CN108616207A - 一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组 - Google Patents

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徐学先
林国斌
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Abstract

本发明涉及一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，长定子直线电机绕组(1)包括依次排布的A相集中绕组(2)、B相集中绕组(3)和C相集中绕组(4)，所述的A相集中绕组(2)、B相集中绕组(3)和C相集中绕组(4)设置相同的线圈绕组安装槽，各线圈绕组安装槽中分别设置线圈绕组(5)，线圈绕组(5)为采用同心式绕法的单层绕组。与现有技术相比，本发明绕组布置简单，端部接线容易，易实现模块化设计和制造，且能削弱高次谐波，降低电磁噪音，并使推力更平滑，车子运动更平稳，同时单层绕组导体距离励磁磁极较近，能更有效利用励磁磁场，提高电机效率。

Description

一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组
技术领域
本发明涉及一种长定子直线电机绕组，尤其是涉及一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组。
背景技术
直线驱动技术和磁浮技术在交通领域的应用是交通工具的一场重大技术创新。磁浮列车无机械接触的特性及环境方面的优势，使其在交通运输领域逐步受到关注。传统轮轨与直线驱动技术结合的轮轨直线驱动列车具有线路设计灵活，速度快，能耗低，低噪环保等优点，为城市轨道交通、大宗货物运输和港口物流提供了一种新的方式。
根据直线电机初级的长短和安装位置不同，可将目前常用的列车直线电机分为长定子直线同步电机和短定子直线感应电机。长定子直线同步电机的牵引变流设备设在轨道侧，列车的牵引控制由地面的牵引控制设备实现，不需要将牵引电能传递到车上，车辆重量轻，推重比较大。短定子直线感应电机的变流器设备安装在车上，需要在轨道侧设置供电导轨供电，电机效率相结较低且车辆较重。长定子直线同步电机在电机效率和推力输出方面有优势。德国和日本的高速磁浮列车驱动方式均为长定子直线同步电机。尽管两种磁浮系统车上磁极的励磁方式不同，地面长定子绕组分别为有铁芯和无铁芯的方式，但是驱动原理均可表述为地面长定子绕组产生的行波磁场与车载励磁磁极产生的励磁磁场相互作用，产生列车运行需要的驱动力。德国的长定子绕组采用了单层分布式波形线圈，三相绕组的线圈在铁心两侧端部有交叉，现场布线工艺较复杂，需要专门的绕线和布线设备。日本的长定子绕组采用了集中式双层线圈的方式，这种方式使得距励磁磁极较远的线圈处于相对较弱的磁场中。此外，长定子线圈的绕线方式对驱动电机制造和安装成本有较大影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，长定子直线电机绕组包括依次排布的A相集中绕组、B相集中绕组和C相集中绕组，所述的A相集中绕组、B相集中绕组和C相集中绕组设置相同的线圈绕组安装槽，各线圈绕组安装槽中分别设置线圈绕组。
A相集中绕组、B相集中绕组和C相集中绕组所配置的线圈绕组安装槽的总个数满足：长定子直线电机每极每相槽数为分数。
所述的线圈绕组分别通过线圈绕组固定件设置在线圈绕组安装槽中，所述的线圈绕组绕制于线圈绕组固定件上。
所述的线圈绕组为采用同心式绕法的单层绕组。
所述的线圈绕组固定件为硅钢叠片铁芯或非导磁材料固定件。
所述的长定子直线电机绕组用于轨道交通中，所述的长定子直线电机绕组铺设于轨道上，轨道列车上设置车载励磁，所述的长定子直线电机绕组和车载励磁构成长定子直线电机。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明长定子直线电机绕组将直线电子A、B、C三相集中设置并依次铺开，每相形成集中式绕组，三相集中绕组端部不交叉重叠，绕组绕线分布简单，端部接线容易，安装调节容易，能够降低工厂制造和现场安装成本；
(2)本发明长定子直线电机每极每相槽数为分数，能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势，能削弱高次谐波，降低电磁噪音，并使推力更平滑，车子运动更平稳；
(3)本发明线圈绕组采用单层绕组，单层绕组导体距离励磁磁极较近，能更有效利用励磁磁场，提高电机效率，绕组布置简单，便于安装，有利于制造周期和成本的降低；
(4)本发明三相集中绕组各相所占的槽数，每槽线圈同心绕组的匝数可以根据电机设计的不同可调，形成模块化形式，方便工程化应用。
附图说明
图1为本发明长定子直线电机绕组的结构示意图；
图2为本发明长定子直线电机绕组构成的长定子直线电机侧向示意图。
图中，1为长定子直线电机绕组，2为A相集中绕组，3为B相集中绕组，4为C相集中绕组，5为线圈绕组，6为线圈绕组固定件，7为车载励磁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，长定子直线电机绕组1包括依次排布的A相集中绕组2、B相集中绕组3和C相集中绕组4，A相集中绕组2、B相集中绕组3和C相集中绕组4设置相同的线圈绕组安装槽，各线圈绕组安装槽中分别设置线圈绕组5。A相集中绕组2、B相集中绕组3和C相集中绕组4所配置的线圈绕组安装槽的总个数满足：长定子直线电机每极每相槽数为分数。本实施例中，长定子直线电机绕组1线圈绕组安装槽共设置9个，A相集中绕组2、B相集中绕组3和C相集中绕组4各占3个线圈绕组安装槽。
线圈绕组5分别通过线圈绕组固定件6设置在线圈绕组安装槽中，线圈绕组5绕制于线圈绕组固定件6上。三相集中绕组端部不会交叉重叠，端部接线容易，各相绕组相邻槽之间的连线可以在工艺上解决。
线圈绕组5为采用同心式绕法的单层绕组。线圈绕组固定件6为硅钢叠片铁芯或非导磁材料固定件，具体地，有铁芯的绕组可以采用硅钢片冲制铁芯形成线圈绕组固定件6，无铁芯绕组可以采用非导磁但散热良好的材料制成线圈绕组固定件6。
三相绕组各相所占的槽数，每槽线圈同心绕组的匝数以及长定子直线电机绕组1的分段长度均为模块化设计，根据电机设计的不同可调。单层长定子分数槽集中绕组和固定长定子线圈绕组的结构沿轨道铺设为直线电机提供行波磁场。
如图2所示，长定子直线电机绕组1用于轨道交通中，长定子直线电机绕组1铺设于轨道上，轨道列车上设置车载励磁7，长定子直线电机绕组1和车载励磁7构成长定子直线电机。车上励磁中有5对磁极，可以由直流励磁电磁铁，低温或高温超导电磁铁，或者是Halbach永磁阵列产生，固定在车辆上为直线电机提供励磁磁场，车上励磁磁极的极距，模块规格，极对数可根据电机设计调节。长定子直线电机电枢每一个磁极下每相平均可分配的槽数即每极每相槽数q为分数。计算公式为q＝Z/(2mp)＝9/(2*3*5)＝3/10，其中Z为线圈绕组安装槽总个数，本实施例中Z为9；m为交流绕组相数，本实施例中m为3；p为电机极对数，本实施例中车载励磁7中有5对磁极，故p为5。长定子直线电机每极每相槽数为分数，能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势，能削弱高次谐波，降低电磁噪音，并使推力更平滑，车子运动更平稳。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (6)

1.一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，长定子直线电机绕组(1)包括依次排布的A相集中绕组(2)、B相集中绕组(3)和C相集中绕组(4)，所述的A相集中绕组(2)、B相集中绕组(3)和C相集中绕组(4)设置相同的线圈绕组安装槽，各线圈绕组安装槽中分别设置线圈绕组(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，A相集中绕组(2)、B相集中绕组(3)和C相集中绕组(4)所配置的线圈绕组安装槽的总个数满足：长定子直线电机每极每相槽数为分数。
3.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，所述的线圈绕组(5)分别通过线圈绕组固定件(6)设置在线圈绕组安装槽中，所述的线圈绕组(5)绕制于线圈绕组固定件(6)上。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，所述的线圈绕组(5)为采用同心式绕法的单层绕组。
5.根据权利要求3所述的一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，所述的线圈绕组固定件(6)为硅钢叠片铁芯或非导磁材料固定件。
6.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的长定子直线电机绕组，其特征在于，所述的长定子直线电机绕组(1)用于轨道交通中，所述的长定子直线电机绕组(1)铺设于轨道上，轨道列车上设置车载励磁(7)，所述的长定子直线电机绕组(1)和车载励磁(7)构成长定子直线电机。
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