电机除转子(地面极板)外的所有另部件都安装在电机定子上，因此也往往将线性电机的定子直接称为线性电机。本专利说明书以下提及的线性电机通常也是指线性电机定子。通电后，在线性电机与地面极板(转子)间产生磁力，推动轨道车辆运行。线性电机与地面极板之间的间隙也即气隙的大小及其稳定性，直接关系到列车等轨道车辆的牵引效率和运行的稳定性。现有的线性电机驱动装置采用被动的直接悬挂法，通常悬挂在车辆的转向架构架上或轮轴上，如中国专利号CN85108129A就提出将线性电机悬挂在列车的轮轴上。
现有技术存在四点不足一是受转向架构架和轮对间等一系列悬挂的影响、及轮轨间的相互作用、地面极板与钢轨相对位置误差等因素的影响，导致气隙大小随车辆运行会有较大的变化，造成推动车辆运行的磁力不稳定。二是在气隙大小有较大变化的情况下，为保证高速运行车辆的安全、避免线性电机与地面极板相撞，必须将气隙设置得相当大，通常设置为10-12mm，而通常的电机的定子和转子间的气隙仅为2～3mm，气隙的明显增大，导致磁场的严重削弱，使电机效率大大降低。三是为保证线性电机与地面极板间的气隙比较小而且稳定，就必须严格控制极板和钢轨间的高差，这对线性电机和地面极板的安装工艺要求极为严格，其工作难度和成本都将大大增加。四是线性电机质量大，直接悬挂在轮轴上，将大大增加车辆的簧间重量或簧下重量，导致转向架以及轮轨之间所承受的动载荷有显著增加，降低车辆的减震性能，加大转向架、轮轨的磨损。
发明内容
本发明的目的就是提供一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，该种装置可使线性电机与地面极板的气隙小而且稳定可靠、电机效率高；转向架以及轮轨之间承受的动载荷低、磨损小，车辆的减震性能好；并且安装要求低、安装成本少。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，含有车体、车体下悬挂的线性电机、地面两轨道间铺设的地面极板，其结构特点为线性电机经伺服作动器悬挂于车体下部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是由于线性电机经过伺服作动器悬挂于车体下部，而伺服作动器的伸缩杆可受人工或自动控制装置控制进行精确地伸缩，从而在车辆运行时，根据线性电机与地面极板的间距也即气隙的变化情况，可随时通过伺服作动器驱动线性电机上、下移动以调节气隙大小，确保气隙小且稳定在设定值，电机效率高；由于气隙大小可方便进行调节，也就无须要求严格控制地面极板和钢轨间的高差，因此其线性电机和地面极板的安装工艺要求低，安装容易、成本低。并且由于线性电机悬挂于簧上的车体下部，而非簧间、簧下部位如车轴上，从而大大降低了车辆的簧间重量或簧下重量，车辆减震性好，并降低了转向架和轮轨间承受的动载荷，减少其磨损。
上述的伺服作动器经控制电缆与悬挂控制器电联接。这样由悬挂控制器控制及驱动伺服作动器动作，并带动线性电机上、下移动，实现对线性电机与地面极板气隙值的控制，其控制更准确、可靠。
上述的线性电机的机体上安装有测定线性电机与地面极板间隙的非接触式位移传感器，该传感器也经电缆与悬挂控制器电联接。这样通过位移传感器将气隙变化情况，实时、准确地感应并传送给悬挂控制器，悬挂控制器据此更准确、无滞后的及时控制伺服作动器动作，从而气隙值能得到更加恒定、可靠的控制，并且使气隙控制的全过程实现自动化。
上述的线性电机上设置有限定线性电机上、下移动最大位置的限位机构。
上述的限位机构的组成为限位柱固定于线性电机上部，该限位柱上部的限位孔套合于车体转向架轮对的轮轴上。
由于限位孔孔径按设定的数值大于车轴直径，故限位柱及其线性电机可以而且只能在该限位孔限定的范围内上、下移动，从而保证线性电机主动(伺服)悬挂万一失效后，以机械方式限定线性电机上、下移动的极限位置，车辆仍能继续低速运行，并可在具有维修能力的车站中进行维修；而避免车辆瘫在路上无法行进，并且也难以维修的困难。
上述的伺服作动器的数量可以是一个、两个、三个或者四个。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例的结构框架图。
图2是本发明实施例的纵视结构框架图。
图3是本发明实施例的电气原理框图。
具体实施例方式
图1-3示出，本发明的一种具体实施方式
为一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，含有车体1、车体1下悬挂的线性电机4，地面两轨道间铺设的地面极板5，它的线性电机4经伺服作动器8悬挂于车体1下部。该伺服作动器8可以是液压驱动，可以是压缩空气驱动，也可以是机电作动器。
伺服作动器8经控制电缆与悬挂控制器7电联接。线性电机4的机体上安装有测定线性电机4与地面极板5间隙的非接触式位移传感器9，该传感器9经电缆与悬挂控制器7电联接。
线性电机4上设置有限定线性电机4上、下移动最大位置的限位机构。限位机构的组成为限位柱10固定于线性电机4上部，该限位柱10上部的限位孔10a套合于车体1转向架轮对3的轮轴12上。并且为使限位更可靠，在限位孔10a最上端或最下端设置相应的与悬挂控制器7电联接的触动开关或接触传感器；使得当轮轴12也即线性电机4处于最上或最下极限位置时，触动开关或接触传感器产生一个极限位置信号传送给悬挂控制器7，悬挂控制器7据此控制伺服作动器8停止动作，以免伺服作动器8损坏。
图1-3示出，本例的伺服作动器8的数量为四个，因线性电机4是一刚性体，因此，四个伺服作动器8必须受悬挂控制器7统一控制协调动作。实施时伺服作动器8的数量也可是是一个、两个、三个或者多个。用一个伺服作动器时，联接在伺服作动器下端的线性电机只能随其伸缩杆的伸缩作上下移动；若用两个伺服作动器，可沿车体的纵向作一前一后的布置，联接在伺服作动器下端的线性电机前后两端的气隙可单独调节；若用三个或四个伺服作动器，可沿车体的纵向布置成三角形或矩形，线性电机前后两端的气隙以及横向两侧的间隙均可以单独调节。
图1、图2还示出，本实施例的线性电机4经伺服作动器8悬挂于车体下部的一种具体方式为线性电机4机体下部设有固定支铰13，伺服作动器8的伸缩杆端与线性电机4机体上面的固定支铰13铰接。伺服作动器8的机体上端为铰接孔，与车体1底部的固定铰支座14铰接，线性电机4即被伺服作动器8悬挂在车体1下部。当然悬挂方式还可采用其它各种现有的悬挂方式，只要能确保线性电机4能可靠的悬挂于车体1下部即可。
此外，本发明的线性电机4与车体1的牵引驱动方式，可以采用现有的各种牵引方式，也可按图1、图2的方式进行牵引连接，即车体1底部有一与车体1刚性固定连接为一体的牵引柱11，牵引柱11上有两个铰支座15，线性电机4机体两侧各有一个铰接点16，对称布置，与牵引拉杆6的一端铰接，牵引拉杆6的另一端水平铰接到车体1牵引柱11的铰支座15上，用以对线性电机4作纵向定位并将牵引力传递给车体1。
本发明的悬挂控制器7既可自动控制也可通过人工操作来启动和运行。
权利要求
1.一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，含有车体(1)、车体(1)下悬挂的线性电机(4)，地面两轨道间铺设的地面极板(5)，其特征在于所述的线性电机(4)经伺服作动器(8)悬挂于车体(1)下部。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，其特征在于所述的伺服作动器(8)经控制电缆与悬挂控制器(7)电联接。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，其特征在于所述的线性电机(4)的机体上安装有测定线性电机(4)与地面极板(5)间隙的非接触式位移传感器(9)，该传感器(9)也经电缆与悬挂控制器(7)电联接。
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，其特征在于所述的线性电机(4)上设置有限定线性电机(4)上、下移动最大位置的限位机构。
5.根据权利要求4所述的一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，其特征在于所述的限位机构的组成为限位柱(10)固定于线性电机(4)上部，该限位柱(10)上部的限位孔(10a)套合于车体(1)转向架轮对(3)的轮轴(12)上。
6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，其特征在于所述的伺服作动器(8)的数量可以是一个、两个、三个或者四个。
全文摘要
本发明公开了一种轨道车辆线性电机主动悬挂装置，它的线性电机(4)经伺服作动器(8)悬挂于车体(1)下部。该种装置可使线性电机与地面极板的气隙小而且稳定可靠、电机效率高；转向架以及轮轨之间承受的动载荷低、磨损小，车辆的减震性能好；并且安装要求低、安装成本少。
文档编号B60L13/03GK1704277SQ20041002264
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者张卫华, 戴焕云, 马启文 申请人:西南交通大学