Die Erfindung betrifft eine Bahnanlage mit einer Fahr bahnschiene für ein einen linearen Induktionsmotor aufweisen des magnetisch frei schwebendes Fahrzeug.
Die Fahrbahnen von bekannten Bahnanlagen für magne tisch frei schwebende Fahrzeuge tragen an ihren Aussenrän dem Ankerschienen für fahrzeugseitig montierte Elektromagnetbänder des Trag- und Führungssystems sowie eine in Fahrbahnmitte montierte Reaktionsschiene eines doppelsei tigen linearen Induktionsmotors zum Antrieb des Fahrzeugs.
Ein derartiges Schienensystem ist mit hohen Material- und
Montagekosten verbunden, die insbesondere auch dadurch entstehen, dass die Ankerschienen und die Reaktionsschiene infolge ihres grossen gegenseitigen Abstandes nur mit beträchtlichen Schwierigkeiten hinreichend genau gegenein ander justiert werden können.
Gemäss der Erfindung wird dieses Problem durch eine Bahnanlage gelöst, die einen als Ankerschiene für Trag- und/ oder Führungsmagnete des Fahrzeugs gestalteten weichmagnetischen Schienenkern besitzt, dessen eine Oberfläche mit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Material als Reaktionsschiene des linearen Induktionsmotors des Fahrzeugs belegt ist. Der weichmagnetische Kern wird hier zusätzlich als magnetischer Rückschluss für den Motorfluss ausgenützt.
Eine solche Mehrzweckschiene erübrigt die aufwendige Montage einer gesonderten Läuferschiene auf der Fahrbahn und gibt dem Gesamtsystem zum Tragen, Führen und zum Antrieb des Fahrzeugs einen äusserst kompakten Aufbau. Die Abmessungen des Profils der erfindungsgemässen Schiene müssen zwar aus Kostengründen so klein als möglich gehalten werden, was schmale und lange Induktionsmotoren ergibt, diese zeichnen sich jedoch dadurch aus, dass die störenden Randeffekte nur sehr klein sind. trüber hinaus findet infolge des engen Kontakts zwischen der leitenden Belegung und dem weichmagnetischen Schienenkern eine gute Wärmeableitung aus der Belegung statt.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Schienenkern U-Profil auf und ist auf der profiläusseren oder -inneren Oberfläche seines Basisschenkels oder der profiläusseren Oberfläche eines seiner Seitenschenkel belegt.
Insbesondere bei der Anordnung der leitenden Belegung auf der Innenseite des Schienenkerns ist ein hervorragender Schutz gegen ungünstige Witterungseinflüsse gegeben, wenn die Schiene als Trag- und gegebenenfalls zugleich Führungsschiene mit nach unten gerichteten Seitenschenkeln an der Fahrbahn montiert ist. Ferner unterstützen dann die zwischen dem Ständer des einseitgen linearen Induktionsmotors und der Schiene unter bestimmtenBetriebsbedingungen wirksamen Anziehungskräfte das Tragsystem des Fahrzeugs. Ein Nachteil der Anordnung der Belegung im Schieneninneren liegt allerdings darin, dass es der Schiene dann an einer Eignung zur Verwendung in Kurven und Weichen mangelt. In derartigen Fällen ist eine Belegung einer der Aussenflächen des Schie nenkerns vorzuziehen.
Die einstückige Kombination einer Ankerschiene mit einer Reaktionsschiene erfordert eine besondere Beachtung der Eisenverluste im Schienenkern, da sowohl der Fluss des Tragund/oder Führungssystems, der den Schienenkern in Schienenquerrichtung durchsetzt, als auch der Fluss des Linearmotors, der den belegten Schienenkernschenkel im wesentlichen in Längsrichtung durchsetzt, Wirbelströme erzeugen. In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens der belegte Schenkel des weichmagnetischen Schienenkerns aus in Schienenquerrichtung geschichteten Blechen aufgebaut. Diese
Schichtungsrichtung ergibt unabhängig v. einer Lamellierung der übrigen Schenkel eine starke Reduzierung von durch den Motorfluss hervorgerufenen Wirbelströmen.
Insbesondere, wenn der belegte Schienenkernschenkel aus in Schienenquerrichtung und senkrecht zur Belegungsebene geschichteten Blechen aufgebaut ist, bestehen lediglich am Ein- und Austritt des Motorflusses in die bzw. aus der Ankerschiene Zonen, in denen der Motorfluss die Bleche senkrecht durchsetzt und Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbelstromzonen nehmen jedoch nur einen so geringen Teil des vom Motorfluss durchsetzten Volumens des Schienenkems ein, dass sie ohne weiteres in Kauf genommen werden können. Die angegebene Schichtungsrichtung hat nämlich weiter den Vorteil, dass bei günstiger Lamellierung der übrigen Schienenkernschenkel auch durch den Tragfluss keine Wirbelströme in dem belegten Schenkel entstehen können.
Wenn dagegen beispielsweise bei der Gestaltung der Tragund/oder Führungsmagnete Massnahmen getroffen sind, die einen auch bei höchsten Fahrzeuggeschwindigkeiten hinreichend langsamen Auf- und Abbau des Magnetfeldes des Tragund Führungssystems im Schienenkern gewährleisten, so dass die vom Tragfluss erzeugten Wirbelströme unabhängig von der Schichtungsrichtung vernachlässigbar klein sind, ist der belegte Schenkel vorteilhaft aus in Schienenquerrichtung und parallel zur Belegungsebene geschichteten Blechen aufgebaut, da dann auch die Ein- und Austrittszonen des Motorflusses im Schienenkern wirbelstromfrei bleiben.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Induktionsmotor als doppelseitiger linearer Induktionsmotor mit einem zentralen bewickelten Ständerpaket ausgebildet, wobei auf beiden Längsseiten je ein Schienenkern mit der Belegung aus gut leitendem Material vorgesehen ist. Neben der zweckmässigen Anordnung von Vortriebs- und Führungs- bzw.
Tragelementen ist die Ausbildung des doppelseitigen Induktionsmotors vorteilhaft. Bekannte doppelseitige lineare Induktionsmotoren weisen nämlich zwei Ständer auf, zwischen denen die Läuferschiene aus elektrisch leitendem Material,ange- ordnet ist. Die beiden Ständer sind in der Regel im Fahrzeug untergebracht, während die Läuferschiene in horizontaler oder vertikaler Anordnung auf der Fahrbahn befestigt ist. Ein wesentlicher Nachteil dieser Motorausführung liegt in gewissen Anwendungsfällen darin, dass das gesamte Motoreisen in den beiden vom Fahrzeug getragenen Ständern des Motors untergebracht ist und diese entsprechend schwer sind.
Dies mag bei auf Schienen rollenden Fahrzeugen nur von untergeordneter Bedeutung bzw. im.Hinblick auf ein ausgedehntes Streckennetz sogar erwünscht sein, nicht dagegen bei beispielsweise elektromagnetisch aufgehängten und geführten Schwebefahrzeugen, da bei diesen die Nutzlast durch einen schweren Ständerteil des Antriebsmotors wesentlich geschmälert wird. Hinzu kommt, dass zwischen den beidseitig der Läuferschiene angeordneten Ständerpaketen starke Zugkräfte wirken, die schwere Verankerungen der Blechpakete und der Wicklungen im Fahrzeug erforderlich machen.
Nun sind zwar einseitige Linearmotoren bekannt, deren Läuferschiene als mit einem Leitermaterial belegte, geblechte Eisenschiene ausgebildet ist, diese unsymmetrische Motorausführung ist jedoch mit einem relativ geringen Wirkungsgrad behaftet und stellt für das Trag- oder Führungssystem eines Schwebefahrzeugs infolge der starken anziehenden Kräfte zwischen dem Ständer am Fahrzeug und der Läuferschiene an der Fahrbahn eine beträchtliche Störbelastung dar, was den Vorteil einer gegebenenfalls erzielbaren Gewichtsersparnis am Ständer durch Verlagerung eines Teils des Motoreisens in die Läuferschiene zunichte macht.
Bei einem doppelseitigen Induktionsmotor liegt der grösstmögliche Teil des Motoreisens im auf der Fahrbahn montierten Läufer des Motors, was eine wesentliche Gewichtsverringerung des Ständers bedeutet. Neben den Traktionskräften greifen nur geringe zusätzliche Störkräfte am Ständer an, so dass auch die Befestigungskonstruktion relativ leicht gehalten werden kann.
Der aufwendigere Aufbau des Läuferteils auf der Fahr bahn spielt insbesondere dann keine wesentliche Rolle und tritt hinter dem Vorteil eines leichten Antriebsaggregats im Fahrzeug zurück, wenn ein Streckennetz relativ geringer Flächenausdehnung vorliegt, das von einer Vielzahl von frei schwebend aufgehängten Fahrzeugen, beispielsweise Personenbeförderungskabinen, befahren wird.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung des doppelseitigen Induktionsmotors ist das Ständerpaket senkrecht zum Schienenverlauf in Segmente unterteilt, die mit Hilfe von unmagnetischen Abstandshaltern unter Bildung von Wicklungsnuten in gegenseitigem Abstand gehalten sind. Hierdurch lässt sich eine einfache Bewicklung und Kühlung des Ständers durchführen. Darüber hinaus ergibt sich bei dem üblichen lamellierten Aufbau des Ständerpakets ein einfacher rechteckiger Blechschnitt, der gegenüber den Nuten aufweisenden Blechschnitten der Ständer bekannter Linearmotoren eine beträchtliche Senkung der Fertigungskosten des Ständers begründet.
Vorteilhaft sind zur Erzeugung eines das Ständerpaket und die Schiene durchsetzenden Wanderfeldes zwei übereinstimmend ausgebildete und gespeiste Wicklungen in den auf beiden Ständerpaketlängsseiten vorgesehenen Nuten untergebracht.
Der üblicherweise vom magnetischen Fluss des Linearmotors in Längsrichtung durchsetzte Ständerrücken kann vollständig in den Reaktionsteil verlagert sein, was ein äusserst leichtes Ständerpaket ergibt. Der Reaktionsteil besteht dabei zweckmässig aus auf ihrer Innenseite elektrisch leitend belegten ferromagnetischen Schienen. In diesen Schienen verläuft der magnetische Fluss in Längsrichtung über etwa eine Polteilung. Bei Linearmotoren, die für Geschwindigkeiten um 500 kmih bei einer Einspeisung mit Netzfrequenz von 50 Hz ausgelegt sind, liegt die Polteilung in der Grössenordnung von 1,5 m, was entsprechend lange Wege in den magnetischen Rückschlüssen ergibt. Diese verlangen einen erheblichen Magnetisierungsbedarf oder beträchtliche Querschnitte der beiden ferromagnetischen Schienen, was bei einem grösseren Streckennetz hohe Kosten verursacht.
Eine Reduzierung der Polteilung und des Querschnitts der Rückschlüsse des Induktionsmotors lässt sich zwar mit einer Erhöhung der Speisefrequenz erreichen, diese erfordert jedoch bei Leistungen von einigen Megawatt einen enorm hohen maschinellen und elektronischen Aufwand und begründet darüberhinaus eine erhebliche Verschlechterung des Leistungsfaktors des Linearmotors.
Um den Aufbau des Induktionsmotors weiter zu vereinfachen und ihn insbesondere zum Antrieb von Hochgeschwindigkeits-Schwebefahrzeugen besser geeignet auszubilden, wird ferner vorgeschlagen, dass die Fahrbahnschiene aus ferromagnetischem Material die Seitenschenkel einer ferromagnetischen Schiene von im wesentlichen U-förmigem Profil darstellt.
Der wesentliche Vorteil dieser Massnahme liegt insbesondere darin, dass sich bei grossen Polteilungen des Motors, wenn dieser also für hohe Geschwindigkeiten konzipiert ist, ein U-förmiger senkrecht zur Schienenlängsachse verlaufender Rückschlussweg für den magnetischen Fluss des Wanderfeldes darbietet, der kürzer bzw. von geringerem magnetischen Widerstand ist als derjenige in Schienenlängsrichtung, dessen Länge etwa der Polteilung entspricht.
Neben einer Verkürzung des Rückschlussweges wird vor allem eine starke Reduzierung der erforderlichen Stärke der Schiene erreicht, die jedoch aufgrund ihres U-Profils sehr steif ist und einen geringeren Montageaufwand erfordert als zwei gesonderte Schienen als Reaktionsteil.
Eine vorteilhafte Weiterbildung, damit den Polflächen der Elektromagnete des Trag- und Führungssystems entsprechende schmale Polflächen der als Ankerschiene wirkenden ferromagnetisehen Schiene erreicht werden, besteht darin, dass der untere Seitenschenkel der ferromagnetischen Schiene vom im wesentlichen U-förmigem Profil zwei in gegenseitigem Abstand nach unten ragende Stege trägt, unter denen die Tragund Führungsmagnete des Trag- und Führungssystems des Schwebefahrzeugs auf Abstand vorgesehen sind.
Eine andere Weiterbildung der Anordnung des Trag- bzw.
Führungssystems und des Antriebssystems hat zum Ziel, eine gegenseitige Beeinflussung des Trag- bzw. Führungssystems und des Antriebssystems praktisch vollständig zu vermeiden und eine kompakte und steife Ausbildung des fahrbahnseitigen Systemteils zu bewirken, und besteht darin, dass die Fahrbahnschiene im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, die Belegung des U-förmigen Profils an der Innenwandung vorgesehen ist und dass einer der Schenkel der Fahrbahnschiene als Magnetankerschiene für Trag- bzw. Führungsmagnete ausgebildet ist, die diesem Schenkel profilaussenseitig auf Abstand gegenüberstehen;
Eine Überlagerung der Flüsse des Trag- bzw. Führungssystems und des Antriebssystems findet damit lediglich innerhalb der ferromagnetischen Schiene statt, nicht jedoch in den Luftspalten zu den Trag- bzw.
Führungsmagneten bzw. zum Primärteil des Induktionsantriebs, so dass eine gegenseitige Beeinflussung praktisch ausgeschlossen oder zumindest so gering ist, dass sie durch die Regelung der Trag- bzw. Führungsmagnete ohne Schwierigkeiten kompensiert werden kann.
Die Fahrbahnschiene besitzt bei U-Profil-Querschnitt ein grosses Trägheitsmoment und kommt daher mit relativ wenig Befestigungspunkten aus. Auch ist die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Beschädigung der Schiene nur gering.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Fahrbahnschiene in liegender Anordnung ihres U-Profils an der Fahrbahn befestigt und der untere Seitenschenkel als Magnetankerschiene ausgebildet. Bei dieser Anordnung können der Ständer des linearen Induktionsmotors sowie die Trag- bzw.
Führungsmagnete seitlich von der Schiene entfernt werden, was das System zum Aufbau von Fahrbahnverzweigungen besonders geeignet macht.
Den Polflächen der Trag- bzw. Führungsmagnete entsprechende schmale Polflächen des als Magnetankerschiene wirkenden unteren Schenkels der Schiene, bei U-Profil werden vorteilhaft dadurch erreicht, dass dieser an seinen Rändern nach unten ragende Stege trägt, deren Flächen als Polflächen den Polflächen der Trag- bzw. Führungsmagnete auf Abstand im wesentlichen gegenüberstehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine innen an der Basis belegte Fahrbahnschiene mit den zugeordneten Fahrzeugkomponenten eines Systems zum Tragen, Führen und zum Antrieb eines Schwebefahrzeugs,
Fig. 2 eine Fahrbahnschiene gemäss Fig. 1 bei anders gerichteter Lamellierung,
Fig. 3 eine aussen an der Basis belegte Fahrbahnschiene mit den zugeordneten Fahrzeugkomponenten,
Fig. 4 und 5 Fahrbahnschienen gemäss Fig. 3 bei anders gerichteten Lamellierungen,
Fig. 6 eine seitlich aussen belegte Fahrbahnschiene mit den zugeordneten Fahrzeugkomponenten,
Fig. 7 und 8 Fahrbahnschienen gemäss Fig. 6 bei anders gerichteter Lamellierung,
Fig. 9 einen doppelseitigen linearen Induktionsmotor im Querschnitt,
Fig. 10 den Schnitt II-II des Induktionsmotors gemäss Fig. 9,
Fig.
11 einen weiteren doppelseitigen linearen Induktionsmotor in perspektivischer schematischer Darstellung unter Weglassung der Ständerwicklung,
Fig. 12 einen doppelseitigen linearen Induktionsmotor schematisch in Seitenansicht dargestellt,
Fig. 13 ein Schwebefahrzeug mit einem kombinierten Trag-, Führungs- und Antriebssystem mittels einem doppelseitigen Induktionsmotor,
Fig. 14 ein System mit einem auf drei Seiten wirkenden linearen Induktionsmotor und
Fig. 15 ein System mit einem auf zwei Seiten wirkenden linearen Induktionsmotor.
Der in Fig. 1 dargestellte, auf einer Fahrzeug- und Fahrbahnseite vorgesehene Teil eines zweispurigen Systems zum Tragen, Führen und zum Antrieb eines Schwebefahrzeuges 1 enthält eine einzige, an der Fahrbahn 2 montierte Schiene 3, die einen weichmagnetischen Schienenkern 4 mit U-Profil aufweist. Der Basisschenkel 5 des Schienenkerns 4 trägt auf seiner im Profilinneren liegenden Oberfläche 6 eine Schicht 7 aus Aluminium und ist aus Blechen 8 geschichtet aufgebaut, die parallel zur Aluminiumschicht 7 verlaufen. Die Seitenschenkel 9 des Schienenkerns 4, die senkrecht nach unten weisen, sind ebenfalls lamelliert aufgebaut, wobei die Bleche 10 seitenschenkelparallel verlaufen.
Am nicht näher dargestellten Fahrzeug list ein Band von geregelten Elektromagneten 11, 12 befestigt, die innerhalb des Bandes alternierend nach rechts (11) und links (12) versetzt angeordnet sind. Die Elektromagnete 11, 12 besitzen Kerne 13, 14 von U-Profil, deren Seitenschenkel den Seitenschenkeln 9 der Schiene 3 an der Fahrbahn 2 auf Abstand gegenüberstehen. Dieser Abstand des Magnetbandes zur Schiene 3 wird durch gruppenweise Regelung der Erregerströme der nach rechts und der nach links versetzten Magnete 11, 12 in horizontaler und vertikaler Richtung im wesentlichen konstant gehalten.
Als Antrieb dient ein einseitiger linearer Induktionsmotor 15 in horizontaler Anordnung, dessen Ständer 16 am Fahrzeug 1 befestigt ist und in den Raum zwischen den Seitenschenkeln 9 der Schiene 3 an der Fahrbahn 2 ragt. Die aktive Oberfläche 17 des Ständers 16 steht der als Reaktionsschiene wirksamen Aluminiumschicht 7 auf Abstand gegenüber.
Die gewählten Schichtungsrichtungen im Schienenkern 4 lassen nur am Ein- und Austritt des Motorflusses in den bzw.
aus dem Basisschenkel 5 der Schiene 3 als magnetischem Rückschluss und im an den Basisschenkel 5 unmittelbar angrenzenden Bereich der Seitenschenkel 9 wirbelstrombehaftete Zonen von kleinem Volumen zu.
Wenn der gesamte Schienenkern 4, wie in Fig. 2 dargestellt, aus senkrecht zur Schienenrichtung und parallel zur Aluminiumschicht 7 geschichteten Blechen aufgebaut ist, entfallen die Wirbelstromzohen am Ein- und Austritt des Motorflusses in den bzw. aus dem Basisschenkel 5. Dafür ermöglicht diese Schichtungsrichtung Wirbelströme durch den Tragfluss im Basisschenkel 5. Erfolgen Auf- und Abbau des Tragfeldes allerdings hinreichend langsam, könnte bei dieser Schichtung des Basisschenkels 5 auf eine Lamellierung der Seitenschenkel 9 unter Umständen ganz verzichtet werden (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Gemäss Fig. 3 ist der Basisschenkel 5 des Fahrbahnschienenkerns 4 auf seiner profiläusseren Oberfläche 18 mit einer Aluminiumschicht 7 belegt, was die dargestellte, um 1800 verdrehte horizontale Lage des Ständers 16 des linearen Induktionsmotors 15 am Fahrzeug 1 oberhalb des Magnetbandes (11, 12) und der Fahrbahnschiene 3 erfordert. Diese Anordnung ermöglicht eine horizontale Bewegung des Fahrzeugs 1 quer zur Schienenlängsrichtung, die in Kurven und Weichen vorteilhaft ist. Die Lamellierung des Schienenkerns 4 ist so getroffen, dass die Basisschenkelbleche 8 zur Aluminiumschicht 7 und die Seitenschenkelbleche 10 zum Seitenschenkel 9 parallel liegen, so dass nur in den Ein- und Austrittszonen beider Flüsse in den bzw. aus dem Basisschenkel 5 Wirbelströme entstehen können.
Wenn die Schiene 3, wie in Fig. 4 dargestellt, aus einzelnen ineinandergeschichteten Blechen 19 von U-Profil besteht, beschränkt sich die Wirbelstrombildung auf die Ein- und Aus trittszonen des Motorflusses im Basisschenkel 5.
Für die Schichtung des Schienenkerns 4 gemäss Fig. 5 gelten die obenstehenden Erläuterungen zur Schiene gemäss Fig.
2 entsprechend.
Die in Fig. 6 dargestellte Fahrbahnschiene 3 weist einen lamellierten Schienenkern 4 auf, der auf der profiläusseren Oberfläche 20 des einen 9' seiner Seitenschenkel 9, 9' mit einer Aluminiumschicht 7 belegt ist, so dass der Ständer 16 des Linearmotors 15 vertikal neben der Schiene 3 zu liegen kommt.
Auch diese Anordnung ist zum Befahren von Kurven und Weichen gut geeignet. Der beschichtete Seitenschenkel 9' besteht aus der Aluminiumschicht 7 parallelen Blechen 10, während die beiden übrigen Schenkel 5 und 9 aus Blechen 21 von Winkelprofil geschichtet sind. Auch bei dieser Schiene 3 sind nur in den Ein- und Austrittszonen des Motor- und des Tragflusses im beschichteten Seitenschenkel 9' Wirbelströme möglich.
Bei der Schiene gemäss Fig. 7besteht derSchienenkern aus ineinandergeschichteten Blechen 19 von U-Profil, so dass nur in den Ein- und Austrittszonen des Motorflusses im Seitenschenkel 9' Wirbelströme entstehen können.
Sind dagegen gemäss Fig. 8 die Bleche 10 des Seitenschenkels 9' zur Aluminiumschicht 7 senkrecht gestellt, vermag nur der Tragfluss im Seitenschenkel 9' Wirbelströme zu erzeugen.
Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte lineare Induktionsmotor weist einen zentralen Ständer 101 auf, der als Antriebselement über ein Befestigungssystem 102 und über ein angedeutetes Trag- und Führungsmagnetsystem 103 mit einem nicht dargestellten, an einer Fahrbahn frei schwebend elektromagnetisch aufgehängten Fahrzeug in Verbindung steht. Das langgestreckte Blechpaket 104 des Ständers ist in Längsrichtung in einzelne Paketsegmente 105 unterteilt, deren Abstand durch zentral angeordnete unmagnetische Abstandshalter 106 sichergestellt ist. Die Abstandshalter 106 treten gegenüber den beiden Längsseitenflächen 107 des Blechpakets derart zurück, dass dort zwei Reihen hinreichend tiefer Nuten 108 gebildet werden.
Die Nuten 108 sind mit zwei Drehstromwicklungen 109 besetzt, die sich elektrisch als eine einzige abgestufte Wicklung mit ungerader Polzahl darstellen und ein sich entgegen der Fahrtrichtung (Pfeil A) des Fahrzeugs fortbewegendes Wanderfeld 110 aufbauen.
Der Ständer 101 liegt zwischen den Schenkeln eines Uförmigen, nach unten offenen und zugleich als Ankerschiene für das Trag- und Führungssystem 103 dienenden Schienenkerns 112. Das Führungssystem des Schwebefahrzeugs sorgt für im wesentlichen konstante Luftspalte zwischen beiden genuteten Längsseitenflächen 107 des Ständerblechpakets 104 und den Schenkeln des Schienenkerns 112. Dieser besteht aus einem weichmagnetischen Eisenteil und weist auf der dem Ständer zugewandten Seite eine Schicht 113 aus Aluminum oder Kupfer auf, die die eigentliche Läuferwicklung darstellt, während der Schienenkern 112 als Läuferjoch bzw. magnetischer Rückschluss anzusehen ist. Das in einem bestimmten Zeitaugenblick gegebene Wanderfeld 110 ist gestrichelt dargestellt. Es wird deutlich, dass der magnetische Kreis des Motors beide Schenkel des Schienenkerns 112 durchläuft.
Der Ständer 201 des in den Fig. 11 und 12 gezeigten linearen Induktionsmotors weist eine Mehrzahl quaderförmiger Blechpakete 202 auf, die auf Abstand aneinander gereiht und mit Hilfe geeigneter unmagnetischer Distanz- und Befestigungselemente 203 verbunden sind. Die Räume 204 zwischen den Blechpaketen 202 haben die Funktion der Nuten herkömmlicher Ständerblechpakete und nehmen eine dreiphasige Wicklung 205 (Fig. 12) auf. Seinem Aufbau entspricht der Ständer 201 damit einem Ständer, der ohne Ständerrücken ausgeführt ist und demzufolge zwei einander gegenüberliegende aktive Aussenflächen 206 und 207 besitzt.
Der Reaktionsteil 208 des linearen Induktionsmotors besteht aus einer Eisenschiene 209 mit U-Profil, deren Seitenschenkel 210 und 211 an ihrer Innenfläche mit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Material, beispielsweise Alumi nium, als Reaktionsschiene 212 bzw. 213 belegt sind. Der Ständer 201 ragt derart in das Innere der Eisenschiene 209, dass die beiden aktiven Ständeraussenflächen 206, 207 den
Reaktionsschienen 212, 213 unter Bildung zweier Luftspalten 214, 215 auf Abstand gegenüberstehen.
Die dreiphasige Wicklung 205 baut ein Wanderfeld auf, dessen Feldlinien die Blechpakete 202, die Luftspalte 214, 215 sowie die Reaktionsschienen 212, 213 in Schienenquerrichtung durchsetzen. Als magnetischer Rückfluss dient die Eisenschiene 209, wobei die Feldlinien, wie in den Fig. 11 und 12 gestrichelt eingezeichnet, die Seitenschenkel 210, 211 und den Basisschenkel 216 im wesentlichen ebenfalls in Schienenquerrichtung durchsetzen, da dieser U-förmige Rückschlussweg jedenfalls bei Linearmotoren für hohe Geschwindigkeiten und 50 Hz-Speisung - einen geringeren magnetischen Widerstand aufweist als derjenige in Schienenlängsrichtung.
Ein gewisser Teil der Feldlinien wird naturgemäss die Eisenschiene 209 auch in deren Längsrichtung zum benachbarten Pol des Ständers durchsetzen, so dass das gesamte, dem Ständer jeweils zugeordnete Eisenschienenvolumen ausgenutzt und eine relativ geringe Eisenschienendicke möglich wird.
Fig. 13 zeigt Elektrolinearmotoren zum Antrieb eines magnetisch aufgehängten und geführten Schwebefahrzeugs 218.
An beiden Längsseiten des Schwebefahrzeugs ist jeweils ein Ständer 201 angebracht, während die Reaktionsteile 208 an Fahrbahnelementen 219 befestigt sind. Die U-Profil-Eisenschiene 209 dient zugleich als Trag- und Führungsankerschiene für die ebenfalls an beiden Schwefelfahrzeuglängsseiten unterhalb der Ständer vorgesehenen Reihen von Trag- und Führungsmagneten 220. Dazu sind an den Aussenrändern des unteren Seitenschenkels 211 nach unten ragende Stege 221, 222 ausgebildet, deren nach unten weisende Stirnflächen als Polflächen den Polflächen der Trag- und Führungsmagnete 220 auf Abstand gegenüberstehen.
Dieser Abstand wird von Sensoren (in der Zeichnung nicht dargestellt) erfasst und durch eine Regelung der Erregung der Trag- und Führungsmagnete 220 konstant gehalten, so dass auch die Luftspalte 214, 215 zwischen den aktiven Ständeraussenflächen 206, 207 und den zugehörigen Reaktionsschienen 212, 213 im wesentlichen konstant sind.
In Fig. 13 ist angedeutet, dass die hintereinander angeordneten Trag- und Führungsmagnete 220 jeder Reihe abwechselnd nach rechts und nach links zueinander versetzt angeordnet sind. Durch getrennte Regelung der Erregung aller nach rechts und aller nach links versetzten Magnete können dadurch horizontale Kräfte auf das Schwebefahrzeug 218 ausgeübt werden, so dass auch ohne ein gesondertes Führungssystem seitliche Versetzungen des Fahrzeugs unterbunden werden können und eine Gefährdung der im Profilinneren der Eisenschienen 209 liegenden Wickelköpfe 223 der Ständer der linearen Induktionsmotoren sicher vermieden ist.
Das in Fig. 14 dargestellte, an jeder Längsseite eines Fahrzeugs 301 vorgesehene Trag-, Führungs- und Antriebssystem besteht aus einer Eisenschiene 302, die an der Fahrbahn 303 montiert ist, sowie einem Ständer 304 eines linearen Induktionsmotors 305 und einer Reihe von Trag- und Führungsmagneten 306 am Fahrzeug.
Die Eisenschiene 302 besitzt das Profil eines liegenden U, das zum Fahrzeug 301 hin geöffnet ist. Die Innenwandung der Eisenschiene trägt eine Belegung in Form einer Schicht oder eines Käfigs aus elektrisch gut leitendem Material, die die Reaktionsschiene 307 des linearen Induktionsmotors 305 darstellt. Die Eisenschiene 302 selbst wirkt als magnetischer Rückschluss flir die Feldlinien des vom Ständer 304 aufgebauten Wanderfeldes. Der am Fahrzeug montierte Ständer 304 des linearen Induktionsmotors 305 besteht aus einem längsgeteilten lamellierten Ständerkern 308, dessen der Reaktionsschiene 307 zugewandte aktive Flächen genutet sind. In den Nuten ist eine mehrphasige Ring- oder Trommelwicklung 309 zum Aufbau des Wanderfeldes untergebracht.
Dieses durchsetzt den Ständerkern 308 in Längsrichtung, tritt an allen drei genuteten aktiven Flächen des Ständerkerns in den Luftspalt 310 aus, durchsetzt alle drei Schenkel der U-förmigen Reaktionsschiene 307 und tritt in die U-Profil-förmige Eisenschiene 302 ein, um diese in Längsrichtung zu durchdringen.
Nach einer Polteilung verlässt der Fluss die Eisenschiene 302 wieder und tritt über die Reaktionsschiene 307 und den Luftspalt 310 wieder in den Ständerkern 308 ein. Die Längsteilung des Ständerkerns 308 bewirkt, dass das Kerneisen am Austritt und am Eintritt des Wanderfeldes an allen drei aktiven Ständerkernflächen, wie in Fig. 14 angedeutet, richtig lamelliert werden kann.
Die zum Tragen und Führen des Fahrzeugs 301 aufzubringenden Kräfte werden von den Trag- und Führungsmagneten 306 aufgebracht, die in Form einer Magnetreihe unterhalb der Eisenschiene 302 angeordnet sind. Die Magnete besitzen langgestreckte Kerne 311 von U-Profil, deren Mittelschenkel eine geregelt gespeiste Spule 312 tragen. Die Seitenschenkel der Magnete 306 sind nach oben auf die Eisenschiene 302 gerichtet und stehen kurzen Stegen 314 an den beiden Rändern des unteren Seitenschenkels 313 der Eisenschiene 302 auf Abstand gegenüber. Dieser Abstand zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Stege 314 und der Seitenschenkel der Kerne 311 der Magnete 306 wird von Sensoren (in der Zeich- nung nicht dargestellt) erfasst und mit seinem Sollwert verglichen.
Abstandsabweichungen wird fortlaufend durch entsprechende Änderung des Erregerstromes der Magnete 306 begegnet, so dass der Abstand praktisch konstant bleibt. Dies gilt auch für den seitlichen Abstand des Fahrzeugs 301 von der Fahrbahn 303, da die reihenförmig angeordneten Trag- und Führungsmagnete, wie in Fig. 14 angedeutet, abwechselnd nach rechts und nach links gegeneinander versetzt angeordnet sind und somit neben vertikalen Tragkräften auch geregelte horizontale Führungskräfte aufgebracht werden können.
Dazu werden alle nach rechts und alle nach links versetzten Trag- und Führungsmagnete 306 gesondert geregelt erregt.
Auf diese Weise verbleibt das Fahrzeug 301 stets in der gewünschten Position relativ zur Fahrbahn 303, so dass auch der Ständer 304 des linearen Induktionsmotors 305 einen im wesentlichen konstanten Luftspalt 310 zu den drei Schenkeln der Reaktionsschiene 307 wahrt.
Fig. 14 zeigt deutlich, dass sich das Fahrzeug 301 nach rechts von der Eisenschiene 302 lösen kann, was für den Aufbau von Fahrbahnverzweigungen von grosser Wichtigkeit ist.
Das in Fig. 15 dargestellte System unterscheidet sich lediglich in der Bauweise des linearen Induktionsmotors vom System gemäss Fig. 14. Der Ständer 304' dieses linearen Induktionsmotors 305' trägt eine normale mehrphasige Ständerwicklung 309' und ist ohne eigentlichen Ständerkern bzw.
Ständerrücken 309' und ist ohne eigentlichen Ständerkern bzw. Ständerrücken aufgebaut. Vielmehr üben Ständerblech pakete 316 die Funktion der Zähne herkömmlicher Ständerpakete aus, indem zwischen ihnen die mehrphasige Ständerwicklung 309' untergebracht ist. Zusätzlich sind selbstverständlich Distanz- und Befestigungselemente für die Ständerblechpakete 316 vonnöten. Der Ständer 304' besitzt daher zwei einander gegenüberliegende aktive Oberflächen, denen jeweils eine Reaktionsschiene 307' in Form einer Belegung der Innenfläche eines Seitenschenkels der Eisenschiene 302 aus elektrisch gut leitendem Material zugeordnef ist.
Diesem Aufbau entsprechend durchsetzt der Fluss des Wanderfeldes den Ständer 304' nicht in Längsrichtung, sondern in Querrichtung, was bei grossen Polteilungen, wie sie sich für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten zwangsläufig ergeben, auch für die Eisenschiene 302 gilt. Für den unteren, zusätzlich als Magnetankerschiene wirkenden Seitenschenkel 313 der Eisenschiene 302 bedeutet dies eine Addition bzw. Subtraktion des von Ständer 304' erregten Wanderfelds mit dem Trag- und Führungsfeld der Trag- und Führungsmagnete 306 des Fahrzeugs 301, während gemäss Fig. 14 der Motorfluss im unteren Seitenschenkel 313 der Eisenschiene 302 senkrecht zum Tragund Führungsfluss verläuft. Der wesentliche Vorteil des im System gemäss Fig. 15 verwendeten linearen Induktionsmotors liegt im geringen Gewicht des Ständers. der ohne jegliches Rückeneisen auskommt.
The invention relates to a railway system with a track rail for a linear induction motor having the magnetically free floating vehicle.
The lanes of known railway systems for magne table floating vehicles wear the anchor rails for vehicle-mounted electromagnetic belts of the support and guidance system and a reaction rail of a double-sided linear induction motor to drive the vehicle.
Such a rail system is with high material and
Associated assembly costs, which arise in particular from the fact that the anchor rails and the reaction rail due to their large mutual distance can only be adjusted with sufficient accuracy against each other with considerable difficulty.
According to the invention, this problem is solved by a railway system which has a soft magnetic rail core designed as an anchor rail for support and / or guide magnets of the vehicle, one surface of which is covered with a layer of electrically highly conductive material as a reaction rail of the linear induction motor of the vehicle. The soft magnetic core is also used here as a magnetic return path for the motor flux.
Such a multi-purpose rail dispenses with the complex assembly of a separate runner rail on the roadway and gives the overall system for carrying, guiding and driving the vehicle an extremely compact structure. The dimensions of the profile of the rail according to the invention have to be kept as small as possible for cost reasons, which results in narrow and long induction motors, but these are characterized by the fact that the disturbing edge effects are only very small. In addition, due to the close contact between the conductive coating and the soft magnetic rail core, there is good heat dissipation from the coating.
According to a particular embodiment of the invention, the rail core has a U-profile and is coated on the outer or inner profile surface of its base leg or the outer profile surface of one of its side legs.
In particular, the arrangement of the conductive occupancy on the inside of the rail core provides excellent protection against adverse weather conditions if the rail is mounted on the track as a support and, if necessary, guide rail with downwardly directed side legs. Furthermore, the attractive forces acting between the stator of the single-sided linear induction motor and the rail under certain operating conditions then support the vehicle's support system. A disadvantage of the arrangement of the occupancy inside the rail is, however, that the rail is then not suitable for use in curves and switches. In such cases, an occupancy of one of the outer surfaces of the rail core is preferable.
The one-piece combination of an anchor rail with a reaction rail requires special attention to be paid to the iron losses in the rail core, since both the flow of the support and / or guide system that penetrates the rail core in the transverse direction of the rail and the flow of the linear motor that penetrates the occupied rail core leg essentially in the longitudinal direction , Generate eddy currents. In a further development of the invention, at least the occupied leg of the soft magnetic rail core is made up of sheet metal layered in the transverse direction of the rail. This
Direction of stratification gives independent v. lamination of the other legs greatly reduces eddy currents caused by the motor flux.
In particular, if the occupied rail core leg is made up of metal sheets layered in the transverse direction of the rail and perpendicular to the occupancy plane, there are only zones at the entry and exit of the motor flow into and out of the anchor rail, in which the motor flow penetrates the sheets perpendicularly and generates eddy currents. However, these eddy current zones only take up such a small part of the volume of the rail core through which the motor flux passes that they can easily be accepted. The specified layering direction has the further advantage that with favorable lamination of the remaining rail core limbs, no eddy currents can arise in the occupied limb due to the bearing flow.
If, on the other hand, measures are taken in the design of the support and / or guide magnets, for example, which ensure that the magnetic field of the support and guide system in the rail core is built up and reduced slowly enough, even at the highest vehicle speeds, so that the eddy currents generated by the support flow are negligibly small regardless of the direction of stratification , the occupied leg is advantageously made up of sheet metal layered in the transverse direction of the rail and parallel to the plane of occupancy, since the entry and exit zones of the motor flow in the rail core then remain free of eddy currents.
According to a further development of the invention, the induction motor is designed as a double-sided linear induction motor with a central, wound stator package, with a rail core made of highly conductive material being provided on both longitudinal sides. In addition to the appropriate arrangement of jacking and guiding or
The design of the double-sided induction motor is advantageous for supporting elements. Known double-sided linear induction motors namely have two stands, between which the runner rail made of electrically conductive material is arranged. The two stands are usually housed in the vehicle, while the runner rail is attached to the track in a horizontal or vertical arrangement. A major disadvantage of this engine design is in certain applications that the entire engine iron is accommodated in the two stands of the engine carried by the vehicle and these are correspondingly heavy.
In the case of vehicles rolling on rails, this may only be of minor importance or even desirable in view of an extensive route network, but not in the case of, for example, electromagnetically suspended and guided hovering vehicles, since the payload is significantly reduced by a heavy stand part of the drive motor. In addition, strong tensile forces act between the stator stacks arranged on both sides of the runner rail, which necessitate heavy anchoring of the laminated stacks and the windings in the vehicle.
Although one-sided linear motors are known, the runner rail of which is designed as a sheet metal iron rail covered with a conductor material, this asymmetrical motor design is, however, associated with a relatively low level of efficiency and provides for the support or guide system of a hovering vehicle due to the strong attractive forces between the stand on Vehicle and the runner rail on the roadway represent a considerable disturbance load, which negates the advantage of a possibly achievable weight saving on the stand by moving a part of the motor iron into the runner rail.
In the case of a double-sided induction motor, the largest possible part of the motor iron lies in the rotor of the motor mounted on the roadway, which means a significant reduction in the weight of the stator. In addition to the traction forces, only small additional disruptive forces act on the stand, so that the fastening structure can also be held relatively easily.
The more complex construction of the runner part on the roadway does not play a significant role and takes a back seat to the advantage of a light drive unit in the vehicle when a network of relatively small areas is present on which a large number of freely suspended vehicles, for example passenger cabins, are used .
According to a special embodiment of the double-sided induction motor, the stator package is divided into segments perpendicular to the course of the rails, which are kept at a mutual distance with the aid of non-magnetic spacers, forming winding grooves. This allows the stator to be easily wrapped and cooled. In addition, the standard laminated structure of the stator package results in a simple rectangular sheet-metal section which, compared with the sheet-metal sections of the stator of known linear motors, which have grooves, results in a considerable reduction in the production costs of the stator.
In order to generate a traveling field which penetrates the stator package and the rail, two coincidentally designed and fed windings are advantageously accommodated in the grooves provided on both stator package longitudinal sides.
The stator back, which is usually penetrated in the longitudinal direction by the magnetic flux of the linear motor, can be completely shifted into the reaction part, which results in an extremely light stator package. The reaction part expediently consists of ferromagnetic rails that are electrically conductive on their inside. In these rails, the magnetic flux runs in the longitudinal direction over approximately one pole pitch. In the case of linear motors, which are designed for speeds of around 500 kmih with a supply with a mains frequency of 50 Hz, the pole pitch is in the order of magnitude of 1.5 m, which results in correspondingly long paths in the magnetic return circuits. These require a considerable need for magnetization or considerable cross-sections of the two ferromagnetic rails, which causes high costs for a larger route network.
A reduction in the pole pitch and the cross-section of the inferences of the induction motor can be achieved by increasing the supply frequency, but with outputs of a few megawatts this requires an extremely high level of mechanical and electronic expenditure and also causes a considerable deterioration in the power factor of the linear motor.
In order to further simplify the construction of the induction motor and to make it more suitable, in particular, for driving high-speed levitation vehicles, it is also proposed that the track rail made of ferromagnetic material represent the side legs of a ferromagnetic rail with an essentially U-shaped profile.
The main advantage of this measure is that with large pole pitches of the motor, i.e. if it is designed for high speeds, there is a U-shaped return path running perpendicular to the longitudinal axis of the rail for the magnetic flux of the traveling field, which is shorter or less magnetic Resistance is that in the longitudinal direction of the rail, the length of which corresponds approximately to the pole pitch.
In addition to shortening the return path, a strong reduction in the required strength of the rail is achieved, which, however, is very stiff due to its U-profile and requires less installation effort than two separate rails as a reaction part.
An advantageous further development, so that the pole faces of the electromagnets of the support and guide system corresponding narrow pole faces of the ferromagnetic rail acting as an anchor rail are achieved, consists in that the lower side leg of the ferromagnetic rail protrudes downward from the essentially U-shaped profile by two mutually spaced apart Supports webs, under which the support and guide magnets of the support and guide system of the levitation vehicle are provided at a distance.
Another development of the arrangement of the support or
The aim of the guide system and the drive system is to practically completely avoid mutual interference between the support or guide system and the drive system and to make the system part on the track side compact and rigid, and consists in the track rail having an essentially U-shaped profile , the allocation of the U-shaped profile is provided on the inner wall and that one of the legs of the track rail is designed as a magnet armature rail for support or guide magnets, which face this leg at a distance on the outside of the profile;
The fluxes of the support or guide system and the drive system are only superimposed within the ferromagnetic rail, but not in the air gaps to the support or drive system.
Guide magnets or to the primary part of the induction drive, so that a mutual influence is practically impossible or at least so small that it can be compensated for by regulating the support or guide magnets without difficulty.
With a U-profile cross-section, the track rail has a large moment of inertia and therefore needs relatively few fastening points. The probability of mechanical damage to the rail is also low.
According to an advantageous development, the track rail is fastened to the track in a lying arrangement of its U-profile and the lower side leg is designed as a magnet armature rail. With this arrangement, the stator of the linear induction motor and the support or
Guide magnets are removed from the side of the rail, which makes the system particularly suitable for setting up road branches.
The pole faces of the support or guide magnets corresponding narrow pole faces of the lower leg of the rail acting as a magnet armature rail, in the case of a U-profile, are advantageously achieved in that this has downwardly protruding webs at its edges, the faces of which as pole faces correspond to the pole faces of the support or . Guide magnets are essentially opposite at a distance.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
1 shows a track rail with the assigned vehicle components of a system for carrying, guiding and driving a suspension vehicle, which is occupied on the inside of the base,
FIG. 2 shows a track rail according to FIG. 1 with a differently directed lamination,
3 shows a track rail with the assigned vehicle components, which is occupied on the outside of the base,
4 and 5 track rails according to FIG. 3 with differently directed lamellas,
6 shows a track rail with the assigned vehicle components, which is laterally occupied,
7 and 8 track rails according to FIG. 6 with a differently directed lamination,
9 shows a double-sided linear induction motor in cross section,
10 shows the section II-II of the induction motor according to FIG. 9,
Fig.
11 a further double-sided linear induction motor in a perspective schematic illustration with the omission of the stator winding,
12 shows a double-sided linear induction motor schematically in side view,
13 shows a suspension vehicle with a combined support, guidance and drive system by means of a double-sided induction motor,
14 shows a system with a linear induction motor acting on three sides and FIG
Fig. 15 shows a system with a double-acting linear induction motor.
The part of a two-lane system for carrying, guiding and driving a levitation vehicle 1 shown in FIG. 1 and provided on a vehicle and roadway side contains a single rail 3 mounted on the roadway 2, which has a soft magnetic rail core 4 with a U-profile . The base leg 5 of the rail core 4 carries a layer 7 of aluminum on its surface 6 located in the profile interior and is constructed in layers from sheet metal 8 which run parallel to the aluminum layer 7. The side legs 9 of the rail core 4, which point vertically downwards, are also constructed in a laminated manner, the metal sheets 10 running parallel to the side legs.
A band of regulated electromagnets 11, 12 are attached to the vehicle (not shown in detail) and are arranged offset within the band alternately to the right (11) and left (12). The electromagnets 11, 12 have cores 13, 14 of U-profile, the side legs of which are at a distance from the side legs 9 of the rail 3 on the track 2. This distance between the magnetic tape and the rail 3 is kept essentially constant in the horizontal and vertical directions by group-wise regulation of the excitation currents of the magnets 11, 12 offset to the right and left.
A one-sided linear induction motor 15 in a horizontal arrangement serves as the drive, the stand 16 of which is attached to the vehicle 1 and projects into the space between the side legs 9 of the rail 3 on the roadway 2. The active surface 17 of the stand 16 is at a distance from the aluminum layer 7, which acts as a reaction rail.
The selected layering directions in the rail core 4 only allow the motor flow to enter and exit the rail core.
from the base leg 5 of the rail 3 as a magnetic return path and in the area of the side legs 9 directly adjoining the base leg 5, eddy current-affected zones of small volume become.
If the entire rail core 4, as shown in FIG. 2, is made up of laminated sheets perpendicular to the rail direction and parallel to the aluminum layer 7, there are no eddy currents at the entry and exit of the motor flux into or out of the base leg 5. This layering direction enables this Eddy currents through the flow in the base leg 5. However, if the construction and dismantling of the support field are sufficiently slow, lamination of the side legs 9 could possibly be completely dispensed with in this layering of the base leg 5 (not shown in the drawing).
According to Fig. 3, the base leg 5 of the track rail core 4 is covered on its outer profile surface 18 with an aluminum layer 7, which the illustrated, rotated by 1800 horizontal position of the stand 16 of the linear induction motor 15 on the vehicle 1 above the magnetic tape (11, 12) and the track rail 3 requires. This arrangement enables the vehicle 1 to move horizontally transversely to the longitudinal direction of the rails, which is advantageous in curves and switches. The lamination of the rail core 4 is made so that the base leg plates 8 are parallel to the aluminum layer 7 and the side leg plates 10 are parallel to the side leg 9, so that eddy currents can only arise in the entry and exit zones of both flows into and out of the base leg 5.
If the rail 3, as shown in FIG. 4, consists of individual U-shaped sheets 19 stacked one inside the other, the eddy current formation is limited to the entry and exit zones of the motor flow in the base leg 5.
For the layering of the rail core 4 according to FIG. 5, the above explanations on the rail according to FIG.
2 accordingly.
The track rail 3 shown in Fig. 6 has a laminated rail core 4, which is covered on the outer profile surface 20 of one 9 'of its side legs 9, 9' with an aluminum layer 7 so that the stator 16 of the linear motor 15 vertically next to the rail 3 comes to rest.
This arrangement is also well suited for negotiating curves and switches. The coated side leg 9 'consists of the aluminum layer 7 parallel sheets 10, while the other two legs 5 and 9 are layered from sheets 21 of angled profile. With this rail 3 too, eddy currents are only possible in the entry and exit zones of the motor flow and the carrying flow in the coated side leg 9 '.
In the rail according to FIG. 7, the rail core consists of sheets 19 of U-profile stacked one inside the other, so that eddy currents can only arise in the entry and exit zones of the motor flow in the side leg 9 '.
If, on the other hand, according to FIG. 8, the metal sheets 10 of the side limb 9 'are set perpendicular to the aluminum layer 7, only the bearing flow in the side limb 9' can generate eddy currents.
The linear induction motor shown in FIGS. 9 and 10 has a central stator 101 which, as a drive element, is connected via a fastening system 102 and an indicated support and guide magnet system 103 to a vehicle, not shown, floating freely on a roadway, electromagnetically suspended . The elongated laminated core 104 of the stator is divided in the longitudinal direction into individual packet segments 105, the spacing of which is ensured by centrally arranged non-magnetic spacers 106. The spacers 106 step back in relation to the two longitudinal side surfaces 107 of the laminated core in such a way that two rows of sufficiently deep grooves 108 are formed there.
The slots 108 are occupied by two three-phase windings 109, which are represented electrically as a single, stepped winding with an odd number of poles and which build up a traveling field 110 moving in the opposite direction to the direction of travel (arrow A) of the vehicle.
The stand 101 lies between the legs of a U-shaped, downwardly open and at the same time serving as an anchor rail for the support and guide system 103 rail core 112 Rail core 112. This consists of a magnetically soft iron part and has a layer 113 of aluminum or copper on the side facing the stator, which represents the actual rotor winding, while the rail core 112 is to be regarded as a rotor yoke or magnetic yoke. The traveling field 110 given at a specific instant in time is shown in dashed lines. It is clear that the magnetic circuit of the motor runs through both legs of the rail core 112.
The stator 201 of the linear induction motor shown in FIGS. 11 and 12 has a plurality of cuboid-shaped laminated cores 202 which are lined up spaced apart and connected with the aid of suitable non-magnetic spacing and fastening elements 203. The spaces 204 between the laminated cores 202 have the function of the grooves of conventional stator cores and accommodate a three-phase winding 205 (FIG. 12). In terms of its structure, the stand 201 thus corresponds to a stand which is designed without a stand back and accordingly has two active outer surfaces 206 and 207 lying opposite one another.
The reaction part 208 of the linear induction motor consists of an iron rail 209 with a U-profile, the side legs 210 and 211 of which are covered on their inner surface with a layer of electrically conductive material, such as aluminum, as a reaction rail 212 and 213, respectively. The stand 201 protrudes into the interior of the iron rail 209 in such a way that the two active stand outer surfaces 206, 207 den
Reaction rails 212, 213 face each other at a distance, forming two air gaps 214, 215.
The three-phase winding 205 builds up a traveling field, the field lines of which penetrate the laminated cores 202, the air gaps 214, 215 and the reaction rails 212, 213 in the transverse direction of the rails. The iron rail 209 serves as the magnetic return flow, the field lines, as shown in dashed lines in FIGS. 11 and 12, also essentially passing through the side legs 210, 211 and the base leg 216 in the transverse direction of the rail, since this U-shaped return path is for high Speeds and 50 Hz supply - has a lower magnetic resistance than that in the longitudinal direction of the rail.
A certain part of the field lines will naturally also penetrate the iron rail 209 in its longitudinal direction to the adjacent pole of the stator, so that the entire iron rail volume assigned to the stator is used and a relatively small iron rail thickness is possible.
13 shows electric linear motors for driving a magnetically suspended and guided levitation vehicle 218.
A stand 201 is attached to each of the two long sides of the suspension vehicle, while the reaction parts 208 are attached to roadway elements 219. The U-profile iron rail 209 also serves as a support and guide anchor rail for the rows of support and guide magnets 220 also provided on both longitudinal sides of the sulfur vehicle below the uprights. For this purpose, webs 221, 222 projecting downward are formed on the outer edges of the lower side leg 211, whose downward-facing end faces as pole faces face the pole faces of the support and guide magnets 220 at a distance.
This distance is detected by sensors (not shown in the drawing) and kept constant by regulating the excitation of the support and guide magnets 220, so that the air gaps 214, 215 between the active stator outer surfaces 206, 207 and the associated reaction rails 212, 213 are essentially constant.
In FIG. 13 it is indicated that the support and guide magnets 220 arranged one behind the other in each row are arranged alternately offset to the right and to the left with respect to one another. By separately regulating the excitation of all magnets displaced to the right and all magnets displaced to the left, horizontal forces can be exerted on the hovering vehicle 218, so that lateral displacements of the vehicle can be prevented even without a separate guidance system and the end windings located inside the profile of the iron rails 209 can be prevented 223 the stator of the linear induction motors is safely avoided.
The support, guidance and drive system shown in FIG. 14 and provided on each longitudinal side of a vehicle 301 consists of an iron rail 302 which is mounted on the track 303, as well as a stand 304 of a linear induction motor 305 and a number of support and Guide magnet 306 on the vehicle.
The iron rail 302 has the profile of a lying U that is open towards the vehicle 301. The inner wall of the iron rail has a covering in the form of a layer or a cage made of a material that is a good electrical conductor, which represents the reaction rail 307 of the linear induction motor 305. The iron rail 302 itself acts as a magnetic return path for the field lines of the traveling field built up by the stator 304. The stator 304 of the linear induction motor 305, which is mounted on the vehicle, consists of a longitudinally divided laminated stator core 308, the active surfaces of which facing the reaction rail 307 are grooved. A multi-phase toroidal or drum winding 309 for building up the traveling field is accommodated in the slots.
This penetrates the stator core 308 in the longitudinal direction, emerges at all three grooved active surfaces of the stator core in the air gap 310, penetrates all three legs of the U-shaped reaction rail 307 and enters the U-profile-shaped iron rail 302, around this in the longitudinal direction to penetrate.
After a pole division, the flux leaves the iron bar 302 again and re-enters the stator core 308 via the reaction bar 307 and the air gap 310. The longitudinal division of the stator core 308 has the effect that the core iron can be properly laminated at the exit and entry of the traveling field on all three active stator core surfaces, as indicated in FIG. 14.
The forces to be applied to support and guide the vehicle 301 are applied by the support and guide magnets 306, which are arranged in the form of a row of magnets below the iron rail 302. The magnets have elongated cores 311 of U-profile, the middle legs of which carry a coil 312 which is fed in a regulated manner. The side legs of the magnets 306 are directed upwards onto the iron rail 302 and are spaced apart from short webs 314 on the two edges of the lower side leg 313 of the iron rail 302. This distance between the facing end faces of the webs 314 and the side legs of the cores 311 of the magnets 306 is detected by sensors (not shown in the drawing) and compared with its nominal value.
Deviations in distance are continuously countered by a corresponding change in the excitation current of the magnets 306, so that the distance remains practically constant. This also applies to the lateral distance of the vehicle 301 from the roadway 303, since the support and guide magnets arranged in rows, as indicated in FIG. 14, are arranged alternately offset to the right and left, and thus, in addition to vertical support forces, also regulated horizontal managers can be applied.
For this purpose, all support and guide magnets 306 offset to the right and all to the left are excited separately in a controlled manner.
In this way, the vehicle 301 always remains in the desired position relative to the roadway 303, so that the stator 304 of the linear induction motor 305 also maintains a substantially constant air gap 310 to the three legs of the reaction rail 307.
14 clearly shows that the vehicle 301 can detach itself from the iron rail 302 to the right, which is of great importance for the construction of road branches.
The system shown in FIG. 15 differs only in the construction of the linear induction motor from the system according to FIG. 14. The stator 304 'of this linear induction motor 305' carries a normal polyphase stator winding 309 'and does not have an actual stator core or stator core.
Stator back 309 'and is constructed without an actual stator core or stator back. Rather, stator core assemblies 316 exercise the function of the teeth of conventional stator assemblies in that the multi-phase stator winding 309 'is accommodated between them. In addition, spacer and fastening elements are of course required for the stator core stacks 316. The stator 304 'therefore has two mutually opposite active surfaces, each of which is assigned a reaction rail 307' in the form of an occupation of the inner surface of a side leg of the iron rail 302 made of a material with good electrical conductivity.
In accordance with this structure, the flux of the traveling field does not pass through the stator 304 ′ in the longitudinal direction, but in the transverse direction, which also applies to the iron rail 302 in the case of large pole pitches, as they inevitably result for high vehicle speeds. For the lower side leg 313 of the iron rail 302, which also acts as a magnet armature rail, this means an addition or subtraction of the traveling field excited by the stator 304 'with the support and guide field of the support and guide magnets 306 of the vehicle 301, while according to FIG. 14 the motor flux runs in the lower side leg 313 of the iron rail 302 perpendicular to the support and guide flow. The main advantage of the linear induction motor used in the system according to FIG. 15 is the low weight of the stator. who gets by without any back iron.