DE2405309C3 - Linearer Induktionsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen linearen Induktionsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Ein derartiger linearer Induktionsmotor ist bekannt (DT-AS 20 62 692).

Bei dem bekannten linearen Induktionsmotor ist um einen lamellienen, rechteckförmigen Ständerkern eine Vielzahl von nebeneinander in Motorlängsrichtung angeordneten Ringwicklungen angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei Ringwicklungen an der der Reaktionsschiene zugewandten Oberfläche des Ständerkerns ein rechteckförmiger Zahnsteg befestigt ist. Durch die Zahnstege werden die magnetischen Streufelder wesentlich verkleinert und damit der Wirkungsgrad des Linearmotors erheblich gesteigert. Indessen ist die Befestigung der Zahnstege in Nuten de« Ständerkerns wenig befriedigend, da diese mechanisch nur verhältnismäßig gering belastbare Befestigungsari eine Störung des Magnetflusses im Ständerkern mit sich bringt und eine zur Verringerung der Wirbelstromverluste in den Zahnstegen wünschenwerte Lamellierung der Zahnstege nicht erlaubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Induktionsmotor der eingangs erwähnten Art mit einer verbesserten Befestigung der Zahnstege zu schaffen, der bei Vermeidung einer Störung des Ständerkernflusses eine erhöhte mechanische Belastbarkeit der Zahnstege aufweist und gleichzeitig eine Lamellierung der Zahnstege gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Neben den durch die Lösung der Aufgabe erzielten Vorteilen besitzt der erfindungsgemäße lineare Induktionsmotor den weiteren Vorteil, daß die magnetisch aktive Motorbreite erheblich größer ist als die Ständerkernbreite. Im Vergleich zu bekannten linearen Induktionsmotoren kann daher bei gleicher aktiver Motorbreite die Ständerkernbreite de:i erfindungsgemäßen Linearmotors verringert werden, woraus kleinere Wicklungslängen, ein geringeres Gewicht und geringere ohmsche Verluste resultieren. Andererseits kann bei gleicher Ständerkernbreite die magnetisch aktive Motorfläche erheblich vergrößert werden, woraus sich bei gleichem magnetischem Fluß eine geringere Luftspaltinduktion und damit eine geringere Blindleistung bzw. eine Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades ergeben. Durch die verringerte Luftspaltinduktion erniedrigen sich darüber hinaus die störenden magnetischen Motorquerkräfte. Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Linearmotor der Innendurchmesser der Ringwicklungen kleiner bemessen werden als die Höhe des Ständerkerns, woraus bei gleichem Innendurchmesser der Ringwicklungen wiederum eine Verkleinerung der Ständerkernhöhe und damit eine weitere Gewichtsverringerung möglich ist. Der bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehene Dämpferkäfig gestaltet darüber hinaus eine wesentliche Reduzierung der magnetischen Streuverluste, was zu einer weiteren Erhöhung des elektrischen Wir-

kungsgrades sowie darüber hinaus zu einer Verringerung des von dem erfindungsgemäöen Linearmotor erzeugten Geräuschpegels führt. Der Dämpferkäfig kann schließlich mit Versteifungselementen versehen werden, welche zusammen mit dessen Langsleitern ein hohes Widerstandsmoment gegen Biegungen erzeugen, so daß der Dämpferkäfig als tragende Struktur des Motors verwendet werden kann.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Linearmotor, welcher an der einen Längsseite eines Magnetschwebefahrzeugs befestigt ist. und

F ι g. 2 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Linearmotor nach Fig. 1.

Der Linearmotor 1 ist über die Abstützungen 2 und 3 an der einen Längsseite eines Magnetschwebefahrzeugs 4 befestigt Das Magnetschwebefahrzeug 4 weist an seiner Unterseite rechtwinklig gebogene Tragarme auf, welche spiegelsymmetrisch zur Fahrzeugachse 5 angeordnet sind. Jeder Tragarm 6 ^ntergreift mit seinem horizontalen Abschnitt einen Trag- und Führungsmagneten 7, dessen Magnetkern 8 zusammen mit einer an einem Fahrbahnträger 9 befestigten Ankerschiene 10 ein Magnetfeld zum Tragen und Führen des Schwebefahrzeugs 4 erzeugt. Zweckmäßigerweise ist auf dem Rücken der Ankerschiene 10 die Reaktionsschiene 11 des Linearmotors 1 befestigt, welche aus einem flachen, ferromagnetischen Teil 12 sowie einem darauf angebrachten leitenden Belag 13 besteht und sich ebenso wie die Ankerschiene 10 längs der Fahrbahn des Schwebefahrzeugs 4 erstreckt.

Der Ständer 14 des Linearmotors 1 weist einen Iamellierten Ständerkern 15 auf, dessen in Motorlängsrichtung orientierte Bleche durch die beiden seitlichen Druckplatten iC. 17 unu on. Spannschrauben 18. 19 zusammengepreßt werden. Der durchgehende Ständerkern 15 ist von einer Vielzahl von Ringwicklungen 20 umgeben, welche sich in einem gegenseitigen Abstand längs der Motorlängsachse 21 (F i g. 2) erstrecken. Insoweit besteht Übereinstimmung zwischen dem erfindungsgemäßen Linearmotor und Linearmotoren bekannter Bauart.

Die erfindungswesentliche Maßnahme besteht darin, daß eine Vielzahl von Kammblechpaketen 22 gegen die Unterseite des Ständerkerns 15. d. h. gegen dessen der Reaktionsschiene 11 zugewandte Oberfläche, gepreßt werden, wobei die Länge L der Kammblechpakete 21 größer bemessen ist als die Breite B des Ständerkerns 15. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge L etwa das Zweifache, zumindest aber das l,5fache der Breite B. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, sind die Kammblechpakete 22 in den Räumen zwischen den einzelnen Ringwicklungen 20 angeordnet und werden jeweils in einer flachen Vertiefung 23 des Ständerkerns 15 gegen eine axiale Verschiebung in Richtung der Motorlängsachse 21 gesichert. Der von den Ringwicklungen 20 erzeugte Magnetfluß tritt über den Ständerkern 15 in die Kammblechpakete 22 ein, wobei infolge der effektiven Verbreiterung des Ständerkerns 15 durch die Kammblechpakete 22 bei gleichbleibendem Magnetfluß eine Verringerung der Magnetflußdichte bzw. Induktion in den Kammblechpaketen 22 sowie in den Luftspalten zwischen den KammblechDaketen 22 und der Reaktionsschiene il auftritt. Diese Verringerung der Luftspaltinduktion hat die vorstehend bereits erwähnten vorteilhafsen Auswirkungen auf die Blindleistung bzw. den Wirkungsgrad des Linearmotors, dessen Abmessungen sowie dessen mechanische

ίο Festigkeit zur Folge.

Zur Anpressung der Kammblechpakete 22 gegen die Unterseite des Ständerkerns 15 ist je Kammblechpaket 22 ein U-förmiger Spannbügel 24 vorgesehen, welcher den Ständerkern 15 an dessen drei, mit den Kammblechpaketen 22 nicht in Berührung stehenden Seitenflächen umgreift Die freien Enden 25 jedes U-förmigen Spannbügels 24 sind so weit verbreitert, daß sie zusammen mit den über die Ständerkernbreite B hinausragenden Abschnitten des betreffenden Kammblechpaketes 22 Flansche bilden. Die Berührungsfläche zwischen den Kammblechpaketen 22 und den betreffenden freien Enden 25 der Spannbügel 24 ist in der dargestellten Weise angeschrägt, um einen streuarmen Übertritt des in den Spannbügeln 24 induzierten Magnetflusses in die jeweils zugeordneten Kammblechpakete 22 zu gewährleisten. In bevorzugttr Weise besitzt die genannte Anschrägung einen Winkel von 45°. Die Befestigung zwischen den Spannbügeln 24 und den jeweils zugeordneten Kammblechpaketen 22 erfolgt mittels nicht dargestellter Verbindungselemente, beispielsweise Schraubbolzen, welche durch die Bohrungen 26, 27 der Spannbügel 24 bzw. der Kammblechpakete 22 hindurchgeführt sind.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel überragt die Seitenkante 28 jedes Spannbügels 24 die betreffende Ringwicklung 20, wodurch es ermöglicht ist, die Spannbügel 24 mit einer Abdeckung 29 zu versehen, welche dem Verlauf der Kanten 28 formschlüssig angepaßt und mit diesen mechanisch verbunden ist.

Werden die Spannbügel 24 und die Abdeckung 29 aus einem leitenden Material hergestellt, so bilden diese eine Vielzahl von Dämpferkäfigen für jeweils eine der Ringwicklungen 20 (Fig. 2). Der magnetische Fluß, welcher an den drei, nicht mit den Kammblechpaketen verbundenen Oberflächen des Ständerkerns 15 austritt, wird von den erwähnten Dämpferkäfigen aufgenommen und in die Kammblechpakete 22 zurückgeführt. Dieser rückgeführte Anteil des Magnetflusses geht damit nicht in Form von Streuverlusten verloren, wo· durch der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Linearmotors weiter gesteigert wird. Die von den Spannbügeln 24 und der Abdeckung 29 gebildeten Dämpferkäfige sind untereinander durch Längsleiter 30, 31 an jeder Motorlängsseite verbunden. Diese Längsleiter 30, 31 können zusammen mit nicht dargestellten mechanischen Versteifungen der Abdeckung 29 bei entsprechender Bemessung als tragende Struktur für den erfindungsgemäßen Linearmotor verwendet werden. Dementsprechend sind die Abstützungen 2 und 3 an der Abdeckung 29 bzw. an den Längsleiter 31 befestigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Linearer Induktionsmotor mit einem Ständer, devien Ständerkern eine Vielzahl von in Motorlängsrichtung orientierten Kernblechen aufweist und dessen Feldspule aus einer Vielzahl von Ringwicklungen besteht, die jeweils den Ständerkern vollständig umschließen, und ferner mit einer im wesentlichen ebenen Reaktionsschiene aus ferro- ίο magnetischem Material, wobei an der einen, der Reaktionsschiene zugewandten Oberfläche des im wesentlichen rechteckigen Ständerkerns in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Ringwicklungen Zahnstege angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstege als Blechpakete (22) ausgebildet sind, daß die Bleche der Zahnblechpaicete (22) senkrecht zu der Vcrlaufsrichtung der Ständerkernbleche orientiert sind und eine gegenüber der Ständerkernbreite (B) größere Länge (L)aufweisen und daß die über die Ständerkernbreite f£y hervorstehenden Abschnitte jedes Zahnblecbpaketes (22) mit den freien Enden (25) eines im wesentlichen U-förmigen, den Ständerkern (15) an drei Seiten umgreifenden Spannbügels (24) verbunden sind.

2. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbügel (24) im Bereich ihicr freien Enden (25) auf die Abmessungen der über die Ständerkernbreite (B) hervorstehenden Zahnblechpaket-Abschnitte verbreitert sind und daß die Berührungsflächen zwischen den Spannbügeln (24) und den hervorstehenden Zahnblechpaket-Absehnitten schräg verlaufend ausgebildet sind.

3. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung der Berührungsflächen etwa 45° beträgt.

4. Linearer Induktionsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Zahnblechpakete (22) wenigstens das l,5fache der Ständerkernbreite (B)beträgt.

5. Linearer Induktionsmotor nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbügel (24) aus einem metallischen Werkstoff bestehen und über die Ringwicklungen (20) hinausragend ausgebildet sind, daß die hinausragenden Kanten der Spannbügel (24) mit einer in Richtung der Motorlängsachse (21) orientierten metallischen Abdeckung (29) verbunden sind, derart, daß jeweils zwei Spannbügel (24) mit dem die betreffenden Spannbügel überdeckenden Teil der Abdeckung (29) einen Dämpferkäfig (24/29) für die darin eingeschlossene Ringwicklung (20) bilden und daß die auf jeweils einer Längsseite des Ständerkerns (15) liegenden freien Enden (25) der Spannbügel (24) mittels eines Längsleiters (30 bzw. 31) elektrisch leitend verbunden sind.

6. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkäfige (24/29) mit zusätzlichen Versteifungselementen verjehen sind, die zusammen mit den Längsleitern (30, 3S) ein hohes Widerstandsmoment gegen Biegungen aufweisen.

7. Linearer Induktionsmotor nach einem der An-Sprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Antrieb eines elektromagnetisch getrag:enen und geführten Schwebefahrzeugs (4), wobei die ferromagnetische Reaktionsschiene (II) mit einer Trag- und Führungsankerschiene (!0) für das Magnetschwebefahrzeug verbunden ist oder einen integralen Bestandteil der Trag- und Führungsankerschiene (10) bildet.