一種直線電機次級和直線電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直線電機次級和直線電機，該直線電機次級包括在表面設(shè)有凹槽的導(dǎo)磁體和安裝在凹槽中導(dǎo)電條。相比于現(xiàn)有直線電機次級，本是實用新型能夠有效減小直線電機的電磁氣隙，不僅有助于提高直線電機的功率因數(shù)和效率，還有助于提高直線電機輸出的推力。本實用新型還將現(xiàn)有將現(xiàn)有直線電機次級的導(dǎo)電板由整塊式改為條狀結(jié)構(gòu)，條狀結(jié)構(gòu)能夠有效降小導(dǎo)電條中出現(xiàn)的渦流，從而降低了導(dǎo)電條中的渦流損耗。
【專利說明】一種直線電機次級和直線電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及軌道交通【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種直線電機次級和直線電機。

【背景技術(shù)】
[0002]直線電機是直線電機輪軌交通系統(tǒng)的核心部件，直線電機輸出性能的高低很大程度上決定著直線電機輪軌車輛的技術(shù)指標(biāo)。
[0003]直線電機包括初級、次級兩部分。初級固定在車體下，隨車輛一起運動。次級，即感應(yīng)板，鋪設(shè)在軌道的中心。當(dāng)車輛經(jīng)過時，次級與懸掛在車輛轉(zhuǎn)向架下的直線電機初級共同構(gòu)成功能完整的電機，來驅(qū)動車輛運行。
[0004]為滿足直線電機的推力輸出要求，直線電機的次級結(jié)構(gòu)一般為復(fù)合次級結(jié)構(gòu)，即通過在II型鋼支架的導(dǎo)磁基板上覆以銅板或鋁板而形成。導(dǎo)磁基板起到磁通路的作用，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機的次級鐵心，在鋼支架導(dǎo)磁基板上覆蓋的鋁板或銅板起導(dǎo)電作用。當(dāng)有列車經(jīng)過時，導(dǎo)磁基板會感應(yīng)出電勢并產(chǎn)生電流，銅板或鋁板相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機的電樞繞組，即次級繞組或次級導(dǎo)條。
[0005]在車輛進站、出站及爬坡過程中，直線電機通常要求電機具有加大的推力或制動力輸出。但現(xiàn)有的次級結(jié)構(gòu)導(dǎo)致電機性能偏低或者說輸出所需推力需要較大的電流輸入，導(dǎo)致牽弓I系統(tǒng)容量大而利用率低。
[0006]如I示出了現(xiàn)有的復(fù)合次級結(jié)構(gòu)圖。
[0007]如圖1所示，在現(xiàn)有直線電機中，復(fù)合次級感應(yīng)板由II型鋼支架的導(dǎo)磁基板101上覆以銅板或鋁板制成的導(dǎo)電基板102而成。該復(fù)合次級感應(yīng)板一般寬360_ (各個廠家不一致)，導(dǎo)電基板102厚4mm (銅板)或5mm (招板)，導(dǎo)磁基板101厚25mm。
[0008]圖2示出了現(xiàn)有的復(fù)合次級的主磁通分布路徑圖。
[0009]如圖2所示，現(xiàn)有直線電機次級結(jié)構(gòu)的電磁氣隙包括兩部分:機械氣隙201和導(dǎo)電基板102。為保證車輛的行車安全，直線電機的初級與次級之間需要保持1mm左右的機械氣隙。再加上次級導(dǎo)電基板102的厚度(4mm或5mm)，這樣在現(xiàn)有直線電機中，電機的電磁氣隙將達到14mm或15mm。
[0010]如此之大的氣隙長度，為保證產(chǎn)生所需的主磁通所需的無功電流相當(dāng)之大，這也是現(xiàn)有直線電機性能較低的關(guān)鍵原因。同時，為次級感應(yīng)板組裝的簡便考慮，通常在導(dǎo)磁基板上覆蓋整層的導(dǎo)電基板。導(dǎo)電基板相當(dāng)于異步電機的實心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其在直線電機運行過程中會感應(yīng)產(chǎn)生較大的渦流，從而導(dǎo)致直線電機的渦流損耗較大，使得電機的推力輸出降低。
[0011]基于上述情況，亟需一種具有較小機械氣隙的直線電機次級。
實用新型內(nèi)容
[0012]為解決上述問題，本實用新型提供了一種直線電機次級，包括在表面設(shè)有凹槽的導(dǎo)磁體和安裝在所述凹槽中的導(dǎo)電條。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述凹槽相互平行。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述導(dǎo)磁體由若干導(dǎo)磁板拼接而成，在每個導(dǎo)磁板上設(shè)置有若干凹槽。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，在每個凹槽內(nèi)均設(shè)置有一個導(dǎo)電條，多個導(dǎo)電條在其端部彼此電連接。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述導(dǎo)電條之間通過端環(huán)連接。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述導(dǎo)磁板由若干導(dǎo)磁條拼接而成，所述凹槽由設(shè)置在每個導(dǎo)磁條的表面的凹陷順次連通而形成。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述凹槽為矩形槽、梯形槽和圓形槽中的一種。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述導(dǎo)電條的橫截面形狀與所述凹槽的橫截面形狀相同。
[0020]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述凹槽的頂部開口的寬度小于所述導(dǎo)電條的寬度。
[0021]本實用新型還提供了一種直線電機，其次級采用如上所述的直線電機次級。
[0022]從上述描述中可以看出，本實施例在導(dǎo)磁體上設(shè)置凹槽，并將導(dǎo)電條設(shè)置在該凹槽中。相比于現(xiàn)有直線電機次級，這種結(jié)構(gòu)能夠有效減小直線電機的電磁氣隙。
[0023]本實用新型將現(xiàn)有將現(xiàn)有直線電機次級的導(dǎo)電板由整塊式改為條狀結(jié)構(gòu)，條狀結(jié)構(gòu)能夠有效降小導(dǎo)電條中出現(xiàn)的渦流，從而降低了導(dǎo)電條中的渦流損耗。
[0024]與現(xiàn)有直線電機相比，本實用新型所提供的直線電機，在維持同樣的主磁通的前提下，勵磁電流可以降低20%，電機的功率因數(shù)及效率均大幅調(diào)高。在維持同樣的無功電流的前提下，氣隙主磁場幅值可以增加20%,電機的推力輸出能夠增加20%左右。由此可以看出，本實用新型提供的直線電機次級能夠有效提高直線電機的性能，對于直線電機的廣泛應(yīng)用有著十分重要的意義。
[0025]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹:
[0027]圖1是現(xiàn)有直線電機的復(fù)合次級結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖2是現(xiàn)有直線電機的復(fù)合次級的主磁通分布路徑圖；
[0029]圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的直線電機次級的俯視圖；
[0030]圖4是直線電機次級沿A-A方向的剖視圖；
[0031]圖5是根據(jù)本實用新型另一個實施例的直線電機次級的剖視圖。

【具體實施方式】
[0032]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0033]為了減小直線電機的電磁氣隙，本實施例提供了一種新的直線電機次級結(jié)構(gòu)。圖3和圖4分別示出了本實施例中直線電機次級的俯視圖和沿A-A方向的剖視圖。
[0034]如圖3所示，本實施例中，直線電機的次級包括導(dǎo)磁體和導(dǎo)電條303。其中，本實施例中，導(dǎo)磁體由4個導(dǎo)磁板301拼接而成，每個導(dǎo)磁板301上設(shè)置有若干相互平行的凹槽302。
[0035]為了更清楚地闡述本實用新型的目的、原理以及優(yōu)點，如圖3所示，本實施例中，每個導(dǎo)磁板301設(shè)有一個凹槽302。但本實用新型不限于此，在本實用新型的其他實施例中，根據(jù)實際需要，每個導(dǎo)磁板還可以設(shè)有多個凹槽。
[0036]在使用時，在每個凹槽302中均設(shè)置有一個導(dǎo)電條303。多個導(dǎo)電條303在其端部彼此電連接，本實施例中，位于凹槽302同一側(cè)的相鄰的導(dǎo)電條303的端部之間采用端環(huán)304進行焊接。其中，導(dǎo)電條303和端環(huán)304的材料采用黃銅，從而使得導(dǎo)電條和端環(huán)具有良好的導(dǎo)電性能。
[0037]需要說明的是，在本實用新型的其他實施例中，導(dǎo)電條和端環(huán)的材料還可以采用其他具有良好導(dǎo)電性能的材料，例如紫銅等，本實用新型不限于此。
[0038]本實施例中，通過將現(xiàn)有直線電機次級結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電板改為導(dǎo)電條，能夠有效減小導(dǎo)電條出現(xiàn)的渦流，從而降低導(dǎo)電條的渦流損耗。
[0039]如圖4所示，本實施例中，凹槽302為梯形槽，導(dǎo)電條303的橫截面形狀與凹槽302的橫截面形狀相同。其中，凹槽302的頂部開口(即與機械氣隙接觸的開口)小于導(dǎo)電條303的寬度。因為直線電機在運行的過程中，導(dǎo)電條303將受到向上的力的作用。通過將導(dǎo)電條303的寬度設(shè)計為大于凹槽的頂部開口，可以將導(dǎo)電條303固定在凹槽302中，而不會出現(xiàn)導(dǎo)電條303因為受力而脫離凹槽的情況。
[0040]需要說明的是，在本實用新型的其他實施例中，凹槽還可以為其他合理形狀，例如矩形槽或圓形槽等，本實用新型不限于此。
[0041]本實施例用，將現(xiàn)有將現(xiàn)有直線電機次級的導(dǎo)電板由整塊式改為條狀結(jié)構(gòu)，而條狀結(jié)構(gòu)能夠有效降小導(dǎo)電條中出現(xiàn)的渦流，這樣就降低了導(dǎo)電條中的渦流損耗。同時，本實施例在導(dǎo)磁體上設(shè)置凹槽，并將導(dǎo)電條設(shè)置在該凹槽中。相比于現(xiàn)有的直線電機次級，這種結(jié)構(gòu)能夠有效減小直線電機的電磁氣隙。
[0042]實施例二:
[0043]本實施例在實施例一提供的直線電機次級的基礎(chǔ)上進行了進一步地改進。本實施例中，通過若干個導(dǎo)磁條拼接構(gòu)成導(dǎo)磁板。
[0044]圖5示出了本實施例中直線電機次級的剖視圖。
[0045]如圖5所示，本實施例中，導(dǎo)磁板301由12個導(dǎo)磁條501拼接而成，導(dǎo)磁板301中的凹槽由各個導(dǎo)磁條501表面的凹陷順次連通而形成。需要說明的是，在根據(jù)本實用新型的其他實施例中，構(gòu)成導(dǎo)磁板的導(dǎo)磁條的數(shù)量可以根據(jù)次級寬度需求的不同進行調(diào)整，在實際使用過程中，導(dǎo)磁條的數(shù)量通常為9?18之間，但本實用新型不限于此。
[0046]由圖5還可以看出，本實施例中，直線電機次級還包括支撐架502，其能夠?qū)?dǎo)磁體固定在軌道的中心。
[0047]本實施例中，通過將導(dǎo)磁板由整塊式改為疊塊式，能夠有效減小導(dǎo)磁板中產(chǎn)生的渦流，并降低渦流造成的渦流損耗。這樣能夠使得直線電機的推力增加10%左右。
[0048]本實用新型還提供了一種直線電機，其次級采用實施例一或?qū)嵤├峁┑闹本€次級。
[0049]相較于現(xiàn)有的直線電機次級，本實用新型所提供的次級結(jié)構(gòu)將直線電機工作時的電磁氣隙由原來的14mm或15mm降低到10mm。在維持同樣的主磁通的前提下,勵磁電流可以降低20%，直線電機的功率因數(shù)及效率均得到大幅提高。在維持同樣無功電流的前提下，氣隙主磁場的幅值能夠增加20%，直線電機的推力輸出增加20%左右。所以說本實施例提供的直線電機次級能夠有效提高了直線電機的性能指標(biāo)，這有助于直線電機的廣泛應(yīng)用。
[0050]雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種直線電機次級，其特征在于，包括在表面設(shè)有凹槽的導(dǎo)磁體和安裝在所述凹槽中的導(dǎo)電條。
2.如權(quán)利要求1所述的直線電機次級，其特征在于，所述凹槽相互平行。
3.如權(quán)利要求2所述的直線電機次級，其特征在于，所述導(dǎo)磁體由若干導(dǎo)磁板拼接而成，在每個導(dǎo)磁板上設(shè)置有若干凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的直線電機次級，其特征在于，在每個凹槽內(nèi)均設(shè)置有一個導(dǎo)電條，多個導(dǎo)電條在其端部彼此電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的直線電機次級，其特征在于，所述導(dǎo)電條之間通過端環(huán)連接。
6.如權(quán)利要求3或4或5所述的直線電機次級，其特征在于，所述導(dǎo)磁板由若干導(dǎo)磁條拼接而成，所述凹槽由設(shè)置在每個導(dǎo)磁條的表面的凹陷順次連通而形成。
7.如權(quán)利要求3所述的直線電機次級，其特征在于，所述凹槽為矩形槽、梯形槽和圓形槽中的一種。
8.如權(quán)利要求7所述的直線電機次級，其特征在于，所述導(dǎo)電條的橫截面形狀與所述凹槽的橫截面形狀相同。
9.如權(quán)利要求7或8所述的直線電機次級，其特征在于，所述凹槽的頂部開口的寬度小于所述導(dǎo)電條的寬度。
10.一種直線電機，其次級采用如權(quán)利要求1?9中任一項所述的直線電機次級。
【文檔編號】H02K41/02GK203859667SQ201420143661
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】劉可安, 尚敬, 辛本雨, 李益豐, 何思源, 許義景, 梅文慶, 張毓福, 史文波, 王健 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司