(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010272717.7
(22)申请日 2020.04.09
(71)申请人 同济大学
地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号
申请人 中车株洲电力机车有限公司
(72)发明人 潘洪亮 邱宇 唐少强 杨颖
佟来生 张杨
(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限
公司 31225
代理人 杨宏泰
(51)Int.Cl.
H05B 6/06(2006.01)
H05B 6/10(2006.01)
H05B 6/36(2006.01)
(54)发明名称一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置(57)摘要本发明涉及一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，该装置包括：加热单元：包括安装在车厢受流器上的感应线圈以及用以包裹保护支撑感应线圈的塑料绝缘外壳，所述的感应线圈与电源单元连接，并且加热面正对被加热供电轨，用以实现在通交变电流线时，产生交变磁场，并在供电轨表面产生电涡流，使供电轨发热去冰；电源单元：用以提供电力；变频单元：用以将电源单元的直流电转换成所需频率的交流电供给感应线圈发热；控制单元：用以控制感应线圈的加热功率。与现有技术相比，本发明具有快速去冰 、非接触式加热、加热效率高等优
点。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 111542144 A 2020.08.14
C N 111542144
A
1.一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，该装置安装在磁浮列车的两侧车头处，其特征在于，该装置包括：
加热单元(1)：包括安装在车厢受流器上的感应线圈(11)以及用以包裹保护支撑感应线圈(11)的塑料绝缘外壳(10)，所述的感应线圈(11)与电源单元(3)连接，并且加热面正对被加热供电轨(12)，用以实现在通交变电流线时，产生交变磁场，并在供电轨表面产生电涡流，使供电轨发热去冰；
电源单元(3)：用以提供电力；
变频单元(4)：用以将电源单元(3)的直流电转换成所需频率的交流电供给感应线圈
(11)发热；
控制单元(5)：用以控制感应线圈(11)的加热功率。
2.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，该装置还包括设置在塑料绝缘外壳(10)内的冷却单元(2)，用以对整个装置进行冷却，所述的冷却单元(2)与电源单元(3)连接，并受控制单元(5)控制。
3.根据权利要求2所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，所述的冷却单元(2)为一风扇。
4.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，所述的感应线圈(11)由多股漆包线绞合而成。
5.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，所述的感应线圈(11)的加热面与被加热供电轨(12)之间的间隙为5mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，所述的感应线圈(11)的长度为1000mm，宽度为100mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，所述的感应线圈(11)的内到外绕设5匝。
8.根据权利要求1所述的一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，其特征在于，该电磁感应加热除冰装置的加热除冰方法包括以下步骤：
1)控制单元控制感应线圈的加热功率；
2)装置开启，电源单元供电，电流进入变频单元；
3)变频单元将电流转换为设定频率的交流电，输入至加热单元的电磁感应线圈；
4)电磁感应线圈为被加热供电轨加热；
5)整个加热过程中，冷却单元受控制单元控制并处于运行状态。
权 利 要 求 书1/1页CN 111542144 A
一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置
技术领域
[0001]本发明涉及磁浮列车供电轨除冰领域，尤其是涉及一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置。
背景技术
[0002]轨道供电是在列车行走的线路轨道以外，再加上带电的铁轨。这条带电铁轨通常设于线路轨道之间或外侧。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行，把电力传到列车上。第三轨系统最多能提供约1500伏特的直流电。中速磁浮最高速度为160-250km/h，如果供电轨能支持200km/h，也无需装备很昂贵的自感应发电设备，直接采用供电轨即可，利用供电轨供电在成本上会有极大的减少，但是在冻雨工况下的稳定受流是目前供电轨急需解决的问题。
发明内容
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，该装置安装在磁浮列车的两侧车头处，该装置包括：
[0006]加热单元：包括安装在车厢受流器上的感应线圈以及用以包裹保护支撑感应线圈的塑料绝缘外壳，所述的感应线圈与电源单元连接，并且加热面正对被加热供电轨，用以实现在通交变电流线时，产
生交变磁场，并在供电轨表面产生电涡流，使供电轨发热去冰；[0007]电源单元：用以提供电力；
[0008]变频单元：用以将电源单元的直流电转换成所需频率的交流电供给感应线圈发热；
[0009]控制单元：用以控制感应线圈的加热功率。
[0010]该装置还包括设置在塑料绝缘外壳内的冷却单元，用以对整个装置进行冷却，所述的冷却单元与电源单元连接，并受控制单元控制。
[0011]所述的冷却单元为一风扇。
[0012]所述的感应线圈由多股漆包线绞合而成。
[0013]所述的感应线圈的加热面与被加热供电轨之间的间隙为5mm。
[0014]所述的感应线圈的长度为1000mm，宽度为100mm。
[0015]所述的感应线圈的内到外绕设5匝。
[0016]该电磁感应加热除冰装置的加热除冰方法包括以下步骤：
[0017]1)控制单元控制感应线圈的加热功率；
[0018]2)装置开启，电源单元供电，电流进入变频单元；
[0019]3)变频单元将电流转换为设定频率的交流电，输入至加热单元的电磁感应线圈；
[0020]4)电磁感应线圈为被加热供电轨加热；
[0021]5)整个加热过程中，冷却单元受控制单元控制并处于运行状态。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0023]一、本发明利用感应加热的集肤效应，能实现精确的加热深度和加热区域，并易于控制，能实现快速去冰。
[0024]二、加热效率优于传统加热方法，有效节约能源。
[0025]三、采用非接触式加热，能较好适用于列车运动时对供电柜加热。
[0026]四、结构简单，易于实现。
附图说明
[0027]图1为本发明的装置框架图。
[0028]图2为本发明的加热流程图。
[0029]图3为本发明的安装位置图。
[0030]图4为加热部分的侧视图。
[0031]图5为图4中I-I截面示意图。
[0032]图中标记说明：
[0033]1、加热单元，2、冷却单元，3、电源单元，4、变频单元，5、控制单元，6、，7、输入电流导线，8、输出电流导线，9、插座，10、外壳，11、电磁感应线圈，12、被加热供电轨。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0035]实施例
[0036]如图1所示，本发明提供一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，包括：
[0037]加热单元，为供电轨提供热量；
[0038]冷却单元，利用风扇对整个装置原件提供通风处理；
[0039]电源单元，为整个装置提供电力；
[0040]变频单元，将电源单元所提供的直流电转换为所需频率的交流电；
[0041]控制单元，控制整个装置的开关，功率选择等。
[0042]电源单元与所述变频单元相连，加热单元包括电磁感应线圈与被加热供电轨。所述变频单元与电磁感应线圈相连，电源单元同时与所述冷却单元相连，控制单元对整个装置进行开关的选择，结合实际情况选择加热的功率，加热单元包括电磁感应线圈与被加热供电轨。
[0043]整个装置装于车头，大部分位于车内，通过固定绝缘外壳将导线延伸至供电轨附近，加热线圈通过铁块缠绕，最外层线圈与供电轨的距离为5mm，根据电磁学相关原理，当交变电流通入感应线圈时，感应圈内就会产生交变磁通φ，使感应圈内的工件激发出电磁感应的电动势e。然后电能在金属工件内部转化为热能，感应线圈与金属工件并非直接接触。[0044]本发明中，供电轨的涡流功率表达式：P＝λ*f2*B m*V
[0045]λ-铁芯材料的电阻系数；
[0046]f-交流电流的频率；
[0047]B m-工作时铁芯最大电磁感应强度；
[0048]V-所用铁芯体积。
[0049]该装置的加热步骤如下：
[0050]1)控制单元控制装置开关及加热功率的选择；
[0051]2)开启装置以后，电源单元为装置输电，电流进入变频单元；
[0052]3)变频单元将电流转换为所需频率的交流电，输入至加热单元的电磁感应线圈；[0053]4)电磁感应线圈为供电轨加热；
[0054]5)整个过程，冷却单元处于运行状态。
[0055]实施例
[0056]如图1所示，一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置，1为加热单元，包括电磁感应线圈11与被加热供电轨12。2为冷却单元，因电磁感应加热在加热供电轨的同时，内部也会因为交流电生热，因此需要冷却装置全程开启为整个装置降温。3为电源单元，为整个装置提供电力供应。4为变频单元，为加热提供需要的交流电频率。5为控制单元，控制装置的开关，加热功率等。
[0057]如图2为一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置的加热流程，包括以下步骤：
[0058]步骤101，控制单元选择开关以及加热功率；
[0059]步骤102，电源单元收到控制单元信号，为装置输电；
[0060]步骤103，冷却单元开始工作；
[0061]步骤104，电流进入变频单元，变为相应频率交流电
[0062]步骤105，交流电进入感应线圈；
[0063]步骤106，为供电轨加热；
[0064]如图3所示为一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置的安装位置，装置安装于车头。
[0065]如图4为一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置的核心加热部分主视图。
[0066]目前的电磁感应技术在200km/h的列车上直接安装电磁感应加热设备难以实现很好的去冰效果，因此本发明拟将此设备安装与轨道检修车上，其低速行驶能有较好的除冰效果。根据实际情况，可增加
线圈匝数也可增加线圈长度，或者增加多组线圈对供电轨进行加热。加热线圈由多股漆包线绞合而成，由内到外绕5匝，距加热面5mm，线圈外部用塑料绝缘外壳10包裹固定，整个装置输入电压220V。
[0067]如图5所示为一种用于中低速磁浮列车供电轨的电磁感应加热除冰装置加热线圈主视图，加热线圈11长度可结合实际情况设置，本实施例将长度设为1000mm，线圈11由多股漆包线绞合而成，由内到外绕5匝，宽度为100mm。输入电流导线7与输出电流导线8均通过插座9连接至连接塑料绝缘外壳10到达车内。
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