CN205622481U - 一种城轨直线牵引电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种城轨直线牵引电机，其组成为：由高温超导材料叠绕在线圈骨架（2）上的多个跑道型线圈作为电机的励磁绕组（1），固定在与次级骨架（4）相连的低温容器（3）中，电机动子车体靠支撑柱与轨道（7）相连，励磁绕组（1）接头与超导开关（8）并联接入励磁电流，利用超导开关（8）从正常到超导态的转换可以实现励磁绕组（1）的闭环恒流。铜质三相对称初级绕组（5）绕于初级铁芯（6）上，采用星形或三角形接法，通入三相对称交流电后，将在气隙处产生三相行波磁场，与高温超导励磁绕组（1）产生的强磁场作用，实现直线电机的大推力运行。本实用新型用于城市轨道交通等方面，突破了车载励磁电源的束缚，具有重量轻、推力密度高、工作气隙大等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道车辆设备，尤其是涉及城轨牵引用途的高温超导直线牵引电机。
背景技术
城市轨道交通在整个城市公共客运系统中承担的客运量比重越来越高，因此为提升运输效率，改善服务水平，需要在现有轨道交通技术的基础上进行优化改进。传统的城市轨道交通，如城际列车、地铁等，采用接触网供电，在高速运行时易接触不良，并且磨损比较严重，增加了系统维护成本，另外，列车的动力主要由轮轨与地面轨道的摩擦力提供，因此在高速运行时，噪声大、轮轨容易打滑，影响客运服务质量以及列车运行的安全性，并且传统列车的爬坡能力较弱，在坡度较大的地方运行较为困难。
超导体的电流密度约为传统铜线的十倍，而且直流电阻极小，因此利用高温超导材料绕制的无铁芯线圈能够产生更强的磁场，并且能够实现磁体长时间的闭环恒流工作状态，如果将其应用于同步直线电机，取代传统的永磁体，在降低动子体积和质量以及提高工作气隙的同时，能够产生强励磁磁场，将大大提高电机推力密度和运行效率，此时轮轨只起支撑作用，因此噪声也能进一步得到控制。
综合上述内容，如果能够将超导直线牵引电机原理应用于城市轨道交通领域，设计一种大推力、大气隙的新型闭环恒流城轨直线牵引电机，则无疑大大节约了列车维护成本，提高了城市轨道交通的运行效率。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种大推力、大气隙的城轨直线牵引电机，其基本思想是利用高温超导材料绕制的线圈作为电机励磁绕组产生强磁场和定子三相行波磁场相互作用，产生大的电磁推力，其中励磁绕组在超导开关的作用下处于闭环恒流工作状态。
本实用新型解决其技术问题采用的方案如下：一种城轨直线牵引电机，利用高温超导线圈作为电机励磁绕组，高温超导励磁绕组1固定在低温容器3中，与次级骨架4相连，励磁绕组1接头与超导开关8并联接入励磁电流；其初级定子部分：铜质三相对称初级绕组5绕于初级铁芯6上，采用星形或三角形接法，通入三相对称交流电后，在气隙处产生三相行波磁场；
其次级动子部分：动子部分主要由励磁绕组1、次级骨架4以及低温容器3组成，其中由高温超导材料叠绕在线圈骨架2上的多个跑道型线圈作为电机的励磁绕组1，以串联方式连接，并保持通入的电流使得相邻励磁绕组1产生的磁场方向相反；
励磁绕组1两个接头并联一个超导开关8后接入励磁直流电源804，励磁绕组1固定在次级骨架4上，整体浸入低温容器3中；电机动子车体靠支撑柱与轨道7相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、利用高温超导开关从正常态到超导态的转变实现了励磁绕组的闭环恒流运行，卸载了车载电源，大大减轻了动子的体积和质量；
2、由高温超导材料绕制而成的励磁绕组能够产生更强的磁场，使得电机在较高的工作气隙下也能产生大的电磁推力；
3、只用少量体积更小的高温超导励磁绕组就替代了传统同步电机的永磁体，大大降低了运行成本。
附图说明
图1为城轨直线牵引电机的示意图。
图2为城轨直线牵引电机相邻两个励磁绕组结构图。
图3为励磁绕组中超导开关的工作原理图。
具体实施方式
以下描述的是结合附图对本实用新型的详细说明，而不应该理解为对本实用新型的限定。
由图1示出，本实用新型的具体实施方式是：三相对称铜质初级绕组5绕于低电导率、高磁导率的初级铁芯6上，采用星形或者三角形接法，经交流电源或者变频控制器通入三相对称交流电，则在气隙处将产生三相行波磁场，为使动子所受推力最大，次级励磁绕组1结构采用跑道型，由高温超导材料在线圈骨架2上叠绕而成，以串联方式连接，并使通入的电流能够使相邻励磁绕组1产生的磁场方向相反，励磁绕组1两个接头并联一个超导开关8后与励磁直流电源804相连，通入直流电后将产生强磁场，与定子三相行波磁场相互作用，进而产生大电磁推力，励磁绕组1固定在次级骨架4上，整体浸入低温容器3中，使得励磁绕组1能够工作在液氮或者制冷机所冷却的某一温区，电机动子车体经支撑柱与轨道7相连。
图2给出了新型城市轨道交通直线牵引电机相邻两个励磁绕组结构图。高温超导带材或线材叠绕于跑道型线圈骨架2上，形成电机励磁绕组1，每个励磁绕组1都有两个抽头，安装过程中需要保持励磁绕组1串联后通入的电流使得相邻励磁绕组1产生的磁场方向相反，串联后的励磁绕组1引出的两个抽头并联一个超导开关8后接入励磁直流电源804，在一定的控制状态下，励磁绕组1在超导开关8的作用下就将处于闭环恒流工作状态，脱离车载直流电源的束缚。
图3给出了本实用新型所述直线电机励磁绕组1中超导开关8的工作原理图。超导开关8由无感超导丝802和加热丝801构成，加热丝801连接温度控制器803，并能快速的将温度传给超导丝802，超导丝802与励磁绕组1并联后接入直流电源804；当开关805合上，直流电源804向励磁绕组1供电时，加热丝801处于加热状态，温度高于超导丝802的临界温度，此时超导丝802为正常态，整个超导开关8为断开状态；当励磁绕组1达到额定工作电流后，温度控制器803开始对加热丝801进行冷却，当温度低于超导丝802临界电流后，超导丝802将处于超导状态，此时超导开关8开通，励磁绕组1实现闭环恒流。
Claims (4)
1.一种城轨直线牵引电机，利用高温超导线圈作为电机励磁绕组，其特征在于，高温超导励磁绕组（1）固定在低温容器（3）中，与次级骨架（4）相连，励磁绕组（1）接头与超导开关（8）并联接入励磁电流；其初级定子部分：铜质三相对称初级绕组（5）绕于初级铁芯（6）上，采用星形或三角形接法，通入三相对称交流电后，在气隙处产生三相行波磁场；次级动子部分主要由励磁绕组（1）、次级骨架（4）以及低温容器（3）组成，其中由高温超导材料叠绕在线圈骨架（2）上的多个跑道型线圈作为电机的励磁绕组（1），以串联方式连接，并保持通入的电流使得相邻励磁绕组（1）产生的磁场方向相反；
励磁绕组（1）两个接头并联一个超导开关（8）后接入励磁直流电源（804），励磁绕组（1）固定在次级骨架（4）上，整体浸入低温容器（3）中；电机动子车体靠支撑柱与轨道（7）相连。
2.根据权利要求1所述的城轨直线牵引电机，其特征在于，励磁绕组（1）线圈接头与超导开关（8）并联接入励磁电流，利用超导开关（8）从正常态到超导态的转换实现励磁绕组（1）的闭环恒流。
3.根据权利要求1所述的城轨直线牵引电机，其特征在于，励磁绕组（1）由多个结构为跑道型的高温超导线圈构成。
4.根据权利要求1所述的城轨直线牵引电机，其特征在于，由高温超导励磁绕组（1）的直线电机动子工作在液氮或制冷机所冷却的某一温区。
Priority Applications (1)
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| CN201620314506.4U CN205622481U (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种城轨直线牵引电机 |
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| CN201620314506.4U CN205622481U (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种城轨直线牵引电机 |
Publications (1)
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| CN205622481U true CN205622481U (zh) | 2016-10-05 |
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| CN201620314506.4U Expired - Fee Related CN205622481U (zh) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 一种城轨直线牵引电机 |
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| CN (1) | CN205622481U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105915017A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 西南交通大学 | 一种城轨直线牵引电机 |
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2016
- 2016-04-15 CN CN201620314506.4U patent/CN205622481U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN105915017A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 西南交通大学 | 一种城轨直线牵引电机 |
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