一種直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明提出一種直線電機驅動裝置，特別是涉及一種直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置。
【背景技術】
[0002]直線感應電機驅動裝置依靠初級三相繞組產生行波磁場，在次級中感應出電流，進而電機就會在安培力的作用下作直線運動，從而無需中間轉換機構就可以直接產生推力，這就使得它在工業應用領域比傳統旋轉電機更有優勢。因此自從1845年惠斯登發明第一臺直線電機以來，人們就對它另眼相看。特別是高溫超導體發現以后，直線電機的發展就進入了新的階段。隨著超導材料制備技術的不斷改善，高溫超導體的性能不斷提高，成本也顯著下降，這更一步促進了超導直線電機的發展和應用。
[0003]同時，隨著社會的發展和工業應用領域對精度和效率等方面要求的提高，傳統直線感應電機氣隙小、損耗大、推力小等方面的缺點日益突出。由于超導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出更大的電流，進而產生更大的推力，非常適合于直線牽引中需要大氣隙、強推力的場合。
【發明內容】
[0004]本發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，帶負載能力強，運行速度快及次級繞組為餅式跑道型高溫超導線圈結構的軌道直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案為:
[0006]—種直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，包括傳統初級2和置于其上部的次級；初級2由傳統初級鐵芯202和三相對稱繞組201構成。由次級鐵芯101和次級繞組構成次級組件I;作為次級繞組的高溫超導線圈102置于次級鐵芯101中且繞組按照相同間隔排列。各高溫超導線圈102為閉合線圈，單獨固定在次級鐵芯101磁軛槽中；高溫超導線圈102為餅式結構，并具有跑道型截面;所述次級組件置于低溫容器3中，次級鐵芯101的底部平面與初級鐵芯上表面202之間具有氣隙4。
[0007]進一步地，所述次級鐵芯101采用高導磁率和高電導率軟鐵整塊加工制得。
[0008]所述高溫超導線圈由高溫超導帶材繞制而成。
[0009]所述低溫容器3通過冷卻液進出口 303和冷卻液進口閥門305與冷卻設備304相連，冷卻液出口閥門306進行液氮回收，排氣口302進行氣壓調節。
[0010]所述位于次級鐵芯101的底部平面與初級鐵芯上表面202間的氣隙4不產生意外接觸的安全高度為10?20mm。
[0011]本發明提出的牽引用高溫超導直線電機驅動裝置的優點是:在結構上，本發明將高溫超導線圈用于高溫超導直線電機次級，可以利用超導線圈電阻趨近于零的優勢，感應出遠大于常規線圈的電流，提高直線電機的電磁推力，最大限度發揮其優越的電磁特性；由于電磁驅動力與次級感應電流的大小成正比，商業軟鐵高磁導率和高電導率的特性都可以得到充分利用，采用整塊軟鐵進行加工，同時也避免超導帶材處于垂直磁場中引起超導性能的衰減。按照這種方法制作的電機具有體積小，重量輕，效率高，推力大的優勢，同時可靠性和壽命大為提高，可以廣泛應用在貨物分揀系統、直線感應門、車床、列車、地鐵等方面。
【附圖說明】
[0012]圖1直線牽引用直線電機總圖；
[0013]圖2直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置的二維正視圖；
[0014]圖3直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置的斜二等軸測圖；
[0015]圖4次級組件的斜二等軸測圖；
[0016]圖5初級組件的斜二等軸測圖；
[0017]圖6高溫超導線圈斜二等軸測圖；
[0018]圖7超導冷卻系統、高溫超導線圈及次級鐵芯示意圖。
[0019]次級鐵芯101、高溫超導線圈102、低溫容器壁301、排氣孔302、初級繞組201、初級鐵芯202、氣隙4、冷卻液進出管303、低溫冷卻系統304、冷卻液進口閥門305、冷卻液出口閥門 306。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合實例參照附圖對本發明進行詳細講解。
[0021]參照圖2和圖7，一種直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置，有初級組件、次級組件和冷卻系統(冷卻液進出口 303、低溫容器3、放氣孔302、冷卻設備304、冷卻液進管閥門305和冷卻液出口閥門306)組成。
[0022]參照圖3、圖4和圖6，高溫超導線圈102，采用餅式結構、跑道型截面，且繞組按照相同間隔排列在次級鐵芯101的槽內；高溫超導線圈102和次級鐵芯101組成次級組件，次級組件置于低溫容器3中。
[0023]高溫超導線圈102使用的鐵芯結構與常規永磁直線電機的磁軛結構類似，但是采用了高電導率的商業軟鐵材料。高溫超導使用的超導材料為一代(Bi2223)或二代(YBCO)帶材繞制而成(或其它高溫超導材料)。
[0024]初級鐵芯202和初級繞組201固定在地面上。
[0025]參照圖2，初級鐵芯202上部平面和次級鐵芯101下部平面件不產生意外接觸的安全高度為氣隙4，高度為10?20mm。
[0026]氣隙4根據實際應用情況進行確定，應盡可能使氣隙高度小但又要考慮現實機加工精度、安裝的便捷性和實際運行中防止初級和運動次級之間相接觸等因素，采用次級鐵芯101和初級鐵芯202的最佳安全氣隙高度，安全高度為10?20mm。氣隙寬度和長度應根據需要的驅動力進行調整，寬度和長度越大，驅動力越大。
[0027]參照圖2和7，為了使低溫容器3中的高溫超導線圈102處于超導狀態，直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置設有冷卻設備304。高溫超導線圈置于低溫容器3內，低溫容器3和冷卻設備通過冷卻液進口閥305相連，隨時補充揮發的液氮，排氣孔302用于排除揮發的液氮，降低低溫容器3內的壓力，使液氮可以輕易的從低溫設備304中注入低溫容器3，當檢修或長時間停用時，冷卻液通過冷卻液出口閥門306進行回收。冷卻設備304和次級一起運動。
[0028]下面對本發明直線牽引用高溫超導直線電機驅動裝置的工作過程進行說明。
[0029]當設備需要工作時，初級繞組中通三相交流電，經初級鐵芯202、氣隙4以及次級鐵芯形成閉合磁路。在高溫超導線圈中感應出較大的電流，同時與初級繞組產生的行波磁場相互作用就可以產生很大的驅動力使系統正常工作。
【主權項】
1.一種直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，包括傳統初級(2)和置于其上部的次級;初級(2)由傳統初級鐵芯(202)和三相對稱繞組(201)構成；其特征在于，由次級鐵芯(101)和次級繞組構成次級組件(I);次級繞組采用高溫超導線圈(102)置于次級鐵芯(101)中且繞組按照相同間隔排列，各高溫超導線圈(102)為閉合線圈，單獨固定在次級鐵芯(101)磁軛槽中；高溫超導線圈(102)為餅式結構，并具有跑道型截面;所述次級組件置于低溫容器(3)中，次級鐵芯(101)的底部平面與初級鐵芯上表面(202)之間具有氣隙(4)。2.根據權利要求1所述的直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，其特征在于，所述次級鐵芯(101)采用高導磁率和高電導率軟鐵整塊加工制得。3.根據權利要求1所述的直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，其特征在于，所述高溫超導線圈由高溫超導帶材繞制而成。4.根據權利要求1所述的直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，其特征在于，所述低溫容器(3)通過冷卻液進出口( 303)和冷卻液進口閥門(305)與冷卻設備(304)相連，冷卻液出口閥門(306)進行液氮回收，排氣口(302)進行氣壓調節。5.根據權利要求1所述的直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，其特征在于，所述位于次級鐵芯(101)的底部平面與初級鐵芯上表面(202)間的氣隙(4)不產生意外接觸的安全高度為10?20mm。
【專利摘要】本發明公開了一種直線牽引用高溫超導直線感應電機驅動裝置，次級繞組采用高溫超導線圈(102)置于次級鐵芯(101)中且繞組按照相同間隔排列，各高溫超導線圈(102)為閉合線圈，單獨固定在次級鐵芯(101)磁軛槽中；高溫超導線圈(102)為餅式結構,并具有跑道型截面；所述次級組件置于低溫容器(3)中,次級鐵芯(101)的底部平面與初級鐵芯上表面(202)之間具有氣隙(4)。傳統初級鐵芯(202)和三相對稱繞組(201)固定在地面上。該直線驅動裝置體積小，重量輕，效率高，推力大，帶負載能力強，可靠性和使用壽命大為提高，可廣泛應用在貨物分揀系統、直線感應門、車床、列車、地鐵等方面。
【IPC分類】H02K55/00, H02K41/02
【公開號】CN105680667
【申請號】CN201610122107
【發明人】馬光同, 李興田, 張涵, 楊晨, 張衛華, 王志濤, 龔天勇
【申請人】西南交通大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月4日