[发明专利]混合型高温超导直线磁浮同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及直线同步电动机，特别是利用高温超导线圈和高温超导块材磁悬浮的混合型 直线同步电动机，该电动机可广泛应用于交通运输，如磁浮列车，特别是应用于飞机的电磁 弹射、航天器的磁浮发射等。

背景技术

目前，常规单边型和双边型直线电动机在一些领域已经得到了较广泛应用。其中单边型 直线电动机由于电机初级和次级之间有较大的法向吸引力，因此在电机两侧需要辅助滑轨用 于电机动子的支撑、定位和导向，因此不可避免地带来滑动摩擦力，增加了系统的损耗。同 样，双边型直线电动机也需要辅助滑轨用于动子的定位、支撑和导向，随之也带来了相应的 滑动摩擦。

在一些特殊应用场合(如航空母舰上的飞机电磁弹射系统)，为了达到所需要的推力， 常规直线感应电动机和永磁直线同步电动机受自身材料性能的限制，需要做得非常庞大，使 得电机损耗剧增，体积和重量超过应用场合所能承受的限度，限制了电机实际应用可行性。

为此，现有技术中出现了利用磁悬浮技术的直线电动机，如中国发明专利申请 CN101478272A中公开了一种直线感应斥浮电动机，包括动子铁心、定子基座、定子绕组、悬 浮永磁体以及激励绕组，定子绕组设置在定子基座的上端驱动所述的动子铁心转动，悬浮永 磁体与所述的激励绕组相对设置，其中悬浮永磁体设置在动子上，激励绕组设置在定子基座 上，悬浮永磁体为水平和垂直布置的列阵永磁体，且与磁力绕组相对一侧的磁场强度高于永 磁体另一侧的磁场强度。新装置将Halbach阵列永磁体安装在动子上，与定子基座上的激励 绕组在运动过程中形成斥浮力，使动子悬浮实现无接触、无摩擦，在牵引力作用下达到高速 运行。采用单边长初级直线感应电机提供推力，解决了磁悬浮发射中，运动部分不易提供电 源的问题。

在磁悬浮列车应用方面，目前有应用高温超导线圈磁体作为直线电机次级并同时用于悬 浮导向的超导直线电动机用于列车的推进。但在实际应用中存在的缺点是，在列车处于静止 或低速行驶时，列车无悬浮导向力或悬浮力小得不足于浮起车体，因此需要辅助的滑轮系统 用于列车的支撑与低速行驶。这增加了磁悬浮列车系统和轨道系统设计的复杂度和实际运行 的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种由采用高温超导线圈的高温超导直线 同步电动机和采用高温超导块材磁体的高温超导磁悬浮机构组成的混合型高温超导直线悬浮 同步电动机，以提高直线电机的推力、速度、效率等综合性能，消除滑动摩擦力、降低能耗 、减小直线电动机的体积和重量等。

本发明的技术方案如下：

一种混合型高温超导直线磁浮同步电动机，包括由安装在机架上的双边定子和位于定子 之间的高温超导线圈动子组成的高温超导直线同步电动机，双边定子关于高温超导线圈动子 对称，其特征在于，该电动机还包括永磁轨道定子和位于永磁轨道定子上方的高温超导块材 磁体悬浮动子，高温超导线圈动子安装在高温超导块材悬浮动子上方，高温超导线圈通过电 流引线连接到供电装置。

本发明的附加技术方案如下：

优选地，所述的供电装置包括在高温超导线圈动子顶部固定的动子托架，托架上安装有 给高温超导线圈提供直流电源的电刷，与电刷接触的电极端子通过连接件固定在机架上；电 刷有两个端子，分别接由直流电源供电的正负电极端子。高温超导直线同步电动机的定子作 初级，采用三相绕组结构。

优选地，为高温超导线圈提供三相交流电，所述的电刷结构有三个端子，分别接由三相 交流电源供电的三个电极端子。高温超导直线同步电动机定子作次级，采用常规永磁体或电 磁体结构。

优选地，所述的高温超导线圈采用直流电源供电，供电装置是安装在悬浮动子上的车载 直流电源。

优选地，所述的高温超导线圈采用三相电源供电，供电装置是安装在悬浮动子上的车载 三相电源。

优选地，所述的供电装置包括一个充电接口和一个切换开关，在充电状态下，充电接口 与外部电源连接，在充电结束后，充电接口与外部电源断开，切换开关闭合，连通充电接口 ，高温超导线圈形成一个闭合环路，从而得到高温超导线圈永久磁体。高温超导直线同步电 动机的定子作初级，采用三相绕组结构。