[實用新型]長次級直線永磁電機

無效

• 申請號: 200920036716.1
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN201360210Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 程明;趙文祥;花為;張建忠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02;H02K1/17
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型涉及電工、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、準時等優點，在城市持續發展中發揮著重要作用。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，發展到現在，出現了多種電機結構，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，為新型結構的直線永磁電機的研究奠定了基礎。

發明內容

技術問題：本實用新型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，提出了一種長次級直線永磁電機，特別適合于城市軌道交通等領域的應用。

技術方案：本實用新型是在傳統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：雙凸極結構的長次級直線永磁電機具有結構簡單、功率密度高、成本低等優點，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。

附圖說明

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1、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、次級均采用凸極結構，圖1-3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長次級直線永磁電機為例，其截面圖如附圖1所示。本發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1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。