專利名稱：高速磁浮車輛懸浮磁鐵及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于電磁鐵，特別是關(guān)于高速磁浮車輛的懸浮磁鐵及其制造方法。
背景技術(shù)：
常導(dǎo)電磁懸浮技術(shù)(EMS)領(lǐng)域中的高速磁浮車輛的懸浮磁鐵安裝在車輛底部的托架上，與軌道的長(zhǎng)定子相對(duì)應(yīng)，例如德國(guó)TR型磁浮列車，是屬于吸力型的磁浮列車，它的優(yōu)點(diǎn)是將驅(qū)動(dòng)力(即縱向牽引力)與垂直方向的懸浮力兩個(gè)系統(tǒng)合二為一，既使列車向上吸起懸浮在軌道梁上，又沿軌道梁作無接觸摩擦的高速運(yùn)動(dòng)，呈一種飛行狀態(tài)。早在上世紀(jì)七十年代，德國(guó)展開了EMS技術(shù)研究，開發(fā)了一系列專利技術(shù)，其中關(guān)于懸浮磁鐵的專利有GB2095044A、DE3110339、US4728382、PCT/DE97/00294、PCT/DE97/00200等，它們均對(duì)懸浮磁鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造方法作了描述，這些現(xiàn)有技術(shù)涉及的懸浮磁鐵包含鐵芯和線圈兩部分，該鐵芯的芯片A(見圖1)上開設(shè)有兩個(gè)銷孔，用兩根銷棒B穿過該銷孔將眾多的芯片A固定在兩個(gè)端板C之間構(gòu)成鐵芯，再將預(yù)先做好的整體式絕緣襯套D套在該鐵芯上后，于該絕緣襯套上繞制線圈繞組，最后浸絕緣漆，干燥。這樣的懸浮磁鐵結(jié)構(gòu)，特別是其鐵芯芯片的結(jié)構(gòu)形式，使芯片上的磁力線在兩銷孔附近形成局部磁通密度飽和(見圖2所示)，而且銷棒在穿越銷孔時(shí)易與孔壁接觸破壞絕緣層，形成銷棒與芯片間的短路接觸，這都增加了渦流磁損，使磁極容易過熱，限制了懸浮能力的提高。同時(shí)，整體式的絕緣襯套D與鐵芯之間必然具有間隙，這一間隙中的空氣構(gòu)成了一個(gè)良好的隔熱保溫層，阻止磁極熱量向外傳導(dǎo)，其結(jié)果是懸浮磁鐵過熱損壞。為減少上述的隔熱保溫效果帶來的危害必須對(duì)懸浮磁鐵整體幾何尺寸的配合、安裝精度上都有很高的要求才行，這就使得現(xiàn)有的懸浮磁體的制造方法和工藝變得很復(fù)雜，制造成本也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速磁浮車輛懸浮磁鐵及其制造方法，解決其磁損大、線圈與鐵芯間存在隔熱保溫層和制造工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種高速磁浮車輛懸浮磁鐵，包含鐵芯和懸浮線圈，其特征在于該鐵芯的芯片和端板均在兩側(cè)邊相應(yīng)處開設(shè)鍵槽，該鍵槽內(nèi)設(shè)置有固定連接芯片和端板的銷鍵，在該鍵槽與該銷鍵間設(shè)置有絕緣層；該懸浮線圈由直接在鐵芯上包裹成形，且與鐵芯緊密貼合的內(nèi)絕緣襯套和直接繞制的勵(lì)磁線圈組成。
進(jìn)一步，該鍵槽為矩形、燕尾形或兩端弧形。
進(jìn)一步，該銷鍵兩端分別用螺釘與端板固定。
進(jìn)一步，該線圈為由鋁箔或銅箔和絕緣薄膜繞制的線圈。
一種上述懸浮磁鐵的制造方法，其特征在于1)將雙面涂耐高溫絕緣膠的芯片疊合后在加溫條件下施壓，使各芯片粘結(jié)成一體；2)安裝兩端的端板，并在壓力下安裝銷鍵，裝配成鐵芯；3)鐵芯浸漆、烘干；4)用襯套材料直接包裹在該鐵芯上，形成緊貼鐵芯表面的內(nèi)絕緣襯套；5)在包覆有內(nèi)絕緣襯套的鐵芯上直接繞制勵(lì)磁線圈；6)整個(gè)磁鐵浸漆、烘干。
進(jìn)一步，將浸漆、烘干后的磁極放入鎧裝模內(nèi)用環(huán)氧樹脂進(jìn)行鎧裝。
本發(fā)明具有下述的有益效果1、由于芯片不再鉆孔，縮短了磁路，使其順暢、均勻，消除了局部磁通密度飽和現(xiàn)象，也減少了磁損，因此可適當(dāng)增加勵(lì)磁電流，提高懸浮力。
2、減輕和消除了磁鐵鐵芯過熱現(xiàn)象。
3、內(nèi)絕緣套和線圈直接在鐵芯上包裹纏繞，由于消除了內(nèi)絕緣套與鐵芯、線圈間的間隙，既保證了絕緣和散熱效果，又簡(jiǎn)化了制造工藝，同時(shí)還解決了線圈的定位問題。
4、由于鐵芯磁通密度均勻，可以在鐵芯上表面開設(shè)置齒槽，用于安裝直線發(fā)電機(jī)線圈，向車載電網(wǎng)提供電力。這樣使直線發(fā)電機(jī)的線圈與懸浮磁鐵的線圈共用一個(gè)鐵芯，節(jié)省了裝配空間，減輕了列車自重，又便于維護(hù)。
5、用鋁箔或銅箔替代漆包線或紗包線，增加了填充，使勵(lì)磁線圈具有較小的體積和電阻，能夠承載較大的勵(lì)磁電流，以獲得更大的懸浮承載能力。
6、采用環(huán)氧樹脂的外鎧裝，具有良好絕緣和導(dǎo)熱性能。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的懸浮磁鐵鐵芯結(jié)構(gòu)和內(nèi)絕緣套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的磁極磁密示意圖。
圖3是本發(fā)明的懸浮磁鐵分解結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4-1、4-2和4-3是本發(fā)明鐵芯芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的懸浮磁鐵組裝過程示意圖。
圖6是本發(fā)明的懸浮磁鐵組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是包覆內(nèi)絕緣套后的懸浮磁鐵示意圖。
圖8是繞制勵(lì)磁線圈過程示意圖。
圖9是鎧裝環(huán)氧樹脂示意圖。
圖10是本發(fā)明的磁極磁密示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明如圖3所示，包含鐵芯1和懸浮線圈2。該鐵芯1主要由芯片11、端板12組成，在該芯片11的兩側(cè)面上設(shè)置有鍵槽14，同樣在端板12兩側(cè)的對(duì)應(yīng)處也設(shè)置有鍵槽14，在該鍵槽14內(nèi)設(shè)置有將眾多的芯片11和兩端的端板12連成一體的銷鍵13，在該銷鍵13和鍵槽14之間還設(shè)置有絕緣襯層17(參見圖6)以防止芯片11形成短路接觸。該鍵槽14和與之匹配的銷鍵13橫截面的形狀可以如圖4-1的矩形(包含正方形)、或者圖4-2的燕尾形、或者圖4-3所示的兩端弧形，或者是任何可以保證芯片緊密固定的幾何形狀。在端板13的兩端用螺釘將眾芯片11和兩端板13固定連接成一體。位于該鐵芯1外周的懸浮線圈2由緊貼于鐵芯1外周面上的內(nèi)絕緣襯套15和與該內(nèi)絕緣襯套15緊貼的勵(lì)磁線圈16組成。
上述結(jié)構(gòu)的懸浮磁鐵，其制造方法和過程如下1)將各雙面涂有由硅材料制作的耐高溫絕緣膠的芯片11疊合后在加溫的條件下用壓力機(jī)施以一定的壓力壓緊，使各芯片緊密粘接，形成一個(gè)整體；2)將兩個(gè)端蓋13放置在上述粘接成一整體的芯片11兩端，使對(duì)應(yīng)的鍵槽14相互對(duì)齊，用壓力機(jī)將銷鍵13壓力裝入有絕緣襯層17的鍵槽14內(nèi)，擰緊銷鍵13兩端的緊固螺釘，裝配成鐵芯1(參見圖5-圖6所示)；3)將鐵芯1浸入絕緣漆中浸泡，待浸透后取出、瀝凈余漆、烘干；4)將襯套材料直接包裹在浸漆、烘干后的鐵芯表面，形成緊貼在鐵芯表面上的內(nèi)絕緣襯套15(參見圖7所示)；5)參見圖8，用繞線機(jī)將鋁(或銅)箔161和聚氨酯絕緣薄膜162起直接在上述鐵芯1表面的內(nèi)絕緣襯套15上繞制勵(lì)磁線圈16，待繞完勵(lì)磁線圈16后，將其兩端外露的絕緣襯套15彎折成形；6)將繞好懸浮線圈2的整個(gè)磁鐵浸入絕緣漆中浸泡，待浸透后取出，瀝凈余漆、烘干。
經(jīng)上述方法制造的懸浮磁鐵還可以使用如圖9所示的上、下鎧裝模3、4用環(huán)氧樹脂進(jìn)行鎧裝。本發(fā)明的懸浮磁磁鐵置入該上、下鎧裝模3、4內(nèi)后，將在懸浮線圈2周圍形成一空隙，使注入的環(huán)氧樹脂在該空隙處形成一薄層鎧裝。
由于本發(fā)明鐵芯的結(jié)構(gòu)和其制造方法大為改善了磁力線在鐵芯內(nèi)的均勻分布(參見圖9)，為充分利用鐵芯創(chuàng)造了有利條件，為此，能夠承受較大的勵(lì)磁電流，滿足提高列車懸浮能力的要求，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)懸浮試驗(yàn)，消除了過熱現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種高速磁浮車輛懸浮磁鐵，包含鐵芯和懸浮線圈，其特征在于該鐵芯的芯片和端板均在兩側(cè)邊相應(yīng)處開設(shè)鍵槽，該鍵槽內(nèi)設(shè)置有固定連接芯片和端板的銷鍵，在該鍵槽與該銷鍵間設(shè)置有絕緣層；該懸浮線圈由直接在鐵芯上包裹成形，且與鐵芯緊密貼合的內(nèi)絕緣襯套和直接繞制的勵(lì)磁線圈組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磁浮車輛懸浮磁鐵，其特征在于該鍵槽為矩形、燕尾形或兩端弧形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磁浮車輛懸浮磁鐵，其特征在于該銷鍵兩端分別用螺釘與端板固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速磁浮車輛懸浮磁鐵，其特征在于該銷鍵兩端分別用螺釘與端板固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的高速磁浮車輛懸浮磁鐵，其特征在于該線圈為由鋁箔或銅箔和絕緣薄膜繞制的線圈。
6.一種權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述懸浮磁鐵的制造方法，其特征在于1)將雙面涂耐高溫絕緣膠的芯片疊合后在加溫條件下施壓，使各芯片粘結(jié)成一體；2)安裝兩端的端板，并在壓力下安裝銷鍵，裝配成鐵芯；3)鐵芯浸漆、烘干；4)用襯套材料直接包裹在該鐵芯上，形成緊貼鐵芯表面的內(nèi)絕緣襯套；5)在包覆有內(nèi)絕緣襯套的鐵芯上直接繞制勵(lì)磁線圈；6)整個(gè)磁鐵浸漆、烘干。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于將浸漆、烘干后的磁極放入鎧裝模內(nèi)用環(huán)氧樹脂進(jìn)行鎧裝。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于電磁鐵，特別是關(guān)于高速磁浮車輛的懸浮磁鐵及其制造方法。一種高速磁浮車輛懸浮磁鐵，包含鐵芯和懸浮線圈，其特征在于該鐵芯的芯片和端板均在兩側(cè)邊相應(yīng)處開設(shè)鍵槽，該鍵槽內(nèi)設(shè)置有固定連接芯片和端板的銷鍵，在該鍵槽與該銷鍵間設(shè)置有絕緣層；該懸浮線圈由直接在鐵芯上繞包成形，且與鐵芯緊密貼合的內(nèi)絕緣襯套和直接繞制的勵(lì)磁線圈組成。本發(fā)明解決了其磁損大、線圈與鐵芯間存在隔熱保溫層和制造工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)B60L13/00GK1758504SQ20051003071
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者李振華, 王鳳鳴, 何大海 申請(qǐng)人:上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心