悬浮推进线圈集成化模组的制作方法

1.本发明涉及磁悬浮交通技术领域，特别涉及一种悬浮推进线圈集成化模组。


背景技术：

2.由零磁通线圈和超导磁体组成的超导磁悬浮系统具有浮阻比高、悬浮导向自稳定和悬浮间隙大等优点。由空心推进线圈和超导磁体组成的超导直线同步电机系统具有功率密度高、损耗小和效率高等优点，两者结合组成的直线超导磁悬浮电磁推进系统在高速和超高速轨道交通方面具有广阔的应用前景。该组合需要在定子轨道上连续铺设大量零磁通线圈和推进线圈，将两种线圈集成在同一模组中制造和铺设，可以大幅降低模组制造和轨道建设成本。
3.承担悬浮导向功能的8字闭环零磁通线圈与空心推进线圈集成在同一模组中时，由于零磁通线圈为低压线圈，同时承担较大幅值的电磁载荷，因此零磁通线圈组件需要保证较大的结构强度；推进线圈为高压线圈，承担电磁载荷较小，推进线圈组件需要保证较好的绝缘强度。由于高性能绝缘材料一般要求具备较高的材料一致性，主绝缘层需要避免不同材料结构的粘接，因此难以以同种结构同时适应模组中零磁通线圈组件和推进线圈组件的支撑。
4.此外，高压推进线圈与低压零磁通线圈之间需要由导电接地层进行电场屏蔽，避免零磁通线圈感应高电压。该导电接地层为能够完整覆盖推进线圈的层状结构，对其在环氧浇注的模组中进行精确定位以保证其与推进线圈间隙均匀性对模组的绝缘性能至关重要。
5.目前使零磁通线圈和推进线圈集成在一个模组中的制造方法主要有无骨架结构和骨架结构两种方案。
6.无骨架结构依靠绝缘垫块依次将推进线圈、屏蔽层和零磁通线圈等内部组件在模具中层叠摆放定位并浇注，结构简单，成本低，但零磁通与推进线圈之间的垫块无法与固定位置的模具固定，存在位置随机、一致性差的问题，且无骨架方案中零磁通线圈部分结构强度仅由树脂提供，强度较低，难以适应未来更大的悬浮及导向工况。
7.骨架结构使推进线圈与零磁通线圈均绕制在预制骨架上，通过骨架间支撑杆相互连接定位，零磁通和推进线圈结构强度均非常高。由于机加工的整块实心绝缘线圈骨架成本较高，且与树脂非同种材料，浇筑后会显著降低高压推进线圈绝缘性能，导致推进线圈还需额外使用云母等其他连续性绝缘材料包裹作为主绝缘，增加结构复杂程度，且未能充分利用树脂的绝缘性能。
8.现有集成化模组中各组件(包括零磁通线圈、推进线圈、屏蔽层和防护层)在浇筑前均需要依次安装、定位在模具对应位置，工序复杂且费时费力。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种结构简单，易于批量制造生产的悬浮推进线圈集成化模
组。
10.为达到上述目的，本发明提供了一种悬浮推进线圈集成化模组，其包括：
11.壳体，其为在由上模具板和下模具板组成的模具内浇注树脂制成的树脂壳体；
12.零磁通线圈组件，其设置于所述壳体内，所述零磁通线圈组件包括零磁通线圈骨架、加强层和接地屏蔽层，所述零磁通线圈骨架上缠绕有零磁通线圈，所述零磁通线圈骨架与所述接地屏蔽层通过第一连接组件相接，所述加强层夹设于所述零磁通线圈骨架与接地屏蔽层之间，所述零磁通线圈骨架能通过第二连接组件与所述上模具板相接；
13.推进线圈组件，其设置于所述壳体内并位于所述壳体的侧面与所述接地屏蔽层之间，所述推进线圈组件包括推进线圈骨架和多个绝缘垫块，各所述绝缘垫块能间隔连接于所述下模具板上，所述推进线圈骨架与多个所述绝缘垫块相接，所述推进线圈骨架上缠绕有推进线圈；
14.连接器，其设置于所述壳体内，所述连接器与所述推进线圈组件的引出线相接。
15.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述第一连接组件包括多个吊装螺母和多个分别与各所述吊装螺母一一对应设置的吊装螺栓，各所述吊装螺母连接于所述接地屏蔽层朝向所述上模具板的表面，各所述吊装螺栓连接于所述零磁通线圈骨架上，通过对应的所述吊装螺母与所述吊装螺栓的螺纹配合，所述零磁通线圈骨架与所述接地屏蔽层相接。
16.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述吊装螺母呈柱状，所述零磁通线圈骨架对应于所述吊装螺母的位置设有定位孔，所述吊装螺母能穿过所述加强层插入所述定位孔内，所述吊装螺栓能插入所述定位孔内与所述吊装螺母通过螺纹连接固定。
17.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述第二连接组件包括多个连接螺母和多个分别与各所述连接螺母一一对应设置的连接螺栓，各所述连接螺母连接于零磁通线圈骨架上，各所述连接螺栓连接于所述上模具板上，通过对应的所述连接螺母与所述连接螺栓的螺纹配合，所述零磁通线圈骨架与所述上模具板相接。
18.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述推进线圈骨架呈环形
19.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述绝缘垫块的背向所述下模具板的表面设有定位销，所述推进线圈骨架能套接于多个所述定位销的外部，且各所述定位销的侧壁面能紧紧贴合于所述推进线圈骨架的内表面。
20.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述零磁通线圈骨架上还连接有多个间隔设置的螺栓衬套。
21.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述加强层为玻纤加强层。
22.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述上模具板与所述零磁通线圈骨架之间夹设有防护层。
23.如上所述的悬浮推进线圈集成化模组，其中，所述防护层为玻纤防护层。
24.与现有技术相比，本发明的优点如下：
25.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈组件定位于上模具板上，推进线圈组件定位于下模具板上，在合模后，利用上模具板和下模具板本身结构精度，能够更好的保证推进线圈与屏蔽接地层之间的相对位置，使得在浇注完成后，推进线圈与接地屏蔽层之间为无任何夹杂物的纯树脂绝缘结构，确保了推进线圈主绝缘层的绝缘性能，与现有技
术的推进线圈采用云母绕包作为主绝缘相比，大幅简化了结构组成，降低了成本，易于批量制造生产；
26.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈组件的各部件通过第一连接组件，连接成一整体式结构，确保了屏蔽接地层在浇注壳体内的平整性和相对于零磁通线圈的绝缘位置精度；整体的零磁通线圈组件通过第二连接组件定位于上模具板上，使得悬浮推进线圈集成化模组的组装简单方便。
27.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈由零磁通线圈骨架、加强层和防护层形成的结构强化层包裹，与现有技术的无骨架方案相比，极大强化了零磁通线圈的结构强度，并极大提高了零磁通线圈对长期、重载电磁载荷的适应性。
附图说明
28.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
29.图1是本发明的悬浮推进线圈集成化模组的透视结构示意图；
30.图2是零磁通线圈组件的分解结构示意图；
31.图3是推进线圈组件的分解结构示意图；
32.图4是零磁通组件与推进线圈组件的装配结构示意图。
33.附图标号说明：
34.100、壳体；110、上模具板；120、下模具板；
35.200、零磁通线圈组件；210、零磁通线圈骨架；211、定位孔；212、螺栓衬套；220、加强层；230、接地屏蔽层；240、零磁通线圈；250、第一连接组件；251、吊装螺母；252、吊装螺栓；260、第二连接组件；261、连接螺母；262、连接螺栓；
36.300、推进线圈组件；310、推进线圈骨架；320、绝缘垫块；321、定位销；330、推进线圈；
37.400、连接器；
38.500、防护层。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.如图1所示，本发明提供了一种悬浮推进线圈集成化模组，其包括壳体100、零磁通线圈组件200、推进线圈组件300和连接器400，其中：
41.壳体100为在由上模具板110和下模具板120组成的模具内浇注树脂制成的树脂壳体，具体的，在浇注壳体100时，使用由上模具板110和下模具板120组成的模具，在浇筑前的组件安装时，上模具板110与下模具板120拼装后位于壳体100的上下表面；
42.如图2所示，零磁通线圈组件200设置于壳体100内，在组件安装时，零磁通线圈组件200位于上模具板110与推进线圈组件300之间，零磁通线圈组件200包括零磁通线圈骨架210、加强层220和接地屏蔽层230，零磁通线圈骨架210上缠绕有零磁通线圈240，零磁通线圈骨架210呈板状，零磁通线圈240缠绕于零磁通线圈骨架210的外周面，零磁通线圈骨架210与接地屏蔽层230通过第一连接组件250相接，加强层220夹设于零磁通线圈骨架210与接地屏蔽层230之间，从而使得零磁通线圈组件200的各部件连接成一整体式结构，且加强层220能够强化零磁通线圈240的结构强度，并能提高零磁通线圈240对长期、重载电磁载荷的适应性，零磁通线圈骨架210能通过第二连接组件260与上模具板110相接，即零磁通线圈组件200整体通过第二连接组件260定位于上模具板110上，以使得在浇注过程中，零磁通线圈组件200在模具中的绝对位置准确；
43.如图3所示，推进线圈组件300设置于壳体100内并位于壳体100的侧面与接地屏蔽层230之间，推进线圈组件300包括推进线圈骨架310和多个绝缘垫块320，各绝缘垫块320能间隔连接于下模具板120上，具体的，在浇筑前，推进线圈组件300位于下模具板120与接地屏蔽层230之间，在下模具板120上设有多个安装孔，各绝缘垫块320上设有支腿，将支腿插设于安装孔内，即可将各绝缘垫块320精确定位于下模具板120上，当然，各绝缘垫块320也可以分别通过螺栓精确定位于下模具板120上，推进线圈骨架310与多个绝缘垫块320相接，从而将推进线圈骨架310精确定位于下模具板120上，推进线圈骨架310上缠绕有推进线圈330，具体的，推进线圈330缠绕于推进线圈骨架310的外周面，且推进线圈330能直接抵接接地屏蔽层230，绝缘垫块320采用与浇注树脂同种材料制成，推进线圈骨架310通过多个绝缘垫块320支撑定位，确保了在浇注过程中，推进线圈330在模具中的绝对位置准确；
44.如图1所示，连接器400设置于壳体100内，连接器400与推进线圈组件300的引出线相接，连接器400的具体结构、连接器400与零磁通线圈组件200之间的具体连接方式以及连接器400与推进线圈组件300之间的具体连接方式均为现有技术，在此不再赘述。
45.如图4所示，在装配时，将各绝缘垫块320的支腿插设于下模具板120上的安装孔内，以实现各绝缘垫块320的精确定位，再将缠绕有推进线圈330的推进线圈骨架310与各绝缘垫块320相接，以实现推进线圈330的定位，随后将连接成一体式结构的零磁通线圈组件200通过第二连接组件260定位于上模具板110上，以实现零磁通线圈组件200的定位，最后将上模具板110和下模具板120安装在浇注模具的上下表面，以完成模具合模，上模具板110和下模具板120本身结构精度能够保证零磁通线圈组件200和推进线圈组件300之间的间隙，从而使得在浇注过程中，不会由于流动的树脂导致内部任何部件的位移，在浇注完成后，即可在零磁通线圈组件200和推进线圈组件300的外部形成壳体100。
46.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈组件200定位于上模具板110上，推进线圈组件300定位于下模具板120上，在合模后，利用上模具板110和下模具板120本身结构精度，能够更好的保证推进线圈330与屏蔽接地层之间的相对位置，使得在浇注完成后，推进线圈330与接地屏蔽层230之间为无任何夹杂物的纯树脂绝缘结构，确保了推进线圈330主绝缘层的绝缘性能，与现有技术的推进线圈330采用云母绕包作为主绝缘相比，大幅简化了结构组成，降低了成本，易于批量制造生产；零磁通线圈组件200的各部件通过第一连接组件250，连接成一整体式结构，确保了屏蔽接地层在树脂浇注壳体100内的平整性和相对于零磁通线圈240的绝缘位置精度；整体的零磁通线圈组件200通过第二连接组件
260定位于上模具板110上，使得悬浮推进线圈集成化模组的组装简单方便。
47.进一步，如图4所示，上模具板110与零磁通线圈骨架210之间夹设有防护层500，使得零磁通线圈240由零磁通线圈骨架210、加强层220和防护层500形成的结构强化层包裹，与现有技术的无骨架方案相比，极大强化了零磁通线圈240的结构强度，并极大提高了零磁通线圈240对长期、重载电磁载荷的适应性。
48.再进一步，加强层220为玻纤加强层220，防护层500为玻纤防护层500，具体的，加强层220和防护层500均采用玻纤网格布制成，玻纤网格布具有良好的经纬向高度抗拉力，从而能够有效增强零磁通线圈240的结构强度。
49.进一步，如图2所示，零磁通线圈骨架210上还连接有多个间隔设置的螺栓衬套212，以加强与上模具板110之间的连接强度。
50.进一步，如图2所示，第一连接组件250包括多个吊装螺母251和多个分别与各吊装螺母251一一对应设置的吊装螺栓252，各吊装螺母251连接于接地屏蔽层230朝向上模具板110的表面，具体的，吊装螺母251通过螺纹连接于接地屏蔽层230上，各吊装螺栓252连接于零磁通线圈骨架210上，具体的，吊装螺栓252的头部卡接于零磁通线圈骨架210的背向接地屏蔽层230的表面上，吊装螺栓252的螺杆穿过零磁通线圈骨架210，通过对应的吊装螺母251与吊装螺栓252的螺纹配合，零磁通线圈骨架210与接地屏蔽层230相接，螺纹配合的方式简单方便，从而使得零磁通线圈组件200的组装简单方便。
51.再进一步，吊装螺母251呈柱状，零磁通线圈骨架210对应于吊装螺母251的位置设有定位孔211，吊装螺母251能穿过加强层220插入定位孔211内，吊装螺栓252能插入定位孔211内与吊装螺母251通过螺纹连接固定，在组装时，可先将吊装螺母251穿设于对应的定位孔211内，通过定位孔211与吊装螺母251的配合对接地屏蔽层230与零磁通线圈骨架210进行定位，从而使得后续吊装螺栓252与吊装螺母251之间的旋紧作业变得更加简单方便。
52.进一步，如图2和图4所示，第二连接组件260包括多个连接螺母261和多个分别与各连接螺母261一一对应设置的连接螺栓262，各连接螺母261连接于零磁通线圈骨架210上，具体的，连接螺母261通过螺纹连接于零磁通线圈骨架210上，各连接螺栓262连接于上模具板110上，具体的，连接螺栓262的头部卡接于上模具板110的背向零磁通线圈240的表面上，连接螺栓262的螺杆穿过上模具板110，通过对应的连接螺母261与连接螺栓262的螺纹配合，零磁通线圈骨架210与上模具板110相接，螺纹配合的方式简单方便，从而使得零磁通线圈组件200与上模具板110之间的连接简单方便，并且，连接螺母261与连接螺栓262的螺纹配合，能够对零磁通线圈组件200在上模具板110的6个自由度(x轴、y轴、z轴、绕x轴转动、绕y轴转动和绕z轴转动)完全定位，以确保零磁通线圈组件200不会相对上模具板110运动。
53.当然，第二连接组件260也可以采用限位销与限位孔的配合，具体的，零磁通线圈骨架210上设置多个间隔的限位销，在上模具板110上设置分别与各限位销一一对应的限位孔，通过限位销与限位孔的配合，使得零磁通线圈骨架210与上模具板110相接。
54.进一步，如图3所示，推进线圈骨架310呈环形，以便于推进线圈330的排布。
55.进一步，如图3所示，绝缘垫块320的背向下模具板120的表面设有定位销321，推进线圈骨架310能套接于多个定位销321的外部，且各定位销321的侧壁面能紧紧贴合于推进线圈骨架310的内表面，即各定位销321能够从内部紧紧扣住推进线圈骨架310的内表面，以
对推进线圈骨架310在下模具板120的6个自由度(x轴、y轴、z轴、绕x轴转动、绕y轴转动和绕z轴转动)完全定位。
56.当然，绝缘垫块320与推进线圈骨架310之间也可以采用螺栓连接，螺栓连接的方式为现有技术，在此不再赘述。
57.综上所述，本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈组件定位于上模具板上，推进线圈组件定位于下模具板上，在合模后，利用上模具板和下模具板本身结构精度，能够更好的保证推进线圈与屏蔽接地层之间的相对位置，使得在浇注完成后，推进线圈与接地屏蔽层之间为无任何夹杂物的纯树脂绝缘结构，确保了推进线圈主绝缘层的绝缘性能，与现有技术的推进线圈采用云母绕包作为主绝缘相比，大幅简化了结构组成，降低了成本，易于批量制造生产；
58.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈组件的各部件通过第一连接组件，连接成一整体式结构，确保了屏蔽接地层在浇注壳体内的平整性和相对于零磁通线圈的绝缘位置精度；整体的零磁通线圈组件通过第二连接组件定位于上模具板上，使得悬浮推进线圈集成化模组的组装简单方便。
59.本发明的悬浮推进线圈集成化模组，零磁通线圈由零磁通线圈骨架、加强层和防护层形成的结构强化层包裹，与现有技术的无骨架方案相比，极大强化了零磁通线圈的结构强度，并极大提高了零磁通线圈对长期、重载电磁载荷的适应性。
60.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。