CN215186399U - 一种直线电机和磁悬浮交通系统 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种直线电机和磁悬浮交通系统，直线电机包括动子和定子，动子包括多个超导线圈；定子包括多个定子线圈集，定子线圈集与超导线圈平行设置；每个定子线圈集均包括第一定子线圈组和第二定子线圈组，第一定子线圈组位于第二定子线圈组靠近所述超导线圈的一侧，第一定子线圈组和第二定子线圈组均包括M相个定子线圈，第一定子线圈组与第二定子线圈组错位设置，以使第一定子线圈组产生的次级谐波和第二定子线圈组产生的次级谐波磁场相互抵消；本文提供了一种直线电机，能够降低定子产生的磁场谐波对动子造成的电磁振动和涡流损耗，避免超导线圈失超；提高超导线圈可靠性。

Description

一种直线电机和磁悬浮交通系统

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮直线电机技术领域，尤其是一种直线电机和磁悬浮交通系统。

背景技术

由空心定子绕组和超导磁体组成的超导直线电机具有大推力、高推力密度、高效率等优点，在航天电磁发射、超高速轨道交通等领域具有非常广阔的应用前景。然而超导直线电机在工作时，其定子绕组产生的次级谐波磁场会对超导磁体产生极大的电磁力振动和涡流损耗，容易引起由振动摩擦和涡流损耗导致的超导磁体失超，从而使超导直线电机系统失效。因此减少定子绕组在超导磁体表面产生的次级谐波磁场对降低超导磁体振动、发热，进而提高超导磁体稳定性和可靠性有很大帮助。除此之外，由于单相功率较大，直线电机一般使用开绕组即每相单独供电的方式，以降低单台变流器容量，但这种供电方式要求每相线圈产生的反电势谐波含量尽可能降低，以提高供电电流的正弦型。

现有技术中，采用相邻两相线圈呈前后布置、且相邻两相线圈有重叠的集中式绕组定子的方式来降低总的谐波磁场。但该布置方式仅适用于相位数为3的倍数且相位数为奇数的情境，因此具有较大的局限性；另外，集中式绕组定子的方式在消除主要的谐波成分的同时，又会增大次要的谐波成分，无法做到对所有阶次的谐波磁场的有效降低且也无法有效降低反电势谐波。

另一种是采用斜槽布置的分布式绕组定子的方式，但此方式中每个绕组两条竖直边需要跨越相邻的多相绕组，因此导致每个绕组的上下两条无效的边过长，带来了材料耗费量大且难以布置的问题；并且实际布置场景中，每相线圈与其他相线圈均有重叠的多相绕组，使得定子整体厚度增加，布置其所需的空间也随之增加，形成巨大的空间浪费。

因此，如何减少定子绕组在超导磁体表面产生的次级谐波磁场和反电势谐波仍是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种直线电机，实现降低定子产生的磁场谐波对超导线圈造成造成的电磁振动和涡流损耗，避免超导线圈失超；提高超导线圈可靠性。

为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：

一方面，本文提供一种直线电机，包括动子和定子，所述动子包括多个超导线圈，多个所述超导线圈均匀间隔设置于同一平面上；

所述定子包括多个定子线圈集，所述定子线圈集与所述超导线圈平行设置；

每个所述定子线圈集均包括第一定子线圈组和第二定子线圈组，不同定子线圈集下的各所述第一定子线圈组位于同一平面上，不同定子线圈集下的各所述第二定子线圈组位于同一平面上，所述第一定子线圈组位于所述第二定子线圈组靠近所述超导线圈的一侧，所述第一定子线圈组和所述第二定子线圈组均包括M相个定子线圈，所述第一定子线圈组与所述第二定子线圈组错位设置，以使所述第一定子线圈组产生的次级谐波和所述第二定子线圈组产生的次级谐波磁场相互抵消。

进一步地，每个所述定子线圈均与所述超导线圈平行设置，所述第一定子线圈组中的M 相个定子线圈的排列顺序与所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈的排列顺序相同，所述第一定子线圈组中的每个定子线圈和所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈错位设置，以使所述第一定子线圈组中各定子线圈产生的反电势谐波和所述第二定子线圈组中各定子线圈产生的反电势谐波相抵消。

具体地，所述第一定子线圈组中的定子线圈和所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈之间串联连接。

进一步地，所述第一定子线圈组中的每相定子线圈的匝数相同，所述第二定子线圈组中的每相定子线圈的匝数相同，所述第一定子线圈组中的定子线圈的匝数小于所述第二定子线圈组中的定子线圈的匝数。

更进一步地，所述第一定子线圈组中每相定子线圈的节距相等，所述第二定子线圈组中的每相定子线圈的节距相等，所述第一定子线圈组中的定子线圈的节距大于所述第二定子线圈组中的定子线圈的节距。

具体地，所述超导线圈的极距是相串联连接的两个定子线圈之间错位距离的整数倍。

具体地，所述超导线圈的极距是所述第一定子线圈组中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍，所述超导线圈的极距是所述第二定子线圈组中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍。

优选地，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈的外径和所述第二定子线圈组中的M 相个定子线圈的外径均相等，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈的内径大于所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈的内径。

具体地，还包括连接端子，所述连接端子设置在第二定子线圈组远离所述超导线圈的一侧，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈均包括第一引入端和第一引出端，所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈均包括第二引入端和第二引出端，所述第一定子线圈组中的每个定子线圈的第一引出端与所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈的所述第二引入端相连接，所述连接端子与所述第一引入端和所述第二引出端相连接。

另一方面，本文还提供一种磁悬浮交通系统，包括列车、列车轨道和上述技术方案提供的一种直线电机，所述列车轨道用于供所述列车行驶，所述直线电机用于实现列车的加速和导向；

所述超导线圈设置在所述列车车体的侧面上；所述定子设置在所述列车轨道上

采用上述技术方案，本文提供的一种直线电机，可以降低定子产生的磁场谐波、降低磁场谐波对动子造成的电磁振动和涡流损耗，避免作为动子的超导线圈失超，提高超导线圈可靠性和保证直线电机的工作质量。

为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本文提供的一种直线电机第一实施例的结构示意图；

图2示出了本文提供的一种直线电机第二实施例的结构示意图；

图3是谐波磁场消除性能随第一定子线圈组与第二定子线圈组之间错位距离变化的仿真图；

图4是反电势谐波消除性能随第一定子线圈组中的定子线圈与第二定子线圈组中同相位的定子线圈之间错位距离变化的仿真图；

图5是定子线圈的排列及连接关系示意图。

附图符号说明：

1、超导线圈；

2、定子线圈集；

3、第一定子线圈组；

4、第二定子线圈组；

5、连接端子；

51、定子线圈a1的第一引入端；

52、定子线圈a2的第二引出端；

53、定子线圈b1的第一引出端；

54、定子线圈b2的第二引出端；

6、电缆。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。直线电机具有的大推力、高推力密度、高效率等优点，使得直线电机在航天电磁发射、超高速轨道交通等领域具有非常广阔的应用前景。磁悬浮列车就是一种采用直线电机产生的电磁力牵引列车运行的、与陆上无接触式有轨交通工具。直线电机在应用于磁悬浮列车上时需将其中的动子布置在列车车身两侧，将定子布置于车身两侧的轨道上。

当采用超导磁体做动子时，定子线圈产生的次级谐波磁场会对超导磁体产生极大的电磁力振动和涡流损耗，从而导致由此引起的超导磁体失超，使超导直线电机系统失效。除此之外，直线电机使用的开绕组的供电方式还需要要求每相线圈产生的反电势谐波含量尽可能降低，以提高供电电流的正弦型。

现有技术中，采用相邻两相线圈呈前后布置、且相邻两相线圈有重叠的集中式绕组定子的方式来降低总的谐波磁场。但该布置方式仅适用于相位数为3的倍数且相位数为奇数的情境以确保连续布设时每相线圈的阻感特性一致，因此具有较大的局限性；另外，采用集中式绕组定子的方式在消除主要的谐波成分的同时，又会增大次要的谐波成分，无法做到对所有阶次的谐波磁场的有效降低且也无法有效降低反电势谐波。另一种是采用斜槽布置的分布式绕组定子的方式，但此方式中每个绕组两条竖直边需要跨越相邻的多相绕组，因此导致每个绕组的上下两条无效的边过长，带来了材料耗费量大且难以布置的问题；并且实际布置场景中，每相线圈均与相邻其他相线圈相互重合的多相绕组，使得定子整体厚度增加，布置其所需的空间也随之增加，形成巨大的空间浪费；为了消除反电势谐波而设计的竖直边倾斜布置还会对动子带来巨大的单向悬浮力，影响动子稳定性。

为了解决上述问题，本文实施例提供了一种直线电机，能够消除定子线圈产生的次级谐波对超导磁体的影响的同时，还不会增大次要的谐波成分，同时可有效减少定子布设所需空间和经济成本。如图1所示，本说明书实施例提供的一种直线电机包括动子和定子；

所述动子包括多个超导线圈1，多个所述超导线圈1沿列车行进方向依次、均匀间隔设置于同一平面上；

所述定子包括多个定子线圈集2，多个所述定子线圈集2位于同一平面上，所述定子线圈集2所在平面与所述超导线圈1所在平面相互平行；

每个所述定子线圈集均包括第一定子线圈组3和第二定子线圈组4，属于不同定子线圈集的各所述第一定子线圈组位于同一平面上，属于不同定子线圈集的各所述第二定子线圈组位于同一平面上，所述第一定子线圈组3位于所述第二定子线圈组4靠近所述超导线圈1的一侧；即所述第一定子线圈组3和所述超导线圈平行设置，所述第二定子线圈组4与所述超导线圈1平行设置；

所述第一定子线圈组3和所述第二定子线圈组4均包括M相个定子线圈，所述第一定子线圈组3与所述第二定子线圈组4错位设置以使所述第一定子线圈组3产生的次级谐波和所述第二定子线圈组4产生的次级谐波磁场相互抵消。

需要说明的是，本说明书实施例中，所述第一定子线圈组3和所述第二定子线圈组4均包括M相个定子线圈是指：所述第一定子线圈组3中的定子线圈的相位数和所述第二定子线圈组4中的定子线圈的相位数相等均为M相，其中M是大于3的整数。

由于定子线圈在产生用于牵引列车前进的基波的同时，还会产生各阶次的磁场谐波(在多个阶次的磁场谐波中，会有一阶占总谐波磁场中的主要成分，其他阶次的磁场谐波占总谐波磁场的次要成分)。对于相对靠近超导线圈1的第一定子线圈组3其产生有各阶次的磁场谐波；对于相对远离超导磁体1的第二定子线圈组4又产生有各阶次的磁场谐波。本申请通过将第一定子线圈组3和第二定子线圈组4的相对错位有一定距离的方式，使得第一定子线圈组3产生的主要成分的磁场谐波与第二定子线圈组4产生的主要成分的磁场谐波相抵消，从而降低第一定子线圈组和第二定子线圈组产生的总的磁场谐波以及降低总的磁场谐波对超导磁体的影响。

由于六相电机产生的谐波磁场的阶次数要少于三相电机产生的谐波磁场的阶次数(六相电机会产生5次、7次、11次以及更高阶次的谐波，其中5次谐波磁场在总谐波磁场中占主要成分；而三相电机会产生2次、4次、5次、7次以及更高阶的谐波磁场，2次谐波磁场在三相电机产生的总的谐波磁场中占主要成分)；且随着六相电机相数的增多，其最低阶的谐波磁场的幅值减小，即六相电机产生的5次谐波磁场要小于三相电机产生的2次谐波磁场；除此之外，考虑到随相数的增加，各相线圈布置的成本问题，本说明书实施例中，优选地，所述第一定子线圈组3和所述第二定子线圈组4均设有六相定子线圈，且相邻的两相定子线圈之间相位相差60°。当然了，根据实际使用需要，可以调节第一定子线圈组3中和所述第二定子线圈组4中的定子线圈的相数，即M可以取除6以外的其他数值。

如图3所示，是对谐波磁场消除作用随第一定子线圈组与第二定子线圈组间错位距离变化的仿真图，其横轴是所述第一定子线圈组与第二定子线圈组之间错位距离与超导线圈极距之比，其纵轴是定子线圈产生的总的谐波磁场与基波磁场的比值。

从图上可以看出，当第一定子线圈组3和第二定子线圈组4之间的错位距离是所述超导磁体极距的五分之一时，定子线圈产生的总的5次谐波磁场与基波磁场之比低于0.02，即5 次谐波磁场被极大的消除了。

这是因为，当第一定子线圈组3和第二定子线圈组4均设置有六相定子线圈时，所示第一定子线圈组3产生的基波磁场和第二定子线圈组4产生的基波磁场的周期均为2τ；第一定子线圈组产生的5次谐波磁场和第二定子线圈组产生的5次谐波磁场的周期均为

当第一定子线圈组3和第二定子线圈组4之间的错位距离是所述超导磁体极距的五分之一时，所述第一定子线圈组3产生的5次谐波与第二定子线圈组4产生的5次谐波相位相差

因此相互抵消。

需要说明的是，在某些区间内，第二定子线圈组4产生的基波磁场与所述第一定子线圈组3产生的基波磁场会有一定的相位差，但总体上而言对第一定子线圈组产生的基波磁场仍是起叠加作用的。

第一定子线圈组3产生的谐波含量和第二定子线圈组4产生的谐波含量均是一定的，同相谐波互错一定角度后叠加后的谐波还是原来那一相的谐波(周期不变)，不会增加新的阶次的谐波磁场。在错位设置后，所述第二定子线圈组4产生的7次谐波磁场也对所述第一定子线圈组3产生的7次谐波磁场具有抵消作用；因此，所述第一定子线圈组3产生的和第二定子线圈组4产生的总的谐波磁场降低了，进而降低了定子产生的谐波磁场对超导线圈的干扰和损坏。

综上，为了提高第二定子线圈组4产生的5次谐波磁场对第一定子线圈组3产生的5次谐波磁场的消除作用，降低定子线圈产生的谐波磁场对所述超导磁体产生的影响，本申请设置第一定子线圈组3与第二定子线圈组4错开的距离设置为五分之一的超导线圈的极距，也就是说，超导线圈1的极距是第一定子线圈组与第二定子线圈组之间错位距离的5倍，即

其中，D1为同一个定子线圈集中，第一定子线圈组3的中心位置到第二定子线圈组4的中心位置的距离，即第一定子线圈组3与第二定子线圈组4航向错位距离；

D2为相邻两个超导线圈1中心位置之间的距离，也就是所述超导线圈1的极距。

如图2和图5所示，进一步地，本说明书实施例中，所述第一定子线圈组3中的每个定子线圈和第二定子线圈组4中的每个定子线圈均与所述超导线圈1平行设置。且所述第一定子线圈组3中的M相个定子线圈的排列顺序与所述第二定子线圈组4中的M相个定子线圈的排列顺序相同。

由于，本说明书实施例中优选M为6，记6相分别为A相、B相、C相、D相、E相和 F相。下文中，为方便表述，将第一定子线圈组3中的六相定子线圈依次记为a1、b1、c1、 d1、e1和f1；相应地，将第二定子线圈组4中的六相定子线圈依次记为a2、b2、c2、d2、e2 和f2。即定子线圈a1与定子线圈a2相位相同、定子线圈b1与定子线圈b2相位相同、定子线圈c1与定子线圈c2相位相同、定子线圈d1与定子线圈d2相位相同、定子线圈e1与定子线圈e2相位相同，以及定子线圈f1与定子线圈f2相位相同。

本说明书实施例中，所述第一定子线圈组3中的每个定子线圈和所述第二定子线圈组4 中相位相同的定子线圈错位设置，以使第一定子线圈组3中各定子线圈产生的反电势谐波和第二定子线圈组4中各定子线圈产生的反电势谐波相抵消。即定子线圈a1与定子线圈a2错位设置、定子线圈b1与定子线圈b2错位设置、定子线圈c1与定子线圈c2错位设置、定子线圈d1与定子线圈d2错位设置、定子线圈e1与定子线圈e2错位设置，以及定子线圈f1与定子线圈f2错位设置。

在实际使用时，需要对各相定子线圈电连接，而电连接后各定子线圈又会产生反电势谐波，反电势谐波会造成供电电流的正弦型不佳。本说明书实施例中，通过将同一电子线圈集、第一定子线圈组3中和第二定子线圈组4中的同相定子线圈相互错位的方式，使得同相定子线圈产生的反电势谐波相互抵消。

如图4所示，为对定子产生的反电势谐波消除作用随第一定子线圈组3中定子线圈与第二定子线圈组4中同相位的定子线圈之间错位距离变化的仿真图，其横轴是上述错位距离与超导线圈极距之比，其纵轴是定子线圈产生的总的反电势谐波与基波磁场的比值。

从图4可以看出，当第一定子线圈组3中的定子线圈和第二定子线圈组4中相位相同的定子线圈之间的错位距离是所述超导磁体极距的五分之一时，定子线圈产生的总的5次反电势谐波与基波磁场之比低于0.02，即定子产生5次反电势谐波被极大的消除了。

这是因为，所述第一定子线圈组3中的每个定子线圈产生的反电势谐波周期均为

第二定子线圈组4中的每个定子线圈产生的反电势谐波的周期也为

因此，当将同相位的定子线圈之间互错五分之一超导线圈的极距时，第一定子线圈组3中的定子线圈产生的反电势谐波在每一个半周期内的波形，正好与第二定子线圈组4中同相位的定子线圈产生的反电势谐波在每一个半周期内的波形相反，叠加后，同相的定子线圈产生的反电势谐波相互抵消。

因此，本说明书实施例中，第一定子线圈组3和第二定子线圈组4均设有六相定子线圈，则优选地，将各同相的定子线圈之间错开的距离设置为五分之一的超导线圈的极距，即

其中，D3是第一定子线圈组3中的定子线圈与第二定子线圈组4中同相的定子线圈之间错位的距离；

即定子线圈a1与定子线圈a2相互错开超导线圈极距1的五分之一、定子线圈b1与定子线圈b2相互错开超导线圈极距的五分之一，以及相似的，其他相位相同的定子线圈相互错开超导线圈极距的五分之一。

由此可见，第一定子线圈组3与第二定子线圈组4相互错开的距离与同相的定子线圈之间错开的距离相同，也可以理解为，正是由于同相定子线圈之间错位为五分之一超导线圈1 的极距，才使得第一定子线圈组3和与之同属于同一电子线圈集2的第二定子线圈组4之间错位为五分之一极距。

因此，本说明书实施例提供的一种直线电机，在将属于同一定子线圈集2中的同相位定子线圈间的错位距离设置为超导线圈极距的五分之一后，既起到了降低定子线圈产生的各阶次磁场谐波的作用，又起到了降低定子线圈反电势谐波的作用，与现有技术相比，具有显著的进步。

由于第一定子线圈组3相对于第二定子线圈组4距离超导线圈1较近，因此，若第一定子线圈组3产生的5次谐波磁场与所述第二定子线圈组4产生的5次谐波磁场大小相同，则第一定子线圈组产生的5次谐波磁场对超导线圈1的影响将大于第二定子线圈组4产生的产生的5次谐波磁场对超导线圈1的影响；即第二定子线圈组4产生的5次谐波磁场将不足以完全抵消第一定子线圈组3产生的5次谐波磁场。

同样地，由于第一定子线圈组3相对于第二定子线圈组4距离超导线圈1较近，若第一定子线圈组3中各定子线圈产生的反电势谐波与所述第二定子线圈组4中各定子线圈产生的反电势谐波大小相同，则第二定子线圈组4中各定子线圈产生的反电势谐波将不足以完全抵消第一定子线圈组3中各定子线圈产生的反电势谐波。

因此，本说明书实施例中，优选地，设置所述第一定子线圈组3中的6相定子线圈的匝数相同，设置第二定子线圈组中的6相定子线圈的匝数均相同，且所述第一定子线圈组3中的各定子线圈的匝数小于所述第二定子线圈组4中各定子线圈的匝数。

即本说明书实施例中，可以通过将靠近超导线圈1的第一定子线圈组3中的各定子线圈的匝数小于远离超导线圈的第二定子线圈组4中的各定子线圈的匝数的方式，使得第二定子线圈组4产生的次级谐波略大于第一定子线圈组3产生的次级谐波，从而提高在超导线圈1 侧两者之间的抵消效果。

还可以设置所述第一定子线圈组3中每相定子线圈的节距相等，所述第二定子线圈组4 中的每相定子线圈的节距相等，所述第一定子线圈组3中的定子线圈的节距大于所述第二定子线圈组4中的定子线圈的节距。即还可以通过增大第二定子线圈组4中各定子线圈的节距，使得增大第二定子线圈组4产生的总的次级磁场谐波，和增大第二定子线圈组4中各项定子线圈产生的反电势谐波，以提高在超导线圈侧的抵消效果。

当然了，还可以兼顾线圈匝数和线圈节距对产生的磁场谐波和反电势谐波的作用，即可以在增加第二定子线圈组中4各定子线圈匝数的同时，减小第二定子线圈组中4各定子线圈的节距。

除此之外，还可以增大流过第二定子线圈组4中各项定子线圈的电流的方式，增大第二定子线圈组4中各项定子线圈产生的反电势谐波和增大第二定子线圈组4产生的总的次级磁场谐波。

需要说明的是，本说明书实施例中，属于同一定子线圈集2中的同相定子线圈之间串联连接，即定子线圈a1与定子线圈a2串联连接、定子线圈b1与定子线圈b2串联连接等等。

所述超导线圈1的极距是相串联的两个定子线圈之间错位距离的整数倍。需要说明的是，如上文中所述，超导线圈的极距是第一定子线圈组3中的定子线圈与第二定子线圈组中同相位的定子线圈之间错位距离的5倍。但当第一定子线圈组3和第二定子线圈组4设置为具有其他相位数个定子线圈时，相应的，第一定子线圈组3和第二定子线圈组4产生的磁场谐波中占主要成分的可能是其他阶次的磁场谐波，例如，8次磁场谐波。则此时，本领域技术人员在获知本说明书实施例提供的直线电机消除次级磁场谐波和降低反电势谐波的原理下，可以将第一定子线圈组3与第二定子线圈组4错开的距离设置为超导线圈极距的八分之一，即超导线圈的极距是第一定子线圈组3和第二定子线圈组4之间错位距离的八倍；以及将属于同一定子线圈集2中的同相位的定子线圈之间错位八分之一超导线圈的极距。

为了更好的实现定子对动子的牵引，本说明书实施例中，所述超导线圈1的极距是同一所述第一定子线圈组3中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍；所述超导线圈1的极距是同一所述第二定子线圈组4中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍；

具体地，当第一定子线圈组3设有六相定子线圈时，设置超导线圈1的极距是相邻两相定子线圈中心距离的3倍，当第二定子线圈组4设有六相定子线圈时，设置超导线圈1的极距是相邻两相定子线圈中心距离的3倍，即

其中，D4是属于同一第一定子线圈组3中的相邻两相定子线圈的中心距离或同一第二定子线圈组4中的相邻两相定子线圈的中心距离。

优选地，本说明书实施例中，设置所述第一定子线圈组3中的各定子线圈的外径与所述第二定子线圈组4中的各定子线圈的外径相等；设置所述第一定子线圈组3中的各定子线圈的内径大于所述第二定子线圈组4中各定子线圈的内径。例如，如图5所示，所述定子线圈 a1与所述定子线圈a2相比“较瘦”。

通过此方式，不仅可以实现第一定子线圈组3中的各定子线圈的节距大于第二定子线圈组4中各定子线圈节距；并且，由于各定子线圈的外廓尺寸相同，还可以使得第一定子线圈组3所占用的空间与第二定子线圈组4所占用的空间大致一致，使得定子线圈集在布置时更加美观，有利于节约布置空间；除此之外，在一定程度上海可以提高零部件的通用性和提高工艺制备效率。

本说明书实施例中，还包括连接端子5，所述连接端子设置在第二定子线圈组3远离所述超导线圈1的一侧，所述第一定子线圈组3中的M相个定子线圈均包括第一引入端和第一引出端，所述第二定子线圈组4中的M相个定子线圈均包括第二引入端和第二引出端，所述第一定子线圈组3中的每个定子线圈的第一引出端与所述第二定子线圈组4中相位相同的定子线圈的所述第二引入端相连接，所述连接端子与所述第一引入端和所述第二引出端相连接。

所述连接端子设置在第二定子线圈组3远离所述超导线圈1的一侧，可以降低超导线圈 1对连接端子的影响，并且在一定程度上，有利于电缆铺设。

如图所示，本说明书实施例中，优选地，将同一个定子线圈集2中，定子线圈a1的第一引入端51、定子线圈a2的第二引出端52、定子线圈b1的第一引出端53和定子线圈b2的第二引出端54集中布置；将同一个定子线圈集2中，定子线圈c1的第一引入端、定子线圈c2 的第二引出端、定子线圈d1的第一引出端和定子线圈d2的第二引出端集中布置；以及将同一个定子线圈集2中，定子线圈e1的第一引入端、定子线圈e2的第二引出端、定子线圈f1 的第一引出端和定子线圈f2的第二引出端集中布置。

每个定子线圈集2分别形成有三束连接端子，在将不同的定子线圈集相连接时，仅需通过电缆6将相邻两个定子线圈集2的三束连接端子对应相连。因此，通过上述布线方式，本说明书实施例提供的一种直线电机，能够极大地降低对用于布置定子的承载梁的开孔需求，另外该布线连接方式使柔性供电电缆可以从远离超导线圈的一侧引出，可以最大程度降低电缆受超导线圈磁场影响产生的电磁振动，提高电缆连接及固定处可靠性。

并且，本说明书实施例中，在将不同的定子线圈集中同相位的定子线圈进行连接时，仅需通过电缆连接即可，每相定子线圈的线材无需跨越多个相邻相位直至跨连到下一个的定子线圈集中，有利于解决定子线圈布设成本。并且本说明书实施例中，由于每个定子线圈集2 仅需设有第一定子线圈组3和第二定子线圈4，即仅需设置两层定子线圈，因此定子的整体厚度能够得到极大的降低，极大的节约了布置定子所需的空间。

本专利提出的一种直线电机，通过将第一定子线圈组中的定子线圈和第二定子线圈组中的定子线圈相互错开五分之一超导线圈极距的方式，实现完全消除定子线圈在通入正弦电流时在超导线圈处产生的五次空间谐波磁场并部分消除七次空间谐波磁场，且不引入其他额外谐波成分，可以极大降低超导线圈的振动和发热；

并且，还可以完全消除定子线圈产生的反电势中的五次反电势谐波并部分消除七次反电势谐波，且不引入其他额外谐波成分，可以极大地降低反电势谐波对变流器控制的干扰，降低推进电流谐波成分；

另一方面，本说明书实施例还提供一种磁悬浮交通系统，包括列车、列车轨道和上述技术方案提供的一种直线电机，上述列车轨道用于供所述列车行驶，所述直线电机用于实现列车的加速和导向；

所述超导线圈1设置在所述列车车体的侧面上；所述定子设置在所述列车轨道上。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (10)

1.一种直线电机，其特征在于，包括动子和定子，所述动子包括多个超导线圈，多个所述超导线圈均匀间隔设置于同一平面上；

所述定子包括多个定子线圈集，所述定子线圈集与所述超导线圈平行设置；

每个所述定子线圈集均包括第一定子线圈组和第二定子线圈组，不同定子线圈集下的各所述第一定子线圈组位于同一平面上，不同定子线圈集下的各所述第二定子线圈组位于同一平面上，所述第一定子线圈组位于所述第二定子线圈组靠近所述超导线圈的一侧，所述第一定子线圈组和所述第二定子线圈组均包括M相个定子线圈，所述第一定子线圈组与所述第二定子线圈组错位设置，以使所述第一定子线圈组产生的次级谐波和所述第二定子线圈组产生的次级谐波磁场相互抵消。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈的排列顺序与所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈的排列顺序相同，所述第一定子线圈组中的每个定子线圈和所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈错位设置，以使所述第一定子线圈组中各相定子线圈产生的反电势谐波和所述第二定子线圈组中各相定子线圈产生的反电势谐波相抵消。

3.根据权利要求2所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定子线圈组中的定子线圈和所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈之间串联连接。

4.根据权利要求3所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定子线圈组中的每相定子线圈的匝数相同，所述第二定子线圈组中的每相定子线圈的匝数相同，所述第一定子线圈组中的定子线圈的匝数小于所述第二定子线圈组中的定子线圈的匝数。

5.根据权利要求3所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定子线圈组中每相定子线圈的节距相等，所述第二定子线圈组中的每相定子线圈的节距相等，所述第一定子线圈组中的定子线圈的节距大于所述第二定子线圈组中的定子线圈的节距。

6.根据权利要求4或5任意一项所述的一种直线电机，其特征在于，所述超导线圈的极距是相串联连接的两个定子线圈之间错位距离的整数倍。

7.根据权利要求2所述的一种直线电机，其特征在于，所述超导线圈的极距是所述第一定子线圈组中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍，所述超导线圈的极距是所述第二定子线圈组中相邻两相定子线圈中心距离的整数倍。

8.根据权利要求7所述的一种直线电机，其特征在于，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈的外径和所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈的外径均相等，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈的内径大于所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈的内径。

9.根据权利要求1所述的一种直线电机，其特征在于，还包括连接端子，所述连接端子设置在第二定子线圈组远离所述超导线圈的一侧，所述第一定子线圈组中的M相个定子线圈均包括第一引入端和第一引出端，所述第二定子线圈组中的M相个定子线圈均包括第二引入端和第二引出端，所述第一定子线圈组中的每个定子线圈的第一引出端与所述第二定子线圈组中相位相同的定子线圈的所述第二引入端相连接，所述连接端子与所述第一引入端和所述第二引出端相连接。

10.一种磁悬浮交通系统，其特征在于，包括列车、列车轨道和如权利要求1至9任意一项所述直线电机，所述列车轨道用于供所述列车行驶，所述直线电机用于实现列车的加速和导向；

所述超导线圈设置在所述列车车体的侧面上；所述定子设置在所述列车轨道上。

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