專利名稱：城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工、電機(jī)、軌道交通領(lǐng)域，特指一種適用于城市軌道交通的新 型永磁直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快和城建物的密集，地鐵、輕軌等城市快速軌道交通工 具，憑借其低能耗、少污染、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在城市持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。 而與此同時(shí)，城市軌道交通用牽引電機(jī)的研究也得到了相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者越來越廣泛 的關(guān)注。
就技術(shù)層面而言，電氣化城軌牽引電機(jī)主要可以采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)這 兩種技術(shù)途徑。采用直線電機(jī)的城軌電車，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能， 而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，可避免滑行和空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的各種問題；此 外，直線電機(jī)相比較于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，減小了車身高度，可以減少地鐵施工量，從而 降低施工造價(jià)。因此，用于城軌交通的直線電機(jī)極具研究和實(shí)用價(jià)值。
當(dāng)前，技術(shù)領(lǐng)域?qū)Τ擒壗煌ㄓ弥本€電機(jī)的研究主要有直線感應(yīng)電機(jī)和直線同 步電機(jī)，而后者又可以分為電勵(lì)磁直線同步電機(jī)和永磁直線同步電機(jī)。其中，直 線感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用的較多，但其在功率因數(shù)、功率密度等方面存在不足。因此，研 究具有高功率密度的軌道交通用永磁直線電機(jī)，顯得尤為重要。永磁直線同步電 機(jī)兼有永磁電機(jī)和直線電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)，與直線感應(yīng)電機(jī)相比，永磁直線同步電 機(jī)的力能指標(biāo)高、體積小、重量輕，且具有發(fā)電制動(dòng)功能。但是，它也存在著一 些缺點(diǎn)，如需要在鋼軌側(cè)鋪設(shè)繞組導(dǎo)線或者永磁體，加大地增加了工程造價(jià)。
采用雙凸極結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機(jī)的研究始于上世紀(jì)九十年代中期， 發(fā)展到現(xiàn)在，出現(xiàn)了多種電機(jī)結(jié)構(gòu)，主要有磁通切換永磁電機(jī)、雙凸極永磁電機(jī) 以及磁通反向電機(jī)這三種結(jié)構(gòu)，其永磁體分別置于定子齒間、定子軛部以及采用 定子凸極表面貼裝。該類電機(jī)的出現(xiàn)，為新型結(jié)構(gòu)的直線永磁電機(jī)的研究奠定了
基石出o

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是在提高電機(jī)效率的基礎(chǔ)上，降低電機(jī)制造及維 護(hù)的成本，結(jié)合旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機(jī)的基本特性，提出了一種城市軌道交通用 初級(jí)永磁型直線電機(jī)，特別適合于城市軌道交通等領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)方案本發(fā)明是在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式雙凸極結(jié)構(gòu)定子永磁型電機(jī)的基礎(chǔ)上變 化而來。其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機(jī)切割展開成直線狀，電機(jī)的永磁 體和電樞繞組均置于直線電機(jī)的初級(jí)(即對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子)，而該直線電 機(jī)的次級(jí)采用普通的導(dǎo)磁材料鋪設(shè)于列車的鋼軌。因此，本發(fā)明在提高直線電機(jī) 效率的同時(shí)，降低了電機(jī)成本。
該電機(jī)包括初級(jí)、次級(jí)，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級(jí)包括初級(jí)鐵芯、永磁體和 電樞繞組，永磁體設(shè)置在初級(jí)鐵芯上，電樞繞組繞于初級(jí)齒上，初級(jí)安置于列車 上；次級(jí)為導(dǎo)磁性鋼軌，安置于列車軌道上。電樞繞組采用集中繞組結(jié)構(gòu)；永磁 體安置于初級(jí)齒間、初級(jí)軛部或初級(jí)齒部表面。
有益效果雙凸極結(jié)構(gòu)的城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、功率密度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用于城軌交通等領(lǐng)域。
1、 次級(jí)采用簡(jiǎn)單的凸極結(jié)構(gòu)，無繞組、無電刷、無永磁，適用軌道交通等 場(chǎng)合，軌道上不需要鋪設(shè)永磁體或者導(dǎo)線繞組，可以降低電機(jī)制造成本，且易于 施工；
2、 初級(jí)上的電樞繞組為集中式繞組，制作嵌線方便；
3、 永磁體置于初級(jí)，繼承了永磁電機(jī)高功率密度的優(yōu)點(diǎn)；
4、 采用該種直線電機(jī)結(jié)構(gòu)的城軌列車，降低了施工成本；
5、 永磁體可置于初級(jí)的齒間、軛部以及采用表面貼裝，根據(jù)實(shí)際需要可以 設(shè)計(jì)電機(jī)的永磁磁鏈為單極性或者雙極性，并可設(shè)計(jì)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為正弦波和 梯形波。


圖1是初級(jí)永磁型直線電機(jī)之--永磁體置于初級(jí)齒間，
圖2是初級(jí)永磁型直線電機(jī)之二一一永磁體置于初級(jí)軛部，
圖3是初級(jí)永磁型直線電機(jī)之三——永磁體采用初級(jí)表面貼裝；
以上的圖中有初級(jí)K次級(jí)2、永磁體3、電樞繞組4、初級(jí)鐵芯5、次級(jí)鐵芯6。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提出的城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)，其初級(jí)、次級(jí)均采用 凸極結(jié)構(gòu)，圖l-3所示為三種雙凸極結(jié)構(gòu)的初級(jí)永磁型直線電機(jī)，永磁體分別置 于初級(jí)的齒間、軛部以及采用表面貼裝。該電機(jī)初級(jí)由鐵芯、電樞繞組和永磁體 組成，它們安裝在軌道列車上；次級(jí)上既沒有繞組也沒有永磁體，由導(dǎo)磁材料制 成凸極形狀，置于鋼軌側(cè)。
以一臺(tái)永磁體置于初級(jí)齒間的初級(jí)永磁型直線電機(jī)為例，其截面圖如附圖1 所示。本發(fā)明的直線永磁電機(jī)由初級(jí)1、次級(jí)2以及固定在初級(jí)1上的永磁體3、 電樞繞組4、初級(jí)鐵芯5和次級(jí)上的次級(jí)鐵芯6所組成。其中，初級(jí)l上布有凸 極，永磁體3對(duì)稱分布于初級(jí)1的凸極的齒間。初級(jí)1由"U"型初級(jí)鐵芯5和永 磁體3組合而成。初級(jí)1上的電樞繞組4為集中繞組，每個(gè)線圈繞組橫跨在兩個(gè) 齒上，中間嵌有一塊永磁體3。次級(jí)2有多個(gè)齒，數(shù)量由軌道長(zhǎng)度所決定。初級(jí) 鐵芯5用足夠的沖片疊壓成，導(dǎo)磁鐵芯部分都采用了國(guó)內(nèi)常用的D23材料沖片 壓疊而成；次級(jí)鐵芯6采用導(dǎo)磁材料作為鋼軌，置于列車軌道側(cè)。
權(quán)利要求
1、一種城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)，其特征在于該電機(jī)包括初級(jí)(1)、次級(jí)(2)，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級(jí)(1)包括初級(jí)鐵芯(5)、永磁體(3)和電樞繞組(4)，永磁體(3)設(shè)置在初級(jí)鐵芯(5)上，電樞繞組(4)繞于初級(jí)齒上，初級(jí)(1)安置于列車上；次級(jí)(2)為導(dǎo)磁性鋼軌，安置于列車軌道上。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)，其特征在于 電樞繞組(4)采用集中繞組結(jié)構(gòu)，；永磁體(3)安置于初級(jí)齒間、初級(jí)軛部或 初級(jí)齒部表面。
全文摘要
一種城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)包括初級(jí)(1)、次級(jí)(2)，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級(jí)(1)包括初級(jí)鐵芯(5)、永磁體(3)和電樞繞組(4)，永磁體(3)設(shè)置在初級(jí)鐵芯(5)上，電樞繞組(4)繞于初級(jí)齒上，初級(jí)(1)安置于列車上；次級(jí)(2)為導(dǎo)磁性鋼軌，安置于列車軌道上。電樞繞組(4)采用集中繞組結(jié)構(gòu)，永磁體(3)安置于初級(jí)齒間、初級(jí)軛部或初級(jí)齒部表面，可用于城市軌道交通領(lǐng)域。包括設(shè)置在列車上具有電樞繞組、永磁體磁極以及鐵芯的初級(jí)，以及沿導(dǎo)軌線路鋪設(shè)的次級(jí)鋼軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以安裝和維護(hù)。本發(fā)明可以降低軌道交通成本，提高電機(jī)效率，具有很高的理論和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02K21/00GK101499707SQ20091002445
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者張建忠, 明 程, 為 花, 趙文祥 申請(qǐng)人:東南大學(xué)