一種城軌直線牽引電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城軌直線牽引電機(jī)，其組成為：由高溫超導(dǎo)材料疊繞在線圈骨架（2）上的多個(gè)跑道型線圈作為電機(jī)的勵(lì)磁繞組（1），固定在與次級骨架（4）相連的低溫容器（3）中，電機(jī)動(dòng)子車體靠支撐柱與軌道（7）相連，勵(lì)磁繞組（1）接頭與超導(dǎo)開關(guān)（8）并聯(lián)接入勵(lì)磁電流，利用超導(dǎo)開關(guān)（8）從正常到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁繞組（1）的閉環(huán)恒流。銅質(zhì)三相對稱初級繞組（5）繞于初級鐵芯（6）上，采用星形或三角形接法，通入三相對稱交流電后，將在氣隙處產(chǎn)生三相行波磁場，與高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組（1）產(chǎn)生的強(qiáng)磁場作用，實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)的大推力運(yùn)行。本發(fā)明用于城市軌道交通等方面，突破了車載勵(lì)磁電源的束縛，具有重量輕、推力密度高、工作氣隙大等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種城軌直線牽引電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及軌道車輛設(shè)備，尤其是涉及城軌牽引用途的高溫超導(dǎo)直線牽引電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市軌道交通在整個(gè)城市公共客運(yùn)系統(tǒng)中承擔(dān)的客運(yùn)量比重越來越高，因此為提升運(yùn)輸效率，改善服務(wù)水平，需要在現(xiàn)有軌道交通技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。傳統(tǒng)的城市軌道交通，如城際列車、地鐵等，采用接觸網(wǎng)供電，在高速運(yùn)行時(shí)易接觸不良，并且磨損比較嚴(yán)重，增加了系統(tǒng)維護(hù)成本，另外，列車的動(dòng)力主要由輪軌與地面軌道的摩擦力提供，因此在高速運(yùn)行時(shí)，噪聲大、輪軌容易打滑，影響客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量以及列車運(yùn)行的安全性，并且傳統(tǒng)列車的爬坡能力較弱，在坡度較大的地方運(yùn)行較為困難。
[0003]超導(dǎo)體的電流密度約為傳統(tǒng)銅線的十倍，而且直流電阻極小，因此利用高溫超導(dǎo)材料繞制的無鐵芯線圈能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場，并且能夠?qū)崿F(xiàn)磁體長時(shí)間的閉環(huán)恒流工作狀態(tài)，如果將其應(yīng)用于同步直線電機(jī)，取代傳統(tǒng)的永磁體，在降低動(dòng)子體積和質(zhì)量以及提高工作氣隙的同時(shí)，能夠產(chǎn)生強(qiáng)勵(lì)磁磁場，將大大提高電機(jī)推力密度和運(yùn)行效率，此時(shí)輪軌只起支撐作用，因此噪聲也能進(jìn)一步得到控制。
[0004]綜合上述內(nèi)容，如果能夠?qū)⒊瑢?dǎo)直線牽引電機(jī)原理應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域，設(shè)計(jì)一種大推力、大氣隙的新型閉環(huán)恒流城軌直線牽引電機(jī)，則無疑大大節(jié)約了列車維護(hù)成本，提高了城市軌道交通的運(yùn)行效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種大推力、大氣隙的城軌直線牽引電機(jī)，其基本思想是利用高溫超導(dǎo)材料繞制的線圈作為電機(jī)勵(lì)磁繞組產(chǎn)生強(qiáng)磁場和定子三相行波磁場相互作用，產(chǎn)生大的電磁推力，其中勵(lì)磁繞組在超導(dǎo)開關(guān)的作用下處于閉環(huán)恒流工作狀態(tài)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的方案如下:一種城軌直線牽引電機(jī)，利用高溫超導(dǎo)線圈作為電機(jī)勵(lì)磁繞組，高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組I固定在低溫容器3中，與次級骨架4相連，勵(lì)磁繞組I接頭與超導(dǎo)開關(guān)8并聯(lián)接入勵(lì)磁電流;其初級定子部分:銅質(zhì)三相對稱初級繞組5繞于初級鐵芯6上，采用星形或三角形接法，通入三相對稱交流電后，在氣隙處產(chǎn)生三相行波磁場；
其次級動(dòng)子部分:動(dòng)子部分主要由勵(lì)磁繞組1、次級骨架4以及低溫容器3組成，其中由高溫超導(dǎo)材料疊繞在線圈骨架2上的多個(gè)跑道型線圈作為電機(jī)的勵(lì)磁繞組I，以串聯(lián)方式連接，并保持通入的電流使得相鄰勵(lì)磁繞組I產(chǎn)生的磁場方向相反；
勵(lì)磁繞組I兩個(gè)接頭并聯(lián)一個(gè)超導(dǎo)開關(guān)8后接入勵(lì)磁直流電源804，勵(lì)磁繞組I固定在次級骨架4上，整體浸入低溫容器3中；電機(jī)動(dòng)子車體靠支撐柱與軌道7相連。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、利用高溫超導(dǎo)開關(guān)從正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁繞組的閉環(huán)恒流運(yùn)行，卸載了車載電源，大大減輕了動(dòng)子的體積和質(zhì)量。
[0008]2、由高溫超導(dǎo)材料繞制而成的勵(lì)磁繞組能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場，使得電機(jī)在較高的工作氣隙下也能產(chǎn)生大的電磁推力。
[0009]3、只用少量體積更小的高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組就替代了傳統(tǒng)同步電機(jī)的永磁體，大大降低了運(yùn)行成本。
【附圖說明】
[0010]圖1為城軌直線牽引電機(jī)的示意圖。
[0011 ]圖2為城軌直線牽引電機(jī)相鄰兩個(gè)勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為勵(lì)磁繞組中超導(dǎo)開關(guān)的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下描述的是結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)說明，而不應(yīng)該理解為對本發(fā)明的限定。
[0014]由圖1示出，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是:三相對稱銅質(zhì)初級繞組5繞于低電導(dǎo)率、高磁導(dǎo)率的初級鐵芯6上，采用星形或者三角形接法，經(jīng)交流電源或者變頻控制器通入三相對稱交流電，則在氣隙處將產(chǎn)生三相行波磁場，為使動(dòng)子所受推力最大，次級勵(lì)磁繞組I結(jié)構(gòu)采用跑道型，由高溫超導(dǎo)材料在線圈骨架2上疊繞而成，以串聯(lián)方式連接，并使通入的電流能夠使相鄰勵(lì)磁繞組I產(chǎn)生的磁場方向相反，勵(lì)磁繞組I兩個(gè)接頭并聯(lián)一個(gè)超導(dǎo)開關(guān)8后與勵(lì)磁直流電源804相連，通入直流電后將產(chǎn)生強(qiáng)磁場，與定子三相行波磁場相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生大電磁推力，勵(lì)磁繞組I固定在次級骨架4上，整體浸入低溫容器3中，使得勵(lì)磁繞組I能夠工作在液氮或者制冷機(jī)所冷卻的某一溫區(qū)，電機(jī)動(dòng)子車體經(jīng)支撐柱與軌道7相連。
[0015]圖2給出了新型城市軌道交通直線牽引電機(jī)相鄰兩個(gè)勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)圖。高溫超導(dǎo)帶材或線材疊繞于跑道型線圈骨架2上，形成電機(jī)勵(lì)磁繞組I，每個(gè)勵(lì)磁繞組I都有兩個(gè)抽頭，安裝過程中需要保持勵(lì)磁繞組I串聯(lián)后通入的電流使得相鄰勵(lì)磁繞組I產(chǎn)生的磁場方向相反，串聯(lián)后的勵(lì)磁繞組I引出的兩個(gè)抽頭并聯(lián)一個(gè)超導(dǎo)開關(guān)8后接入勵(lì)磁直流電源804，在一定的控制狀態(tài)下，勵(lì)磁繞組I在超導(dǎo)開關(guān)8的作用下就將處于閉環(huán)恒流工作狀態(tài)，脫離車載直流電源的束縛。
[0016]圖3給出了本發(fā)明所述直線電機(jī)勵(lì)磁繞組I中超導(dǎo)開關(guān)8的工作原理圖。超導(dǎo)開關(guān)8由無感超導(dǎo)絲802和加熱絲801構(gòu)成，加熱絲801連接溫度控制器803，并能快速的將溫度傳給超導(dǎo)絲802，超導(dǎo)絲802與勵(lì)磁繞組I并聯(lián)后接入直流電源804;當(dāng)開關(guān)805合上，直流電源804向勵(lì)磁繞組I供電時(shí)，加熱絲801處于加熱狀態(tài)，溫度高于超導(dǎo)絲802的臨界溫度，此時(shí)超導(dǎo)絲802為正常態(tài)，整個(gè)超導(dǎo)開關(guān)8為斷開狀態(tài)；當(dāng)勵(lì)磁繞組I達(dá)到額定工作電流后，溫度控制器803開始對加熱絲801進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度低于超導(dǎo)絲802臨界電流后，超導(dǎo)絲802將處于超導(dǎo)狀態(tài)，此時(shí)超導(dǎo)開關(guān)8開通，勵(lì)磁繞組I實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種城軌直線牽引電機(jī)，利用高溫超導(dǎo)線圈作為電機(jī)勵(lì)磁繞組，其特征在于，高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組(I)固定在低溫容器(3)中，與次級骨架(4)相連，勵(lì)磁繞組(I)接頭與超導(dǎo)開關(guān)(8)并聯(lián)接入勵(lì)磁電流;其初級定子部分:銅質(zhì)三相對稱初級繞組(5)繞于初級鐵芯(6)上，采用星形或三角形接法，通入三相對稱交流電后，在氣隙處產(chǎn)生三相行波磁場;次級動(dòng)子部分主要由勵(lì)磁繞組(I)、次級骨架(4)以及低溫容器(3)組成，其中由高溫超導(dǎo)材料疊繞在線圈骨架(2)上的多個(gè)跑道型線圈作為電機(jī)的勵(lì)磁繞組(I)，以串聯(lián)方式連接，并保持通入的電流使得相鄰勵(lì)磁繞組(I)產(chǎn)生的磁場方向相反； 勵(lì)磁繞組(I)兩個(gè)接頭并聯(lián)一個(gè)超導(dǎo)開關(guān)(8)后接入勵(lì)磁直流電源(804)，勵(lì)磁繞組(I)固定在次級骨架(4)上，整體浸入低溫容器(3)中；電機(jī)動(dòng)子車體靠支撐柱與軌道(7)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌直線牽引電機(jī)，其特征在于，勵(lì)磁繞組(I)線圈接頭與超導(dǎo)開關(guān)(8)并聯(lián)接入勵(lì)磁電流，利用超導(dǎo)開關(guān)(8)從正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁繞組(I)的閉環(huán)恒流。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌直線牽引電機(jī)，其特征在于，勵(lì)磁繞組(I)由多個(gè)結(jié)構(gòu)為跑道型的高溫超導(dǎo)線圈構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌直線牽引電機(jī)，其特征在于，由高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組(I)的直線電機(jī)動(dòng)子工作在液氮或制冷機(jī)所冷卻的某一溫區(qū)。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK105915017SQ201610233149
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】馬光同, 張涵, 王志濤, 張衛(wèi)華, 劉坤, 龔天勇, 李興田, 楊晨, 周鵬博, 葉常青, 郭冀嶺
【申請人】西南交通大學(xué)