一种中低速磁浮列车直线感应电机制造技术

本发明专利技术公开了一种中低速磁浮列车直线感应电机，定子铁芯其中一个表面开设有铁芯齿槽；双层短距叠绕组固定于铁芯齿槽中；定子铁芯两端分别设置有一个铁芯延长结构；铁芯延长结构包括单层整距绕组；单层整距绕组固定于铁芯延长结构相对的两个表面上开设的上槽和下槽中；单层整距绕组端部的绕组线圈的初始相位θ的取值范围是[(nπ

【技术实现步骤摘要】
一种中低速磁浮列车直线感应电机


[0001]本专利技术涉及中低速磁浮直线感应电机领域，具体涉及一种中低速磁浮列车直线感应电机。

技术介绍

[0002]中低速磁浮列车一般采用单边直线感应电机作为驱动电机，其运行时速为 100至120公里。单边直线感应电机运用于中低速磁浮列车技术时，次级感应板铺设在F轨上，材质一般选取铝板。初级安装在列车悬浮转向架下方。初级通入三相交流电在气隙中产生三相行波磁场，次级感应板中形成感应电流与气隙磁场相互作用产生前进的推力，但是随着电机运行速度的增加，直线感应电机受到的纵向端部效应影响越来越明显。纵向端部效应使得单边直线感应电机入端磁场削弱，电机出口区域气隙磁场有明显的拖尾有效应。电机有效区域内气隙磁场削弱使得电机牵引力削弱，并且随着速度的升高，电机入口区域磁场削弱的程度变大，牵引力的损失也增大。因此，这种现象给中低速磁浮列车提速带来了很大的困难。
[0003]中低速磁悬浮列车装有多台直线感应电机，根据纵向端部效应的特征，速度较高情况时，若相邻两电机的间距处于一个电机极距到两个电机极距之间并且两电机初级绕组相位处于合适的相位差，运行前方电机尾部的拖尾效应能够增强两电机间隙的气隙磁场。电机间隙的气隙磁场能够补偿运行后方电机由于纵向端部效应引起的气隙磁场削弱，后方电机的气隙磁场增强从而后方电机的牵引力增大。但是，由于目前中低速磁悬浮列车悬浮架结构的限制，相邻两电机的间距较大，无法满足上述间距要求。因此现有普通直线感应电机在速度较高情况下受到端部效应影响较大且无法利用拖尾效应。
[0004]总之，针对中低速磁浮列车提速问题，现有单边直线感应电机的纵向端部效应会对提速带来困难。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的中低速磁浮列车直线感应电机解决了普通直线感应电机在速度较高情况下受到端部效应影响较大且无法利用拖尾效应的问题。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]提供一种中低速磁浮列车直线感应电机，其包括定子铁芯、双层短距叠绕组和铁芯延长结构；定子铁芯其中一个表面开设有铁芯齿槽9；双层短距叠绕组固定于铁芯齿槽中；定子铁芯两端分别设置有一个铁芯延长结构；铁芯延长结构包括单层整距绕组；单层整距绕组固定于铁芯延长结构相对的两个表面上开设的上槽和下槽中；单层整距绕组端部的绕组线圈的初始相位θ的取值范围是 [(nπ
‑
60
°
)
‑
(L/τ)*π]～[(nπ+60
°
)
‑
(L/τ)*π]，L为相邻电机间的间距，n为大于等于的奇数，θ大小取60度的倍数。
[0008]电机绕组为三相电，电流由铁芯延长结构上的绕组线圈输入，经过一端单层整距叠绕组，流入电机双层短距叠绕组中，经双层短距叠绕组流入到电机另一端延长结构单层
整距绕组中。
[0009]本专利技术的有益效果为：本方案通过在中低速磁浮列车直线感应电机两端增加延长结构后，使得相邻直线感应电机之间的间距小于两个电机极距长度；初始相位调整后，可以保证运行前方电机出口区域产生的拖尾效应波，其相位与后方电机入口区域气隙磁场相位基本相同，从而可以补偿后方电机的入口区域气隙磁场，使得后方电机气隙磁场增强，因此有效地补偿了直线感应电机在高速下纵向端部效应带来的牵引力损失，提升了后方电机的牵引力。
[0010]进一步的，上槽和下槽的深度小于铁芯齿槽的深度；上槽和下槽的齿槽形状相同。上槽和下槽的槽深小于铁芯齿槽的槽深，主要是因为铁芯延长结构中的绕组为单层绕组，而铁芯齿槽中为双层短距叠绕组。上槽和下槽中通过的等效电流为铁芯齿槽中的一半。槽的尺寸变化会给电机性能带来影响，上槽和下槽的齿宽比与铁芯齿槽一致，槽深若太长会使铁芯轭部高度变窄，轭部高度太窄会使铁芯过饱和。
[0011]进一步的，与双层短距叠绕组相邻的单层整距绕组的一相绕组的相序与其相邻的双层短距叠绕组的一相绕组的相序相反。铁芯延长结构上的绕组磁极方向需与定子铁芯端部绕组的磁极相反，从而发挥直线感应电机的功能。
[0012]进一步的，铁芯延长结构的一端与非延长结构边端连接处的空槽数量N＝M* (1
‑
y)，y为双层短距叠绕组的节距，M为电机一对磁极的槽数。由于双层短距叠绕组的结构对直线电机的影响，铁芯齿槽的两端会有M*y个仅有一层线圈的半填充槽。半填充槽在铁芯齿槽两端包括上层无绕组和下层无绕组两种类型。铁芯延长结构一段增加空槽是为了使电机的上层无绕组或下层无绕组的空槽数为电机一个极的槽数M，从而不改变气隙磁场相序，因此一端需要增加M(1
‑
y) 个空槽。
[0013]进一步的，双层短距叠绕组的线圈分别放置在不同槽的上层和下层，前后线圈的线棒在端部上下相叠，并且前后相邻的两个线圈的节距小于极距。双层短距叠绕组由于其短距结构可以平衡电机气隙磁场高次谐波，本专利技术中的单层整距绕组结构主要是为了减小电机两侧横向宽度，从而在不改变原有悬浮架结构的情况下，电机可伸入悬浮架横向端部与轨道间的间隙中，使列车相邻两电机间距小于两倍电机极距长。
[0014]进一步的，铁芯延长结构的长度等于电机极距。根据纵向端部效应的特征，速度较高情况时，若相邻两电机的间距处于一个电机极距到两个电机极距之间，并且后一电机的初级绕组相位加上两电机间距对应的相位与前一初级绕组相位相差不大时，运行前方电机尾部的拖尾效应能够增强两电机间隙的气隙磁场。
[0015]进一步的，中低速磁浮列车的F轨相邻两个直线感应电机之间的间距L小于两个直线感应电机的极距长度。根据相邻电机间的间距L，通过改变后一个电机绕组线圈顺序的方法使得绕组线圈的初始相位改变，从而改变后一台电机绕组的初始相位θ，使θ+(L/τ)*π≈nπ，即[(nπ
‑
60
°
)
‑
(L/τ)*π]≤θ≤[(nπ+60
°
)
‑
(L/τ)*π]， n为大于等于1的奇数，为了便于后一个电机绕组相序的分布，θ大小取60度的倍数。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术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的附图做简单介绍。
[0017]图1为中低速磁浮列车直线感应电机示意图；
[0018]图2为定子铁芯和铁芯延长结构的示意图；
[0019]图3为双层短距叠绕组结构示意图；
[0020]图4为单层整距绕组结构示意图；
[0021]图5为铁芯延长结构与定子铁芯连接处绕组线圈相序示意图；
[0022]图6为中低速磁浮列车直线感应电机安装横截面示意图；
[0023]图7为直线感应电机安装示意图；
[0024]图8为普通直线感应电机结构示意图；
[0025]图9为普通直线感应电机、本专利技术直线感应电机前方电机、本专利技术直线感应电机后方电机牵引力对比曲线图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中低速磁浮列车直线感应电机，其特征在于，包括定子铁芯(1)、双层短距叠绕组(2)和铁芯延长结构(3)；所述定子铁芯(1)其中一个表面开设有固定双层短距叠绕组(2)的铁芯齿槽(9)；所述定子铁芯(1)两端分别设置有一个铁芯延长结构(3)；所述铁芯延长结构(3)包括单层整距绕组(301)，所述单层整距绕组(301)固定于铁芯延长结构(3)相对的两个表面上开设的上槽(302)和下槽(303)中；所述单层整距绕组(301)端部的绕组线圈(4)的初始相位θ的取值范围为[(nπ
‑
60
°
)
‑
(L/τ)*π]～[(nπ+60
°
)
‑
(L/τ)*π]，n为大于等于1的奇数，L为相邻电机间的间距，θ大小取60度的倍数。2.如权利要求1所述的中低速磁浮列车直线感应电机，其特征在于，所述上槽(302)和下槽(303)的深度小于铁芯齿槽(9)的深度；上槽(302)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王滢，余帆，张昆仑，刘方麟，刘世杰，陈绍宗，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：