[发明专利]直线电机的初级绕组及直线电机

说明书

本发明第一方面提供一种直线电机，直线电机包括初级组件和次级组件，初级组件包括：m相初级绕组和初级铁芯，其中m为正整数，每一相绕组包括相互串联的多个线圈，初级铁芯具有沿着直线电机延伸方向布置的多个槽，槽用于安置线圈：直线电机的同一极、同一相下的相邻的多个槽内分别具有的线圈边能够具有不同的匝数。采用本发明的技术方案，能够不改变现有中低速磁浮车辆或者直线电机驱动轮轨车辆直线电机的初级铁芯结构而提升性能指标。本发明还提供了上述直线电机的初级绕组。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体地说，涉及一种涉及轨道交通领域用直线电机，特别是短定子直线异步电机。

背景技术

磁浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的列车系统。它依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道的无机械接触，并利用直线电机驱动列车运行。按照车辆运行速度来划分，磁浮列车可以分为高速和中低速两种类型：高速磁浮列车运行最高速度可达500km/h以上，采用EMS和EDS两种悬浮方式，适用于长大干线和大城市间的旅客运输；中低速磁浮列车运行速度在100km/h左右，主要采用EMS悬浮方式，特别适合城市内部或城市与卫星城之间的运输。

现有中低速磁浮列车的工作原理为：列车的悬浮力由悬浮系统提供，在车体下部安装的电磁铁吸引F形钢轨的下方，与之发生反作用将列车浮起，电磁铁与轨道之间的空隙由空隙传感器对电流值进行控制，以保证悬浮力和空隙的恒定；牵引力是由中低速磁浮列车上的直线感应电机来实现的，车辆上搭载VVVF逆变器对直线感应电机供电，在其线圈中产生直线运动的行波磁场，感应轨道侧安装的铝板，铝板中产生感应涡流，涡流场与行波磁场相互作用产生车辆运动所需的牵引力。

由于直线异步电机初级铁芯断开而导致三相阻抗不对称，每相绕组适合串联(并联支路数为1)而不适合并联(不同并联支路间会产生很大的环流)；初级绕组串并联方式的限制给提升直线异步电机性能带来不利因素。原因如下：

1)由于直线异步电机的结构特殊性，直线异步电机的初级绕组采用串联方式而不能采用并联方式；

2)现有技术方案中，初级绕组匝数分为3匝和2匝两种结构，各自存在明显优缺点：如图当初级绕组匝数为3匝时，每相串联匝数较多，在低速段以较小的电流即可提供较高的牵引力；但是高速段，恒压输出，绕组匝数多，电抗分量大，电流小，所能发挥的牵引力小，高速牵引能力较弱；

当初级绕组匝数为2匝时，每相串联匝数较少，在列车低速段时需以较大的电流来提供牵引力，但受逆变器输出电流限制，牵引力可能满足不了整车要求；在高速段，恒压输出，绕组匝数少，电抗分量小，电流较大，能发挥更高的牵引力，高速牵引能力较强。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提出的一种直线电机，通过优化直线异步电机初级绕组结构，直线异步电机性能在低速段和高速段均能发挥较高的牵引性能，以提升直线电机性能指标，同时结构、工艺简单，制造成本不会显著增加。

本发明第一方面提供一种直线电机，直线电机为P极电机，其中P为2以上正整数，直线电机包括初级组件和次级组件，初级组件包括：初级绕组，初级绕组为m相绕组，其中m为正整数，每一相绕组包括相互串联的多个线圈，初级铁芯，初级铁芯具有沿着直线电机延伸方向相互间隔初级槽距地布置的多个槽，槽用于安置线圈：直线电机的同一极、同一相下的相邻的q个槽内分别具有第1线圈边至第q线圈边，并且第1线圈边至第q线圈边能够具有k种不同的匝数，其中q、k为2以上正整数。

优选地，m为3的整数倍。

优选地，第1线圈边至第q线圈边能够具有两种不同的匝数。

优选地，相互串联的多个线圈的线圈边的匝数依次构成具有周期的序列。

优选地，第1线圈边至第q线圈边中的每一线圈边与其所在槽的相邻槽内的另一线圈边具有不同的匝数。