专利名称：高速磁浮车辆悬浮磁铁及其制造方法
技术领域：
本发明是关于电磁铁，特别是关于高速磁浮车辆的悬浮磁铁及其制造方法。
背景技术：
常导电磁悬浮技术(EMS)领域中的高速磁浮车辆的悬浮磁铁安装在车辆底部的托架上，与轨道的长定子相对应，例如德国TR型磁浮列车，是属于吸力型的磁浮列车，它的优点是将驱动力(即纵向牵引力)与垂直方向的悬浮力两个系统合二为一，既使列车向上吸起悬浮在轨道梁上，又沿轨道梁作无接触摩擦的高速运动，呈一种飞行状态。早在上世纪七十年代，德国展开了EMS技术研究，开发了一系列专利技术，其中关于悬浮磁铁的专利有GB2095044A、DE3110339、US4728382、PCT/DE97/00294、PCT/DE97/00200等，它们均对悬浮磁铁的结构设计与制造方法作了描述，这些现有技术涉及的悬浮磁铁包含铁芯和线圈两部分，该铁芯的芯片A(见图1)上开设有两个销孔，用两根销棒B穿过该销孔将众多的芯片A固定在两个端板C之间构成铁芯，再将预先做好的整体式绝缘衬套D套在该铁芯上后，于该绝缘衬套上绕制线圈绕组，最后浸绝缘漆，干燥。这样的悬浮磁铁结构，特别是其铁芯芯片的结构形式，使芯片上的磁力线在两销孔附近形成局部磁通密度饱和(见图2所示)，而且销棒在穿越销孔时易与孔壁接触破坏绝缘层，形成销棒与芯片间的短路接触，这都增加了涡流磁损，使磁极容易过热，限制了悬浮能力的提高。同时，整体式的绝缘衬套D与铁芯之间必然具有间隙，这一间隙中的空气构成了一个良好的隔热保温层，阻止磁极热量向外传导，其结果是悬浮磁铁过热损坏。为减少上述的隔热保温效果带来的危害必须对悬浮磁铁整体几何尺寸的配合、安装精度上都有很高的要求才行，这就使得现有的悬浮磁体的制造方法和工艺变得很复杂，制造成本也高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速磁浮车辆悬浮磁铁及其制造方法，解决其磁损大、线圈与铁芯间存在隔热保温层和制造工艺复杂的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是一种高速磁浮车辆悬浮磁铁，包含铁芯和悬浮线圈，其特征在于该铁芯的芯片和端板均在两侧边相应处开设键槽，该键槽内设置有固定连接芯片和端板的销键，在该键槽与该销键间设置有绝缘层；该悬浮线圈由直接在铁芯上包裹成形，且与铁芯紧密贴合的内绝缘衬套和直接绕制的励磁线圈组成。
进一步，该键槽为矩形、燕尾形或两端弧形。
进一步，该销键两端分别用螺钉与端板固定。
进一步，该线圈为由铝箔或铜箔和绝缘薄膜绕制的线圈。
一种上述悬浮磁铁的制造方法，其特征在于1)将双面涂耐高温绝缘胶的芯片叠合后在加温条件下施压，使各芯片粘结成一体；2)安装两端的端板，并在压力下安装销键，装配成铁芯；3)铁芯浸漆、烘干；4)用衬套材料直接包裹在该铁芯上，形成紧贴铁芯表面的内绝缘衬套；5)在包覆有内绝缘衬套的铁芯上直接绕制励磁线圈；6)整个磁铁浸漆、烘干。
进一步，将浸漆、烘干后的磁极放入铠装模内用环氧树脂进行铠装。
本发明具有下述的有益效果1、由于芯片不再钻孔，缩短了磁路，使其顺畅、均匀，消除了局部磁通密度饱和现象，也减少了磁损，因此可适当增加励磁电流，提高悬浮力。
2、减轻和消除了磁铁铁芯过热现象。
3、内绝缘套和线圈直接在铁芯上包裹缠绕，由于消除了内绝缘套与铁芯、线圈间的间隙，既保证了绝缘和散热效果，又简化了制造工艺，同时还解决了线圈的定位问题。
4、由于铁芯磁通密度均匀，可以在铁芯上表面开设置齿槽，用于安装直线发电机线圈，向车载电网提供电力。这样使直线发电机的线圈与悬浮磁铁的线圈共用一个铁芯，节省了装配空间，减轻了列车自重，又便于维护。
5、用铝箔或铜箔替代漆包线或纱包线，增加了填充，使励磁线圈具有较小的体积和电阻，能够承载较大的励磁电流，以获得更大的悬浮承载能力。
6、采用环氧树脂的外铠装，具有良好绝缘和导热性能。
图1是现有技术的悬浮磁铁铁芯结构和内绝缘套结构示意图。
图2是现有技术的磁极磁密示意图。
图3是本发明的悬浮磁铁分解结构示意图。
图4-1、4-2和4-3是本发明铁芯芯片结构示意图。
图5是本发明的悬浮磁铁组装过程示意图。
图6是本发明的悬浮磁铁组装后的结构示意图。
图7是包覆内绝缘套后的悬浮磁铁示意图。
图8是绕制励磁线圈过程示意图。
图9是铠装环氧树脂示意图。
图10是本发明的磁极磁密示意图。
具体实施例方式本发明如图3所示，包含铁芯1和悬浮线圈2。该铁芯1主要由芯片11、端板12组成，在该芯片11的两侧面上设置有键槽14，同样在端板12两侧的对应处也设置有键槽14，在该键槽14内设置有将众多的芯片11和两端的端板12连成一体的销键13，在该销键13和键槽14之间还设置有绝缘衬层17(参见图6)以防止芯片11形成短路接触。该键槽14和与之匹配的销键13横截面的形状可以如图4-1的矩形(包含正方形)、或者图4-2的燕尾形、或者图4-3所示的两端弧形，或者是任何可以保证芯片紧密固定的几何形状。在端板13的两端用螺钉将众芯片11和两端板13固定连接成一体。位于该铁芯1外周的悬浮线圈2由紧贴于铁芯1外周面上的内绝缘衬套15和与该内绝缘衬套15紧贴的励磁线圈16组成。
上述结构的悬浮磁铁，其制造方法和过程如下1)将各双面涂有由硅材料制作的耐高温绝缘胶的芯片11叠合后在加温的条件下用压力机施以一定的压力压紧，使各芯片紧密粘接，形成一个整体；2)将两个端盖13放置在上述粘接成一整体的芯片11两端，使对应的键槽14相互对齐，用压力机将销键13压力装入有绝缘衬层17的键槽14内，拧紧销键13两端的紧固螺钉，装配成铁芯1(参见图5-图6所示)；3)将铁芯1浸入绝缘漆中浸泡，待浸透后取出、沥净余漆、烘干；4)将衬套材料直接包裹在浸漆、烘干后的铁芯表面，形成紧贴在铁芯表面上的内绝缘衬套15(参见图7所示)；5)参见图8，用绕线机将铝(或铜)箔161和聚氨酯绝缘薄膜162起直接在上述铁芯1表面的内绝缘衬套15上绕制励磁线圈16，待绕完励磁线圈16后，将其两端外露的绝缘衬套15弯折成形；6)将绕好悬浮线圈2的整个磁铁浸入绝缘漆中浸泡，待浸透后取出，沥净余漆、烘干。
经上述方法制造的悬浮磁铁还可以使用如图9所示的上、下铠装模3、4用环氧树脂进行铠装。本发明的悬浮磁磁铁置入该上、下铠装模3、4内后，将在悬浮线圈2周围形成一空隙，使注入的环氧树脂在该空隙处形成一薄层铠装。
由于本发明铁芯的结构和其制造方法大为改善了磁力线在铁芯内的均匀分布(参见图9)，为充分利用铁芯创造了有利条件，为此，能够承受较大的励磁电流，满足提高列车悬浮能力的要求，经长时间静态悬浮试验，消除了过热现象。
权利要求
1.一种高速磁浮车辆悬浮磁铁，包含铁芯和悬浮线圈，其特征在于该铁芯的芯片和端板均在两侧边相应处开设键槽，该键槽内设置有固定连接芯片和端板的销键，在该键槽与该销键间设置有绝缘层；该悬浮线圈由直接在铁芯上包裹成形，且与铁芯紧密贴合的内绝缘衬套和直接绕制的励磁线圈组成。
2.根据权利要求1所述的高速磁浮车辆悬浮磁铁，其特征在于该键槽为矩形、燕尾形或两端弧形。
3.根据权利要求1所述的高速磁浮车辆悬浮磁铁，其特征在于该销键两端分别用螺钉与端板固定。
4.根据权利要求2所述的高速磁浮车辆悬浮磁铁，其特征在于该销键两端分别用螺钉与端板固定。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的高速磁浮车辆悬浮磁铁，其特征在于该线圈为由铝箔或铜箔和绝缘薄膜绕制的线圈。
6.一种权利要求1至5任何一项所述悬浮磁铁的制造方法，其特征在于1)将双面涂耐高温绝缘胶的芯片叠合后在加温条件下施压，使各芯片粘结成一体；2)安装两端的端板，并在压力下安装销键，装配成铁芯；3)铁芯浸漆、烘干；4)用衬套材料直接包裹在该铁芯上，形成紧贴铁芯表面的内绝缘衬套；5)在包覆有内绝缘衬套的铁芯上直接绕制励磁线圈；6)整个磁铁浸漆、烘干。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于将浸漆、烘干后的磁极放入铠装模内用环氧树脂进行铠装。
全文摘要
本发明是关于电磁铁，特别是关于高速磁浮车辆的悬浮磁铁及其制造方法。一种高速磁浮车辆悬浮磁铁，包含铁芯和悬浮线圈，其特征在于该铁芯的芯片和端板均在两侧边相应处开设键槽，该键槽内设置有固定连接芯片和端板的销键，在该键槽与该销键间设置有绝缘层；该悬浮线圈由直接在铁芯上绕包成形，且与铁芯紧密贴合的内绝缘衬套和直接绕制的励磁线圈组成。本发明解决了其磁损大、线圈与铁芯间存在隔热保温层和制造工艺复杂的技术问题。
文档编号B60L13/00GK1758504SQ20051003071
公开日2006年4月12日 申请日期2005年10月26日 优先权日2005年10月26日
发明者李振华, 王凤鸣, 何大海 申请人:上海磁浮交通工程技术研究中心