一种复合励磁构件的制作方法

本发明涉及高速交通运载技术领域，尤其涉及一种复合励磁构件。

背景技术：

随着社会交通行业对速度的追求，直驱技术作为高速交通运载技术受到社会普遍的关注。永磁直线电机作为直驱技术的典型，在交通领域内应用越来越广泛。目前，多用永磁体作为车载同步电机的次级，提供励磁磁场。其中，halbach阵列结构制作的永磁体因其具有较强的聚磁能力和单边束磁能力成为了车载永磁同步电机磁极的主要构成方式。halbach永磁阵列磁体可以作为同步直线电机的磁极励磁磁体，同时也是车载涡流制动器的励磁磁体。

传统的halbach永磁阵列截面如图1所示。其中d1为单个永磁磁钢截面长度，d2为单个永磁磁钢截面宽度。图中箭头为永磁磁钢充磁方向。充磁方向完全相反的长度为halbach永磁阵列磁的极距τ。halbach永磁阵列在磁体一侧进行磁场约束，形成的磁场波形如图2所示。这种正弦波形可以提供给同步直线电机的励磁磁场和涡流制动器的励磁磁场。

但是，目前的车载halbach永磁阵列一般体积较大，其在磁钢生产装配进结构件后始终带有强磁性，而列车一般由金属件构成，不免由导磁性材料。在将halbach永磁阵列磁体安装进列车对应位置时，不免会因为永磁体和磁性材料发生相吸而加大安装难度。同时若永磁阵列在安装过程中吸附到了铁磁物质上，由于磁钢时脆性物质，只能通过升温退磁，将磁体取下，于此同时halbach永磁阵列磁体也发生了不可逆的损坏。

此外，列车利用halbach永磁阵列与感应板作用进行涡流制动时，为了提高制动力，设计者往往会减小永磁阵列与感应板之间的间隙，提高感应板上的磁密大小。但减小了二者间隙会导致当车载磁体由于车体的偏转而发生于感应板撞击的情况，提高了列车在制动段的危险系数。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明利用提供一种复合励磁构件，以电磁线圈与传统halbalch永磁阵列相结合的方式，在直线运动的车载工况下，解决了磁体安装到车体困难和涡流制动段感应板磁密度不够的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种复合励磁构件，包括：

支撑构件，按照特定的规则排列在所述支撑构件中的永磁磁钢，分别围绕在每个永磁磁钢周围的励磁线圈；

其中，所述励磁线圈的线圈缠绕方向与对应永磁磁钢的充磁方向垂直，通过控制励磁线圈的磁场方向实现永磁磁钢的磁场的增强或减弱。

其中，所述励磁复合结构还包括线圈电路，所述线圈电路具体包括：

电源，主控制单元，磁场控制单元，所述主控制单元用于控制励磁线圈的接通与断开，所述磁场控制单元用于控制励磁线圈的磁场方向。

其中，每个永磁磁钢的励磁线圈串联后连接到所述线圈电路中。

其中，所述主控制单元为接触器。

其中，所述磁场控制单元具体包括：

第一按钮、第二按钮，第一继电器和第二继电器；

其中，所述第一按钮与所述第二继电器的常闭触点、所述第一继电器的线圈串联连接成第一按钮电路，所述第二按钮与所述第一继电器的常闭触点、所述第二继电器的线圈串联连接成第二按钮电路，所述第一按钮电路与所述第二按钮电路并联后连接到电源；

所述第一继电器的第一常开触点的输入端连接到所述电源输入端，输出端连接到所述励磁线圈的第一端，所述第一继电器的第二常开触点的输入端连接到所述励磁线圈的第二端，输出端连接到所述电源输出端，所述第二继电器的第一常开触点的输入端连接到所述第一继电器的第一常开触点的输入端，输出端连接到所述励磁线圈的第二端，所述第二继电器的第二常开触点的输入端连接到所述励磁线圈的第一端，输出端连接到所述电源的输出端；

所述第一按钮还并联有第一继电器的第三常开触点，所述第二按钮并联有第二继电器的第三常开触点。

其中，所述电源直流电源。

其中，所述支撑构建由非导磁金属材料制成。

其中，所述励磁线圈的磁场强度低于所述永磁磁钢内的禀矫顽力。

本发明的另一个方面，提供一种车载永磁同步电机，包括上述的复合励磁构件。

本发明的再一个方面，提供一种车载涡流制动器，包括上述的复合励磁构件。

本发明提出的复合励磁构件，在对磁体进行吊装时，安装上车的过程中，使用削弱磁场强度的方式进行电励磁，减少磁体吊装或安装上车的难度，同时也避免因永磁体本身磁性过强而吸附周边细小铁磁物质。另外，在磁体进入涡流制动段时，使用强化磁场强度的方式进行电励磁，增强磁体在感应涡流板中的磁场强度，感应出更大的涡流从而产生更大的制动力，提高车体整体制动能力，减少制动距离。

附图说明

图1示出了现有的halbach永磁阵列结构示意图。

图2示出了现有的halbach永磁阵列结构产生的磁场波形图。

图3示出了本发明的复合励磁构件的磁场强化时磁体截面示意图。

图4示出了本发明的复合励磁构件的磁场削弱时磁体截面示意图。

图5示出了本发明的复合励磁构件的励磁线圈电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明一个实施例的复合励磁构件，如图3和图4所示，具体包括：支撑构件3，按照特定的规则排列在支撑构件3中的永磁磁钢1，分别围绕在每个永磁磁钢1周围的励磁线圈2；

其中，励磁线圈2的线圈缠绕方向与对应永磁磁钢1的充磁方向垂直，通过控制励磁线圈2的磁场方向实现永磁磁钢1的磁场的增强或减弱。

本发明实施例的复合励磁构件，由于磁钢与磁钢之间充磁方向不同，具有一定的吸引或排斥力，因此需要高强度非导磁金属件作为支撑结构在相邻磁钢之间隔开。

本发明实施例的复合励磁构件，按图3中线圈通电方式，车载磁体聚磁能力增强，对比无励磁线圈时磁通密度增强。按图4中线圈通电方式，车载磁体聚磁能力减弱，对比无励磁线圈时磁通密度减弱。但是需要说明的是，本发明实施例的复合励磁构件中励磁线圈的磁场强度低于永磁磁钢内的禀矫顽力。

在一个实施例中，由于励磁线圈需要通电才能产生磁场，因此励磁复合结构还包括线圈电路，该线圈电路作为车载设备设置在车体上，具体包括：

电源，主控制单元，磁场控制单元，其中主控制单元用于控制励磁线圈的接通与断开，磁场控制单元用于控制励磁线圈的磁场方向，并且每个永磁磁钢的励磁线圈串联后连接到所述线圈电路中。

在一个具体的实施例中，如图5所示，电源直流电源，主控制单元为接触器km，位于主电路中，用于控制励磁线圈的接通和断开。

磁场控制单元具体包括第一按钮sb1、第二按钮sb2，第一继电器ka1和第二继电器ka2；具体地，第一按钮sb1与第二继电器ka2的常闭触点、第一继电器ka1的线圈串联连接成第一按钮电路，第二按钮sb2与第一继电器ka1的常闭触点、第二继电器ka2的线圈串联连接成第二按钮电路，并且第一按钮电路与所述第二按钮电路并联后连接到电源。

进一步地，第一继电器ka1的第一常开触点的输入端连接到电源输入端，输出端连接到励磁线圈的第一端，第一继电器ka1的第二常开触点的输入端连接到励磁线圈的第二端，输出端连接到电源输出端，第二继电器ka2的第一常开触点的输入端连接到第一继电器ka1的第一常开触点的输入端，输出端连接到励磁线圈的第二端，第二继电器ka2的第二常开触点的输入端连接到励磁线圈的第一端，输出端连接到电源的输出端；

此外，第一按钮sb1还并联有第一继电器ka1的第三常开触点，第二按钮sb2并联有第二继电器ka2的第三常开触点。

2述实施例中的第一继电器ka1和第二继电器ka2使用但不限于电流继电器，其他可以实现相同功能的器件同样适用于本发明实施例的复合励磁构件。

本发明的又一个实施例中，还提供一种车载永磁同步电机，该电机可以包括上述的复合励磁构件，作为该电机的磁极励磁磁体。

又一个实施例中，还提供一种车载涡流制动器，该制动机也可以包括上述的复合励磁构件，作为该制动机的磁极励磁磁体。

本发明提出的复合励磁构件，在对磁体进行吊装时，安装上车的过程中，使用削弱磁场强度的方式进行电励磁，减少磁体吊装或安装上车的难度，同时也避免因永磁体本身磁性过强而吸附周边细小铁磁物质。另外，在磁体进入涡流制动段时，使用强化磁场强度的方式进行电励磁，增强磁体在感应涡流板中的磁场强度，感应出更大的涡流从而产生更大的制动力，提高车体整体制动能力，减少制动距离。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。