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磁悬浮具有高速安全舒适、能耗少、噪音低和环保性能好等优点。时速可达500公里/小时,速度介于高速轮轨和飞机之间,磁悬浮列车的核心部件之一是安装在轨道梁上的直线同步电机铁芯(后简称“长定子”),长定子与安装在列车上的转子相互作用,使得列车悬浮,同时通过三相交流电,使得长定子产生行走磁场,推动磁悬浮列车高速行使。长定子由电工钢材料制成,由于使用的高精度、高性能,所以长定子要求所采用的电工钢材料具备高磁感、低铁损,出色的同板差以及独特的自粘接性能。
由于磁悬浮列车用长定子对所采用的电工钢材料电磁性能提出了很高的要求。为此,本文设计了合理的工艺路线,严格控制化学成分和关键工艺,在热轧工序采用层流后段冷却,U型卷取的方式,生产出了性能优异的电工钢产品,实物性能优于进口产品,在同板差方面更是远好于蒂森的实物质量,达到世界一流水平。根据长定子对铁芯紧固强度的要求,本文特别设计了在退火后的电工钢材料表面涂敷一层具有自粘接性的涂层,摸索了自粘结涂层的涂敷方法和烘烤粘结工艺,满足了长定子铁芯的紧固要求和涂层性能要求,并在此基础上形成了《磁悬浮长定子用电工钢板的生产方法》和《电工钢白粘接涂层的涂敷方法》两项发明专利,形成了五项企业技术秘密。
此外,本文对长定子生产流程进行了系统分析,对模具和叠片铁芯进行了高精度控制,实现了长定子整体高精度的目的;在长定子制造方法及模具形式上进行了多项创新,形成了《线性同步电机长定子的连续制造方法》一项发明专利。
为了能对国产长定子和进口长定子的电磁性能有一个定量的比较,确保上线后能否安全运转,本文根据长定子的工作原理,设计、制造了长定子离线电磁性能测试装置,能对磁拉力、感应电动势、磁化曲线和铁损曲线等长定子的关键参数进行定量分析。并在此基础上形成了《长定子直线电机电磁性能离线测试装置》和《长定子直线电机硅钢叠片铁芯磁性能测试装置》两项发明专利,填补了国内外空白。实践证明,由宝钢组织研发和生产的长定子,尺寸符合上线要求,并且国产长定子在部分性能上要优于进口产品。