CN110011511A - 磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法 - Google Patents
磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法，其包括定子铁芯、接地电缆以及长定子电缆，接地电缆与定子铁芯平行设置，长定子电缆缠绕而成三相电机绕组且具有嵌设在定子铁芯上的嵌入部，所述嵌入部与所述接地电缆间连设有接地套管，所述接地电缆为中空的管状，接地电缆的管腔作为冷却流体通道，接地电缆的管壁上设有喷射孔。本发明可通过接地电缆采用中空管，兼做接地线和冷却流体通道使用，实现冷却流体的喷射，易于实施且成本低，不影响线路使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮轨道技术领域，特别是涉及一种磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法。
背景技术
磁悬浮轨道交通技术基于长定子直线电动机原理。列车是转子，在长定子的电磁场中被直线推进。如图1所示，长定子是由定子铁芯4和三相电机绕组组成，三相电机绕组是用长定子电缆1绕制，安装在导轨两侧的下方。长定子电缆的接地系统是由电缆屏蔽、外护套、接地套管3和接地电缆2组成。接地套管3呈T型，一臂连接长定子电缆1的外护套，另一臂连接接地电缆2。
长定子电缆是在磁浮交通的核心部件之一，使用量很大。上海浦东磁悬浮线路，往返距离各30km，安装了1000km的长定子电缆。平均每公里往返磁浮线路需要用30km长定子电缆。投资费用占整个磁悬浮工程造价13％左右。
长定子电缆绕制的三相电机绕组是间歇性受电的。在列车运行时，磁悬浮轨道的供电范围仅是在列车所通过的长定子段(长度约1km)的长定子电缆上充电，其余电缆段不供电。即列车到达段供电，列车离开后断电。每一段长定子绕组电缆的电流和频率在各线路段都不相同，与列车通过该线路段的速度和加速度有关。在磁悬浮上海浦东线，4节编组列车，最大加速点的峰值电流负载为1500A。
开发更高速度的磁悬浮列车或者对已有的磁悬浮列车线路进行提速改造，必须增加长定子电缆的电流。最高时速450km的磁悬浮上海浦东线，长定子电缆的峰值电流负载为1500A。如果建造时速500～600km磁悬浮列车长线路，长定子电缆的电流估算，需要达到2000A以上。
现有技术有三种方法可能提高长定子电缆载流量：
1)增加电缆导体截面：长定子电缆的导体截面是300mm2，常态下最大载流量是1800A；如果将导体截面增加到400mm2到，电缆的其它结构不变，载流量可以达到2100A，可以满足时速500～600km磁悬浮列车长线路使用。
2)增大两次列车发车间隔时间：让电缆得到充分冷却。让发车间隔从5min增加到10min，载流量可从1500A增加到2000A。
3)在列车停在站台上时，采用冷却风机定向强迫冷却长定子电缆，可望降低长定子电缆表面温度，从而提高载流量，如CN106655627。
但是，上述方法1)，增加导体截面会导致电缆外径增加和长定子尺寸的增加，将大幅增加工程投资；方法2)将直接降低线路的使用效率；方法3)，由于冷却风机通常只能在列车停车位置的站台上实施，降温是局部的，冷却效率极低；另外，局部降温引起长定子绕组局部应力。
因此，需要一种易实施、低成本且不影响线路使用效率的提高长定子电缆载流量的方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法，用于解决现有技术中磁悬浮列车用的长定子电缆载流量有限的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁悬浮列车用的长定子结构，长定子结构包括定子铁芯、接地电缆以及长定子电缆，接地电缆与定子铁芯平行设置，长定子电缆缠绕而成三相电机绕组且具有嵌设在定子铁芯上的嵌入部，所述嵌入部与所述接地电缆间连设有接地套管，所述接地电缆为中空的管状，接地电缆的管腔作为冷却流体通道，接地电缆的管壁上设有喷射孔。
优选的，所述接地电缆为两根，且平行设置；所述接地套管由两横臂部和连接两横臂部的竖部构成，两横臂部分别固定在两根接地电缆上，所述竖部固定在所述长定子电缆上。
优选的，所述接地套管由金属薄板冲制而成。
本发明还提供一种磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，磁悬浮列车用的长定子电缆具有如上所述的磁悬浮列车用的长定子结构，向所述接地电缆内通入冷却流体，冷却流体从接地电缆上的喷射孔中喷出至长定子电缆表面，使长定子电缆全线均匀降温。其可在磁悬浮列车行进中对长定子电缆进行冷却，也可在站台处对长定子电缆进行冷却，提高冷却效率。
优选的，所述冷却流体为压缩空气、氮气或二氧化碳。
优选的，所述冷却流体为水或其它液体。
优选的，所述冷却流体使所述长定子电缆降温幅度为10-20℃。
如上所述，本发明的磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法，具有以下有益效果：可通过接地电缆采用中空管，兼做接地线和冷却流体通道使用，实现冷却流体的喷射，易于实施且成本低，不影响线路使用效率；其可对长定子电缆进行全线均匀降温，即冷却流体从接地电缆上的喷射孔中喷出至长定子电缆表面，使长定子电缆降温，以此提高长定子电缆的载流量。
附图说明
图1显示为现有技术中的磁悬浮列车用的长定子结构示意图。
图2显示为本发明的磁悬浮列车用的长定子结构示意图。
图3显示为本发明的接地套管的示意图。
元件标号说明
1 长定子电缆
2 接地电缆
3 接地套管
4 定子铁芯
301 横臂部
302 竖部
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种磁悬浮列车用的长定子结构，其可提高磁悬浮列车用的长定子电缆载流量，如图2所示，长定子结构包括定子铁芯、接地电缆2以及长定子电缆1，接地电缆2与定子铁芯平行设置，长定子电缆1缠绕而成三相电机绕组且具有嵌设在定子铁芯上的嵌入部，所述嵌入部与所述接地电缆2间连设有接地套管3，所述接地电缆2为中空的管状，接地电缆2的管腔作为冷却流体通道，接地电缆2的管壁上设有喷射孔。本实施例采用中空管作为接地电缆，其可兼做接地线又可作为冷却流体通道，实现了对长定子电缆表面喷射冷却流体的技术，实现对长定子电缆进行全线的均匀降温；且其易于实施，可在站台进行冷却也可在列车行进中进行冷却。
本实施例中接地电缆为中空的不锈钢管，不锈钢管的外径与原接地电缆外径相同或略增大，内径在保证机械强度和接地电缆所需截面的前提下尽可能大。运行时，不锈钢管内通一定压力、一定温度的冷却流体，通过喷射孔射向长定子电缆，达到降温目的。
为增加喷射流体量，本实施例中接地电缆2为两根，且平行设置；见图3所示，所述接地套管3由两横臂部301和连接两横臂部的竖部302构成，两横臂部301分别固定在两根接地电缆2上，所述竖部302固定在所述长定子电缆上。本实施例中接地套管3由金属薄板冲制而成，呈“工”字型。
本发明的磁悬浮列车用的长定子结构，其接地电缆为中空管，且其上设有喷射孔，其可在磁悬浮列车行进中通入冷却流体，实时对长定子电缆进行降温，提高了降温效率，且对长定子电缆均匀降温，避免局部降温引起局部应力的问题。
本发明还提供一种磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，其采用如上所述的长定子结构，向所述接地电缆2内通入冷却流体，在磁悬浮列车行进中，冷却流体从接地电缆2上的喷射孔中喷出至长定子电缆表面，使长定子电缆全线均匀降温。
由于冷却流体喷射在长定子电缆表面使电缆表面的温度降落有限，例如将长定子电缆的表面温度从40℃(设计环境温度)降低到20℃，不会对电缆及长定子的基本性能和结构造成影响，但是电缆的载流量可以从1500A增加到2000A以上，见表1上海浦东磁悬浮线12/20kV300mm2铝导体长定子电缆在启动段(0～1200m)，电缆表面温度从环境温度45℃强制到30℃和20℃时载流量的计算结果。
表1
为便于实现对长定子电缆的冷却降温，本实施例中冷却流体可为气体，如压缩空气、氮气或二氧化碳等，也可为液体，如水或其它液体。冷却流体使所述长定子电缆降温幅度为10-20℃，该范围内对电缆及定子铁芯等无影响。
综上所述，本发明的磁悬浮列车用的长定子结构及长定子电缆载流量提高方法，采用在列车行进中向长定子电缆表面喷射冷却流体，使长定子电缆全线均匀降温，以此提高长定子电缆的载流量；可通过接地电缆采用中空管，兼做接地线和冷却流体通道使用，实现冷却流体的喷射，易于实施且成本低，不影响线路使用效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种磁悬浮列车用的长定子结构，其特征在于，长定子结构包括定子铁芯、接地电缆以及长定子电缆，接地电缆与定子铁芯平行设置，长定子电缆缠绕而成三相电机绕组且具有嵌设在定子铁芯上的嵌入部，所述嵌入部与所述接地电缆间连设有接地套管，所述接地电缆为中空的管状，接地电缆的管腔作为冷却流体通道，接地电缆的管壁上设有喷射孔。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用的长定子结构，其特征在于：所述接地电缆为两根，且平行设置；所述接地套管由两横臂部和连接两横臂部的竖部构成，两横臂部分别固定在两根接地电缆上，所述竖部固定在所述长定子电缆上。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮列车用的长定子结构，其特征在于：所述接地套管由金属薄板冲制而成。
4.一种磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，其特征在于：磁悬浮列车用的长定子电缆具有如权利要求1至3任一项所述的磁悬浮列车用的长定子结构，向所述接地电缆内通入冷却流体，冷却流体从接地电缆上的喷射孔中喷出至长定子电缆表面，使长定子电缆全线均匀降温。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，其特征在于：所述冷却流体为压缩空气、氮气或二氧化碳。
6.根据权利要求4所述的磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，其特征在于：所述冷却流体为水或其它液体。
7.根据权利要求4所述的磁悬浮列车用的长定子电缆载流量提高方法，其特征在于：所述冷却流体使所述长定子电缆降温幅度为10-20℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Peilong Inventor after: Zhang Xiusong Inventor after: Liu Jingping Inventor after: Xu Xiaofeng Inventor after: Xia Junfeng Inventor after: Cai Xichuan Inventor after: Sun Jiansheng Inventor after: Shi Nannan Inventor after: Meng Yang Inventor before: Wang Peilong Inventor before: Zhang Xiusong Inventor before: Liu Jingping Inventor before: Xu Xiaofeng Inventor before: Xia Junfeng Inventor before: Cai Xichuan Inventor before: Sun Jiansheng Inventor before: Shi Nannan Inventor before: Meng Yang |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |