CN100595092C - 用于磁悬浮车辆的磁极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于磁悬浮车辆的磁极，包括一个铁心(1)和一个以圆盘形式应用在那里的绕组(16)，所述绕组由导体带(17)围绕所述铁心(1)缠绕数层(10a….10k)形成。根据本发明，导体带(17)沿其纵向边缘(17a，17b)被如此切割，使得从铁心(1)延伸的导体带的宽度稳定地增大至最大值(b2)。

Description

用于磁悬浮车辆的磁极
技术领域
本发明涉及一种用于磁悬浮车辆的磁极。
背景技术
这种磁极以不同的用途应用于磁悬浮车辆，例如，作为承载、引导的一部分，或制动磁体。迄今为止，这些磁极由已经处于外壳电位的铁心和应用在其上的绕组构成，所述绕组由以交替顺序排列的导体和绝缘体的层形成(PCT WO 97/30504)。所述导体和绝缘体由带状和/或条状材料形成，例如，铝带和薄绝缘箔。另外，通常在与铁心邻接的导体带的第一层和铁心自身之间提供围绕铁心壳布置的绝缘层。
由于导体带的形状主要为矩形，因此其与铁心邻接的纵向边缘产生一个锐边的绕组几何形状，当磁极被使用时，该几何形状必然伴有电场强度集中和在这些区域的尖端放电。另外，由于在这些区域产生了达到千伏范围的高电压，因此如果不能安全地避免，那么对绝缘的损坏会使得磁极无效。特别是，如果在承载或引导磁体系统中的大量磁极被连续地转换，并且如果与磁极的感应率结合的寄生电容产生不需要的谐振，那么将会产生这种负担。
发明内容
因此，现在本发明的一个目的是减少和/或甚至完全避免在上文所描述的这种磁极的尖端或类似部分的场强集中。
为此，本发明提供了一种用于磁悬浮车辆的磁极，包括一个具有中心轴线的铁心和以圆盘形式应用于其上的绕组，所述绕组由导体带围绕铁心缠绕数层形成，其特征在于，所述导体带在其沿所述中心轴线的方向间隔设置的纵向边缘被如此切割，使得其宽度从铁心朝着外侧稳定地增加，直到达到一个最大值。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于磁悬浮车辆的磁极，包括一个具有中心轴线的铁心和以圆盘形式应用于其上的绕组，所述绕组由导体带围绕所述铁心缠绕数层形成，其特征在于，所述导体带在其沿所述中心轴线的方向间隔设置的纵向边缘被如此切割，使得其宽度从铁心朝着外侧稳定地增加，直到达到一个最大值，所述铁心在其壳面上被一绝缘层覆盖，并且在所述绝缘层和与其邻接的所述圆盘的层之间设置一个部分导电的箔，所述部分导电的箔抵靠着台阶，所述台阶被形成在通过所述导体带的切割而形成的各个所述层之间。
本发明具有的优点是，在与铁心邻接的区域通过适当地切割导体实现预选的绕组形状，由此，靠近铁心的导体带层的具有锐边的侧边被离铁心较远的层隐藏，因此不会造成损害。
附图说明
本发明的实施例将在下文基于附图被更详细地解释，其中：
图1示出了在包括一个铁心和一个单圆盘绕组的常规磁极上施加绕组的透视图；
图2示意地示出了在与铁心邻接的区域中根据图1的磁极的一半的绕组几何形状，作为沿着图1中线II-II的部分剖面；
图3示出了相应于图2的部分剖面，但是通过具有根据本发明的绕组几何形状的磁极而加强；
图4示出了根据本发明磁极的另一个实施例的相应于图3的部分剖面，和
图5示出了根据本发明磁极的第三个实施例的相应于图3和图4的部分剖面。
具体实施方式
根据图1将在下文涉及的该种磁极包括由叠片组构成的铁心1以及一个应用在其上的绕组2，铁心1最好为方形并具有修整的角部。可以通过很多不同的方式制造铁心1，这对本发明并不重要。另外，所述铁心1可设有抵靠其壳面的环形绝缘层3，所述绝缘层由绝缘材料制成，例如，由塑料制成，并且也可构造为绕组载体，该载体设有组装凸缘4，绕组2将位于其间。绝缘层3用作所述绕组2的组装以及绕组2关于所述铁心1的中心和线圈轴线5在径向对铁心1的电绝缘。
例如，绕组2由以交替顺序排列的导体带6(例如，由铝制成)的层和以绝缘箔或类似形式设置在其间的在径向上将这些层彼此电绝缘的其它绝缘层7构成。在制造所述磁极1时，导体带6和绝缘层7以已知的方式从供应圈8，9抽出，并且围绕中心轴线5共轴地缠绕在所述铁心1上。此后，如此获得的绕组2包括一个圆盘构成，所述圆盘相对于中心轴线5共轴延伸并在径向上具有许多层。
根据图2的磁极，显示了一个位于中心轴线5右侧的绕组部分2a，其具有很多层10，例如，用参考数字10a到10k单独标明。因此，层10a直接位于铁心1和/或绝缘层3处。在两个独立的层10之间具有每一个用线表示的绝缘层11，该绝缘层在径向上将层10彼此电绝缘。
最里面的层10a和最外面的层10k设有未在这里示出的用于施加终端电压的电连接。
磁极具有一个平行于中心轴线5测量并且位于形成层的导体带的两纵向边缘14和15之间的高度，因此与导体带的宽度一致。图2中用字母A表示的导体带的中间部分关于峰值场强为较为不重要。相反，用字母B和C表示的并且在导体带的每个纵向边缘14，15在两侧延伸的部分的特征在于：边缘和尖端，其可以产生电场强度的不可控制的高度集中。一方面是由于与纵向边缘14，15邻接的导体带的尖锐的切割边缘，另一方面是由于高度上的误差以及在铁心1上施加绕组的不准确性。这一切或许会在纵向边缘14，15的区域产生具有非常小半径的曲折状和锯齿状的轮廓，如上所述，这将在接近铁心1的区域产生干涉。
根据本发明，磁极因此根据图3成形。其与根据图1和图2的磁极的主要不同在于，它的绕组16是由导体带17制成的，导体带17在邻接所述铁心1的区域为楔形并且被适当地切割以便于其在平行于中心轴线5测定的宽度从所述铁心1朝外侧逐步增加，从平均值b1直到最大值b2，该最大值基本与铁心的高度一致。除了图2显示的部分，图3还显示了具有特别切割的一部分导体带17的俯视图。不是仅仅在位于径向外侧的导体带17的自由端，优选地在与一定数目的层10a，10b等相应的长度之后，达到所述最大值b2，如在垂直于中心轴线5延伸的所述导体带17的纵轴18的方向上看到的，该一定数目小于(优选地小很多)现有层10的总数。假设有100直到300层10，在例如最大约10层后达到最大值b2。
采用根据图3的实施例，最大值b2在大约6层后达到，例如，在层10f。从这点起，导体带17的宽度将恒定地等于该值b2。
导体带17的增加的宽度通过在靠近所述铁心1的一部分特别地切割其纵向边缘17a、17b而获得。所述特别的切割沿着图3中所示的直线19，20进行。可选择的是，纵向边缘17a，17b的特别的切割也可以沿着连续延伸的可选用任何合适形状的曲线21，22取得。
由于在形成如图3中用虚线表示的三角形的多余部分23和/或相应的槽过程中切割侧缘17a、17b层，所以层10a，10b......10k获得了一个逐渐增加的高度。直线19，20和/或曲线21，22的斜度有利地如此选择，以便于只有第一层的角部和/锐边(例如，图3中的24，25)分配给所述铁心，该角部和边缘已经被后续层以平面的形式覆盖。例如，层10a的边缘24被层10b覆盖，层10b的边缘25被层10c覆盖，等等，借此，有害的尖端放电被大大减少了。考虑到导体带17非常薄(例如，0.2mm)和因此在这里产生的板/尖端结合的场强集中至少为在板/板结合处产生的场强集中的三倍，这尤其理想。另外，通过上面描述的特别切割，考虑到以上所述的用作覆盖的几何形状，可以确保导体带17的最小宽度b1仅按需要远小于最大宽度b2，从而阻止与此相关的欧姆电阻的增强对在径向上经由所述铁心1的热损耗的导散造成大的不利影响。
本发明所取得的优点从图4中尤其明显，其中类似图2画出了区域D到H。因此，如图2中的区域A，区域D是非危险的。区域E和F标志类似于图2中区域B和C的两个区域，但是这里所表示的区域具有减少的场强载荷。此外，由于在这些区域的场强载荷逐渐减少，所以区域G和H普遍是非危险的。
本发明的其他优点在于，通过避免绝缘击穿获得了更高的操作安全性、老化效应的降低、以及电晕和部分放电额定值的增强。除此之外，特别明显的是，图3和图4中显示的在第一层10a到10e区域中的阶梯形几何形状原则上可随意选择并且可以极大地适于磁力需要。另外，根据图5可以在所述铁心1的绝缘层3和第一层10a之间提供连续的、部分导电的箔26，所述箔例如由混合有碳黑的有机绝缘材料制成并且能够散逸电容性电流而不允许操作电流通过。根据图5在铁心1上施加了绕组后，箔26可抵靠边缘和角部24，25等放置，以便因此获得圆整的和均匀的靠近铁心1的阶梯区域并进一步减少尖端放电。
最后，本发明的一个特别的和基本的优点是，围绕所述铁心1缠绕的绝缘层3不必比通常也可以避免绝缘故障所使用的厚。这也避免了绝缘破裂，但是也使在绕组17中产生的热损耗经由铁心1导散更加困难。
根据本发明，导体带17的边缘17a，17b可被相同地或不同的切割和/或确定边界。相对于导体带17的纵轴18镜像对称地切割纵向边缘17a，17b是一个特别的优点。
本发明并不限制于这里所描述的可以以很多方式修改的实施例。这尤其适合于在个案中选择的和可通过优化测量获得的线19，20和/或21，22和/或多余部分23的形状。另外，可以通过两个或多个、在中心轴线5的方向上一个位于另一个之上、并且通过另外的绝缘层隔离的圆盘构造所述磁极，在这种情况下，每个圆盘将根据图3到图5成形并由靠近铁心相应切割的导体带组成。很显然，这些不同的特点也可以用于除上文描述和显示之外的组合。

Claims (7)

1、一种用于磁悬浮车辆的磁极，包括一个具有中心轴线(5)的铁心(1)和以圆盘形式应用于其上的绕组(16)，所述绕组由导体带(17)围绕所述铁心(1)缠绕数层(10)形成，其特征在于，所述导体带(17)在其沿所述中心轴线(5)的方向间隔设置的纵向边缘(17a，17b)被如此切割，使得其宽度从铁心(1)朝着外侧稳定地增加，直到达到一个最大值(b2)，所述铁心(1)在其壳面上被一绝缘层(3)覆盖，并且在所述绝缘层(3)和与其邻接的所述圆盘的层(10a)之间设置一个部分导电的箔(26)，所述部分导电的箔(26)抵靠着台阶(24，25)，所述台阶(24，25)被形成在通过所述导体带(17)的切割而形成的各个所述层(10)之间。
2、根据权利要求1所述的磁极，其特征在于，在一个与若干层(10)相对应的长度后，达到沿导体带(17)的纵向所示的导体带(17)的宽度最大值(b2)，所述若干层(10)比总的层(10a....10k)的数目少。
3、根据权利要求2所述的磁极，其特征在于，在与10层(10)相对应的导体带(17)的长度后，达到所述宽度最大值(b2)。
4、根据前面权利要求1至3中任意一个所述的磁极，其特征在于，所述导体带(17)的纵向边缘(17a，17b)相对于垂直于所述中心轴线(5)延伸的纵轴(18)被镜像对称地切割。
5、根据前面权利要求1至3中任意一个所述的磁极，其特征在于，所述纵向边缘(17a，17b)沿直线(18，19)被切割。
6、根据前面权利要求1至3中任意一个所述的磁极，其特征在于，所述纵向边缘(17a，17b)沿连续的曲线(20，21)被切割。
7、根据前面权利要求1至3中任意一个所述的磁极，其特征在于，所述磁极至少包括两个圆盘，每个圆盘具有由一个导体带(17)形成的层(10)，并且其中所有圆盘的所述导体带(17)进行所述切割。
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