專利名稱：城市軌道交通用初級永磁型直線電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電工、電機、軌道交通領域，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：
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領域學者越來越廣泛 的關注。
就技術層面而言，電氣化城軌牽引電機主要可以采用旋轉電機和直線電機這 兩種技術途徑。采用直線電機的城軌電車，將電能直接轉換成直線運動的機械能， 而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，可避免滑行和空轉產生的各種問題；此 外，直線電機相比較于旋轉電機，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，技術領域對城軌交通用直線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、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，如需要在鋼軌側鋪設繞組導線或者永磁體，加大地增加了工程造價。
采用雙凸極結構的旋轉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)了多種電機結構，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構，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)，為新型結構的直線永磁電機的研究奠定了
基石出o

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是在提高電機效率的基礎上，降低電機制造及維 護的成本，結合旋轉式定子永磁型電機的基本特性，提出了一種城市軌道交通用 初級永磁型直線電機，特別適合于城市軌道交通等領域的應用。
技術方案本發(fā)明是在傳統(tǒng)的旋轉式雙凸極結構定子永磁型電機的基礎上變 化而來。其結構相當于將旋轉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于列車的鋼軌。因此，本發(fā)明在提高直線電機 效率的同時，降低了電機成本。
該電機包括初級、次級，均采用凸極結構；初級包括初級鐵芯、永磁體和 電樞繞組，永磁體設置在初級鐵芯上，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構；永磁 體安置于初級齒間、初級軛部或初級齒部表面。
有益效果雙凸極結構的城市軌道交通用初級永磁型直線電機具有結構簡 單、功率密度高、成本低等優(yōu)點，可用于城軌交通等領域。
1、 次級采用簡單的凸極結構，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、 采用該種直線電機結構的城軌列車，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，根據實際需要可以 設計電機的永磁磁鏈為單極性或者雙極性，并可設計電機的反電動勢為正弦波和 梯形波。


圖1是初級永磁型直線電機之--永磁體置于初級齒間，
圖2是初級永磁型直線電機之二一一永磁體置于初級軛部，
圖3是初級永磁型直線電機之三——永磁體采用初級表面貼裝；
以上的圖中有初級K次級2、永磁體3、電樞繞組4、初級鐵芯5、次級鐵芯6。
具體實施例方式
本發(fā)明所提出的城市軌道交通用初級永磁型直線電機，其初級、次級均采用 凸極結構，圖l-3所示為三種雙凸極結構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。
以一臺永磁體置于初級齒間的初級永磁型直線電機為例，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常用的D23材料沖片 壓疊而成；次級鐵芯6采用導磁材料作為鋼軌，置于列車軌道側。
權利要求
1、一種城市軌道交通用初級永磁型直線電機，其特征在于該電機包括初級(1)、次級(2)，均采用凸極結構；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、根據權利要求1所述城市軌道交通用初級永磁型直線電機，其特征在于 電樞繞組(4)采用集中繞組結構，；永磁體(3)安置于初級齒間、初級軛部或 初級齒部表面。
全文摘要
一種城市軌道交通用初級永磁型直線電機包括初級(1)、次級(2)，均采用凸極結構；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)采用集中繞組結構，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域。包括設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的次級鋼軌結構簡單，以安裝和維護。本發(fā)明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H02K21/00GK101499707SQ20091002445
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權日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