[发明专利]一种用于直线电机的初级结构及其制造方法、直线电机

说明书

本申请提出了一种用于直线电机的初级结构及其制造方法、直线电机，该初级结构包括初级铁心、初级绕组以及冷却管道，其中，所述初级绕组包括设置于所述初级铁心上开设的多个线圈槽中的多匝初级线圈，所述冷却管道沿着所述初级结构的长度方向呈S形依次穿过所述多个线圈槽。利用该初级结构，使得冷却管道设置于线圈槽内，使线圈与冷却管道更加靠近，提高了散热效率和工作可靠性。

技术领域

本发明涉及直线电机领域，并且更具体地，涉及一种用于直线电机的初级结构和制造方法以及包含该初级结构的直线电机。

背景技术

在轨道交通技术领域，现有对直线电机的冷却通常包括以下两种方案，即日本三菱自然冷却直线电机和加拿大庞巴迪强迫风冷直线电机。日本三菱直线电机初级采用自然冷却方式，利用车辆运行时的走行风冷却直线电机初级铁芯和初级绕组，然而由于空气冷却效率较低，导致三菱直线电机初级体积大；加拿大庞巴迪直线电机初级采用强迫风冷方式，冷却装置由2台风机和冷却风道组成，利用风机的强迫通风对初级铁芯和初级绕组散热，冷却效率高，电机体积小，但是电机可靠性相当程度上依赖于风机的工作可靠性。

近来有相关的研发提出直线电机初级冷却方式均为水冷散热，例如《浅议水冷直线电机基于实践的散热改善》在初级铁芯轭部(顶部)均匀分布多个圆底斜口槽，槽内安装冷却管，初级绕组采用分数槽三看绕组形式，初级绕组及初级铁芯用环氧树脂整体灌封，电机热源为初级绕组，热量传递由初级绕组传递给初级铁芯，再由初级铁芯传递给冷却管带走热量；《水冷式永磁直线电机热性能与推力研究》中的短初级为动子，由齿绕绕组、初级铁芯以及安装在铁芯内部的水冷管道组成；长次级为定子，由交替排列的N级、S极永磁体和背铁组成，利用冷却水进行水冷散热。然而，它们所采用的冷却水管均为铜管，冷却水管安装位置位于初级铁芯上部(轭部)，直线电机初级热源热量(主要是初级绕组)通过传导方式传递到初级铁芯后，由冷却水管带走。该技术方案存在以下问题：1)冷却水管的布置距离热源(初级绕组)较远，热量传递效率降低；2)冷却水管材质为铜管，增加直线电机初级重量；3)如果考虑到直线电机初级与车体的安装固定方式，冷却水管的布置存在空间干涉问题；4)成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种用于直线电机的初级结构及其制造方法、包含该初级结构的直线电机，通过使冷却管道呈S形依次穿过每个线圈槽，既能提升散热效率又能满足高可靠性的工作要求，同时节省了成本。

第一方面，本申请提出了一种用于直线电机的初级结构，包括初级铁心、初级绕组以及冷却管道，其中，所述初级绕组包括设置于所述初级铁心上开设的多个线圈槽中的多匝初级线圈，所述冷却管道沿着所述初级结构的长度方向呈S形依次穿过所述多个线圈槽。利用该初级结构，使得冷却管道设置于线圈槽内，使线圈与冷却管道更加靠近，提高了散热效率和工作可靠性。

在第一方面的一个实施方式中，还包括连接机构，其用于在线圈槽外部将所述冷却管道与所述初级线圈固定连接。通过该实施方式，连接机构使得冷却管道和初级线圈结合在一起，在线圈槽外部最大程度地提高了散热效率。

在第一方面的一个实施方式中，所述连接结构为套管、扎带、尼龙绳中的一种。

在第一方面的一个实施方式中，所述冷却管道从所述初级铁心的第一端部处的线圈槽穿入，呈S形依次穿过所述多个线圈槽，并从与所述第一端部相对的第二端部处的线圈槽穿出。通过该实施方式，使得能够对初级铁心的全部长度上实现对初级线圈的散热。

在第一方面的一个实施方式中，在所述线圈槽内部，在所述冷却管道上方朝着槽口方向依次设置槽口垫条和槽楔。通过该实施方式，使得在线圈槽内部，初级线圈与冷却管道相对位置固定，避免冷却管道松动而出现散热不稳定，降低结构可靠性。

在第一方面的一个实施方式中，所述冷却管道两端设置有用于连接冷却水循环系统的接头。