DE1563970C - Gleisfahrzeug mit elektrischem Antrieb durch zumindest einen linearen Induktionsmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleisfahrzeug tionsmotoren sind — zumal bei höheren Betriebsmit elektrischem Antrieb durch zumindest einen geschwindigkeiten —■ Führungsrollen mit den oben linearen Induktionsmotor, dessen auf dem Fahrzeug erwähnten Nachteilen nicht zu entbehren,
angeordneter Induktor eine Reihe von in Längsrich- Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein tung des Gleises hintereinander angeordneten, mit 5 Gleisfahrzeug mit einem Linearmotor-Antrieb zu Mehrphasenstrom zu speisenden Induktorspulen ent- schaffen, der besonders einfach und stabil aufgebaut hält und mit einem längs des Gleises verlaufenden ist, die Zug- und Bremskräfte praktisch unmittelbar länggestreckten Metall-Anker zusammenwirkt, an auf das Fahrzeug überträgt und das Einhalten eines dem er durch an einem Träger des Induktors gela- kleinen Luftspaltes zwischen Induktor und ortsfestem gerte Rollen zum Einhalten eines Luftspalts zwischen io Metall-Anker ohne Besondere Führungs- oder Abdem Induktor und dem Anker abgestützt ist. Stützeinrichtungen gewährleistet. .
' Fahrzeug-Antriebe mit linearen Induktionsmotoren Die Erfindung beruht auf der nach eingehenden dieser schon lange bekannten Art (deutsche Patent- Versuchen gewonnenen Erkenntnis, daß ein linearer schrift 140 958) sind vor allem für hohe Fahrzeug- Induktionsmotor zum Antrieb eines Gleisfahrzeuges geschwindigkeiten geeignet (»Electronics and Power« 15 — im Gegensatz zu der in Fachkreisen herrschenden 1964, S. 100 bis 103). Sie können mit der Geschwin- Auffassung — nicht unbedingt einen relativ breiten digkeit angepaßter Mehrphasenfrequenz gespeist und und dünnen, möglichst unmagnetischen Metall-Anker mit beliebiger Spulen-Polteilung ausgeführt werden. braucht, sondern daß man als Metall-Anker für einen Man hat auch schon bei Speisung mit fester Frequenz mit angepaßter Polteilung ausgebildeten Induktor die Induktorwicklungen an Polumschalter ange- so einen üblichen Fahrschienenkopf benutzen kann, weil schlossen, die das Umschalten auf mehrere »Syn- sich die in der oberen Schicht des Schienenkopfes chrongeschwindigkeiten« gestatten (»Dtsch. Eisen- induzierten Induktionsströme über dessen Seitenbahntechnik« 1966, S. 68). Eine geschwindigkeits- flächenbereiche schließen. Es lassen sich so überabhängige Bremswirkung läßt sich, wie bei jedem raschenderweise ausreichend hohe Zugkräfte und normalen Induktionsmotor, durch Phasenumschal- 35 Wirkungsgrade, insbesondere bei relativ hohen Getung erzielen, ebenso auch durch eine Gleichstrom- schwindigkeiten, erzielen.

erregung der Induktoren, die gegebenenfalls der Ausgehend von einem Gleisfahrzeug der eingangs

Wechselstromerregung überlagert werden könnte. genannten Art wird die vorstehend genannte Aufgabe

Die bekannten Gleisfahrzeugantriebe mit linearen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder von zwei Mehrphasen-Induktionsmotoren, wie sie insbesondere 30 Kopf-Fahrschienen des Geleises, von denen jede in neuerer Zeit für den Schnellverkehr — auch bei einen Metall-Anker bildet, ein Induktor zugeordnet »gleisgebundenen« Luftkissenfahrzeugen — vorge- ist, und daß jeder Induktor durch einen sich unmittelschlagen wurden, haben normalerweise im Quer- bar und praktisch ungefedert auf die Radachsen vor schnitt etwa U-förmig gestaltete Induktoren, welche und hinter jedem Induktor des Fahrzeugs abstützeneine aus gut leitendem, nicht magnetisierbarem 35 den Träger dicht über dem Kopf der Kopf-Fahr-Metall — meist Aluminium — hergestellte, »hoch- schiene gehalten ist.

kant« angeordnete und relativ breite Ankerschiene Die Verwendung der Köpfe der Fahrschienen des von beiden Seiten übergreifen. In beiden »Schenkeln« Geleises als ortsfeste Metall-Anker des Mehrphasender Induktoren liegen die Spulen reihenweise hinter- Induktionsmotors und die Abstützung des dicht über einander; der von diesen Spulen erzeugte Magnetfluß 40 dem Schienenkopf liegenden Induktors auf die Raddurchsetzt die gut leitende Anker-Schiene. achsen der Räder, mit denen das Fahrzeug auf den

Die Verwendung einer längs des gesamten Geleises Schienen läuft, gestattet es nicht nur, den vertikalen anzuordnenden, vertikalen bzw. breiten besonderen Luftspalt konstant zu halten; die Seitenführung der Anker-Schiene bringt Schwierigkeiten mit sich; das Induktoren durch die dicht benachbarten Räder erEinhalten ausreichend kleiner Luftspalte zwischen 45 gibt auch — in Verbindung mit der magnetischen den Induktorschenkeln und den seitlichen Anker- Selbstzentrierung — eine einwandfreie Seiteneinstelschienenflächen bedingt eine querbewegliche Anord- lung der Induktoren relativ zum Schienenkopf und nung des Induktors am Fahrzeug und sein Abstützen damit gleichbleibende Verteilungen der Magnetflüsse an der Anker-Schiene durch Rollen. und praktisch gleichbleibende Nutzzuskräfte auch bei

Für die Übertragung der Zug- und Bremskräfte 50 seitlichen Auslenkbewegungen des Fahrzeugkastens;

zwischen Induktor und Fahrzeugkörper sind daher der Induktor wird in seiner Gestalt und wegen der

bewegliche Zwischenbauteile erforderlich. Stützrollen , einreihigen Spulen-Wicklung einfach und ist zur

sind bei hohen Geschwindigkeiten, bei denen die Übertragung der Zug- und Bremskräfte unmittelbar

Vorteile des Linearmotors erst richtig zur Geltung mit den Radsätzen verbunden. ;

kommen, wegen der durch Konstruktionsbedingungen 55 Betriebliche Vorteile gegenüber den bisher bekann-

zwangläufig relativ klein zu haltenden Rollendurch- ten Antrieben mit linearen Induktionsmotoren sind:

messer und der daraus folgenden hohen Drehzahlen Fortfall einer besonderen Ankerschiene, damit freie

und großen Lagerbeanspruchungen, nicht mehr aus- und übersichtliche Gleise, auch auf Bahnhöfen mit

reichend betriebssicher. vielen Weichen und Kreuzungen; keine Beschränkung

Für Hänge-Schienenbahnen sind in dem Jahre 1903 ⁶° des Betriebsbereiches des Fahrzeugs auf spezielle

(deutsche Patentschrift 140 958) Vorschläge für Strecken oder Streckenabschnitten, es können auch

Gleisfahrzeuge mit linearen Induktionsmotoren be- betriebsfremde Strecken befahren werden,

kannt geworden, bei denen als ortsfester Metall- In gewissen Fällen, beispielsweise für Motorfahr-

Anker der breite Steg einer -Koof-Fahrschiene oder zeuge, die nur kleinere Geschwindigkeiten haben

der ebenfalls relativ breite Unterflansch eines Träger- 65 sollen, wie Lokomotiven, ist es möglich, den Linear-

profils dienen soll, das die eigentliche Kopffahrschiene motor-Anker in an sich bekannter Weise (»Dtsch.

trägt, auf der die Laufrollen der Gehänge rollen. Auch Eisenbahntechnik« 1966, S. 69) mit einem üblichen

bei diesen Ausführungsformen von linearen Induk- Rotations- bzw. Achsmotor-Antrieb entsprechend

verkleinerter Leistung zu kombinieren. Die tatsächlich wirksame Masse der Antriebsorgane eines Fahrzeuges gemäß der Erfindung ist um so kleiner, je leistungsfähiger und je schneller der Antrieb sein soll und je breiter der Schienenkopf bzw. die Rollfläche des Gleises ist; dennoch ist ihre Antriebskraft, bezogen auf den Meter der Rollfläche, kleiner als diejenige Antriebskraft, die man mit bekannten Achsmotoren erzielen kann. Die Notwendigkeit, die Reihen der Erregerspulen und die Länge der Induktoren des erfindungsgemäßen Linearmotor-Antriebs verlängern zu müssen, führt dann zu Fahrzeugen mit unerwünscht großen Längen. Man kann daher entweder eine Aufteilung der Antriebskraft auf die gesamte. Länge von Zügen aus selbstfahrenden Fahrzeugeinheiten ins Auge fassen, was eine sehr interessante Lösung ergibt, weil die Komplikationen mit Fahrgestellen, wie Motordrehgestellen, vermieden werden, oder eine mehr konzentrierte Zugkrafterzeugung in einer Lokomotive, in Kombination mit einem bekannten Gestell- oder Achs-Motorantrieb. Im letzteren Fall ist die Erfindung um so interessanter und nützlicher, weil sie durch ihre vertikale Anziehungskraft zwischen Induktorteil und Schiene eine Erhöhung der Haftreibung zwischen Rad und Schiene liefert. Eine Einrichtung zur Erhöhung der Haftreibung durch magnetische Anziehung ist durch die USA.-Patentschrift 1 898 555 an sich bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des vor_r deren Teiles eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Antrieb durch lineare Induktionsmotoren,

Fig. 2 eine in größerem Maßstab gezeichnete Ansicht, die ein Rad und einen Teil des linearen Induktionsmotors erkennen läßt,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Schnittlinie ΠΙ-ΙΠ der Fig. 2.

Das als Beispiel ausgewählte Fahrzeug kann ein Triebwagen oder eine Lokomotive sein; das Fahrzeug hat einen Kasten 1, der sich auf die Räder 2 über Traversen 3 und Längswangen 4 abstützt. Die Räder rollen auf Kopf-Fahrschienen 8.

Der elektrische Antrieb besteht aus Induktionsmotoren, von denen einer in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Dieser Motor hat eine Reihe von Spulen 6, die in einem aus dünnen Blechen zusammengesetzten Induktor-Blechpaket 7 angeordnet sind, das parallel zur Rollfläche jeder. Fahrschiene 8 verläuft. Die Spulen 6 sind in Richtung der Länge der Fahrschiene 8 hintereinander angeordnet, sie bilden zusammen mit dem Induktor-Blechpaket 7 den Statorteil eines linearen Induktionsmotors für den die Kopf-Fahrschiene 8— wegen ihres speziellen Aufbaues besonders günstig — einen geradlinigen, massiven Anker bildet.

^s Die Spulen 6 werden durch einen periodischen Mehrphasenstrom gespeist, der ein Wanderfeld mit aufeinanderfolgenden »Wellen« erzeugt, das nach

ίο semer Antriebsfunktion einem Drehfeld gleichkommt. Der Luftspalt zwischen dem geblätterten, ungefedert aufgehängten Induktor-Blechpaket 7 und der

, Fahrschiene 8 wird im wesentlichen konstant gehalten, weil er durch die Räder 2 fest bestimmt ist, die auf der Fahrschiene 8 rollen. Die Höhe des Luftspaltes kann durch eine möglich spielfreie Einstellvorrichtung eingestellt werden, die zwischen den Traversen 3 und Längswangen· 4 oder zwischen den Rädern 2 bzw. den Radsätzen und den Längswangen 4 angeordnet wird, um einen Ausgleich der Abnutzung der Räder und der Durchbiegung der JLängs- · wangen 4 vorzusehen, welche die Spulen .mit ihrer.,; Eisenmasse tragen.

Claims (2)

. Patentansprüche:

1. Gleisfahrzeug mit elektrischem Antrieb durch zumindest einen linearen Induktionsmotor^ dessen auf dem Fahrzeug angeordneter Induktor eine Reihe von in Längsrichtung des Gleises hintereinander angeordneten, mit Mehrphasenstrom zu speisenden Induktorspulen enthält und mit einem längs des Gleises verlaufenden langgestreckten Metall-Anker zusammenwirkt, an dem er durch an einem Träger des Induktors gelagerte ■ >' Rollen zum Einhalten eines Luftspalts zwischen dem Induktor und dem Anker abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von zwei Kopf-Fahrschienen (8) des Geleises, von ' denen jede einen Metall-Anker bildet, ein Induktor (7) zugeordnet ist, und daß jeder Induktor durch einen sich unmittelbar und praktisch ungefedert auf die Radachsen vor und hinter jedem Induktor des Fahrzeugs abstützenden Träger (3,4) dicht über dem Kopf der Kopf-Fahrschiene (8) gehalten ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Antrieb durch die Induktoren der Linearmotoren auch rotierende Motoren bzw. Ächsmotoren zum Antrieb der Fahrzeugräder eingebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen