一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，次級(jí)繞組采用高溫超導(dǎo)線圈(102)置于次級(jí)鐵芯(101)中且繞組按照相同間隔排列，各高溫超導(dǎo)線圈(102)為閉合線圈，單獨(dú)固定在次級(jí)鐵芯(101)磁軛槽中；高溫超導(dǎo)線圈(102)為餅式結(jié)構(gòu),并具有跑道型截面；所述次級(jí)組件置于低溫容器(3)中,次級(jí)鐵芯(101)的底部平面與初級(jí)鐵芯上表面之間具有氣隙(4)。傳統(tǒng)初級(jí)鐵芯(202)和三相對(duì)稱繞組(201)固定在地面上。該直線驅(qū)動(dòng)裝置體積小，重量輕，效率高，推力大，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可靠性和使用壽命大為提高，可廣泛應(yīng)用在貨物分揀系統(tǒng)、直線感應(yīng)門(mén)、車(chē)床、列車(chē)、地鐵等方面。
【專利說(shuō)明】
一種直線牽弓I用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提出一種直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，特別是涉及一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置依靠初級(jí)三相繞組產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，在次級(jí)中感應(yīng)出電流，進(jìn)而電機(jī)就會(huì)在安培力的作用下作直線運(yùn)動(dòng)，從而無(wú)需中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就可以直接產(chǎn)生推力，這就使得它在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。因此自從1845年惠斯登發(fā)明第一臺(tái)直線電機(jī)以來(lái)，人們就對(duì)它另眼相看。特別是高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)以后，直線電機(jī)的發(fā)展就進(jìn)入了新的階段。隨著超導(dǎo)材料制備技術(shù)的不斷改善，高溫超導(dǎo)體的性能不斷提高，成本也顯著下降，這更一步促進(jìn)了超導(dǎo)直線電機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。
[0003]同時(shí)，隨著社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)群托实确矫嬉蟮奶岣?，傳統(tǒng)直線感應(yīng)電機(jī)氣隙小、損耗大、推力小等方面的缺點(diǎn)日益突出。由于超導(dǎo)材料的電阻率比普通金屬小的多，在相同的條件下可以感應(yīng)出更大的電流，進(jìn)而產(chǎn)生更大的推力，非常適合于直線牽引中需要大氣隙、強(qiáng)推力的場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服以上缺陷，提供一種推力密度高，電能損耗小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快及次級(jí)繞組為餅式跑道型高溫超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)的軌道直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]—種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括傳統(tǒng)初級(jí)2和置于其上部的次級(jí)；初級(jí)2由傳統(tǒng)初級(jí)鐵芯202和三相對(duì)稱繞組201構(gòu)成。由次級(jí)鐵芯101和次級(jí)繞組構(gòu)成次級(jí)組件I;作為次級(jí)繞組的高溫超導(dǎo)線圈102置于次級(jí)鐵芯101中且繞組按照相同間隔排列。各高溫超導(dǎo)線圈102為閉合線圈，單獨(dú)固定在次級(jí)鐵芯101磁軛槽中；高溫超導(dǎo)線圈102為餅式結(jié)構(gòu)，并具有跑道型截面;所述次級(jí)組件置于低溫容器3中，次級(jí)鐵芯101的底部平面與初級(jí)鐵芯上表面之間具有氣隙4。
[0007]進(jìn)一步地，所述次級(jí)鐵芯101采用高導(dǎo)磁率和高電導(dǎo)率軟鐵整塊加工制得。
[0008]所述高溫超導(dǎo)線圈由高溫超導(dǎo)帶材繞制而成。
[0009]所述低溫容器3通過(guò)冷卻液進(jìn)出口 303和冷卻液進(jìn)口閥門(mén)305與冷卻設(shè)備304相連，冷卻液出口閥門(mén)306進(jìn)行液氮回收，排氣口302進(jìn)行氣壓調(diào)節(jié)。
[0010]所述位于次級(jí)鐵芯101的底部平面與初級(jí)鐵芯上表面間的氣隙4不產(chǎn)生意外接觸的安全高度為10?20mm。
[0011]本發(fā)明提出的牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是:在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明將高溫超導(dǎo)線圈用于高溫超導(dǎo)直線電機(jī)次級(jí)，可以利用超導(dǎo)線圈電阻趨近于零的優(yōu)勢(shì)，感應(yīng)出遠(yuǎn)大于常規(guī)線圈的電流，提高直線電機(jī)的電磁推力，最大限度發(fā)揮其優(yōu)越的電磁特性；由于電磁驅(qū)動(dòng)力與次級(jí)感應(yīng)電流的大小成正比，商業(yè)軟鐵高磁導(dǎo)率和高電導(dǎo)率的特性都可以得到充分利用，采用整塊軟鐵進(jìn)行加工，同時(shí)也避免超導(dǎo)帶材處于垂直磁場(chǎng)中引起超導(dǎo)性能的衰減。按照這種方法制作的電機(jī)具有體積小，重量輕，效率高，推力大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可靠性和壽命大為提高，可以廣泛應(yīng)用在貨物分揀系統(tǒng)、直線感應(yīng)門(mén)、車(chē)床、列車(chē)、地鐵等方面。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1直線牽引用直線電機(jī)總圖；
[0013] 圖2直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的二維正視圖；
[0014] 圖3直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的斜二等軸測(cè)圖；
[〇〇15]圖4次級(jí)組件的斜二等軸測(cè)圖；
[0016] 圖5初級(jí)組件的斜二等軸測(cè)圖；
[0017] 圖6高溫超導(dǎo)線圈斜二等軸測(cè)圖；
[0018] 圖7超導(dǎo)冷卻系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)線圈及次級(jí)鐵芯示意圖。
[0019] 次級(jí)鐵芯101、高溫超導(dǎo)線圈102、低溫容器壁301、排氣孔302、初級(jí)繞組201、初級(jí)鐵芯202、氣隙4、冷卻液進(jìn)出管303、低溫冷卻系統(tǒng)304、冷卻液進(jìn)口閥門(mén)305、冷卻液出口閥門(mén) 306。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合實(shí)例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)講解。
[0021] 參照?qǐng)D2和圖7,一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，有初級(jí)組件、次級(jí)組件和冷卻系統(tǒng)(冷卻液進(jìn)出口 303、低溫容器3、放氣孔302、冷卻設(shè)備304、冷卻液進(jìn)管閥門(mén) 305和冷卻液出口閥門(mén)306)組成。
[0022] 參照?qǐng)D3、圖4和圖6,高溫超導(dǎo)線圈102,采用餅式結(jié)構(gòu)、跑道型截面，且繞組按照相同間隔排列在次級(jí)鐵芯101的槽內(nèi)；高溫超導(dǎo)線圈102和次級(jí)鐵芯101組成次級(jí)組件，次級(jí)組件置于低溫容器3中。
[0023] 高溫超導(dǎo)線圈102使用的鐵芯結(jié)構(gòu)與常規(guī)永磁直線電機(jī)的磁輒結(jié)構(gòu)類似，但是采用了高電導(dǎo)率的商業(yè)軟鐵材料。高溫超導(dǎo)使用的超導(dǎo)材料為一代(Bi2223)或二代(YBC0)帶材繞制而成(或其它高溫超導(dǎo)材料)。
[〇〇24] 初級(jí)鐵芯202和初級(jí)繞組201固定在地面上。
[〇〇25]參照?qǐng)D2,初級(jí)鐵芯202上部平面和次級(jí)鐵芯101下部平面件不產(chǎn)生意外接觸的安全高度為氣隙4,高度為10?20mm。
[0026] 氣隙4根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行確定，應(yīng)盡可能使氣隙高度小但又要考慮現(xiàn)實(shí)機(jī)加工精度、安裝的便捷性和實(shí)際運(yùn)行中防止初級(jí)和運(yùn)動(dòng)次級(jí)之間相接觸等因素，采用次級(jí)鐵芯101和初級(jí)鐵芯202的最佳安全氣隙高度，安全高度為10?20mm。氣隙寬度和長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)需要的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整，寬度和長(zhǎng)度越大，驅(qū)動(dòng)力越大。
[0027] 參照?qǐng)D2和7,為了使低溫容器3中的高溫超導(dǎo)線圈102處于超導(dǎo)狀態(tài)，直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)有冷卻設(shè)備304。高溫超導(dǎo)線圈置于低溫容器3內(nèi)，低溫容器3 和冷卻設(shè)備通過(guò)冷卻液進(jìn)口閥305相連，隨時(shí)補(bǔ)充揮發(fā)的液氮，排氣孔302用于排除揮發(fā)的液氮，降低低溫容器3內(nèi)的壓力，使液氮可以輕易的從低溫設(shè)備304中注入低溫容器3,當(dāng)檢修或長(zhǎng)時(shí)間停用時(shí)，冷卻液通過(guò)冷卻液出口閥門(mén)306進(jìn)行回收。冷卻設(shè)備304和次級(jí)一起運(yùn)動(dòng)。
[0028]下面對(duì)本發(fā)明直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[〇〇29]當(dāng)設(shè)備需要工作時(shí)，初級(jí)繞組中通三相交流電，經(jīng)初級(jí)鐵芯202、氣隙4以及次級(jí)鐵芯形成閉合磁路。在高溫超導(dǎo)線圈中感應(yīng)出較大的電流，同時(shí)與初級(jí)繞組產(chǎn)生的行波磁場(chǎng)相互作用就可以產(chǎn)生很大的驅(qū)動(dòng)力使系統(tǒng)正常工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括傳統(tǒng)初級(jí)(2)和置于其上部的次級(jí);初級(jí)(2)由傳統(tǒng)初級(jí)鐵芯(202)和三相對(duì)稱繞組(201)構(gòu)成；其特征在于，由次級(jí)鐵芯(101)和次級(jí)繞組構(gòu)成次級(jí)組件(I);次級(jí)繞組采用高溫超導(dǎo)線圈(102)置于次級(jí)鐵芯(101)中且繞組按照相同間隔排列，各高溫超導(dǎo)線圈(102)為閉合線圈，單獨(dú)固定在次級(jí)鐵芯(101)磁軛槽中；高溫超導(dǎo)線圈(102)為餅式結(jié)構(gòu)，并具有跑道型截面;所述次級(jí)組件置于低溫容器(3)中，次級(jí)鐵芯(101)的底部平面與初級(jí)鐵芯上表面之間具有氣隙(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述次級(jí)鐵芯(101)采用高導(dǎo)磁率和高電導(dǎo)率軟鐵整塊加工制得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)線圈由高溫超導(dǎo)帶材繞制而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述低溫容器(3)通過(guò)冷卻液進(jìn)出口( 303)和冷卻液進(jìn)口閥門(mén)(305)與冷卻設(shè)備(304)相連，冷卻液出口閥門(mén)(306)進(jìn)行液氮回收，排氣口(302)進(jìn)行氣壓調(diào)節(jié)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述位于次級(jí)鐵芯(101)的底部平面與初級(jí)鐵芯上表面間的氣隙(4)不產(chǎn)生意外接觸的安全高度為1?20mm。
【文檔編號(hào)】H02K55/00GK205622480SQ201620164767
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】馬光同, 李興田, 張涵, 楊晨, 張衛(wèi)華, 王志濤, 龔天
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)