專利名稱：長次級直線永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電工、電機、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。
背景技術(shù)：
隨著城市化進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、準時等優(yōu)點，在城市持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。而與此同時，城市軌道交通用牽引電機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主要可以采用旋轉(zhuǎn)電機和直線電機這兩種技術(shù)途徑。采用直線電機的城軌電車，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動的機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置，可避免滑行和空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的各種問題；此外，直線電機相比較于旋轉(zhuǎn)電機，減小了車身高度，可以減少地鐵施工量，從而降低施工造價。因此，用于城軌交通的直線電機極具研究和實用價值。
當前，技術(shù)領(lǐng)域?qū)Τ擒壗煌ㄓ弥本€電機的研究主要有直線感應電機和直線同步電機，而后者又可以分為電勵磁直線同步電機和永磁直線同步電機。其中，直線感應電機應用的較多，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，顯得尤為重要。永磁直線同步電機兼有永磁電機和直線電機的雙重優(yōu)點，與直線感應電機相比，永磁直線同步電機的力能指標高、體積小、重量輕，且具有發(fā)電制動功能。但是，它也存在著一些缺點，如需要在鋼軌側(cè)鋪設(shè)繞組導線或者永磁體，加大地增加了工程造價。
采用雙凸極結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機的研究始于上世紀九十年代中期，發(fā)展到現(xiàn)在，出現(xiàn)了多種電機結(jié)構(gòu)，主要有磁通切換永磁電機、雙凸極永磁電機以及磁通反向電機這三種結(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。該類電機的出現(xiàn)，為新型結(jié)構(gòu)的直線永磁電機的研究奠定了基礎(chǔ)。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型的目的是在提高電機效率的基礎(chǔ)上，降低電機制造 及維護的成本，結(jié)合旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機的基本特性，提出了一種長次級直線 永磁電機，特別適合于城市軌道交通等領(lǐng)域的應用。
技術(shù)方案本實用新型是在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式雙凸極結(jié)構(gòu)定子永磁型電機的基礎(chǔ) 上變化而來。其結(jié)構(gòu)相當于將旋轉(zhuǎn)式定子永磁型電機切割展開成直線狀，電機的 永磁體和電樞繞組均置于直線電機的初級(即對應于旋轉(zhuǎn)電機的定子)，而該直 線電機的次級采用普通的導磁材料鋪設(shè)于列車的鋼軌。因此，本實用新型在提高 直線電機效率的同時，降低了電機成本。
該電機包括初級、次級，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級包括初級鐵芯、永磁體和 電樞繞組，永磁體設(shè)置在初級鐵芯上，電樞繞組繞于初級齒上，初級安置于列車 上；次級為導磁性鋼軌，安置于列車軌道上。電樞繞組采用集中繞組結(jié)構(gòu)；永磁 體安置于初級齒間、初級軛部或初級齒部表面。
有益效果雙凸極結(jié)構(gòu)的長次級直線永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、 成本低等優(yōu)點，可用于城軌交通等領(lǐng)域。
1、 次級采用簡單的凸極結(jié)構(gòu)，無繞組、無電刷、無永磁，適用軌道交通等 場合，軌道上不需要鋪設(shè)永磁體或者導線繞組，可以降低電機制造成本，且易于 施工；
2、 初級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，繼承了永磁電機高功率密度的優(yōu)點；
4、 釆用該種直線電機結(jié)構(gòu)的城軌列車，降低了施工成本；
5、 永磁體可置于初級的齒間、軛部以及采用表面貼裝，根據(jù)實際需要可以 設(shè)計電機的永磁磁鏈為單極性或者雙極性，并可設(shè)計電機的反電動勢為正弦波和 梯形波。


圖1是長次級直線永磁電機之一——永磁體置于初級齒間，
圖2是長次級直線永磁電機之二——永磁體置于初級軛部，
圖3是長次級直線永磁電機之三——永磁體采用初級表面貼裝；
以上的圖中有初級l、次級2、永磁體3、電樞繞組4、初級鐵芯5、次級鐵芯6。
具體實施方式

本實用新型所提出的初級永磁型直線電機，其初級、次級均采用凸極結(jié)構(gòu)， 圖l-3所示為三種雙凸極結(jié)構(gòu)的初級永磁型直線電機，永磁體分別置于初級的齒 間、軛部以及采用表面貼裝。該電機初級由鐵芯、電樞繞組和永磁體組成，它們 安裝在軌道列車上;次級上既沒有繞組也沒有永磁體，由導磁材料制成凸極形狀， 置于鋼軌側(cè)。
以一臺永磁體置于初級齒間的長次級直線永磁電機為例，其截面圖如附圖1 所示。本發(fā)明的直線永磁電機由初級1、次級2以及固定在初級1上的永磁體3、 電樞繞組4、初級鐵芯5和次級上的次級鐵芯6所組成。其中，初級l上布有凸 極，永磁體3對稱分布于初級1的凸極的齒間。初級1由"U"型初級鐵芯5和永 磁體3組合而成。初級1上的電樞繞組4為集中繞組，每個線圈繞組橫跨在兩個 齒上，中間嵌有一塊永磁體3。次級2有多個齒，數(shù)量由軌道長度所決定。初級 鐵芯5用足夠的沖片疊壓成，導磁鐵芯部分都采用了國內(nèi)常用的D23材料沖片 壓疊而成；次級鐵芯6釆用導磁材料作為鋼軌，置于列車軌道側(cè)。
權(quán)利要求1、一種長次級直線永磁電機，其特征在于該電機包括初級(1)、次級(2)，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級(1)包括初級鐵芯(5)、永磁體(3)和電樞繞組(4)，永磁體(3)設(shè)置在初級鐵芯(5)上，電樞繞組(4)繞于初級齒上，初級(1)安置于列車上；次級(2)為導磁性鋼軌，安置于列車軌道上。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的長次級直線永磁電機，其特征在于電樞繞組(4) 采用集中繞組結(jié)構(gòu)，；永磁體(3)安置于初級齒間、初級軛部或初級齒部表面。
專利摘要長次級直線永磁電機包括初級(1)、次級(2)，均采用凸極結(jié)構(gòu)；初級(1)包括初級鐵芯(5)、永磁體(3)和電樞繞組(4)，永磁體(3)設(shè)置在初級鐵芯(5)上，電樞繞組(4)繞于初級齒上，初級(1)安置于列車上；次級(2)為導磁性鋼軌，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)安置于初級齒間、初級軛部或初級齒部表面，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，以及沿導軌線路鋪設(shè)的次級鋼軌結(jié)構(gòu)簡單，以安裝和維護。可以降低軌道交通成本，提高電機效率，具有很高的理論和實用價值。
文檔編號H02K1/17GK201360210SQ20092003671
公開日2009年12月9日 申請日期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 申請人:東南大學