CN101741276B - 混合型高温超导直线磁浮同步电动机 - Google Patents

混合型高温超导直线磁浮同步电动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合型高温超导直线磁浮同步电动机，包括由安装在机架上的双边定子和位于定子之间的高温超导线圈动子组成的高温超导直线同步电动机，双边定子关于高温超导线圈动子对称，其特征在于，该电动机还包括永磁轨道定子和位于永磁轨道定子上方的高温超导块材磁体悬浮动子，高温超导线圈动子安装在高温超导块材悬浮动子上。本发明将高温超导直线同步电动机和高温超导磁悬浮机构有机地结合起来，高度集成，实现了直线电机的无摩擦悬浮推进，推力大、损耗小、控制简单、无需导向控制，并且具有相对小的体积和重量，可以满足了一些特殊应用场合，如磁浮发射等。

Description

混合型高温超导直线磁浮同步电动机
技术领域
本发明涉及直线同步电动机，特别是利用高温超导线圈和高温超导块材磁悬浮的混合型直线同步电动机，该电动机可广泛应用于交通运输，如磁浮列车，特别是应用于飞机的电磁弹射、航天器的磁浮发射等。
背景技术
目前，常规单边型和双边型直线电动机在一些领域已经得到了较广泛应用。其中单边型直线电动机由于电机初级和次级之间有较大的法向吸引力，因此在电机两侧需要辅助滑轨用于电机动子的支撑、定位和导向，因此不可避免地带来滑动摩擦力，增加了系统的损耗。同样，双边型直线电动机也需要辅助滑轨用于动子的定位、支撑和导向，随之也带来了相应的滑动摩擦。
在一些特殊应用场合(如航空母舰上的飞机电磁弹射系统)，为了达到所需要的推力，常规直线感应电动机和永磁直线同步电动机受自身材料性能的限制，需要做得非常庞大，使得电机损耗剧增，体积和重量超过应用场合所能承受的限度，限制了电机实际应用可行性。
为此，现有技术中出现了利用磁悬浮技术的直线电动机，如中国发明专利申请CN101478272A中公开了一种直线感应斥浮电动机，包括动子铁心、定子基座、定子绕组、悬浮永磁体以及激励绕组，定子绕组设置在定子基座的上端驱动所述的动子铁心转动，悬浮永磁体与所述的激励绕组相对设置，其中悬浮永磁体设置在动子上，激励绕组设置在定子基座上，悬浮永磁体为水平和垂直布置的列阵永磁体，且与磁力绕组相对一侧的磁场强度高于永磁体另一侧的磁场强度。新装置将Halbach阵列永磁体安装在动子上，与定子基座上的激励绕组在运动过程中形成斥浮力，使动子悬浮实现无接触、无摩擦，在牵引力作用下达到高速运行。采用单边长初级直线感应电机提供推力，解决了磁悬浮发射中，运动部分不易提供电源的问题。
在磁悬浮列车应用方面，目前有应用高温超导线圈磁体作为直线电机次级并同时用于悬浮导向的超导直线电动机用于列车的推进。但在实际应用中存在的缺点是，在列车处于静止或低速行驶时，列车无悬浮导向力或悬浮力小得不足于浮起车体，因此需要辅助的滑轮系统用于列车的支撑与低速行驶。这增加了磁悬浮列车系统和轨道系统设计的复杂度和实际运行的稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种由采用高温超导线圈的高温超导直线同步电动机和采用高温超导块材磁体的高温超导磁悬浮机构组成的混合型高温超导直线悬浮同步电动机，以提高直线电机的推力、速度、效率等综合性能，消除滑动摩擦力、降低能耗、减小直线电动机的体积和重量等。
本发明的技术方案如下：
一种混合型高温超导直线磁浮同步电动机，包括由安装在机架上的双边定子和位于定子之间的高温超导线圈动子组成的高温超导直线同步电动机，双边定子关于高温超导线圈动子对称，其特征在于，该电动机还包括永磁轨道定子和位于永磁轨道定子上方的高温超导块材磁体悬浮动子，高温超导线圈动子安装在高温超导块材悬浮动子上方，高温超导线圈通过电流引线连接到供电装置。
本发明的附加技术方案如下：
优选地，所述的供电装置包括在高温超导线圈动子顶部固定的动子托架，托架上安装有给高温超导线圈提供直流电源的电刷，与电刷接触的电极端子通过连接件固定在机架上；电刷有两个端子，分别接由直流电源供电的正负电极端子。高温超导直线同步电动机的定子作初级，采用三相绕组结构。
优选地，为高温超导线圈提供三相交流电，所述的电刷结构有三个端子，分别接由三相交流电源供电的三个电极端子。高温超导直线同步电动机定子作次级，采用常规永磁体或电磁体结构。
优选地，所述的高温超导线圈采用直流电源供电，供电装置是安装在悬浮动子上的车载直流电源。
优选地，所述的高温超导线圈采用三相电源供电，供电装置是安装在悬浮动子上的车载三相电源。
优选地，所述的供电装置包括一个充电接口和一个切换开关，在充电状态下，充电接口与外部电源连接，在充电结束后，充电接口与外部电源断开，切换开关闭合，连通充电接口，高温超导线圈形成一个闭合环路，从而得到高温超导线圈永久磁体。高温超导直线同步电动机的定子作初级，采用三相绕组结构。
优选地，高温超导直线同步电动机的动子含真空低温恒温器、高温超导线圈和供电装置；高温超导磁悬浮机构的悬浮动子含真空低温恒温器和高温超导块材磁体；高温超导直线同步电动机的动子真空低温恒温器与高温超导磁悬浮机构悬浮动子的真空低温恒温器连为一体。
优选地，所述高温超导线圈采用液氮制冷或G-M低温制冷机传导制冷；所述高温超导块材磁体采用液氮制冷。
优选地，高温超导线圈采用空心结构，同时定子铜线圈也采用空心结构。定子铜线圈也可以用高温超导线圈取代。
本发明的有益效果是：将高温超导直线同步电动机和高温超导磁悬浮机构有机地结合起来，高度集成，实现了直线电机的无摩擦悬浮推进，推力大、损耗小、无需导向控制，当悬浮动子稳定悬浮在轨道上方时，高温超导直线同步电动机的动子也将稳定地处在双边定子之间的气隙当中，从而实现在静止或低速运行时也能实现稳定悬浮，克服了其它常规直线电动机和超导磁浮应用方式所固有的弊端；在采用供电装置由一个充电接口和一个切换开关组成的技术方案时，由于高温超导线圈中近似无电阻，因此在运行过程中线圈中的电流衰减将非常缓慢，在试验中24小时内电流的衰减量不超过1％，可以满足较长时间的持续工作，而且避免了采用常规导线时必须用电刷装置或拖链装置来供电所带来的缺点，减化了系统结构，更能满足实际的应用要求；由于高温超导线圈中能通过比常规导线大得多的电流，产生更强的励磁磁场，因此在提供同样推力的条件下，与常规直线电机相比，它将具有更小的重量和体积，满足了一些特殊应用场合。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明混合型高温超导直线悬浮同步电动机实施例的结构示意图。
图2是实施例一中混合型高温超导直线悬浮同步电动机动子剖面图。
图3是实施例二中混合型高温超导直线悬浮同步电动机动子剖面图。
图4是三相电刷/直流电刷结构实施例的结构示意图。
附图中，标记如下：1-高温超导直线同步电动机的超导线圈，2-用于超导线圈封装的绝缘无磁性良导热槽，3-用于超导线圈封装的绝缘无磁性良导热盖，4-高温超导直线同步电动机定子线圈非磁性支撑架，5-直线同步电动机定子线圈，6-高温超导线圈用真空低温恒温器，7-高温超导块材，8-用于高温超导块材制冷的可抽拉式内真空低温恒温器，9-用于高温超导块材制冷的外真空低温恒温器，10-永磁轨道，11-直线电机动子托架，12-电流引线导管，13-G-M低温制冷机冷管，14-电刷装置，15-电极端子，16-电极外绝缘保护层，17-高温超导线圈封装体支撑固定装置，18-电机内部支撑架，19-机座，20-两个超导线圈之间的电流引线，21-G-M制冷机冷头，22-G-M制冷机
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
如图1所示，本发明的具体实施例一，一种混合型高温超导直线磁浮同步电动机，包括由安装在机架上的双边定子和位于定子之间的高温超导线圈动子组成的高温超导直线同步电动机，双边定子关于高温超导线圈动子对称，其中，高温超导直线同步电动机双边定子作初级，高温超导线圈1作为次级动子，初级铜线圈5绕在非磁性支撑架4上，高温超导线圈磁体1数量为4个偶数个都可以，封装在绝缘无磁性良导热槽2和绝缘无磁性良导热盖3中，超导线圈两两通过电流引线20以绕向方向相反的方式串联或并联，与高温超导线圈相连的电流引线12与低温恒温器外的供电装置的电刷14相连，电刷通过特制的导电滚轮与沿轨道铺设的电极端子15相摩擦接触而通电。
高温超导磁悬浮机构的永磁轨道定子10安装在电机支撑架18底部，将高温超导直线同步电动机次级动子低温恒温器6底部与高温超导磁悬浮机构悬浮动子的低温恒温器9连为一体。
高温超导直线同步电动机的高温超导线圈磁体1采用G-M制冷机22的冷头21传导制冷，高温超导磁悬浮机构的高温超导块材磁体7采用液氮制冷。
实施例二，其总体结构与实施例1基本相同，所不同的仅是：高温超导直线同步电动机高温超导线圈动子作为初级，超导线圈数为3个(为3的倍数都可以)，通过供电装置供给三相交流电；定子作为直线电机次级，采用常规永磁体或电磁体励磁。
实施例三，与实施例一基本相同，所不同的仅是：高温超导直线同步电动机的高温超导线圈采用液氮制冷。
实施例四，其电动机的动子和定子以及磁悬浮部分与实施例一的结构相同，不同之处主要在于供电装置，该供电装置包括一个充电接口和一个切换开关，在充电状态下，充电接口与外部电源连接，在充电结束后，充电接口与外部电源断开，切换开关闭合，连通充电接口，电流在高温超导线圈中形成一个闭合环路。这样的结构可以避免摩擦接触，为直线电动机动子运动提供更好的运行环境。由于高温超导线圈中近似无电阻，因此在运行过程中线圈中的电流衰减将非常缓慢，磁场几乎无衰减，可以满足在一定时间内持续运行的应用要求。
实施例五，其电动机的动子和定子以及磁悬浮部分与实施例一的结构相同，不同之处主要在于供电装置，其供电电源为安装在悬浮动子上的车载直流电源。
实施例六，其电动机的动子和定子以及磁悬浮部分与实施例二的结构相同，不同之处主要在于供电装置，其供电电源为安装在悬浮动子上的车载三相交流电源。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种混合型高温超导直线磁浮同步电动机，包括由安装在机架上的双边定子和位于定子之间的高温超导线圈动子组成的高温超导直线同步电动机，双边定子关于高温超导线圈动子对称，其特征在于，该电动机还包括永磁轨道定子和位于永磁轨道定子上方的高温超导块材磁体悬浮动子，高温超导线圈动子安装在高温超导块材磁体悬浮动子上方，高温超导线圈通过电流引线连接到供电装置。
2.根据权利要求1所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于，所述的供电装置包括在高温超导线圈动子顶部固定的动子托架，托架上安装有给高温超导线圈供电的电刷，与电刷接触的电极端子通过连接件固定在机架上。
3.根据权利要求2所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：电刷有正负两个端子，分别与电极端子的正负极端子相接触，正负极端子连接至直流电源。
4.根据权利要求2所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：电刷有三个端子，分别与电极端子的三个电极端子相接触，三个电极端子连接至三相电源。
5.根据权利要求1所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：所述的高温超导线圈采用直流电源供电，供电装置包括一个充电接口和一个切换开关，在充电状态下，充电接口与外部电源连接，在充电结束后，充电接口与外部电源断开，切换开关闭合，连通充电接口，电流在高温超导线圈中形成一个闭合环路。
6.根据权利要求1所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：所述的高温超导线圈采用直流电源供电，供电装置是安装在高温超导线圈动子上的车载直流电源。
7.根据权利要求1或2或5所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：高温超导直线同步电动机的高温超导线圈安装在真空低温恒温器当中；高温超导块材磁体悬浮动子的高温超导块材安装在内外层真空低温恒温器当中；高温超导直线同步电动机的动子真空低温恒温器与高温超导块材磁体悬浮动子的真空低温恒温器连为一体。
8.根据权利要求7所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：内真空低温恒温器为抽拉式结构。
9.根据权利要求1或2或5所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：所述高温超导线圈采用液氮制冷或G-M低温制冷机传导制冷，所述的高温超导块材采用液氮制冷。
10.根据权利要求1或2或5所述的混合型高温超导直线磁浮同步电动机，其特征在于：动子中的高温超导线圈采用空心结构，同时双边定子铜线圈也采用空心结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102075064B (zh) * 2010-12-17 2012-12-19 电子科技大学 提高高场大电流电磁弹射力的被射体的电磁作用装置
CN102136789A (zh) * 2011-04-11 2011-07-27 西南交通大学 一种用于同步直线电机的高温超导动子
CN102343832B (zh) * 2011-07-18 2013-11-20 电子科技大学 磁场加强型高温超导磁悬浮系统
CN104019698B (zh) * 2013-03-01 2016-07-20 北京宇航世纪超导技术有限公司 一种超导电磁快速连续发射系统及其实现方法
CN107600450A (zh) * 2017-09-12 2018-01-19 荆门创佳机械科技有限公司 一种航母舰载机电磁弹射装置
CN107482849A (zh) * 2017-09-19 2017-12-15 荆门创佳机械科技有限公司 一种电磁弹射器的发电装置
CN108382264B (zh) * 2018-03-21 2020-07-03 哈尔滨工业大学 永磁磁悬浮直线电磁推进系统
CN108306477B (zh) * 2018-03-21 2019-11-29 哈尔滨工业大学 高速磁悬浮直线电磁推进系统
CN108448873B (zh) * 2018-03-21 2020-01-07 哈尔滨工业大学 超导磁悬浮直线电磁推进系统
CN109639092B (zh) * 2019-01-28 2023-09-29 西南交通大学 一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机
CN109841372B (zh) * 2019-03-06 2021-01-01 上海交通大学 一种高温超导堆叠带材励磁装置
CN110474516A (zh) * 2019-09-24 2019-11-19 上海电气集团上海电机厂有限公司 一种超导电机无磁性齿定子及线圈固定结构
CN111917338B (zh) * 2020-08-11 2021-07-06 浙江超鼎机电有限公司 一种高温超导混合磁悬浮永磁变频电机
CN116500440B (zh) * 2023-06-29 2023-09-08 华北电力大学（保定） 一种高温超导绕组载流特性与交流损耗测试装置
CN117048653B (zh) * 2023-10-12 2023-12-12 西南交通大学 一种用于超导磁悬浮列车的低温恒温装置及方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
&gt *
&lt *
.2008,(第3期),第59-60页及图1、2. *
JP特开2008-22691A 2008.01.31
JP特开2009-283755A 2009.12.03
微特电机&gt *
金建勋,郑陆海.高温超导直线电动机技术及其发展.&lt *
金建勋，郑陆海.高温超导直线电动机技术及其发展.<<微特电机>>.2008,(第3期),第59-60页及图1、2.

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