一种列车无接触式牵引供电装置的制作方法

1.本实用新型属于列车供电领域，特别涉及一种列车无接触式牵引供电装置。


背景技术：

2.当前，传统的列车供电方式采用弓网耦合的接触网供电方式实现牵引供电，受电弓和接触网需要直接接触，必然产生受电弓和接触网的损耗，需要定期维护和检修受电弓和接触网。若采用无线电力传输方式可减少接触网和受电弓因磨损而造成的维护工作。在无线电力传输方案中主流的供电方式是电磁感应原理供电，当采用此方式进行牵引供电时会产生很强的电磁辐射且传输效率较低。若规避有线供电产生的磨耗问题，和采用电磁感应供电造成的辐射和效率问题，需要使用一种传输效率更高、环境适应能力更强的无线电力传输方式。
3.等离子体是不同于固态、液态、气态的物质的第四种状态。当一些物质被加热到足够高温或受到强电场作用时会发生电离现象，这些物质的中性粒子外层电子摆脱原子核束缚，成为自由电子，继而这些物质的状态可以视作由带正电的原子核和带负电的电子两种物质组成的均匀状态。因物质中正负电荷相等，近似中性，故为等离子体。等离子体具有导电的特性，导电率较高，且可被磁场约束。
4.列车的无接触供电需要从供电装置的基本组成和储能介质的选择上综合多方面因素考虑，基本组成应从结构安装的简易程度和持久性入手，储能介质应从导电性能、经济投入以及安全型等方面考虑。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提供了一种列车无接触式牵引供电装置，
6.所述供电装置包括列车受电端、车体、电离组件、约束组件、接触网和；
7.所述列车受电端设置于车体顶部；
8.所述电离组件和约束组件设置于列车受电端周围，复合成紧凑结构，所述约束组件安装于电离组件的外侧；
9.所述接触网安装于列车受电端上方。
10.进一步地，所述电离组件包括高压电离器，所述高压电离器由正极和负极组成，所述正极和负极相对设置，所述正极和负极之间形成强电场。
11.进一步地，所述电离组件还包括高压储存瓶，所述高压储存瓶设置在车体内部，与所述正极同侧。
12.进一步地，所述电离组件还包括流体喷口，所述流体喷口和高压储存瓶之间安装阀门，所述流体喷口设置于正极处，用于将所述高压储存瓶内的流体进行释放。
13.进一步地，所述流体喷口朝向接触网。
14.进一步地，所述高压储存瓶内储存有易电离气体，所述易电离气体在强电场的作用下经高压电离器电离成等离子体。
15.进一步地，所述约束组件包括电磁约束器，所述电磁约束器设置在高压电离器；
16.所述约束组件还包括风扇，所述风扇设置于电磁约束器的外侧。
17.进一步地，所述等离子区域产生电力传输通道，列车受电端和接触网通过电力传输通道传输电力。
18.进一步地，所述列车受电端包括导电金属盘和导体，所述导体设置在车体顶部与列车受电设备连接，所述导电金属盘位于导体上端。
19.本实用新型的技术效果和优点：
20.本实用新型采用无接触式牵引供电装置实现了列车的无接触式牵引供电，避免了列车受电端和接触网的接触，减少了列车受电端和接触网的维修和维护成本，且该供电装置中设置了电磁约束组件，对等离子区域内等离子体的运动进行约束从而形成电力传输通道，并吹散等离子区域外部的逃逸等离子体，保证了等离子体的高导电率，实现了高效电力无线传输，效率可达95％。
21.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
23.图1示出了本实用新型实施例的无接触式牵引供电装置连接示意图。
24.图中：1、高压电离器；2、电磁约束器；3、流体喷口；4、导电金属盘；5、高压储存瓶；6、导体；7、接触网；8、车体；9、风扇；10、等离子区域；11、正极；12、负极。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.本实用新型基于等离子体具有的导电性能，为实现对等离子体在列车供电上的应用，提出了一种列车无接触式牵引供电装置。所述供电装置包括电离组件、约束组件、列车受电端、接触网7和车体8。所述约束组件包括电磁约束器2和风扇9，电离组件包括高压电离器1、流体喷口3和高压储存瓶5。
27.参照图1，所述列车受电端安装在车体8顶部，所述接触网7位于列车受电端上方，所述电离组件和约束组件设置于列车受电端周围，复合成紧凑结构，约束组件安装于电离组件的外侧；电离组件用于将从流体喷口3喷出的易电离气体电离成等离子体，约束组件用于将产生的等离子体进行约束形成等离子区域10以产生电力传输通道，列车受电端4与接
触网7通过电力传输通道传输电力。
28.所述列车受电端包括导体6和导电金属盘4，所述导体6设置在车体8顶部与列车受电设备连接，所述导电金属盘4设置成圆形，所述导电金属盘4位于导体6上端，同时与接触网7在等离子区域内10形成导电通路继而实现无线供电。所述电离组件包括高压电离器1，高压电离器1由正极11和负极12组成，所述正极11和负极12相对设置，用于在强电场的作用下正极11和负极12之间形成强电场。所述电离组件还包括高压储存瓶5，所述高压储存瓶5设置在车体8内部，与正极11同侧安装。电离组件还包括流体喷口3，所述流体喷口3设置于正极11处，用于将高压储存瓶5内的气体进行喷出，且流体喷口3朝向接触网7所述流体喷口3和高压储存瓶5之间安装阀门(图中未示出)。
29.高压储存瓶5内储存容易被电离的物质，所述物质可以是易被电离的气体，当打开流体喷口3与高压储存瓶5之间的阀门时，高压储存瓶5内气体会从流体喷口3喷出，此时在正极11和负极12之间施加强电场，经高压电离器1电离就会使喷出的气体发生电离，这些气体中的中性粒子外层电子摆脱原子核束缚，成为自由电子，继而这些物质的状态可以视作由带正电的原子核和带负电的电子两种物质组成的均匀状态，因物质中正负电荷相等，近似中性，气体变为等离子体。
30.所述电磁约束组件包括电磁约束器2，所述电磁约束器2设置在高压电离器1外侧，对应设置两个，用于在高压电离器1的外围约束等离子体的运动，在所述正极11和负极12之间形成等离子区域10，所述电磁约束器2的约束范围应大于等离子区域10的范围；所述约束组件还包括风扇9，所述风扇9用于吹散等离子区域10外部的逃逸等离子体，所述风扇9同电磁约束器2一样，同样对称的设置两个，使得逃离两个方向的等离子体都能及时被吹散。
31.所述接触网7沿钢轨安装在车体8上空，是铁路线上空架设的向列车供电输电线路，所述接触网7应保证在各种气象因素和最大运行速度下都能保证安全供电，并有良好的耐磨、抗腐蚀、电损耗小等性能。
32.实用新型的原理和工作方式：
33.一些物质被加热到足够高温或受到强电场作用时会发生电离现象，这些物质的中性粒子外层电子摆脱原子核束缚，成为自由电子，继而这些物质的状态可以视作由带正电的原子核和带负电的电子两种物质组成的均匀状态，因物质中正负电荷相等，近似中性，故为等离子体，而等离子体具有导电的特性，导电率较高，且可被磁场约束。
34.整个供电装置的工作具体可分为两个部分，等离子体的产生过程和无线供电的过程。等离子体的产生过程：打开流体喷口3和高压储存瓶5之间的阀门，高压储存瓶5内的气体在压力的作用下经流体喷口3释放，在强电场的作用下，释放的易电离气体经高压电离器1电离形成等离子体，所述等离子体经电磁约束器2约束后在正极11和负极12之间形成等离子区域10，从而形成电力传输通道。无线供电则是通过导电金属盘与接触网7在等离子区域10内形成导电通路，经导体6传送至列车受电设备继而实现无线供电。
35.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。