DE2046021B2 - Linearer asynchronmotor - Google Patents

Description

üchen ebenen Luftspalt getrennt sind, wobei das Pri- Fig. 2 in einem senkrechten Mittelschnitt einen

märgüed eine Wicklang trägt, die bei Erregen durch typischen Teil des Motors nach Fig. 1,

Wechselstrom eine laagnetomotorische Kraft erzeugt, F ί g. 3 perspektivisch einen typischen Teil einer

die in Richtung der Motorlängsachse wandert, und zweiten Ausführungsfonn der Erfindung,

ein Teil des Sekundärgliedes aus elektrisch leitendem 15 Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen typi-

Werkstoff besteht, und wobei das Primärgüed und sehen Teil einer dritten Ausführungsform,

das Sekundärgüed quer zum Motor, bezogen auf die Fig. 5 in einem senkrechten Mittelschnitt einen

Längsachse, angeordnet sind, um geweinsam eine Epischen Teil des Motors nach Fig. 4,

erste Gruppe von Kraftlinienwegen zu bilden, die F i g. 6, 7 und 8 in perspektivischer Darstellung

quer zum Motor orientiert sind. «° einen typischen Teil einer vierten, fünften, sechsten,

Bei der üblichen Anwendung von Linear-Induk- siebenten und achten Ausführungsform,

tionsmotoren für schnelle Transportsysteme verwen- F i g. 9 in einem kleineren Maßstab im Querschnitt

det man Motoren, in denen der Arbeitsfluß, das ist ein Luftkissenfahrzeug, das längs eines Gleises durch

der das Primär- und Sekundärglied durchsetzende einen linearen Induktionsmotor gemäß der Erfindung

Magnetfluß, der auf die im Sekundärglied induzierten 25 angetrieben werden kann.

Ströme zum Erzeugen einer Vortriebskraft rückwirkt, Bei dem in F i g. 1 und 2 gezeigten linearen Induk-

wenigstens zum Teil am Motor entlang fließt. Eine tionsmotor sind ein Primärgüed 2 und ein Sekundär-

Motorkonstruktion mit dieser Arbeitsweise befriedigt glied 4 quer zueinander so angeordnet, daß sie sich in

jedoch nicht, weil von den schnellen Transport- Richtung des Pfeils P in der Längsrichtung relativ

systemen immer höhere Geschwindigkeiten und damit 30 zueinander bewegen können. Der Einfachheit halber

eine größere Polteilung gefordert werden. Der Grund ist das Primärglied 2 senkrecht über dem Sekundär-

dafür liegt darin, daß für einen bestimmten Wert der glied 4 angeordnet dargestellt, doch sei bemerkt, daß

Kraftliniendichte in dem Luftspalt zwischen dem man bei dieser Ausführungsform wie auch bei den

Primär- und dem Sekundärgüed die Tiefe des magne- anderen Ausführungsformen der Erfindung auch jede

tischen Materials für die Aufnahme des Arbeitsflusses 35 beliebige andere Anordnung vorsehen kann,

mit der Polteilung des Motors zunimmt. Das Primärgüed 2 umfaßt mehrere getrennte Stapel 6

Es ist daher vorgeschlagen worden, das Primär- aus gegeneinander isolierten Lamellen 8, die sich quer

und Sekundärglied eines Linear-Induktionsmotors so zur Längsachse des Motors erstrecken. Insgesamt sind

auszubilden und anzuordnen, daß nur ein ebener zwölf Lamellenstapel 6 vorgesehen, von denen in

Luftspalt vorhanden ist und an diesem ebenen Luft- 40 F i g. 1 nur drei dargestellt sind, und die längs der

spalt jeder Weg niedrigen magnetischen Widerstan- Achse des Motors in gleichmäßigen Abständen ver-

des nur einmal durch den elektrisch leitenden Werk- teilt sind.

stoff verläuft. Der Arbeitsfluß verläuft in dem Fall Die Lamellen 8 sind E-förmig, so daß jeder Laquer zur Bewegungsrichtung (deutsche Offenlegungs- mellenstapel drei gleich lange parallele Schenkel aufschrift 2021 322). Das hat den Vorteil eines kleineren 45 weist. Die äußeren Schenkel sind in Fig. 1 bis 9 und Luftspaltes und einer geringeren Breite des elektrisch die mittleren Schenkel mit 7 bezeichnet. Die mittleitenden Werkstoffes, der auf dem Sekundärgüed leren Schenkel 7 sind etwa doppelt so breit wie die angeordnet ist. äußeren Schenkel 9. Jeder der Stapel 6 ist so ange-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den ordnet, daß sich die Schenkel 7 und 9 nach unten bis

letztgenannten Motor weiter dahingehend zu verbes- 50 zu ihren Stirnflächen 3 erstrecken,

sern, daß der Hauptteil des Arbeitsflusses quer und Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 6

ein kleiner Teil in der Größenordnung von 10⁰O in sind im Bereich der mittleren Schenkel 7 Stapel 12

der Längsrichtung des Motors verlaufen. aus in Längsrichtung verlaufenden, gegeneinander

Eine solche Aufteilung des Arbeitsflusses hat sich isolierten Lamellen 13 eingefügt. Zwar sind die Längsin den Anwendungsfällen als besonders vorteilhaft 55 lamellen 13 in Fig. 1 und 2 waagerecht angeordnet, erwiesen, in denen der Motor eine große Polteilung doch könnten sie gegebenenfalls senkrecht oder gehaben muß, um bei niedrigen Frequenzen von z. B. neigt angeordnet sein.

50 Hz hohe Geschwindigkeiten zu erzielen; denn bei Das Sekundärglied 4 ist ein langgestrecktes Bauteil

einer großen Polteilung kommt man im Gegensatz von gleichmäßigem Querschnitt und enthält eir zu einer kleinen Polteilung mit einer wesentlich 60 plattenförmiges Reaktionsglied 20 aus Aluminum

kleineren Menge von magnetischem Werkstoff für oder einem anderen elektrisch leitenden, Vorzugs·

das Primär- und das Sekundärglied aus, vor allem, weise unmagnetischen Werkstoff, das mit einem ma-

weil der magnetische Werkstoff für das Sekundär- gnetischen Material 22 hinterlegt ist; es besteht au;

glied, das einen Teil des Gleises bildet, einen erheb- sich in Querrichtung erstreckenden, gegeneinandei lichen Teil der Kosten der gesamten Anlage, d. h. des 65 isolierten magnetischen Lamellen 23.

Transportsystems, ausmacht. Das Reaktionsglied 20 ist ein Bauteil von geringei

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Linear- Höhe mit einem Querschnitt in Form eines umge

Induktionsmotor der eingangs beschriebenen Art er- kehrten Kanals, dessen dünner Stegabschnitt 24 der

5 J 6

mittleren Schenkel 7 der Lamellenstapel 6 gegenüber- auf bekannte Weise mit dem Magnetfluß, der den

liegt. Von seinem mittleren Stegabschnitt 24 aus er- Luftspalt unter den mittleren Schenkeln 7 durchsetzt,

streckt sich das Reaktionsglied 20 quer zur Längs- um zwischen dem Primär- und dem Sekundärglied

achse des Motors nach beiden Seiten, und es endet eine in der Längsrichtung wirkende Kraft zu erzeu-

kurz Vor den äußeren Schenkeln 9 der Lamellenstapel 5 gen, die in F i g. 1 durch den Pfeil P angedeutet ist.

in eine größere Dicke aufweisenden seitlichen Ab- Die dickeren seitlichen Abschnitte 26 des Reak-

schnitten 26. tionsgliedes 20 bilden einen geringen Widerstand auf-

Die Lamellen 23 liegen unterhalb des Reaktions- weisende Leitungsvyege für die in der Längsrichtung

gliedes 20 und ragen auf beiden Seiten des Reaktions- verlaufenden Teile der Strompfade, Und infolgedessen

gliedes über dieses hinaus, so daß ihre waagerechten io gewährleisten sie, daß die Ströme unter den mittleren

oberen Flächen Il den Stirnflächen 3 der äußeren Schenkeln 7 im wesentlichen quer zur Längsachse

Schenkel 9 gegenüberliegen. Die Flächen 11 und die des Motors fließen und so zur Wirkung kommen, um

Oberseite des Reaktionsgliedes 20 bilden eine durch- eine Vortriebskraft zu erzeugen. Ein weiterer Grund

gehende ebene obere Fläche 10 des Sekundärgliedes 4. für das Vorhandensein der seitlichen Abschnitte 26

Die mittleren Schenkel 7 der Lamellenstapel 6 sind 15 besteht darin, diß sie es ermöglichen, die in Längs-

in einer gemeinsamen waagerechten Ebene von ein- richtung verlaufenden Teile der Strompfade im we-

fachen, jeweils mehrere Windungen umfassenden sentlichen von dem Magnetfluß freizuhalten, der den

Wicklungen 14 umschlossen, von denen jedem mitt- Luftspalt unter den mittleren Schenkeln 7 durchsetzt;

leren Schenkel jeweils eine zugeordnet ist. Diese dadurch wird nur eine kleine oder überhaupt keine

zwölf Wicklungen 14 werden durch nicht dargestellte ao Kraft erzeugt, die bestrebt wäre, das Primärglied 2

Anschlußleitungen mit den Phasen einer Dreiphasen- und das Sekundärglied 4 relativ zueinander in seit-

Wechselstromquelle verbunden. Bezeichnet man die licher Richtung zu bewegen.

drei Phasen mit den Farben Rot (R), Gelb (Y) und Zusätzlich zu den soeben beschriebenen, in der Blau (B), sind die aufeinanderfolgenden Wicklungen Querrichtung verlaufenden Kraftlinienwegen von ge-14 längs des Primärgliedes 2 mit den Phasen in der »5 ringem magnetischem Widerstand bildet der die Reihenfolge R, T, B, "R, Y, B, R, Y, B, Έ, Y und B beiden Glieder umfassende magnetische Kreis Kraftverbunden, wobei die überstrichenen Buchstaben je- linienwege, die sich parallel zur Längsachse des Moweils eine umgekehrt verlaufende Verbindung be- tors erstrecken. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, bilden zeichnen. die Stapel 12 in ihren Lamellen 13 Teile von in

Wenn die Wicklungen auf diese Weise erregt wer- 30 Längsrichtung verlaufenden Kraftlinienwegen, die den, erzeugt die durch die Wicklungen gebildete auch durch die Lamellen 8 der beiden Stapel 6 gebil-Dreiphasenwicklung auf bekannte Weise ein magneto- det werden, sowie durch die Lamellen 23 des Sekunmotorisches Kraftfeld, das längs der Achse des Mo- därgliedes 4. In F i g. 2 sind zwei solche in der Längstors mit einer Geschwindigkeit wandert, die sich nach richtung verlaufende Kraftlinienwege durch die geden Längsabständen zwischen den Lamellenstapeln 6 35 strichelten Linien 18 angedeutet,
und der Frequenz des zugeführten Dreiphasenstroms Auf Grund dieser in Längsrichtung verlaufender richtet Die 12 Wicklungen 14 sind so angeordnet, Kraftlinienwege trifft der Strom, der in der Querrichdaß sie vier Magnetpole dieses Wanderfeldes bilden, tung zwischen den mittleren Schenkeln 7 durch das doch kann man die Zahl der Stapel 6 und der Wick- Reaktionsglied 20 fließt, wie es in F i g. 2 bei 28 anhingen 14 auch variieren, um die Zahl der Magnet- 40 gedeutet ist, auf einen hohen induktiven Widerstand, pole zu verkleinern oder zu vergrößern. Die in Querrichtung verlaufenden Teile der Strom-

Die Lamellen 8 der Stapel 6 bilden zusammen mit pfade in dem Sekundärglied 4 verlaufen daher in dem

den darunter angeordneten Lamellen 23 des Sekun- Reaktionsglied 20 unter den mittleren Schenkeln 7,

därgliedes 4 Wege von geringem magnetischem Wi- wo sie die Erzeugung einer Vortriebskraft bewirken,

derstand, die quer zur Längsachse des Motors ver- 45 Auf diese Weise wird die durch den Motor hervorge-

laufen. Zwei solche Kraftlinienwege erstrecken sich brachte Vortriebskraft in einem gewissen Ausmaß

nebeneinander über die Breite des Motors, wie es in vergrößert.

F i g. 1 durch die gestrichelten Linien 16 angedeutet Die geschaffenen, sich in der Längsrichtung er-

ist, wobei jede Wicklung 14 einen Magnetfluß erzeugt streckenden Kraftlinienwege haben einen erheblicr

und die Magnetflüsse in entgegengesetzten Richtun- 50 höheren magnetischen Widerstand als die sich in dei

gen längs der beiden nebeneinanderliegenden Kraft- Querrichtung erstreckenden Kraftlinienwege. Dies is

linienwege von geringem magnetischem Widerstand darauf zurückzuführen, daß sie quer zu den Lamellei

verlaufen, die dem betreffenden Stapel zugeordnet 23 des Sekundärgliedes 4 sowie auch quer zu da

sind. Lamellen 8 des Primärgliedes 2 verlaufen. Gemäß de

Der sich längs jedes Kraftlinienweges von niedri- 55 Erfindung ist vorgesehen, daß der kombinierte ma

gem magnetischem Widerstand auf diese Weise fort- gnetische Widerstand der teilweise durch einen Stape

pflanzende Magnetfluß kreuzt den Luftspalt zwischen 12 gebildeten, in Längsrichtung orientierten Kraft

dem Primärglied 2 und dem Sekundärglied 4 zweimal, linienwege etwa dem Zehnfachen des magnetische

und zwar einmal unter dem mittleren Schenkel 7 und Widerstandes jedes der beiden nebeneinanderlieger

einmal unter dem betreffenden äußeren Schenkel 9. 60 den Kraftlinienwege entspricht, die teilweise durc

Wenn der durch die Wicklungen 14 erzeugte Ma- jeden Stapel 6 gebildet werden und jeweils mehret

gnetfluß den Luftspalt unter den mittleren Sehen- parallele Kraftlinienwege umfassen,

kein 7 durchsetzt, verläuft er durch den Stegabsrhnitt Die in der Längsrichtung orientierten Kraftlinie!

24 des Reaktionsgliedes 20; hierbei induziert der wege veranlassen nicht nur die querliegenden Tei

Magnetfluß in dem Reaktionsglied Ströme, die in der 65 der Strompfade des Sekundärgiiedes 4, die, wie e

Ebene des Reaktionsgliedes in rechtwinkligen Bahnen läutert, unter den mittleren Schenkeln 7 zu verlaufe

fließen, die den durch das Primärglied 2 erzeugten sondern eine weitere Wirkung dieser Krattlinienwej

Magnetpolen entsprechen. Diese Strome reagieren besteht darin, daß sie die Vortriebskraft aber di

jenige Vortriebskraft hinaus vergrößern, die durch die seitlichen Abschnitte 26 bei der ersten Ausfühdeh in der Querrichtung verlaufenden Magnetfluß rungsform.

allein erzeugt wird. Dies ist auf den Magnetfluß zu- Bei einer nicht dargestellten Abwändlungder ersten

rückzuführen, der durch die Dreiphasenwicklung in Ausführungsform ist das Sekundärglied ebenso aiisden in der Längsrichtung verlaufenden Kraftlinien- 5 gebildet wie bei der zweiten Ausführongsfornvund wegen erzeugt wird; hierdurch wird der Magnetfluß die Lamellen 13 haben die gleiche Breite wie ,,die in der Querrichtung dort verstärkt, wo er den Luft- Stapel 6. Bei einer ebenfalls nicht dargestellten Abspalt zwischen den mittleren Schenkeln 7 und dem Wandlung der zweiten Ausführungsformist dasSe-Sekundärglied durchsetzt, wodurch eine zusätzliche kundärglied ebenso ausgebildet wie bei der ersten Vortriebskraft erzeugt wird. Da jedoch die in Längs- io Ausführungsform, doch die Lamellen 31 erstrecken richtung verlaufenden Kraftlinienwege einen relativ sich nur innerhalb einer Zone, deren Breite der Breite hohen magnetischen Widerstand haben, ist der Bei- der mittleren Schenkel 7 entspricht,
trag der in Längsrichtung wirkenden Kraftlinien zu Bei weiteren nicht dargestellten Abwandlungen der

der gesamten Vortriebskraft klein, d. h., er liegt in der ersten und der zweiten Ausführungsform und der Größenordnung von 1O°/o. is schon genannten Abwandlungen trägt jeder Schen-

F i g. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Er- kel 7 und 9 eine Wicklung 14, wobei solche Wickfindung, die in vielen Punkten der an Hand von hingen jedem Stapel 6 zugeordnet sind und die äußc-F i g. 1 und 2 beschriebenen ersten Ausführungsform ren Wicklungen 14 durch die gleiche Phase erregt ähnelt, weshalb in F i g. 3 Teile, die in F i g. 1 und 2 werden wie die mittlere Wicklung, so daß sie ebenso dargestellten Teilen entsprechen, jeweils mit den ao wie die mittlere Wicklung dazu beitragen, einen Magleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Diese zweite gnetfluß zu erzeugen, der in den quer nebeneinander-Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten liegenden Kraftlinienwegen von niedrigem magnetidadurch, daß die getrennten Stapel 12 aus sich in der schem Widerstand entsteht.

Längsrichtung erstreckenden Lamellen 13 durch Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungs-

einen einzigen Stapel 30 aus in der Längsrichtung as form der Erfindung hat der magnetische Werkstoff orientierten und gegeneinander isolierten, senkrecht des Primärgliedes getrennte Stapel aus querliegenden angeordneten Lamellen 31 ersetzt sind, der sich Lamellen. Diese Lamellenstapel sind längs der Achse lückenlos auf der Oberseite der Lamellenstapel 6 des Motors durch Abstände getrennt und quer zur über das Primärglied 2 hinweg erstreckt. Der La- Motorachse U-förmig ausgebildet, d. h., sie weisen mellenstapel 30 hat die gleiche Breite wie die Stapel 6. 30 zwei Schenkel auf, die sich in Richtung auf das Se-Gegebenenfalls kann man die Lamellen 31 in Form kundärglied erstrecken. Die Mehrphasenwicklungen von drei getrennten Stapeln anordnen, von denen sind hierbei auf den Schenkeln der Lamellenstapel jedem der Schenkel 7 und 9 einem Stapel zugeordnet längs mindestens einer Seite des Motors angeordnet, ist, und dem betreffenden Schenkel in seitlicher Rieh- Das magnetische Material des Primärgliedes ent-

tung entspricht. 35 hält ferner Längslamellen, die zu getrennten Stapeln

Das Sekundärglied 4 der zweiten Ausführungsform vereinigt sein können, von denen sich jeder zwischen unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausfüh- den benachbarten Flächen aufeinanderfolgender Slarungsform dadurch, daß das Reaktionsglied 34 nicht pel aus Querlamellen erstreckt (wie in F i g. 1 und 2). kurz vor den äußeren Schenkeln 9 endet, sondern sich oder diese Lamellen können einen oder mehrere Staquer zu den magnetischen Lamellen 23 des zweiten 40 pel bilden, von denen sich jeder lückenlos längs des Körpers über die Seitenkanten des magnetischen Primärgliedes in der Nähe derjenigen Teile der Materials 35 hinaus erstreckt und überhängende Ab- Querlamellenstapel erstreckt, welche von dem Sekunschnitte 39 bildet. därglied abgewandt sind, wie es in F i g. 3 gezeigt ist.

Unterhalb der äußeren Schenkel 9 ist das Reak- Das Sekundärglied enthält ein aus Aluminium bc

tionsglied 34 mit 36 bezeichnet; diese Teile des Re- 45 stehendes Reaktionsglied, unter dem ein magnetisches aktionsgliedes haben die gleiche Dicke wie der Ab- Material in Form von Querlamellen angeordnet ist. schnitt 38, der dem Stegabschnitt 24 der ersten Aus- Das Reaktionsglied kann den Schenkeln jedes Querführungsform entspricht Ferner haben die überhän- lamellenstapels nur längs einer Seite des Primärgliegenden Abschnitte 39 die gleiche größere Dicke wie des oder aber beiden Schenkeln jedes Stapels gegendie Abschnitte 33, die den seitlichen Abschnitten 26 50 überliegen. Das Reaktionsglied umfaßt vorzugsweise des Reaktionsgliedes 20 nach F i g. 1 entsprechen. dickere Abschnitte entsprechend den beschriebenen

Die zweite Ausführungsform arbeitet im wesent- Abschnitten 26, 33 und 39 längs der Seiten des bzw. liehen genauso wie die erste Ausführungsform, abge- jedes Teils des Reaktionsgliedes, der den Schenkeln sehen davon, daß die durch das Sekundärglied ver- der Querlamellenstapel des Primärgliedes gegenüberlaufenden Strompfade, die eine Vortriebskraft erzeu- 55 Hegt.

gen. sowohl den äußeren Schenkeln 9 als auch den Bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen

mittleren Schenkeln 7 zugeordnet sind. Analog zu der ist die Mehrphasenwicklung auf den Querlamellen ersten Ausführungsform dienen die Lamellen 31 angeordnet; bei den noch zu beschreibenden weiteren dazu, zum Teil in der Längsrichtung verlaufende Ausführungsformen der Erfindung ist die Mehr-Kraftlinienwege zn bilden, die die queriiegenden 60 phasenwicklung dagegen auf den LängslameUen an-TdIe der Strompfade in dem Sekundärglied unter- geordnet.

halb der Schenkel 7 aad 9 erüig, und die eben- Fig. 4 und S zeigen eine dritte Aiäangsform

fells doe Vortriebskraft erzeugen; da solcher Kraft- der Erfindung, bd der das Primargtied 40 einca Stalinienweg zwischen zwd aufeinanderfolgenden äuße- pd 44 aus gegeneinander isolierten, senkrecht aogs-Scbenkdn 9 ist in Fig.3 bd 32 durch eine φ onlnetenmagnetischenLaDgstameSm46m^afit,der

linie angedeutet Die überhängenden sich lückenlos längs des PtirafiigBades 40 ecstrecfct. 39 and die dickeres Absdnritte33 des Der Stapel 44 ist auf seiner Unterseite mit teeätr nMides34erfa3endiegieicne Angabe wie mäßig angeordneten uerieadea Nuten SO ver-

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sehen, in denen die Wicklungsleiter einer zweischich- der Dreiphasenwicklung besteht darin, daß es diese tigen verteilten Dreiphasenwicklung angeordnet sind, Anordnung ermöglicht, die Wicklungsnuten 50 teilweiche auf bei linearen Induktionsmotoren bekannter weise zu verschließen, wenn dies erwünscht ist; zu Art ausgebildet ist. In F i g. 4 und 5 sind die Leiter diesem Zweck kann man die Basisabschnitte der madieser Wicklung, d. h. die von den Nuten 50 aufge- 5 gnetischen Zähne 45 in der Längsrichtung verbreinommenen Abschnitte der Wicklung, mit 51 bezeichr tern, so daß man bekannte Wickelverfahren anwennet, während die Enden der Wicklungen mit 52 be- den kann, bevor die Querlamellen 54 hinzugefügt zeichnet sind. werden, und daß es möglich ist, die Breite und Höhe

Über den Lamellen 46 sind allgemein umgekehrt des Motors zu verringern, da es die Verringerung des U-förmige Querlamellen 54 angeordnet, deren to Magnetflusses, der von den Lamellen 54 aufgenom-Schenkel 62 sich auf der Außenseite der Wicklungs- men werden muß, ermöglicht, deren Breite in der enden 52 nach unten bis zu Stirnflächen 64 erstrecken. Querrichtung entsprechend zu verkleinern.
Die Stirnflächen 64 und die Stirnflächen 48 der ma- F i g. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der Ergnetischen Zähne 45 zwischen den Wicklungsnuten findung mit einem Primärglied 71, das zwei Lamellen-50 liegen in einer gemeinsamen Ebene. 15 stapel aufweist, von denen jeder dem Lamellenstapel

Das mit dem Primärglied 40 zusammenarbeitende 44 der dritten Ausführungsform entspricht, und zwar

Sekundärglied 42 ist im wesentlichen ebenso ausge- sowohl bezüglich seines magnetischen Aufbaus als

bildet wie das Sekundärglied 4 der ersten Ausfüh- auch bezüglich der Dreiphasenwicklung. Der Drei-

rungsform, und daher sind seine Teile ebenso be- phasenstapel und die zugehörige Wicklung tragen

zeichnet wie die Teile des Sekundärgliedes 4. Bei so daher in F i g. 6 die gleichen Bezeichnungen wie in

dieser dritten Ausführungsfonn liegen die freien F i g. 4 und 5.

oberen Stirnflächen 11 der Querlamellen 23 den Die beiden Stapel 44 sind nebeneinander angeord-

Stirnflächen 64 der Querlamellen 54 gegenüber, und net und durch einen Längsschlitz 77 getrennt; ihre

der Stegabschnitt 24 des Reaktionsgliedes 20 ist ge- Wicklungsnuten 50 sind aufeinander ausgerichtet,

genüber den magnetischen Zähnen 45 angeordnet. 25 Getrennte Stapel 78 aus gegeneinander isolierten

Beim Betrieb des Motors wird die Wicklung mit Querlamellen 79 sind auf der Oberseite der Stapel 44 einem Dreiphasenwechselstrom erregt, so daß sie ein angeordnet, und ihre Länge entspricht der Gesamtmagnetomotorisches Kraftfeld erzeugt, das in Rieh- breite der beiden Stapel 44. Bezogen auf die Längstung der Längsachse des Motors wandert. Die Quer- achse des Motors, entsprechen die Stapel 78 den darlamellen 54 und 23 sowie die Längslamellen 46 bil- 30 unterliegenden magnetischen Zähnen 45 der Stapel den gemeinsam Kraftlinienwege von geringem ma- 44.

gnetischem Widerstand, die quer zu der Achse des Das mit dem Primärglied 71 zusammenarbeitende

Motors verlaufen, und von denen zwei, bezogen auf Sekundärglied 81 hat eine gleichmäßige Querschnitts-

die Breite des Motors, nebeneinander liegen. In der form und hat ein Reaktionsglied 82 aus Aluminium,

schon beschriebenen Weise erzeugt das Wanderfeld 35 unter dem ein magnetischer Körper 83 angeordnet

der magnetomotorischen Kraft Kraftlinien, die sich ist. Er besteht aus U-förmigen querliegenden, gegen-

längs dieser Wege erstrecken, wie es in F i g. 4 durch einander isolierten magnetischen Lamellen 84 und

die gestrichelten Linien 70 angedeutet ist, so daß eine weist nach oben ragende Schenkel auf, die in seit-

Vortriebskraft durch die Wechselwirkung mit den licher Richtung den Stapeln 44 zugeordnet sind.

Strömen erzeugt wird, die das Wanderfeld in dem 40 Das Reaktionsglied 82 hat eine ebene obere Fläche

Reaktionsglied 20 induziert. und erstreckt sich über die ganze Breite hinweg und

Abgesehen davon, daß in der beschriebenen Weise ragt auf beiden Seiten über den Körper 83 hinaus, so Teile von Kraftlinienwegen mit einem geringen ma- daß es überhängende Abschnitte 85 bildet. Diese Abgnetischen Widerstand entstehen, erzeugen die La- schnitte 85 und der Abschnitt 86 unter dem Schlitz mellen 46 in Verbindung mit den Lamellen 23 des 45 77 haben die gleiche Dicke, die größer ibt als die Sekundärgliedes weitere Kraftlinienwege, die sich Dicke der unter den Stapeln 44 liegenden Abparallel zur Längsachse des Motors erstrecken. Ein schnitte 87.

Magnetfluß wird längs dieser Wege durch die Drei- Beim Betrieb des Motors werden wandernde maphasenwicklung erzeugt, wie es in Fig. 4 und 5 durch gnetomotorische Kraftfelder erzeugt, die zueinander die gestrichelten Linien 68 angedeutet ist, und dieser 50 quer zur Achse des Motors gegenphasig sind. Die Magnetfluß verstärkt den in der Querrichtung ver- beiden Wicklungen wirken daher additiv, und sie erlaufenden Magnetfluß dort, wo er den Luftspalt zwi- zeugen Kraftlinien längs querliegender Kraftlinienschen dem Stapel 44 und dem Sekundärglied durch- wege von geringem magnetischem Widerstand, wie es dringt, so daß die Vortriebskraft über diejenige Kraft in F i g. 6 durch die gestrichelte linie 88 angedeutet hinaus vergrößert wird, die durch den querliegenden SS ist. Gemäß F i g. 6 durchsetzt jeder dieser Kraftlinien-Magnetfluß erzeugt wird. Da jedoch die sich in der wege Lamellen der Stapel 78, 84 und 44. Während Längsrichtung erstreckenden Kraftlinienwege quer zu bei der dritten Ausführungsfonn nach F i g. 4 und 5 den Lamellen 23 verlaufen, und da außerdem die zwei querliegende Kraftlinienwege von geringem maüber den Wicklungsnuten 50 liegenden Teile der gnetischem Widerstand, bezogen auf die Breite des Lamellen 46 eine solche Tiefe haben, daß sie schon 60 Motors, nebeneinander liegen, ist bei der Ausführungsbei einem schwachen Magnetfluß gesättigt werden, form nach F1 g. 6 nur ein querliegender Kraftlinienist der magnetische Widerstand der Längskraftlinien- weg von geringem magnetischem Widerstand vorwege erheblich höher als derjenige der Querkraft- banden, der sich in der Brertenrichtung des Motors linienwege, und der Beitrag des in der Längsrichtung erstreckt.

wirkenden Magnetflusses zu der gesamten Vortriebs- 6s Der in der Querrichtung verlaufende MagBeJflui kraft ist daher entsprechend klein, d. h., er liegt in der erzeugt in der beschriebenen Weise eine Vortriebs-Größenordnung von 10%. Der Hauptgrund for die kraft, da er nut den Strömen zusammenarbeitet, di« Verwendung der Längslamellen 46 zum Aufnehmen er in dem Reaktionsglied 82 induziert Es sei be-

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merkt, daß die Vortriebskraft unter beiden Stapeln bei Motoren, bei denen das Primärglied zwei mitein- 44 erzeugt wird, und daß die Abschnitte 85 und 86 ander verbundene Teile umfaßt, die während des Bedes Reaktionsgliedes die gleiche Aufgabe erfüllen wie triebs auf entgegengesetzten Seiten des damit zusam-■die schon beschriebenen Reaktionsgliedabschnitte 26, menarbeitenden Sekundärgliedes angeordnet sind. 33 und 39. 5 Das Sekundärglied ist ein plattenähnliches Bauteil

Eine zusätzliche Vortriebskraft wird auch durch aus einem elektrisch leitenden und vorzugsweise undie Wechselwirkung zwischen den in dem Reaktions- magnetischen Werkstoff wie Aluminium,
glied fließenden Strömen mit dem Magnetfluß er- Fig. 9 zeigt im Querschnitt ein Gaskissenfahrzeug

zeugt, der in der Längsrichtung verlaufender Wege 140, das sich längs eines Gleises 142 aus Beton von wirkt, die durch jeden Stapel 44 in Verbindung mit io rechteckigem Querschnitt bewegen kann. Das Fahrden darunterliegenden Lamellen 84 des Sekundär- zeug umfaßt durch einen Längsabstand getrennte, gliedes gebildet werden. Ein solcher Kraftlinienweg flexibel gelagerte Gaskissen-Erzeugungsvorrichtungen ist in F i g. 6 durch die gestrichelte Linie 92 angedeu- 144, die das Fahrzeug oberhalb des Gleises dadurch tet. Wie bei der dritten Ausführungsform ist der Bei- unterstützen, daß sie mit der waagerechten Oberseite itrag des in der Längsrichtung wirkenden Magnet- 15 141 des Gleises zusammenarbeiten. Entsprechend flusses zu der gesamten Vortriebskraft zu klein, d. h. wird das Fahrzeug längs des Gleises durch flexibel er liegt in der Größenordnung von 10 %>. gelagerte Gaskissen-Erzeugungsvorrichtungen 146

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Er- geführt, die mit den senkrechten Seitenflächen 153 findung in Gestalt einer Abwandlung der Ausfüh- des Gleises zusammenarbeiten,
rungsform nach F i g. 6, bei der nur einer der Stapel so Das Fahrzeug wird längs des Gleises durch einen 44 des Primärgliedes 90 Nuten aufweist und mit einer linearen Induktionsmotor angetrieben, der eine be-Wicklung versehen ist. Der andere nicht genutete liebige der sechs ersten beschriebenen Ausführungs-Stapel 91 besteht aus rechteckigen, gegeneinander formen sein kann. Das Primärglied 148 des Motors isolierten magnetischen Längslamellen 89. Die Quer- ist am Fahrzeug so befestigt, daß es mit dem Sekunlamellen 96 des Primärgliedes 90 erstrecken sich 25 därglied 150 zusammenarbeiten kann; das Sekundärlückenlos längs des Primärgliedes, doch sei bemerkt, glied ist ein langgestrecktes Bauteil, das längs des daß man gegebenenfalls auch in der in F i g. 6 gezeig- Gleises verläuft und in den mittleren Teil der oberen ten Weise getrennte Lamellenstape! über den magne- Gleisfläche 151 eingelassen ist. Servovorrichtungen tischen Zähnen 45 anordnen könnte. 152 ermöglichen es. das Primärglied 148 im wesent-

Das Reaktionsglied 93 des Sekundärgliedes 94 ist 3° liehen in einer vorbestimmten Stellung gegenüber dem nur dem mit einer Wicklung versehenen Lamellen- Sekundärglied 150 zu halten, und zwar sowohl in stapel 44 zugeordnet und endet kurz vor dem keine senkrechter als auch in waagerechter Richtung, ob-Wicklung tragenden Stapel 91 in einem verdickten wohl der Fahrzeugkörper gegenüber dem Gleis erAbschnitt 95. Außerdem ist ein magnetischer Körper hebliche seitliche Bewegungen ausführen kann.

99 aus gegeneinander isolierten magnetischen Quer- 35 Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der lamellen 75 vorgesehen, dessen freie obere Fläche in Erfindung ist die das Primär- und Sekundärglied entseitlicher Richtung dem Lamellenstapel 91 entspricht haltende magnetische Konstruktion so ausgebildet, und in der gleichen Ebene liegt wie die Oberseite des daß die Kraftlinien, die den Luftspalt zwischen dem Reaktionsgliedes 93. Primär- und Sekundärglied durchsetzen, das elek-

Bei einer Abwandlung dieser jüngsten Ausfüh- 40 trisch leitende Reaktionsglied durchdringen, sich teilrungsform wird das in F i g. 6 gezeigte Sekundärglied weise längs Wegen erstrecken, die quer zur Längs- 81 verwendet. achse des Motors verlaufen, und teilweise längs We-

F i g. 8 zeigt eine sechste Ausführungsform der gen, die zur Längsachse des Motors parallel sind. Erfindung, bei der es sich um eine weitere Abwand- Außerdem haben die in der Längsrichtung verlaufenlung der Ausfüh rungsform nach Fig. 6 handelt, bei 45 den Kraftlinienwege einen magnetischen Widerstand, der einer der Lamellenstapel 44 des Primärgliedes der zwar als solcher klein ist, jedoch erheblich größer

100 durch gegeneinander isolierte magnetische Quer- ist als der geringe magnetische Widerstand der in der lamellen 98 ersetzt sind, die ebenso wie der Stapel 91 Querrichtung verlaufenden Magnetflußwege, was zur nach Fig. 7 keine Wicklung tragen. Gemäß Fig. 8 Folge hat, daß der Beitrag der in der Längsrichtung erstrecken sich die Lamellen 98, die auf die magne- 50 verlaufenden Kraftlinien zu der Vortriebskraft klein tischen Zähne 45 des eine Wicklung tragenden Sta- ist oder vollständig entfällt. Bei den Motoren wird pels 44 ausgerichtet sind, über den Stapel 44 hinweg, daher die Vortriebskraft weitgehend durch die in der und sie enden senkrecht oberhalb der äußeren Stirn- Querrichtung verlaufenden Kraftlinien erzeugt, und flächen von Lamellenstapelabschnitten 97; die auf die daher ist die Tiefe des magnetischen Werkstoffs, die Wicklungsnuten 50 ausgerichteten Lamellen 98 haben 55 man bei dem Primär- und dem Sekundärglied für dagegen eine rechteckige Form und wirken im we- eine gegebene Flußdichte vorsehen muß, im wesentsentlichen als Abstandshalter. Bei einer Abwandlung liehen unabhängig von der Polteilung der auf dem dieser Ausfuhrungsform sind diese letzteren Lamel- Primärglied angeordneten Mehrphasenwicklung. Dies len durch unmagnetische Abstandhalter ersetzt. ist darauf zurückzuführen, daß die Querschnittsfläche

Das Sekundärgjied dieser sechsten Ausführungs- 60 des Kraftlinienweges, der von den querliegenden form ist ebenso ausgebildet wie das Sekundärglied 94 Kraftlinien in einer in der Längsrichtung verlaufender fünften Ausfuhrungsform, und daher sind seine den Ebene durchsetzt wird, die im rechten Winkel Tefle wiederum mit den gleichen Bezugszahlen be- zur Hauptebene des Luftspaltes zwischen dem Pnzeichnet. mär- und dem Sekundärglied verläuft und dem Pro-

Vorstehend wurde die Erfindung bezüglich ein- 65 dukt aus der Polteilung and der Kemtiefe eubpncht, sehiger linearer Induktionsmotoren beschrieben, doch zur Polteilung proportional ist Unter der Poltiefe IaSt sich die Erfindung auch bei linearen Inductions- wird hier die Tiefe der magnetischen Zähne des Primotoren der doppelseitigen Bauart anwenden, d.h. märghedes abzüglich der Zähne bzw. Schenkel des

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magnetischen Werkstoffs des Sekundärgliedes verstanden.

Das Merkmal, daß mindestens ein erheblicher Teil der Vortriebskraft durch die in der Querrichtung verlaufenden Kraftlinien erzeugt wird, bedeutet daher, daß sich die beschriebenen erfinduEgsgemäßen Motoren in AnwendungsfäHen als vorteilhaft erweisen, in denen große Polteilungen benötigt werden, dom bei einer großen Polteüung ist es im Gegensatz zu einer Meinen Polteilung nicht erforderlich, eine sehr große und daher kostspielige Menge von magnetischem Material für den ersten Körper und gegebenenfalls auch für deE zweiten Körper vorzusehen. Dieses Material erweist sich bei einseitigen, linearen Asynchronmotoren als besonders vorteilhaft, denn der magnetische Werkstoff für das Bauteil, das einen Teil des Gleises, und zwar gewöhnlich das Sekundärglied, bildet, repräsentiert einen erheblichen Teil der Kosten der gesamten Anlage.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, einen Linear-InduktionsmGtor entsprechend den beschriebenen Ausführungsbeispielen so auszubilden, daß bei weitem der größte Teil der Vortriebskraft durch die Kraftlinien erzeugt wird, die in der Querrichtung ver-

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laufen; vielmehr ist es auch mögfieb, den Motor so auszubilden, daß zwischen den Vortriebskräften, die getrennt durch, die LängskraftfinieH und die Quer" krafflinien erzeugt werden, ein beliebiges endliches S Verhältnis besteht, das sich natürlich nach den relativen Werten der magnetischen Widerstände der lüngs- und QuerkraMnienwege lichtet Somit sind auch Induktionsmotoren geeignet, die im weseaäicfeen mit in der Längsrichtung verlaufenden Kraftinißn-

wegen arbeiten, d. h. bei denen im wesentlichen ία der Längsrichtung verlaufende Kiaffliaien zum Erzeugen der Vortriebskraft ausgenutzt werden, bei denen jedoch aus dem einen oder anderen Grwad Kraftlinienwege für einen in der Querrichtung verlaufenden Magnetfluß vorgesehen and.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist der magnetische Werkstoff für die Querlamellen des Prhnärgliedes sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung in Lamellen unter-

teilt, doch können in manchen Anwendungsfällen ein Teil oder beide Teile des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes, der mindestens Teile der Quer- und Längskraftlinienwege bildet, nicht in Lamellen unterteilt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Linearer Induktionsmotor mit einem Primärglied und einem Sekundärglied, die beide aus magnetischem Werkstoff bestehen and voneinander durch nur einen dazwischen befindlichen ebenen Luftspalt getrennt sind, wobei das Primärgfied eine Wickking trägt, die bei Erregen durch Wechselstrom eine magaetomotorische Kraft er- to zeugt, die in Richtung der Motorlängsachse wandert, und ein Teil des Sekundärgliedes aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht, und wobei das Primärglied und das Sekundärglied quer zum Motor, bezogen auf die Längsachse, angeordnet sind, um gemeinsam eine erste Gruppe von Kraftünienwegen zu bilden, die quer zum Motor orientiert sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Primärglied (2; 40; 71; 90; 100) und das Sekundärglied (4, 42, 81, 94) ebenfalls so angeord- ao net sind, daß eine zweite Gruppe von Kraftlinienwegen (18, 32, 68, 92) gebildet wird, die parallel zur Längsachse des Motors orientiert sind.

2. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärglied (2; 40; 71; 90; 100) aus einem ersten Teil (6, 44), einem zweiten Teil (12; 30; 54; 78; 96; 98) und einer auf dem ersten Teil angeordneten Wicklung (14; 51; 52) besteht und das Primärglied sowie das Sekundärglied so ausgebildet sind, daß die Kraftlinienwege eines der beiden Gruppen teilweise durch den ersten Teil (6,44) des Primärgliedes (2; 40; 71; 90; 100) aus magnetischem Werkstoff und teilweise durch den zweiten Teil (12; 30; 54; 78; 96; 98) desselben gebildet sind, wobei die Kraftlinienwege der jeweils cnderen Gruppe nur durch den ersten Teil (6, 44) des Primärgliedes aus magnetischem Werkstoff gebildet sind.

3. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Primärgliedes (2; 40; 71; 90; 100) aus wenigstens einem Stapel (6,44) magnetischer Lamellen (8,46) gebildet ist.

4. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des Primärgliedes (2; 40; 71; 90; 100) quer zur Motorachse lamelliert ist und daß der zweite Teil des Primärgliedes aus magnetischen, parallel zur Motorachse orientierten Lamellen (8; 54; 79; 96; 98) zusammengesetzt ist.

5. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (2) aus mehreren Lamellenstapeln (6) besteht, die in Riehtung der Längsachse des Motors durch Abstände getrennt und mit den Wicklungen (14) versehen sind, und jeder Lamellenstapel aus sich quer zur Längsachse des Motors erstreckenden Lamellen (8) besteht, die mindestens zwei durch Querabstände getrennte Schenkel (7, 9) aufweisen, welche sich in Richtung auf das Sekundärglied (4) erstrecken, und daß der zweite Teil (12) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes die Lücken zwischen benachbarten Lamellenstapeln magnetisch überbrückt (Fig. 1).

6. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (12) des magnetischen Werkstofis des Primärgliedes (2) aus getrennten Abschnitten besteht, von denen jeder zwischen einander zugewandten Stirnflächen aufeinanderfolgender Lamellenstapel (6) eingefügt ist (Fig. 1).

7. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Teil (31) des magnetischen Werkstoffs des Prinrärgliedes (2) lückenlos in Längsrichtung des Priinärgliedes erstreckt und auf den Lamellenstapeln (6) angeordnet ist (Fig. 3).

8. Linearer Induktionsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärglied (4) «sir Längsachse des Motors quer sich erstreckende Lamellen (23) aus magnetischem Werkstoff enthält, die im ersten und zweiten Teil (6,12) weitere TeSe der Krafrfinienwege (16,18) bilden (Fig. 1, 2).

9. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Teil (44) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (40) lückenlos längs des Primärgliedes erstreckt und seine untere Stirnfläche (48) dem Sekundärglied (42) zugewandt und mit durch Längsabstände getrennten Wicklungsnuten (50) zur Aufnahme der Wicklungsleiter (51) versehen ist, wobei der erste Teil des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes einen Teil der Kraftlinienwege (68) im ersten und zweiten Teil bildet, und der zweite Teil (62) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes sich quer zur Längsachse des Motors erstreckt und zusammen mit dem ersten Teil (44) mindestens einen Teil der Kraftlinienwege (70) bildet (Fig. 4, 5).

10. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (44) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (40) so bemessen ist, daß eine Sättigung bei schwachem Magnetfluß dort eintritt, wo er die Wicklungsnuten (50) überbrückt (F i g. 4, 5).

11. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch zwei erste Teile (44) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (71), die quer zur Längsachse des Motors durch einen Zwischenraum (77) getrennt sind, der durch den zweiten Teil (78) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes magnetisch überbrückt ist (F i g. 6).

12. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Teil (78) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (71) quer zur Längsachse des Motors von beiden Seiten der ersten Teile (44) aus erstreckt und zusammen mit den ersten Teilen Teile der Kraftlinienwege (88) im Primär- und Sekundärglied bildet, die quer zur Längsachse des Motors nebeneinander liegen (F i g. 6).

13. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Teile (44) des magnetischen Werkstoffs des Primärgliedes (71) nebeneinander angeordnet sind, wobei ihre mit den Wicklungsnuten (50) versehenen Stirnflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen und in die gleiche Richtung weisen, und das Sekundärglied (81) ein plattenförmiges Bauteil (82) aus elektrisch leitendem Werkstoff enthält, das zur Schaffung von Teilen der Kraftlinienwege (88,92) im Primär- und Sekundärglied auf

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einem Bauteil (83) aus magnetischem Werkstoff findungsgemäß darin, daß das Primärgüed und das

angeordnet ist (Fig. 6). Sekundärgfied ebenfalls so angeordnet sind, daß eine

zweite Gruppe von Kraftlinienwegen gebildet wird,

die parallel zur Längsachse des Motors orientiert sind.

5 Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeich-

Die Erfindung betrifft einen linearen Induktions- nungen dargestellten Ausfuhrungsformen. Es zeigt

motor mit einem Primärgüed und einem Sekundär- Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erste

güed, die beide aus magnetischem Werkstoff bestehen Ausfünrungsform eines typischen Teils eines Linear-

und voneinander durch nur einen dazwischen befind- io Induktionsmotors nach der Erfindung,