CN1842435B - 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，包括铁心(301)和绕组(314)。根据本发明，绕组(314)包含至少两个由围绕铁心(301)缠绕数层的导体带组成的圆盘(315，316)。各个层通过第一绝缘层(303，310，321)在径向上相对彼此以及相对于铁心(301)电绝缘，同时，各个圆盘(315，316)通过至少一个第二绝缘层(317)彼此轴向电绝缘。

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
这种类型的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，这些磁极由铁心和应用于其上的绕组制成，所述绕组由以交替顺序排列的绝缘体和导体的层形成(PCT WO 97/30504)。导体和绝缘体由带状材料制成，例如，铝带和薄绝缘箔。
现有技术的每个磁极包括一个圆盘，因此层数与绕组数相等。如果绕组的数目高了，那么这种设置将涉及冷却问题。如果铁心同时充当一个冷却部件，那么每一层中产生的热量也需要在径向上穿过电力上需要但热上干扰的绝缘箔，绝缘箔总的热阻随着层数的增加稳步增加。
发明内容
因此，现在本发明的目的是提出一种用于上面所描述类型的磁极的构造，其改善了热量排放而不会对电磁特性或由所述磁极占据的空间产生任何大的不利影响。
为此，本发明提供了一种用于磁悬浮车辆的具有所需电磁特征和空间的磁极，包括一个铁心和一个应用在铁心上并具有沿轴向一个布置在另一个上面的两个圆盘的绕组，所述圆盘由导体带围绕所述铁心缠绕数层形成，各个层通过第一绝缘层在径向上相对彼此并且相对所述铁心电绝缘，所述圆盘通过第二绝缘层在轴向上相对彼此电绝缘，所述第二绝缘层具有一厚度，所述厚度根据在操作中在不同层之间产生的最大电压而选择，其中所述导体带是串联的，并且在与仅具有一个圆盘的相同布置比较时，所述两个圆盘中的每一个仅具有所述层中的一半，而所述导体带具有的高度为仅具有一个圆盘的相同布置的高度的一半，而厚度为仅具有一个圆盘的相同布置的厚度的两倍。
根据本发明应用具有两个圆盘的磁极，如果设置数目相同但分布在两侧上的绕组，那么热量流动仅需要在径向上穿过相应少数目的电绝缘层。虽然绕组总数、最大终端电压以及由所述磁极占据的空间等所有其它条件相同，但能获得显著改善的冷却效率。
附图说明
本发明的实施例将在下文更详细地描述并且基于所附附图，其中：
图1说明了缠绕用于磁悬浮车辆的磁极的透视图，所述磁极包括一个常规的单盘绕组；
图2说明了图1中的磁极在使用时的热量流动示意图；
图3说明了通过半个磁极的沿图1中线II-II的纵向截面示意图，但是具有本发明提出的构型。
具体实施方式
根据图1将在下文涉及的该种类型的磁极包括一个由金属薄片组形成的铁心301和一个应用于其上的绕组302，所述铁心301最好为方形并具有修整的角部。所述铁心的制造可以利用很多不同方法，这对本发明并不重要。另外，可为所述铁心301提供靠近其壳面布置的环形绕组载体303，所述绕组载体由绝缘材料(如塑料)制成，并且具有组装凸缘304，绕组302将位于其间。因此，所述绕组载体303既用于所述绕组302的安装，也用于所述绕组302关于所述铁心301的中心和绕组轴线305在径向上相对于所述铁心301的电绝缘。
例如，所述绕组302由以交替次序排列的导体带306(例如由铝制成)和在它们之间以绝缘箔或相似形式设置的第一绝缘层307的交替次序排列的层构成，该绝缘层在径向上使这些层彼此电绝缘。在加工所述磁极301时，导体带306和绝缘层307以已知的方式从供应线圈308和309抽出并且绕中心轴线305共轴缠绕在所述铁心301上。此后，这样获得的绕组302由相对于中心轴线305共轴延伸的圆盘构成并且在径向上具有很多层。
例如，下文将要描述的这种用于磁悬浮车辆的磁极具有多至300层，这些层在图2中用参考数字1....300示意性表示。因此，由于热量在中间层产生，例如在绕组302的150层产生，如箭头V和/或W所说明的，工作中产生的热量必须既要径向向内朝向铁心301穿过又要径向向外穿过很多绝缘层310，例如150层，在图2中仅仅用线表示并且绝缘层需要具有一定的最小厚度以保证电绝缘。因此，径向上的热量排放和从而的冷却效率显著依赖于存在的层1....300的数目。
相反，根据本发明，建议根据图3在轴向上将绕组314的层1....300分配在两个或多个一个位于另一个之上的圆盘315和316上，其中与图1和图2中相同的部分采用相同的参考数字表示。在每个圆盘315和316上具有相同数目的层和/或绕组是一个特别的优点。如图3中所示，例如，可以实现在圆盘315中具有层1到150，在另一个圆盘316中具有层151到300。在磁性方面，如根据图2中实施例所示的，它以相同的电流产生相同的磁通量。为了确保对于散热起决定作用的单独层的截面面积具有与图2中相同的面积，并且不需要增加在轴向上测量的磁极高度，图3中显示的所述层1....300相对于图2至少具有高度h的一半和厚度d的两倍。最后，图3中提供了第二绝缘层317，其设置在两个圆盘315和316之间并且在轴向上使两个圆盘彼此电绝缘。因此，根据图2和图3两个不同形式大体需要相同的空间。由于它的厚度仅仅需要几毫米，因此额外的绝缘层317只是不显著地增加了结构高度。因此，所谓的绕组窗口在这两种情况下大致是相等的。
第一圆盘315的1到150层和第二圆盘316的151到300层可以以相同或相反的缠绕方向绕所述铁心301缠绕。在相同的缠绕方向时，用于层的电连接将必须直接设置在所述铁心301处，另外，需要在第150层和第151层之间提供连接。一方面它在构造上是昂贵的，另一方面从电方面考虑它是不合意的，因为如果不采用额外的绝缘方法，位于内部的连接通常会导致产生不需要的电击穿和对最里面的绝缘层和/或绕组载体303造成损害的锐边和尖端。
根据本发明，另外还设想在圆盘315和316中提供导体带306(图1)的相反的缠绕方向，例如，围绕铁心301与层151....300相反缠绕层1....150，另外，用连接线318将位于所述铁心处内部的两个层1和层151彼此电连接。这样的话，两个径向最外部的层150和300的每一个可装备一个电接线319和320，其中一个用作引入线并且另一个用作引出线以便于电流流过绕组314，这样，如果在电接线319和320之间施加终端电压时，电流将连续地流过单独的层。
对于上面所描述的实施例，第二个绝缘层317必须在施加终端电压的地方能够使两个层150和300彼此电绝缘。因此，每个绝缘层317的厚度约为每个第一绝缘层310厚度的300倍，为此当然也可以提供几个绝缘层317。由于如果使用常用的绝缘材料，第一绝缘层310仅仅需要具有约为15到25μm的厚度，因此第二绝缘层317的所需厚度仅仅略微增加了轴向的空间需要，如上面已经陈述的。如果对于两个圆盘315和316进行现有层的不同分配，那么第二绝缘层317的厚度必须根据在工作时在不同层间建立的最大电压以相似的方式选择。在任何情况下，绝缘层317可完全具有根据出现的最大值确定自身的相同的厚度。
此外，参考图3描述的实施例具有的好处在于，在铁心3d的区域中的连接线318比如果实行内部电连接对峰值电压的危险小很多。因此，绕组载体303可相对薄或者可以用围绕所述铁心301缠绕的薄绝缘层321(图3)取代并且具有相对低的热阻。所以，由于空间要求，不需要形成用于所述铁心301的区域或用于圆盘315，316之间空间的新的绝缘层，该绝缘层在高电绝缘的情况下产生了特别低的热绝缘。
本发明提供的另一个好处在于，在圆盘315，316的中央区域产生的热量必须在径向上流过比在单圆盘构造中不得不流过的绝缘层少很多的绝缘层310。对于中间层75和225，要流经的绝缘层310的最大数目为75层而不是迄今为止的150层。在轴向上，热阻保持基本不受影响，因为由于对称的缘故热量将仅仅轴向向外散逸，即使缺少第二绝缘层317，如图3中另外画出的箭头所示意性表示的，这就是为什么绝缘层317位于热量上不重要的边界区域的原因。
本发明并不限制于所描述的可通过很多方式改变的实施例。特别是，可以想象磁极可以由三个或更多个因此具有更少的层的圆盘组成。所以，按照如此产生的最大电压，位于不同层之间的第二绝缘层317将比图3中实施例描述的更薄，因此从位于轴向外侧的两个圆盘之间的中间盘的热量散逸在轴向方向上也不会被完全阻止。从纯数学观点看，关于空间需要和电磁大小所进行的叙述以与由两个圆盘组成的磁极相同的方式是有效的。
尽管以上描述，所表示现有层和圆盘的数目的值、所表示的材料、以及参考图1的磁极的生产方法仅仅构成了可以用不同方式改变的单纯的例子。尤其不证自明的是，不同的特征也可以应用于除了上文所显示和说明之外的组合中。

Claims (5)

1.一种用于磁悬浮车辆的具有所需电磁特征和空间的磁极，包括一个铁心(301)和一个应用在铁心(301)上并具有沿轴向一个布置在另一个上面的两个圆盘(315，316)的绕组(314)，所述圆盘(315，316)由导体带(306)围绕所述铁心(301)缠绕数层(1....300)形成，各个层(1....300)通过第一绝缘层(310，321)在径向上相对彼此并且相对所述铁心(301)电绝缘，所述圆盘(315，316)通过第二绝缘层(317)在轴向上相对彼此电绝缘，所述第二绝缘层具有一厚度，所述厚度根据在操作中在不同层之间产生的最大电压而选择，其中所述导体带(306)是串联的，并且在与仅具有一个圆盘(315，316)的相同布置比较时，所述两个圆盘(315，316)中的每一个仅具有所述层(1....150，151....300)中的一半，而所述导体带(306)具有的高度为仅具有一个圆盘(315，316)的相同布置的高度的一半，而厚度为仅具有一个圆盘(315，316)的相同布置的厚度的两倍。
2.根据权利要求1所述的磁极，其特征在于，所述磁极具有两个圆盘(315，316)，所述圆盘(315，316)的所述导体带(306)以相反的缠绕方向围绕所述铁心(301)缠绕并且在所述铁心(301)处通过连接线(318)彼此电连接。
3.根据权利要求2所述的磁极，其特征在于，径向最外层(150，300)设有电接线(319，320)。
4.根据在前权利要求1至3中任一权利要求所述的磁极，其特征在于，所述第二绝缘层(317)具有根据在所述圆盘(315，316)的两层之间产生的最大电压选择的连续厚度。
5.根据在前权利要求1至3中任一权利要求所述的磁极，其特征在于，所述圆盘(315，316)的径向最内层(1，151)通过围绕所述铁心(301)缠绕的绝缘层(321)相对于所述铁心(301)电绝缘。
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