直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，包括導磁鐵芯、導電體以及安裝支架。導電體包括一組柵形排列的導電導條以及連接相鄰導電導條端部的導電端條；在導磁鐵芯上設有與導電導條相適應的安裝槽口，導電導條嵌入在安裝槽口內，導電導條的兩端部均延伸出安裝槽口，導電端條設置在導磁鐵芯的側部；導磁鐵芯設置在安裝支架上。導磁鐵芯由硅鋼片沖制疊壓而成，硅鋼片沿導電導條的長度方向疊壓。導電導條以及導電端條由導電性能良好的材料制成。本實用新型的直線電機次級采用全新的整體結構并且使用導電性能和導磁性能良好的材料，有效降低了次級感應板內的渦流損耗，能提高電機牽引力，并且能取得優越的節能效果。
【專利說明】直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，該種柵形直線電機次級裝置適用于直線電機軌道交通，特別適用于地鐵直線電機軌道交通。
【背景技術】
[0002]直線電機輪軌列車具有安全、快捷、舒適、經濟以及節能等優勢，是未來都市輪軌交通的一個重要組成部分，是現代化都市輪軌交通發展的必然趨勢。直線電機輪軌交通從整個系統運行來說，由于不用齒輪減速，也不存在打滑等問題，實際運行效率并不低。實際運營測得數據是:直線電機地鐵比采用電阻制動的傳統地鐵節能約12%。同時還可節約鋼材15%以上。
[0003]但是，由于直線電機輪軌交通中直線電機初級與次級之間的氣隙很大以及特有的邊端效應問題，其效率和功率因數較傳統的旋轉電機要差，在一定程度上制約了直線電機輪軌列車的發展。隨著直線電機傳動技術的日益成熟，如何進一步減少直線電機能耗已成為直線電機輪軌交通中需重視的一個重要問題。
[0004]上述所說的直線電機能耗，一是由于直線電機的初次級之間的氣隙比旋轉電機的氣隙大，因此所需的勵磁電流大，損耗增加；二是由于直線電機初級鐵芯兩端開斷，產生了邊端效應，引起波形畸變等，影響了直線電機的運行性能，導致損耗增加。
[0005]因此，如何降低直線電機的能耗逐漸成為一個熱點研究問題。從直線電機本身來說，能耗因素主要在它的初次級的結構和材料。從現有技術來看，直線電機初級的結構和材料已設計的較為完善，因此，直線電機次級的結構和材料的設計與選擇就成了目前國內外研究和試驗的重點。
[0006]目前，大部分直線電機輪軌交通用的直線電機次級是采用20-25_的導磁鐵板，再采用爆炸焊的結合工藝復合5-7 mm導電鋁板組成復合次級，被稱為整體式感應板。如圖1所示為整體式感應板次級的示意圖，整體式感應板次級包括導電鋁板I (整塊形狀)、導磁鋼板2 (整塊形狀)，導電鋁板I復合在導磁鋼板2的表面。該種次級結構的直線電機在運行時渦流損耗大，效率低。
[0007]近幾年，也開發出另一種直線電機次級結構，如圖2所示，該種結構被稱作疊片式感應板。該種疊片式感應板次級包括導電鋁板3 (整塊形狀)、導磁鋼板4 (疊片式形狀)，導磁鋼板4是用若干塊方鋼壓疊形成，導電鋁板3不變，像圖1 一樣復合在導磁鋼板4表面上。該種次級結構的直線電機在運行時渦流損耗比整體式感應板次級結構的小，效率有提高。
[0008]根據上述直線電機次級的疊片式感應板結構和整體式感應板結構的性能對比測試結果來看，在相同電流以及相同初次級氣隙的情況下，疊片式感應板的推力比整體式感應板的推力要大，并且疊片式感應板的疊片數量增加，推力會增加，疊片式感應板提高直線電機的效率。對于相同規格的疊片式感應板和整體式感應板，采用疊片式感應板的直線電機推力比采用整體式感應板的直線電機推力理論上要增大10%左右，能耗節約10%左右。這是因為直線電機初級與次級的感應板互相作用時，在感應板的導磁鋼板上會產生渦流。整體式感應板的導磁鋼板是整塊背鐵，渦流損耗大，而疊片式感應板的導磁鋼板由若干塊方鋼疊片組成，相比渦流損耗小。
[0009]盡管疊片式感應板次級比整體式感應板次級提高了直線電機的效率，但從直線電機次級的結構和材料上來說，其改變仍然還不夠。疊片式感應板次級僅從部分結構上改變了整體式感應板次級導磁板的渦流損耗，且其導磁材料仍然采用普通鋼材；而其次級的導電板的結構和材料仍然未變，降低次級的能耗還有更大的提升空間。本實用新型就是要在直線電機次級的整體結構和材料上有所突破，以取得更好的節能效果。
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的是提供一種更高效的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，提高現有直線電機軌道交通的推力和運行效率。
[0011]本實用新型是這樣實現的，提供一種直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，包括導磁鐵芯、導電體以及安裝支架，導電體包括一組柵形排列的導電導條以及連接相鄰導電導條端部的導電端條；在導磁鐵芯上設有與導電導條相適應的安裝槽口，導電導條嵌入在安裝槽口內，導電導條的兩端部均延伸出安裝槽口，導電端條設置在導磁鐵芯的側部；導磁鐵芯設置在安裝支架上。
[0012]進一步地，導磁鐵芯為平板狀。
[0013]進一步地，導磁鐵芯由硅鋼片沖制疊壓而成，硅鋼片沿導電導條的長度方向疊壓。
[0014]進一步地，安裝支架通過緊固件固定導磁鐵芯。
[0015]進一步地，在安裝支架的上部設置有若干限位條，限位條設置在相鄰的導電導條之間。
[0016]進一步地，在安裝支架的外側面凸設有鋪設安裝用的安裝板，在安裝板上設置有安裝孔。
[0017]進一步地，導電導條以及導電端條一體連接。
[0018]進一步地，導電導條以及導電端條由導電性能良好的材料制成。
[0019]進一步地，導電導條以及導電端條的材料為純銅材。
[0020]進一步地，導電端條的截面積大于導電導條的截面積。
[0021 ] 與現有技術相比，本實用新型提供的柵形直線電機次級裝置，首先，從整體結構上與疊片式感應板次級裝置以及整體式感應板次級裝置完全不一樣，本實用新型的結構設計更符合直線電機的運行原理，更能體現直線電機的優勢和特點。現有的直線電機的感應板次級裝置大多采用整塊金屬板或復合金屬板，并不存在明顯的導電導條，因此，與本實用新型相比，在感應板上的感應電流無明顯導向及導電鋁板內電流的分布較亂，其渦流損耗大，效率低。其次，從材料上與現有的疊片式感應板次級裝置以及整體式感應板次級裝置也完全不一樣，現有的感應板采用導電鋁板以及導磁鋼板制成，而本實用新型的柵形感應板材料是導電性能良好的純銅材和導磁性能良好的硅鋼片，導電和導磁性能增強，電能損失少，效率更聞。而且，在次級導磁鐵芯厚度不變的如提下，可以增大初級導磁鐵芯的厚度，提聞直線電機的牽引力。
【專利附圖】
【附圖說明】[0022]圖1為整體式感應板次級裝置結構示意圖；
[0023]圖2為疊片式感應板次級裝置結構示意圖；
[0024]圖3為本實用新型的一較佳實施例的結構示意圖；
[0025]圖4為圖3中導電體內的感應電流分布示意圖；
[0026]圖5為圖4的感應電流回路不意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028]請參照圖3所示，是本實用新型的一個較佳實施例，本實施例的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置包括導磁鐵芯5、導電體6以及安裝支架7。導磁鐵芯5為平板狀，導電體6設置在導磁鐵芯5內，導磁鐵芯5設置在安裝支架7上。
[0029]導電體6包括一組柵形排列的導電導條61以及連接相鄰導電導條61端部的導電端條62。導電導條61以及導電端條62 —體連接，且形成柵形形狀，具有多個封閉的回路，使得直線電機次級的感應電流有規則地在次級中按設計要求在回路中流動，感應電流的分布更有規律，渦流損耗小，效率高。導電端條62的截面積大于導電導條61的截面積。導電導條61以及導電端條62由導電性能良好的材料制成，例如純銅、合金銅、鋁和合金鋁。在本實施例中，導電導條61以及導電端條62的材料為純銅材，次級的內阻小，降低次級的能耗，進一步提聞次級效率。
[0030]在導磁鐵芯5頂面上凹設有與導電導條61相適應的多個安裝槽口 51,導電導條61嵌入在安裝槽口 51內，導電導條61的兩端部均延伸出安裝槽口 51，導電端條62設置在導磁鐵芯5的側部。導磁鐵芯5由導磁性能良好的硅鋼片沖制疊壓而成，硅鋼片沿導電導條61的長度方向疊壓,優選為0.5mm厚度的娃鋼片。導磁鐵芯5米用導磁性能良好的娃鋼片，可以進一步降低次級的能耗，提高次級效率。安裝槽口 51的形狀和數量按直線電機相對于初級的設計要求來確定。安裝槽口 51用于固定導電導條61，且可與直線電機的初次級磁路相互溝通。
[0031]導電導條61嵌合在安裝槽口 51內且分別延伸至安裝槽口 51兩端，導電導條61的頂面不高于導磁鐵芯5的頂面。導電端條62分別設置在導磁鐵芯5的兩側，單側的導電端條62分別把該側的每個導電導條61的端部連接在一起。導電體6呈柵形。
[0032]安裝支架7分別設置在導磁鐵芯5兩側面，安裝支架7通過緊固件8固定導磁鐵芯5。在本實施例中，緊固件8為螺栓與螺母聯接。三顆螺栓分別貫穿導磁鐵芯5，在導磁鐵芯5的另一端與螺母旋緊。安裝支架7用于鋪設安裝固定。在安裝支架7的外側面凸設有鋪設安裝用的安裝板71，在安裝板71上設置有便于安裝的安裝孔72。在安裝支架7的上部設置有若干限位條73，限位條73設置在相鄰的導電導條61之間，用于固定導磁鐵芯5以及限制導電導條61的安裝位置。
[0033]實際使用時，直線電機的初級設置在軌道列車轉向架上，而本實用新型的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置沿軌道與直線電機初級相對應地鋪設在路基的軌道板或軌枕基礎上。[0034]當直線感應電機初級的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，初級與次級相互作用后在它們之間的氣隙中會產生氣隙磁場。當不考慮由于導磁鐵芯5兩端開斷而引起的縱向邊端效應時，這個氣隙磁場的的分布情況可看成沿展開的直線方向呈正弦形分布。當三相電流隨時間變化時，氣隙磁場將按A、B、C相序沿直線移動。這個磁場是平移的，因此稱為行波磁場。當次級為柵形次級時，次級導條在行波磁場切割下，將感應電動勢并產生感應電流。而導電導條61的電流和氣隙磁場相互作用便產生電磁推力。在這個電磁推力的作用下，如果次級是固定不動的，那末初級就帶著列車順著行波磁場運動的方向作直線運動。
[0035]請一同參照圖4以及圖5，分別畫出了導電體6內假想的感應磁場和感應電流以及導電體6內感應電流的分布。圖中7,為初級導磁鐵芯的疊片厚度，c為次級在7,長度方向伸出初級鐵芯的寬度，它用來作為次級感應電流的端部通路，c的大小將影響次級的電阻。在本實用新型中，次級感應電流的端部通路專門設置了導電端條62。因為導電端條62的截面積大于導電導條61的截面積，降低次級感應電流在導電端條62內的消耗。導電端條62采用導電性能良好的純銅材料，所以，進一步降低了次級的電阻，提高效率。導電體6可以減少感應渦流的損耗，同時，使得次級的磁路更合理，增大導磁鐵芯5的磁通量，提高次級效率。
[0036]另一方面，由于設置了專門的導電端條62用于端部通路，使得7,的長度可以相對地增大，甚至達到初級導磁鐵芯(圖中未示出)厚度與次級導磁鐵芯5厚度完全重疊的地步，更有效地利用次級導磁鐵芯5的厚度。在次級導磁鐵芯5厚度不變的前提下，可以增大初級導磁鐵芯的厚度，提高直線電機的牽引力。
[0037]本實施例的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置采用柵形導電體感應板的直線電機推力比采用疊片式感應板的直線電機推力理論上要增大10%左右，能耗節約10%左右。
[0038]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，包括導磁鐵芯、導電體以及安裝支架，其特征在于，所述導電體包括一組柵形排列的導電導條以及連接相鄰導電導條端部的導電端條；在所述導磁鐵芯上設有與導電導條相適應的安裝槽口，所述導電導條嵌入在所述安裝槽口內，導電導條的兩端部均延伸出安裝槽口，所述導電端條設置在導磁鐵芯的側部；所述導磁鐵芯設置在安裝支架上。
2.如權利要求1所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導磁鐵芯為平板狀。
3.如權利要求2所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導磁鐵芯由硅鋼片沖制疊壓而成，所述硅鋼片沿所述導電導條的長度方向疊壓。
4.如權利要求3所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述安裝支架通過緊固件固定所述導磁鐵芯。
5.如權利要求4所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，在所述安裝支架的上部設置有若干限位條，所述限位條設置在相鄰的所述導電導條之間。
6.如權利要求1所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，在所述安裝支架的外側面凸設有鋪設安裝用的安裝板，在所述安裝板上設置有安裝孔。
7.如權利要求1所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導電導條以及導電端條一體連接。
8.如權利要求7所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導電導條以及導電端條由導電性能良好的材料制成。
9.如權利要求8所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導電導條以及導電端條的材料為純銅材。
10.如權利要求1所述的直線電機軌道交通用柵形直線電機次級裝置，其特征在于，所述導電端條的截面積大于所述導電導條的截面積。
【文檔編號】H02K41/02GK203377768SQ201320460655
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】葉云岳, 盧琴芬, 張高圣 申請人:山東紅帆能源科技有限公司