[发明专利]外螺线转子永磁电机及永磁悬浮轮轨车路系统

说明书

提供一种外螺线转子(1)永磁电机及永磁悬浮轮轨车路系统。该永磁电机包括定子电枢(2)、外转子(1)、轴承(13)和控制系统；外转子(1)为外螺线转子，即在外转子(1)上设有按螺旋线排布且带有永磁体的螺旋块(4)，螺旋块(4)的磁极方向为外转子(1)的径向且相临磁极为N、S极交替排布；定子电枢(2)由定子叠片(7)叠成，并形成按螺旋线排布的螺旋形沟槽(9)，螺旋形沟槽(9)的螺距与外转子(1)的螺距相同，螺旋形沟槽(9)内缠绕螺旋线圈(10)。该永磁电机在电机的外部设置外螺线转子(1)，在相同的外径下获得更大的输出动力。外螺线转子(1)永磁电动发电机适用于磁悬浮车辆的高效驱动和高效发电回收刹车。

技术领域

本发明涉及电动机和磁悬浮列车技术领域，具体涉及永磁悬浮列车的直线电机驱动系统及悬浮导向定位系统。

背景技术

磁悬浮列车的直线驱动电机现有技术是采用直线同步电机或直线异步感应电机。由于实际应用的现实情况要求直线电机与轨道间可以接受的最小间隙至少达到8毫米以上，因而比磁力间隙只有0.5-1毫米的现有旋转电机的效率低很多。

工业上三相异步电机结构简单，维护简单，因而大量普及，但存在明显铁损和铜损，即使采用变频调速控制技术，也存在低速时效率低下的缺陷。永磁同步电机效率较高，但变频同步控制系统较复杂。永磁直流有刷电机效率较高，但电刷易磨损，故障率较高。开关磁阻电机，耐高温性强，但存在较大铁损，因没有永磁体，不能直接用于发电。而优良的高速列车驱动技术既要求电机在任何速度下都能保持很高的驱动效率，又要求在车辆减速时的能量通过电机高效发电而回收能量。上述这些电机虽然有的能够实现这个功能，但美中不足的是，效率较低。

采用EMS磁旋浮列车技术建设的轨道成本通常要比常规轮轨技术的高速铁路的成本的高出约50％以上，目前认为建设磁悬浮高速铁路的成本想低于常规轮轨技术的高速铁路的成本是不可能实现的。

在公路上开行磁悬浮汽车至今为止依然是梦想。

发明内容

技术问题

本发明旨在克服上述技术中存在的不足之处，提供一种具有更为紧凑结构和高效率的外螺线转子永磁电机，使整机结构尺寸减小，重量降低，在相同的外径下获得更大的输出动力。同时电机在任何速度下都能保持很高的驱动效率和发电效率。这种外螺线转子永磁电机用于磁悬浮铁路和公路系统上，按不同空间结构排布，可以高效驱动和高效发电回收刹车动能，使建设磁悬浮高速铁路公路交通的成本低于常规轮轨技术的高速铁路公路的成本成为可能；所述外螺线转子永磁电机也可适用于超高层楼房的磁悬浮电梯的高效节能改造。

技术方案

本发明解决的技术方案是这样实现的：

一种外螺线转子永磁电机，包括定子电枢、外转子、轴承、控制系统；

所述外转子为外螺线转子，即在外转子上设有按螺旋线排布且带有永磁体的螺旋块，所述螺旋块的磁极方向为外转子的径向且相邻磁极为N、S极交替排布；

所述定子电枢由定子叠片叠成，并形成按螺旋线排布的螺旋形沟槽，所述定子电枢的螺旋形沟槽螺距与外转子的螺距相同，所述螺旋形沟槽内缠绕螺旋线圈。

进一步的，为增强靠近所述定子电枢附近的磁场，提高电机的效率，所述外螺线转子还包括周向永磁体，所述周向永磁体夹置于相邻的螺旋块之间，沿圆周方向设置于所述螺旋块的近外转子轴线端，并与螺旋块形成螺旋形HALBACH磁体结构排布。

进一步的，为保证外螺线转子的刚度，所述电机还包括一层以上螺旋形转子骨架，其上的螺旋形沟槽与所述外转子螺距相同，并与所述螺旋块的位置相对应；所述转子骨架为非导磁性材料或导磁性材料，或者是两种材料焊接复合而成。