[发明专利]一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机

说明书

本发明公开一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机，包括作为次级的多个高温超导带材堆叠结构、冷却系统和双边对置初级单元；高温超导带材堆叠结构为多片超导带材片体堆砌、封装或热熔形成的块状结构；冷却系统包括内装冷却液的低温容器，低温容器左右两侧壁上均设有多个安装凹槽，高温超导带材堆叠结构嵌设于各安装凹槽内；双边对置初级单元包括双边铁芯和铜绕组；双边铁芯为对称结构，左右两侧板内侧均设有多个定子齿；铜绕组采用整距排布方式绕制于定子齿上；冷却系统设置于双边铁芯的气隙内，且各高温超导带材堆叠结构分别正对于同侧的定子齿。本发明推力密度高，电能损耗小，带负载能力强，运行速度快，便于磁体磁化。

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，具体为一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机。

背景技术

 受限于传统永磁材料的发展，常规永磁材料产生的最大磁场在1.5 T左右；这也在很长一段时间限制了永磁同步直线电机的发展。高温超导磁体的出现改善了这一局面，如何将超导磁体应用于直线电机也成了一个研究热点，现有报道，将超导带材裁剪成片状并制成块状结构，经过磁化后能够产生的磁场高达17.7 T， 用其替换传统永磁直线电机上永磁材料，能够在大气隙的情况下，极大的提升电机的推力密度和运行效率。

尽管将堆叠磁体应用于直线电机优势明显，但是同样面临着一个问题：充磁机每次只能对一个磁体进行磁化，磁化后又如何装配固定也是个问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种推力密度高，电能损耗小，带负载能力强，运行速度快，便于磁体磁化及次级采用了高温超导带材堆叠结构的直线驱动装置。技术方案如下：

一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机，包括作为次级的多个高温超导带材堆叠结构、冷却系统和双边对置初级单元；

所述高温超导带材堆叠结构为多片超导带材片体堆砌后，封装或热熔形成的块状结构；

所述冷却系统包括内部装有冷却液的低温容器，低温容器左右两侧壁上均设有多个横向排布的安装凹槽，所述高温超导带材堆叠结构嵌设于各安装凹槽内；

所述双边对置初级单元包括双边铁芯和铜绕组；所述双边铁芯为对称结构，包括底板和竖直固定于底板上的左右两侧板，左右两侧板内侧均设有多个呈横向排布的定子齿；所述铜绕组采用整距排布方式绕制于定子齿上；

所述冷却系统设置于双边铁芯左右两侧定子齿间的气隙内，且各高温超导带材堆叠结构分别正对于同侧的定子齿。

进一步的，所述低温容器顶部设有容器盖，容器盖上设有冷却液进出口和温度传感器安装口。

更进一步的，所述低温容器外侧还设有用于固定高温超导带材堆叠结构的封装壳体，所述封装壳体由具有真空夹层的保温材料制成。

更进一步的，所述整距排布方式为：每个定子齿上只绕制一个绕组线圈，且相邻两绕组线圈的电流方向相反。

更进一步的，所述超导带材片体为含有YBCO材料的涂层超导带材，采用平行纵向放置。

本发明的有益效果是：本发明采用了超导带材堆叠磁体作为直线电机的次级，堆叠磁体经过磁化后，产生的磁场强度远远超过传统永磁材料，在大气隙工况下，能极大的提高电机的推力密度以及效率；其次，采用双边对置初级，在气隙中能产生较大的磁场强度，整距绕组结构绕线简单更能减少铜线的用量和降低铜耗；当往绕组接头通入直流电或者特定波形的交变电流时，整个初级就是一个多级阵列式的恒定充磁机或者脉冲充磁机，当往绕组接头通入逆变后交流电时，整个初级又是一个双边定子；极大的简化了带材堆叠结构的磁化过程以及解决了一直以来，磁体磁化后的装配困难的问题。

附图说明

图1为采用了高温超导带材堆叠结构的双边直线电机整体结构示意图。

图2为高温超导带材堆叠结构的结构示意图。