一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動裝置，特別是涉及一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置依靠初級三相繞組產(chǎn)生行波磁場，在次級中感應(yīng)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(zhuǎn)換機構(gòu)就可以直接產(chǎn)生推力，這就使得它在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機更有優(yōu)勢。因此自從1845年惠斯登發(fā)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(dǎo)體發(fā)現(xiàn)以后，直線電機的發(fā)展就進入了新的階段。隨著超導(dǎo)材料制備技術(shù)的不斷改善，高溫超導(dǎo)體的性能不斷提高，成本也顯著下降，這更一步促進了超導(dǎo)直線電機的發(fā)展和應(yīng)用。
[0003]同時，隨著社會的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)群托实确矫嬉蟮奶岣撸瑐鹘y(tǒng)直線感應(yīng)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(dǎo)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(yīng)出更大的電流，進而產(chǎn)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(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)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(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)的軌道直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]—種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置，包括傳統(tǒng)初級2和置于其上部的次級；初級2由傳統(tǒng)初級鐵芯202和三相對稱繞組201構(gòu)成。由次級鐵芯101和次級繞組構(gòu)成次級組件I;作為次級繞組的高溫超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線圈102為餅式結(jié)構(gòu)，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(dǎo)磁率和高電導(dǎo)率軟鐵整塊加工制得。
[0008]所述高溫超導(dǎo)線圈由高溫超導(dǎo)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(shè)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(diào)節(jié)。
[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(chǎn)生意外接觸的安全高度為10?20mm。
[0011]本發(fā)明提出的牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置的優(yōu)點是:在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明將高溫超導(dǎo)線圈用于高溫超導(dǎo)直線電機次級，可以利用超導(dǎo)線圈電阻趨近于零的優(yōu)勢，感應(yīng)出遠大于常規(guī)線圈的電流，提高直線電機的電磁推力，最大限度發(fā)揮其優(yōu)越的電磁特性；由于電磁驅(qū)動力與次級感應(yīng)電流的大小成正比，商業(yè)軟鐵高磁導(dǎo)率和高電導(dǎo)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(dǎo)帶材處于垂直磁場中引起超導(dǎo)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(yōu)勢，同時可靠性和壽命大為提高，可以廣泛應(yīng)用在貨物分揀系統(tǒng)、直線感應(yīng)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(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置的二維正視圖；
[0014]圖3直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)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(dǎo)線圈斜二等軸測圖；
[0018]圖7超導(dǎo)冷卻系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)線圈及次級鐵芯示意圖。
[0019]次級鐵芯101、高溫超導(dǎo)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(tǒng)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(jié)合實例參照附圖對本發(fā)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(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置，有初級組件、次級組件和冷卻系統(tǒng)(冷卻液進出口 303、低溫容器3、放氣孔302、冷卻設(shè)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(dǎo)線圈102，采用餅式結(jié)構(gòu)、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(nèi)；高溫超導(dǎo)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(dǎo)線圈102使用的鐵芯結(jié)構(gòu)與常規(guī)永磁直線電機的磁軛結(jié)構(gòu)類似，但是采用了高電導(dǎo)率的商業(yè)軟鐵材料。高溫超導(dǎo)使用的超導(dǎo)材料為一代(Bi2223)或二代(YBCO)帶材繞制而成(或其它高溫超導(dǎo)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(chǎn)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(jù)實際應(yīng)用情況進行確定，應(yīng)盡可能使氣隙高度小但又要考慮現(xiàn)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(yīng)根據(jù)需要的驅(qū)動力進行調(diào)整，寬度和長度越大，驅(qū)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(dǎo)線圈102處于超導(dǎo)狀態(tài)，直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置設(shè)有冷卻設(shè)備304。高溫超導(dǎo)線圈置于低溫容器3內(nèi)，低溫容器3和冷卻設(shè)備通過冷卻液進口閥305相連，隨時補充揮發(fā)的液氮，排氣孔302用于排除揮發(fā)的液氮，降低低溫容器3內(nèi)的壓力，使液氮可以輕易的從低溫設(shè)備304中注入低溫容器3，當(dāng)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(shè)備304和次級一起運動。
[0028]下面對本發(fā)明直線牽引用高溫超導(dǎo)直線電機驅(qū)動裝置的工作過程進行說明。
[0029]當(dāng)設(shè)備需要工作時，初級繞組中通三相交流電，經(jīng)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(dǎo)線圈中感應(yīng)出較大的電流，同時與初級繞組產(chǎn)生的行波磁場相互作用就可以產(chǎn)生很大的驅(qū)動力使系統(tǒng)正常工作。
【主權(quán)項】
1.一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置，包括傳統(tǒng)初級(2)和置于其上部的次級;初級(2)由傳統(tǒng)初級鐵芯(202)和三相對稱繞組(201)構(gòu)成；其特征在于，由次級鐵芯(101)和次級繞組構(gòu)成次級組件(I);次級繞組采用高溫超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線圈(102)為餅式結(jié)構(gòu)，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(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述次級鐵芯(101)采用高導(dǎo)磁率和高電導(dǎo)率軟鐵整塊加工制得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)線圈由高溫超導(dǎo)帶材繞制而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)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(shè)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(diào)節(jié)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)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(chǎn)生意外接觸的安全高度為10?20mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線牽引用高溫超導(dǎo)直線感應(yīng)電機驅(qū)動裝置，次級繞組采用高溫超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線圈(102)為餅式結(jié)構(gòu),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(tǒng)初級鐵芯(202)和三相對稱繞組(201)固定在地面上。該直線驅(qū)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(yīng)用在貨物分揀系統(tǒng)、直線感應(yīng)門、車床、列車、地鐵等方面。
【IPC分類】H02K55/00, H02K41/02
【公開號】CN105680667
【申請?zhí)枴緾N201610122107
【發(fā)明人】馬光同, 李興田, 張涵, 楊晨, 張衛(wèi)華, 王志濤, 龔天勇
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月4日