专利摘要
无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置，涉及一种直线电机。该装置包括可控变频电源(12)和高温超导直线电机；高温超导直线电机包括：初级组件、次级导体板(2)、次级导磁钢板(7)和气隙(6)。高温超导绕组、上无磁绕组支架(4-1)和下无磁绕组支架(4-2)组成初级组件，置于低温容器(8)中。初级组件中的上无磁绕组支架和下无磁绕组支架上各设六组线圈支撑，每组线圈支撑固定五个高温超导绕组，每组两个水平、一个垂直、两个与垂直成45°的高温超导绕组，共三十个高温超导绕组安装在上无磁绕组支架的凹形槽与下无磁绕组支架的凹形槽中。使用该装置，损耗明显减小，制冷费用大幅减小。
说明书
技术领域
本发明涉及一种直线电机驱动装置，特别是涉及一种无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置。
背景技术
城市轨道交通车辆现在大多都是依靠轮轨来牵引和制动，它还存在全天候运行特性较差，机械振动和噪声较大，车辆轻量化和小型化相对困难等缺点。直线感应电机运载系统是采用直线感应电机驱动的新型城市轨道交通模式，系统用轮轨完成其支撑和导向，依靠直线感应电机所产生的电磁力来推进。因此这种系统取消了旋转电机驱动所必须的滚动轴承、传动齿轮。车辆具有很强的加、减速性能、曲线通过性能和爬坡能力，运行平稳性高，更容易实现小编组，高密度，自动驾驶的运行模式，运营适应性较好。目前全世界已有多个国家多条直线感应电机驱动地铁线路投入商业运营，直线感应电机运载系统正在逐渐成为城市轨道交通的首选模式。
直线感应电机运载系统由于车载定子与地面转子是处在一个相对直线运动的弹性轴箱垂向弹性定位系统间，不可避免地会造成初级铁芯底部平面和铁路次级导体板上表面之间间隙气隙的变化，因此气隙设计得不能太小，一般在12mm左右。再加上直线感应电机的端部效应，漏磁场较大，效率和功率因数较低就成为了直线电机系统的最大问题。
近来铋Bi和钇Y系高温超导导线的工业化生产水平有明显提高，用高温超导导线替代铜导线已成为可能。美国已经完成了36.5MW的高温超导同步电机的研制，电机的转子用Bi系高温超导导线绕制而成；美国现在正进行10MW超导风电电机的研制，电机的转子用Y系高温超导导线绕制而成；日本超导磁悬浮试验列车用Bi系导线制成的高温超导磁体代替低温超导磁体的工作也取得了成功。由于超导材料的载流能力比铜导线高百倍以上，超导电机的有效磁场可以设计的很高，非常适合于轨道交通驱动用直线电动机需要大气隙的工作特点，甚至初级线圈可以采用空心结构，电机的损耗和噪声都可以下降，体积和重量的可大幅度降低。
公开号CN101340134所公开的，发明名称：轨道交通用高温超导直线电机驱动装置，该装置包括：可控变频电源和高温超导直线电机。可控变频电源包括变频电源和控制器。高温超导直线电机包括：高温超导绕组和初级铁芯组成初级组件、固定在两轨之间轨枕上的次级导体板和次级导磁钢板、气隙。高温超导绕组采用饼式结构、跑道型截面。初级组件置于低温容器中，低温容器通过冷却液进管和冷却液出管与冷却设备相通。浸泡在液氮中的初级铁芯所产生的热量全部由冷却液散发，这样会消耗较多的液氮，直线电机的主要损耗来自初级铁芯中，由于初级铁芯放置在低温容器中冷却，增加了高温超导直线电机的运行成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，减少液氮的消耗，提供一种无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置。
本发明解决其技术问题的技术方案：
一种无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置，该装置包括可控变频电源和高温超导直线电机。所述的可控变频电源包括变频电源和控制器。
所述高温超导直线电机包括：初级组件，固定在两轨之间轨枕上的次级导体板和次级导磁钢板，气隙，初级组件置于低温容器中，在低温容器的底面与初级组件之间设绝缘层，低温容器通过冷却液进管和冷却液出管与冷却设备相通。在低温容器的底面与初级组件之间设绝缘层。
所述的初级组件包括高温超导绕组和无磁绕组支架，高温超导绕组安装在无磁绕组支架上。所述的高温超导绕组采用饼式结构、跑道型截面。高温超导绕组与可控变频电源连接；
所述无磁绕组支架包括上无磁绕组支架和下无磁绕组支架，采用连接杆和螺母将上无磁绕组支架、下无磁绕组支架连接在一起；无磁绕组支架和下无磁绕组支架采用非磁绝缘材料制成；无磁绕组支架固定在转向架上。
所述的下无磁绕组支架上设六组线圈支撑，每组设四个垂直凹形槽、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽、与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽、与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽。
上无磁绕组支架上设六组线圈支撑，每组设四个垂直凹形槽、与垂直凹形槽左右成45°的左四个凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽。
所述的上无磁绕组支架和下无磁绕组支架上的四个垂直凹形槽的中心线在一个平面上；与垂直凹形槽成45°的左四个水平凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个水平凹形槽的中心线各在一个平面上。
所述的高温超导绕组包括：第一高温超导绕组、第二高温超导绕组、第三高温超导绕组、第四高温超导绕组、第五高温超导绕组、第六高温超导绕组......第二十六高温超导绕组、第二十七高温超导绕组、第二十八高温超导绕组、第二十九高温超导绕组、第三十高温超导绕组。
第一高温超导绕组和第五高温超导绕组分别安装在下无磁绕组支架的与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽和与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽中；
第二高温超导绕组和第四高温超导绕组分别安装在下无磁绕组支架和上无磁绕组支架的与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽和与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽凹形槽中；
第三高温超导绕组安装下无磁绕组支架和上无磁绕组支架上的垂直凹形槽中；
......
第二十六高温超导绕组和第三十高温超导绕组分别安装在下无磁绕组支架和上无磁绕组支架的与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽和与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽中；
第二十七高温超导绕组和第二十九高温超导绕组分别安装在下无磁绕组支架和上无磁绕组支架的与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽和与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽凹形槽中；
第二十八高温超导绕组安装下无磁绕组支架和上无磁绕组支架上的垂直凹形槽内。
本发明和已有技术相比所具有的有效效果是：
在结构上，本发明的初级组件由高温超导绕组安装在无磁绕组支架上形成舍弃高温超导直线电机内初级铁芯的结构，完全消除了初级铁芯内部的交流损耗，明显降低了高温超导直线电机制冷费用，进一步发挥其优越的电磁特性。交流损耗主要来自初级铁芯内部的损耗，高温超导直线电机总损耗会降低80％以上；本发明相邻高温超导绕组横截面与水平面的夹角顺时针转动45°，这种高温超导绕组排列结构会形成高温超导绕组上部磁通稀疏下部磁通稠密的电磁场分布，使位于高温超导绕组下部的次级导体板和次级导磁钢板附近的磁通密度增强，提高电机的效率和增大直线电机的牵引力，高温超导绕组上部磁通稀疏会减小直线电机的漏磁，同时，高温超导绕组上部磁通稀疏，起着自屏蔽的作用，有效地防止磁场向空间辐射。
附图说明
图1无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置示意图。
图2图1中局部a处的放大图。
图3无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置的初级组件三维图。
图4无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置的左视图。
图5无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置的连接示意图。
图6下无磁绕组支架三维图。
图7下无磁绕组支架主视图。
图8图7中局部c处的放大图。e
图9图8中A-A剖视图。
图10上无磁绕组支架三维图。
图11上无磁绕组支架主视图。
图12图11中局部e处的放大图。
图13图12中B-B剖视图。
图14上无磁绕组支架和下无磁绕组支架用连接杆和螺母的连接示意图。
冷却通道入口1，次级导体板2，第一高温超导绕组3-1、第二高温超导绕组3-2、第三高温超导绕组3-3、第四高温超导绕组3-4、第五高温超导绕组3-5......第二十六高温超导绕组3-26、第二十七高温超导绕组3-27、第二十八高温超导绕组3-28、第二十九高温超导绕组3-29、第三十高温超导绕组3-30，下无磁绕组支架4-2，上无磁绕组支架4-1，列车转向架5，气隙6，次级导磁钢板7，低温容器8，连杆9、绝缘层10、冷却设备11、可控变频电源12、冷却通道出口13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
一种无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置，见图1、图5，该装置包括可控变频电源12和高温超导直线电机。所述的可控变频电源12包括变频电源和控制器。
所述高温超导直线电机包括：初级组件，固定在两轨之间轨枕上的次级导体板2和次级导磁钢板7，气隙6，初级组件置于低温容器8中，在低温容器8的底面与初级组件之间设绝缘层10，低温容器8通过冷却液进管1和冷却液出管13与冷却设备11相通。
所述的初级组件包括高温超导绕组和无磁绕组支架。高温超导绕组安装在无磁绕组支架上。所述的高温超导绕组采用饼式结构、跑道型截面。高温超导绕组与可控变频电源连接。
所述无磁绕组支架，如图6～图14，无磁绕组支架包括：上无磁绕组支架4-1和下无磁绕组支架4-2，采用连接杆和螺母将上无磁绕组支架4-1、下无磁绕组支架4-2连接在一起；上无磁绕组支架4-1和下无磁绕组支架4-2采用非磁绝缘材料制成；无磁绕组支架固定在转向架上。
所述的下无磁绕组支架4-2上设六组线圈支撑，每组设四个垂直凹形槽、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽、与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽、与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽。
第一组设四个垂直凹形槽14-3、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽14-2、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽14-4、与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽14-1、与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽14-5，如图6～图9。
......
第六组设四个垂直凹形槽14-28、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽14-27、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽14-29、与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽14-26、与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽14-30，如图6所示。
下无磁绕组支架4-1的横向四个凹形槽的每两个之间，设三个纵向凹形槽，如图8和图9。以便于冷却剂流动，有利于高温超导绕组的冷却。
下无磁绕组支架4-1设孔15，96个。
上无磁绕组支架4-1上设六组线圈支撑，每组设四个垂直凹形槽、与垂直凹形槽左右成45°的左四个凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽。
第一组设四个垂直凹形槽17-2、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽17-1、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽17-3，如图10。
......
第六组设四个垂直凹形槽17-17、与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽17-16、与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽17-18，如图10。
所述的上无磁绕组支架4-1和下无磁绕组支架4-2上的四个垂直凹形槽的中心线在一个平面上；与垂直凹形槽成45°的左四个水平凹形槽、与垂直凹形槽成45°的右四个水平凹形槽的中心线各在一个平面上，如图10～图13。
上无磁绕组支架4-2设孔16，96个。
所述的高温超导绕组包括：第一高温超导绕组3-1、第二高温超导绕组3-2、第三高温超导绕组3-3、第四高温超导绕组3-4、第五高温超导绕组3-5......第二十六高温超导绕组3-26、第二十七高温超导绕组3-27、第二十八高温超导绕组3-28、第二十九高温超导绕组3-29、第三十高温超导绕组3-30，如图1和图3。
第一高温超导绕组3-1和第五高温超导绕组3-5分别安装在下无磁绕组支架4-2的与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽和与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽中；
第二高温超导绕组3-2和第四高温超导绕组3-4分别安装在下无磁绕组支架4-2和上无磁绕组支架4-1的与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽和与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽凹形槽中；
第三高温超导绕组3-3安装下无磁绕组支架4-2和上无磁绕组支架4-1上的垂直凹形槽中；
......
第二十六高温超导绕组3-26和第三十高温超导绕组3-30分别安装在下无磁绕组支架4-2和上无磁绕组支架4-1的与垂直凹形槽成90°的左四个水平凹形槽和与垂直凹形槽成90°的右四个水平凹形槽中；
第二十七高温超导绕组3-27和第二十九高温超导绕组3-29分别安装在下无磁绕组支架4-2和上无磁绕组支架4-1的与垂直凹形槽成45°的左四个凹形槽和与垂直凹形槽成45°的右四个凹形槽凹形槽中；
第二十八高温超导绕组3-28安装下无磁绕组支架4-2和上无磁绕组支架4-1上的垂直凹形槽内。
所述低温容器8为长方体形状的箱形结构，低温容器8的壁由双层无磁不锈钢制成，双层之间抽成真空，如图1。
在低温容器8底部放入绝缘层10后，再把绕组冷却组件放进低温容器8底部的绝缘层10上，再进行封装，形成初级组件，如图4。
高温超导绕组使用超导材料铋2223Bi2223或钇钡铜氧YBCO带材制成或其它高温超导材料。
参照图1，高温超导绕组底部平面和次级导体板2上表面间不产生意外接触的安全高度为气隙6的高度为11～25mm。
空气隙的长度则根据具体的单元超导涡流驱动装置的驱动力调整，气隙的长度越长，驱动力越大。
可控变频电源12和超导冷却系统采用目前公知的设备。
无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置用于轨道交通线路上时，
高温超导直线电机、冷却设备11、可控变频电源12安置在列车上。
下面对本发明无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置的工作过程做出说明。
当列车驱动时，高温超导绕组中通以三相交流电，经次级导体板2和次级导磁钢板7以及气隙6形成闭合磁路。在次级导体板2中产生涡流，这样，在高温超导绕组形成的电磁场与次级导体板2上的涡流产生的驱动电磁力使列车启动。高温超导绕组由于损耗产生的热由冷却液冷却。
无铁芯型轨道交通用高温超导直线电机驱动装置专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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