DE2046021C3

DE2046021C3 - Linearer Asynchronmotor

Info

Publication number: DE2046021C3
Application number: DE2046021A
Authority: DE
Inventors: Hugh Robert London Bolton; John Frederick Long Ditton Surrey Eastham
Original assignee: TRACKED HOVERCRAFT Ltd LONDON
Current assignee: TRACKED HOVERCRAFT Ltd LONDON
Priority date: 1969-09-18
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1973-10-18
Also published as: CA927462B; FR2062622A5; JPS5443164B1; GB1316131A; DE2046021A1; US3770995A; DE2046021B2

Description

mittleren Schenkel 7 der Lamellcnstapel 6 gegenüberliegt. Von seinem mittleren Stegabschnitt 24 aus erstreckt sich das Reaktionsglied 20 quer zur Längsachse des Motors nach beiden Seiten, und es endet kurz vor den äußeren Schenkeln 9 der Lamellenstapel in eine größere Dicke aufweisenden seitlichen Abschnitten 26.

Die Lamellen 23 liegen unterhalb des Reaktionsgliedes 20 und ragen auf beiden Seiten des Reaktions auf bekannte Weise mit dem Magnetfluß, der den Luftspalt unter den mittleren Schenkeln 7 durchsetzt, um zwischen dem Primär- und dem Sekundärglied eine in der Längsrichtung wirkende Kraft zu erzeugen, die in F i g. 1 durch den Pfeil P angedeutet ist.

Die dickeren seitlichen Abschnitte 2«> des Reaktionsgliedes 20 bilden einen geringen Widerstand aufweisende Leitungswege für die in der Längsrichtung verlaufenden Teile der Strompfade, und infolgedessen

zwölf Wicklungen 14 werden durch nicht dargestellte Anschlußleitungen mit den Phasen einer Dreiphasen-Wechselstromquelle verbunden. Bezeichnet man die drei Phasen mit den Farben Rot (R), Gelb (Y) und Blau (B), sind die aufeinanderfolgenden Wicklungen

verbunden. wobei die überstrichenen Buchstaben jeweils eine umgekehrt verlaufende Verbindung b

glicdes über dieses hinaus, so daß ihre waagerechten io gewährleisten sie, daß die Ströme unter den mittleren oberen Flächen 11 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 Rcaktionsgliedcs 20 bilden eine durch- eine Vortriebskraft zu erzeugen. Ein weiterer Grund gehende ebene obere Fläche IO des Sekundärgliedes 4. für das Vorhandensein der seitlichen Abschnitte 26 Die mittleren Schenkel 7 der Lamellenstapel 6 sind 15 besteht darin, daß sie es ermöglichen, die in Längsin einer gemeinsamen waagerechten Ebene von ein- richtung verlaufenden Teile der Strompfade im wcfachen, jeweils mehrere Windungen umfassenden seitlichen 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

Kraft erzeugt, die bestrebt wäre, das Primärglied 2 und das Sekundärgiied 4 relativ zueinander in seitlicher Richtung zu bewegen.

Zusätzlich zu den soeben beschriebenen, in der Querrichtung verlaufenden Kraftlinienwegen von ge-

14 längs des Primärgliedes 2 mit'den Phasen in der »5 ringem magnetischem Widerstand bildet der die Reihenfolge R, Y, B. 77, Y, Ή, R, Y, B, 77. Y und B beiden Glieder umfassende magnetische Kreis Kraftlinienwege, die sich parallel zur Längsachse des Motors erstrecken. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, bilden die Stapel !2 in ihren Lamellen 13 Teile vnn in

Wenn die Wicklungen auf diese Weise erregt wer- 30 Längsrichtung verlaufenden Kraftlinienwegcn, die

auch durch die Lamellen 8 der beiden Stapel 6 gebildet werden, sowie durch die Lamellen 23 des Sekundärgliedes 4. In F i g. 2 sind zwei solche in der Längsrichtung verlaufende Kraftlinienwege durch die ge-

den Längsabständen zwischen den Lamellenstapeln 6 35 strichelten Linien 18 angedeutet, und der Frequenz des zugeführten Dreiphasenstroms Auf Grund dieser in Längsrichtung verlaufender

Kraftlinicnwege trifft der Strom, der in der Querrichtung zwischen den mittleren Schenkeln 7 durch das Reaktionsglied 20 fließt, wie es in F i g. 2 bei 28 an-

lungen 14 auch variieren, um die Zahl der Magnet · 4° gedeutet ist, auf einen hohen induktiven Widerstand, pole zu verkleinern oder zu vergrößern. Die in Querrichtung verlaufenden Teile der Strom

pfade in dem Sekundärglied 4 verlaufen daher in dem Reaktionsglied 20 unter den mittleren Schenkeln 7, wo sie die Erzeugung einer Vortriebskraft bewirken.

derstand, die quer zur Längsachse des Motors ver- 45 Auf diese Weise wird die durch den Motor hervorgclaufen. Zwei solcne Kraftlinien wege 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 erheblich und die Magnetflüsse in entgegengesetzten Richtun- 5° höheren magnetischen Widerstand als die sich in der gen längs der beiden nebeneinanderliegenden Kraft- Querrichtung erstreckenden Kraftlinienwege. Dies ist Iinienwege von geringem magnetischem Widerstand darauf zurückzuführen, daß sie quer zu den Lamellen verlaufen, die dem betreffenden Stapel zugeordnet 23 des Sekundärgliedes 4 sowie auch quer zu den sind. Lamellen 8 des Primärgliedes 2 verlaufen. Gemäß der

Der sich längs jedes Kraftlinienweges von niedri- 55 Erfindung ist vorgesehen, daß der kombinierte magern magnetischem Widerstand auf diese Weise fort- gnetische Widerstand der teilweise durch einen Stapel pflanzende Magnetfluß kreuzt den Luftspalt zwischen 12 gebildeten, in Längsrichtung orientierten Kraftdem Pi imärglied 2 und dem Sekundärglied 4 zweimal, Iinienwege etwa dem Zehnfachen des magnetischen und zwar einmal unter dem mittleren Schenkel 7 und Widerstandes jedes der beiden nebeneinanderliegeneinmal unter dem betreffenden äußeren Schenkel 9. 60 den Kraftlinier.wege entspricht, die teilweise durch Wenn der durch die Wicklungen 14 erzeugte Ma- jeden Stapel 6 gebildet werden und jeweils mehrere gnetfluß den Luftspalt unter den mittleren Sehen- paraüc¹". Kraftlinienwege umfassen, kein 7 durchsetzt, verläuft er durch den Stegabschnitt Die in der Längsrichtung orientierten Kraftlinien-

24 des Reaktionsgliedes 20; hierbei induziert der wege veranlassen nicht nur die querliegenden Teile Magnetfluß in dem Reaktionsglied Ströme, die in der 65 der Strompfadi: des Sekundärgliedes 4, dit, wie er-Ebene des Reaktionsgliedes in rechtwinkligen Bahnen läutert, unter den mittleren Schenkeln 7 zu verlaufen, fließen, die den durch das Primärglied 2 erzeugten sondern eine weitere Wirkung dieser Kraftlinienwege Magnetpolen entsprechen. Diese Ströme reagieren besteht darin, daß sie die Vortriebskraft über die-

den, erzeugt die durch die Wicklungen gebildete Dreiphasenwicklung auf bekannte Weise ein magnetomotorisches Kraftfeld, das längs der Achse des Mo tors mit einer Geschwindigkeit wandert, die sich nach

richtet. Die 12 Wicklungen 14 sind so angeordnet, daß sie vier Magnetpole dieses Wanderfeldes bilden, doch kann man die Zahl der Stapel 6 und der Wick-

Die Lamellen 8 der Stapel 6 bilden zusammen mit den darunter angeordneten Lamellen 23 des Sekundärgliedes 4 Wege von geringem magnetischem Wi-

jenige Vortriebskraft hinaus vergrößern, die durch den in der Querrichtung verlaufenden Magnetfluß allein erzeugt wird. Dies ist auf den Magnetfluß zurückzuführen, der durch die Dreiphasenvvicklung in den in der Längsrichtung verlaufenden Krafllinicn-WC.:: η erzeugt wird; hierdurch wird der Magnetfluß in der Querrichtung dort verstärkt, wo er den Luftspalt zwischen den mittleren Schenkeln 7 und dem Sekundärglied durchsetzt, wodurch eine zusätzliche Vortriebskraft erzeugt wird. Da jedoch die in Längsrichtung verlaufenden Kraftlinienwcge einen relativ hohen magnetischen Widerstand haben, ist der Beitrag der in Längsrichtung wirkenden Kraftlinien zu der gesamten Vortriebskraft klein, d. h., er liegt in der Größenordnung von K)⁰O.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Fr findung, die in vielen Punkten der an Hand von F i g. I und 2 beschriebenen ersten Ausführungsform ähnelt, weshalb in Fig. 3 Teile, die in Fig. I und 2 dargestellten Teilen entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Diese zweite Ausführungsfortn unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß die gctrennU-n Stapel 12 aus sich in der Längsrichtung erstreckenden Lamellen 13 durch einen einzigen Stapel 30 aus in der Längsrichtung orientierten und gegeneinander isolierten, senkrecht angeordneten Lamellen 31 ersetzt sind, der sich lü kcnlos auf der Oberseite der Lamellen stapel 6 über das Primärglied 2 hinweg erstreckt. Der Lameiicnstapei 30 hai die gleiche Bieiic wie die Stapel «· Gegebenenfalls kann man die Lamellen 31 in Form von drei getrennten Stapeln anordnen, von denen jedem der Schenkel 7 und 9 einem Stapel zugeordnet ist. und dem betreffenden Schenkel in seitlicher Richtung entspricht.

Das Sekundärglicd 4 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform dadurch, daß das Rcaklionsglied 34 nicht kurz vor den äußeren Schenkeln 9 endet, sondern sich quer zu den magnetischen Lamellen 23 des zweiten Körpers über die Seiienkantcn des magnetischen Materials 35 hinaus erstreckt und überhängende Abschnitte 39 bildet.

Unterhalb der äußeren Schenkel 9 ist das Rcaktionsglied 34 mit 36 bezeichnet; diese Teile des Reaktionsgliedes haben die gleiche Dicke wie der Abschnitt 38, der dem Stegabschnitt 24 der ersten Ausführungsform entspricht. Ferner haben die überhängenden Abschnitte 39 die gleiche größere Dicke wie die Abschnitte 33, die den seitlichen Abschnitten 26 des Reaktionsgliedes 20 nach F i g. 1 entsprechen.

Die zweite Ausführungsform arbeitet im wesentlichen genauso wie die erste Ausführungsform, abgesehen davon, daß die durch das Sekundärglied verlaufenden Strompfade, die eine Vortriebskraft erzeugen, sowohl den äußeren Schenkeln 9 als auch den mittleren Schenkeln 7 zugeordnet sind. Analog zu der ersten Ausführungsform dienen die Lamellen 31 dazu, zum Teil in der Längsrichtung verlaufende Kraftlinienwege zu bilden, die die querliegenden Teile der Slrompfade in dem Sekundärglied unterhalb der Schenkel 7 und 9 verdrängen, und die ebenfalls eine Vortriebskraft erzeugen; ein solcher Kraftlinienweg zwischen zwei aufeinanderfolgenden ä>.ßeren Schenkeln 9 ist in F i g. 3 bei 32 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die überhängenden Abschnitte 39 und die dickeren Abschnitte 33 des Reaktionsgliedes 34 erfüllen die gleiche Aufgabe wie die seitlichen Abschnitte 26 bei der ersten Ausführungsform.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung der ersten Ausführungsform ist das Sekundärglied ebenso iiiisgebildet wie bei der zweiten Ausführungsform, und die Lamellen 13 haben die gleiche Breite wie die Stapel 6. Bei einer ebenfalls nicht dargestellten Abwandlung der zweiten Ausfülmmgsform ist das Sekundärglied ebenso ausgebildet wie bei der ersten

ίο Ausführungsform, doch die Lamellen 31 erstrecken sich nur innerhalb einer Zone, deren Breite der Breite der mittleren Schenkel 7 entspricht.

Bei weiteren nicht dargestellten Abwandlungen der ersten und der zweiten Ausführungsform und der schon genannten Abwandlungen trägt jeder Schenkel 7 und 9 eine Wicklung 14, wobei solche Wicklungen jedem Stapel 6 ztigeoidnet sind und die äußeren Wicklungen 14 durch die gleiche Phase erregt werden wie die mittlere Wicklung, so daß sie ebenso wie die mittlere Wicklung da/.u beitragen, einen Magnetiluß zu erzeugen, der in den quer nebeneinanderliegcnden Kraftlinicmvegen von niedrigem magnetischem Widerstand entsteht.

Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der F.rlindtmg hat der magnetische Werkstoff des Primärgliedes getrennte Stapel aus querliegenden Lamellen. Diese Lamellensiapcl sind längs der Achse des Motors durch Abstände getrennt und quer zur Motorachse U-förmig ausgebildet, d. h.. sie weisen

3^ zwei Schenke! auf, die sich in Richtung auf das Sekundärglied erstrecken. Die Mehrphasenwicklungen sind hierbei auf den Schenkeln der Lamelljn->tapel längs mindestens einer Seite des Motors angeordnet. Das magnetische Material des Primärgliedes enthält ferner Längslamellen, die zu getrennten Stapeln vereinigt sein können, von denen sich jeder zwischen den benachbarten Flächen aufeinanderfolgender Stapel aus Qucrlamcllcn erstreckt (wie in Fig. 1 und 2) oder diese Lamellen können einen oder mehrere Stapel bilden, von denen sich jeder lückenlos längs de« Primärgliedes in der Nähe derjenigen Teile dei Qucrlamcllcnstapel erstreckt, welche von dem Sckundärglied abgewandt sind, wie es in F i g. 3 gezeigt ist Das Sekundärglicd enthält ein aus Aluminium be· stehendes Reaktionsglied, unter dem ein magnetische Material in Form von Qucrlamellen angeordnet ist Das Rcaktionsglicd kann den Schenkeln jedes Quer lamellcnstapcls nur längs einer Seite des Primärglie des oder aber beiden Schenkeln jedes Stapels gegen überliegen. Das Reaktionsglicd umfaßt vorzugsweis« dickere Abschnitte entsprechend den beschriebener Abschnitten 26, 33 und 39 längs der Seiten des bzw jedes Teils des Reaktionsqliedes, der den Schenkel! der Querlamellenstdpel des Primärgliedes gegenüber Hegt.

Bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsformel ist die Mehrphasenwicklung auf den Querlamellci angeordnet; bei den noch zu beschreibenden weiterci Ausführungsformen ,der Erfindung ist die Mehr phasenwicklung dagegen auf den Längslamellen an geordnet.

F i g. 4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsforn der Erfindung, bei der das Primärglied 40 einen Sta pel 44 aus gegeneinander isolierten, senkrecht angc ordneten magnetischen Längslamellen 46 umfaßt, de sich lückenlos längs des Primärgliedcs 49 erstreckt.

Der Stapel 44 ist auf seiner Unterseite mit regel mäßig angeordneten qucrlicgenden Nuten 50 ver

sehen, in denen die Wickliingslcitcr einer zweischichtigen verteilten Dreiphasenwicklung angeordnet sind, welche auf bei linearen Induktionsmotoren bekannter Art ausgebildet ist. In Fig. 4 und 5 sind die Leiter dieser Wicklung. U. h. die von den Nuten SO aufgenommenen Abschnitte der Wicklung, mit 51 bezeichnet, während die Enden der Wicklungen mit 52 bezeichnet sind.

Über den Lamellen 46 sind allgemein umgekehrt U-förmige Querlamellen 54 angeordnet, den.η Schenkel 62 sich auf der Außenseite der Wicklungsenden 52 nach unten bis zu Stirnflächen 64 erstrecken. Die Stirnflächen 64 und die Stirnflächen 48 der magnetischen Zähne 45 zwischen den Wicklungsnuten 50 liegen in einer gemeinsamen Ebene.

Das mit dem Priniärglicd 40 zusammenarbeitende Sekundärglied 42 ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie das Sekundiirglied 4 der ersten Ausfülirungsform. und daher sind seine Teile ebenso bezeichnet wie die Teile des Sekundärgliedes 4. Bei dieser dritten Ausführungsforni liegen die freien oberen Stirnflächen Il der Querlamelleii 23 den Stirnflächen 64 der Ouerhimellen 54 gegenüber, und der Stegabschnitt 24 des Reaktionsgliedes 20 ist gegenüber den magnetischen Zähnen 45 angeordnet.

lieim Betrieb des Motors wird die Wicklung mit einem Dreiphasenwechselstrom erregt, so daß sie ein magneloniolorisches Kraftfeld erzeugt, das in Richtung der Längsachse des Motors wandert. Die Querlamellen 54 und 23 sowie die Längslamellen 46 bilden gemeinsam Kraftlinienwege von geringem magnetischem Widersland, die quer zu der Achse des Motors verlaufen, und von denen zwei, bezogen auf tue Breite des Motors, nebeneinander liegen. In der schon beschriebenen Weise erzeugt das Wanderfeld der magnetomotorischen Kraft Kraftlinien, die sich längs dieser Wege erstrecken, wie es in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien 70 angedeutet ist, so daß eine Vortriebskraft durch die Wechselwirkung mit den Strömen erzeugt wird, die das Wanderfeld in dem Reaktionsglied 20 induziert.

Abgesehen davon, daß in der beschriebenen Weise Teile von Krafllinienwegen mit einem geringen magnetischen Widerstand entstehen, erzeugen die Lamellen 46 in Verbindung mit den Lamellen 23 des Sekundärgliedes weitere Krafllinienwege, die sich parallel zur Längsachse des Motors erstrecken. Ein Magnetfluß wird längs dieser Wege durch die Dreiphasenwicklung erzeugt, wie es in Fig.4 und 5 durch die gestrichelten Linien 68 angedeutet ist, und dieser Magnetfluß verstärkt den in der Querrichtung verlaufenden Magnetfluß dort, wo er den Luftspalt zwischen dem Stapel 44 und dem Sekundärglied durchdringt, so daß die Vortriebskraft über diejenige Kraft hinaus vergrößert wird, die durch den querliegenden Magnetfluß erzeugt wird. Da jedoch die sich in der Längsrichtung erstreckenden Kraftlinienwege quer zu den Lamellen 23 verlaufen, und da außerdem die über den Wicklungsnuten 50 liegenden Teile der Lamellen 46 eine solche Tiefe haben, daß sie schon bei einem schwachen Magnetfluß gesättigt werden, ist der magnetische Widerstand der Längskraftlinienwege erheblich höher als derjenige der Querkraftlinienwege, und der Beitrag des in der Längsrichtung wirkenden Magnetflusses zu der gesamten Vortriebskraft ist daher entsprechend klein, d. h., er liegt in der Größenordnung von 10°«. Der Hauptgrund für die Verwendung der Längslamellen 46 zum Aufnehmen der Dreiphasensvicklung besteht darin, daß es diese Anordnung ermöglicht, die Wicklungsnuten 50 teilweise zu verschließen, wenn dies erwünscht ist; zu diesem Zweck kann man die Basisabschriitte der magnetischcn Zähne 45 in der Längsrichtung verbreitern, so daß man bekannte Wickelverfahren anwenden kann, bevor die Querlamdlen 54 hinzugefügt werden, und daß es möglich ist, die Breite und Höhe des Motors zu verringern, da es die Verringerung des Magnetflusses, der von den Lamellen 54 aufgenommen werden muß, ermöglicht, deren Breite in der Querrichtung entsprechend zu verkleinern.

F i g. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung mit einem Primärglied 71, das zwei Lamellenstapel aufweist, von denen jeder dem Lamellenstapel 44 der dritten Ausfülirungsform entspricht, und z.war sowohl bezüglich seines magnetischen Aufbaus als auch bezüglich der Dreiphasenwicklung. Der Dreiphasenstapcl und die zugehörige Wicklung tragen daher in F i g. 6 die gleichen Bezeichnungen wie in Fi g. 1 und 5.

Die beiden Stapel 44 sind nebeneinander angeordnet und durch einen Längsschlitz 77 getrennt; ihre Wicklungsnuten 50 sind aufeinander ausgerichtet.

Getrennte Stapel 78 aus gegeneinander isolierten Querlamellen 79 sind auf der Oberseite der Stapel 44 angeordnet, und ihre Länge entspricht der Gesamtbreite der beiden Stapel 44. Bezogen auf die Längsachse des Motors, entsprechen die Stapel 78 den darunterliegenden magnetischen Zähnen 45 der Stapel 44.

Das mit dem Primärglied 71 zusammenarbeitende Sekundärglied 81 hat eine gleichmäßige Querschnittsform und hat ein Reaktionsglied 82 aus Aluminium, unter dem ein magnetischer Körper 83 angeordnet ist. Er besteht aus U-förmigen querlicgcndcn, gegeneinander isolierten magnetischen Lami'len 84 und weist nach oben ragende Schenkel auf, die in seitlicher Richtung den Stapeln 44 zugeordnet sind.

Das Reaktionsglied 82 hat eine ebene obere Fläche und erstreckt sich über die ganze Breite hinweg und ragt auf beiden Seiten über den Körper 83 hinaus, so daß es überhängende Abschnitte 85 bildet. Diese Abschnitte 85 und der Abschnitt 86 unter dem Schlitz 77 haben die gleiche Dicke, die größer ist als die Dicke der unter den Stapeln 44 liegenden Abschnitte 87.

Beim Betrieb des Motors werden wandernde magnetomotorische Kraftfelder erzeugt, die zueinander

5" quer zur Achse des Motors gegenphasig sind. Die beiden Wicklungen wirken daher additiv, und si erzeugen Kraftlinien längs querliegender Kraftlinienwege von geringem magnetischem Widerstand, wie es in F i g. 6 durch die gestrichelte Linie 88 angedeutet

ist. Gemäß F i g. 6 durchsetzt jeder dieser Kraftlinienwege Lamellen der Stapel 78, 84 und 44. Während bei der dritten Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 zwei querliegende Kraftlinienwege von geringem magnetischem Widerstand, bezogen auf die Breite des Motors, nebeneinander liegen, ist bei der Ausführunesform nach F i g. 6 nur ein querlicgender Kraftlinicnweg von geringem magnetischem Widerstand vorhanden, der sich in der Brcitenrichtung des Motors erstreckt.

Der in der Querrichtung verlaufende MagnetfluC erzeugt in der beschriebenen Wer: eine Vortriebskraft, da er mit den Strömen zusammenarbeitet, die er in dem Reaktionsglicd 82 induziert. Π·> sei be

11 ^w 12

merkt, daß die Vortriebskraft unter beiden Stapeln bei Motoren, bei denen das Pvimärglied zwei mitein-44 erzeugt wird, und daß die Abschnitte 85 und 86 ander verbundene Teile uml,i'.!. die wälirend des !Jedes Reaktionsgliedcs die gleiche Aufgabe erfüllen wie triebs auf entgegengesetzten Seiten des damit /lisamdie schon beschriebenen Reaktionsgliedr.bschnittc 26, nienarbeitcnden Sekundärgliedes angeordnet sind. 33 und 39. s Das Sekundärglied ist ein platte,!ähnliches Bauteil

Eine zusätzliche Vortriebskraft wird auch durch aus einem elektrisch leitenden und vorzugsweise un-

die Wechselwirkung zwischen den in dem Reaklions- 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 Fahr-

den darunterliegenden Lamellen 84 des Sekundär- zeug umfaßt durch einen Längsabstand getrennte,

gliedes gebildet werden. Hin solcher Kraftlinienvveg flexibel gelagerte Gaskissen-F.rzcugungsvorrichtungen

ist in Fig. 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

trag des in der Längsrichtung wirkenden Magnet- 15 141 des Gleises zusammenarbeiten. Entsprechend

Musses zu der gesamten Vortriebskraft zu klein, d. h. wird das Fahrzeug längs des Gleises durch flexibel

er liegt in der Größenordnung von f()ⁿ/o. gelagerte Gaskissen-Hrzeugungsvorrichtungen 146

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Er- geführt, die mit den senkrechten Seitenflächen 153 lindung in Gestalt einer Abwandlung der Ausfüh- des Gleises zusammenarbeiten,
rungsform nach Fig. 6, bei der nur einer der Stapel 20 Das Fahrzeug wird längs des Gleises durch einen 44 des Primärglicdcs 90 Nuten aufweist und mit einer linearen Induktionsmotor angetrieben, der eine bewicklung 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 Sekunlanvellen 96 des Primärgliedes 90 erstrecken sich 25 därglied 150 zusammenarbeiten kann; das Sekundärlückenlos längs des Primärglicdes, doch sei bemerkt, glied ist ein langgestrecktes Bauteil, das längs des daß man gegebenenfalls a-ich in der in F i g. fi gezeig- Gleises verläuft und in den mittleren Teil der oberen ten Weise gelrennte Lamellenstapcl über den magne- Gleislläche 151 eingelassen ist. Servovorrichtungen tischen Zähnen 45 anordnen könnte. 152 ermöglichen es. das Primärglied 148 im wesent-

Das Reaktionsglicd 93 des Sekundärgliedcs 94 ist 30 iichen 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 heblichc 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 (j_aß _cij_e 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 teil-

rungsform wird das in F ig. 6 gezeigte Sekundärglied weise längs Wegen erstrecken, die ;uer zur Längs-

81 verwendet. achse des Motors verlaufen, und teilweise längs We-

F i g. 8 zeigt eine sechste Alisführungsform der gen, die zur Längsachse des Motors parallel sind.

Erfindung, bei der es sich um eine weitere Abwand- Außerdem haben die in der Längsrichtung verlaufen-

lung der Ausführungsform nach Fig. 6 handelt, bei 45 den Kraftlinienwege einen magnetischen Widerstand,

der einer der Lamellcnstapel 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 . . der lamellen 98 ersetzt sind, die ebenso wie der Stapel 91 Querrichtung verlaufenden Magnctflußwege, 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- 5° 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 Lamellenstapelabschnittcn 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 Sekuniärglied 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 Ausführungsform sind diese letzteren Lamel- Primärglied angeordneten Mehrphasenwicklung. Dies len durch unmagnetische Abstandhalter ersetzt. ist darauf zurückzuführen, daß die Quersehnittsuäche

Das Sekundärglied dieser sechsten Ausführungs- 60 des Kraftlinienwcges, der von den querliegender form ist ebenso ausgebildet wie das Sekundärglied 94 Kraftlinien in einer in der Längsrichtung verlaufender fünften Ausführungsform, und daher sind seine den Ebene durchsetzt wird, die im rechten Winke' Teile wiederum mit den gleichen Bezugszahlen be- 7ur Hauptebene des Luftspaltes zwischen dem Pri zeichnet. mär- und dem Sekundärglied verläuft und dem Pro

Vorstehend wurde die Erfindung bezüglich ein- 65 dukt aus der Polteilung und der Kerntiefe entspricht

seiiiger linearer Induktionsmotoren beschrieben, doch zur Polteilung proportional ist. Unter der Poltiefi

läßt sich 'die Erfindung auch bei linearen Induktions- wird hier die Tiefe der magnetischen Zähne des Pri

motoren der doppelseitigen Bauart anwenden, d. h. märgliedcs abzüglich der Zähne bzw. Schenkel de

magnetischen Werkstoffs des Sekundärglicdes verstanden.

Das Merkmal, daß mindestens ein erheblicher Teil der Vortriebskraft dutch „lie in der Querrichtung verlaufenden Kraftlinien erzeug; wird, bedeutet dabei. daß sich die beschriebenen erfindungsgemäßen Motoren in Anwendiinüsfällen als vorteilhaft erweisen, in den η große Pulieilungen benötigt werden, denn bei einer großen Polteilung ist es im Gegensatz zu einer kleinen Polteiluim nicht erforderlich, eine sehr große und daher kostspielige Menge von magnetischem Material für den ersten Körper und gegebenenfalls auch für den zweiten Körper wirzusehen. Dieses Material erweist sieh bei einseitigen linearen Asynchronmotoren als besonders sorteilhaft. denn der manne- -.=, tische WerkstolT für das Rauteil, das einen l'eil des Gleises, und zwar gewöhnlich das Sekundärglied, bildet, repräsentiert einen erheblichen Teil der Kosten der gesamten Arlage.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, einen Linear-Induktionsmotor entsprechend den beschriebenen Ausführungsbeispielen so auszubilden, daß bei sveitem der größte Teil der Vortriebskraft durch die Kraftlinien erzeugt wird, die in der Querrichtung verlaufen: sielmehr ist es auch möglich, den Motor se auszubilden, daß zwischen den Vortriebskräften, du getrennt durch die Längskraftlinien und die Querkraftlinien erzeugt werden, ein beliebiges endliche Verhältnis besteht, das sich natürlich nach den relativen Werten der magnetischen Widerstände dei Langs- und Querkraftimienwegc richtet. Somit situ auch Induktionsmotoren geeignet, die im wesentlicher mit ;;· der Längsrichtung verlaufenden Kraftlinien wegen arbeiten, d. h. bei denen im wesentlichen ir der LängsrichtLine verlaufende Kraftlinien zum Lr zeugen der Vortriebskraft ausgenutzt werden, .v denen jedoch aus dem einen oder anderen Grünt Ki"ili!inii.nw"ege für einen in der Querrichtung ver lair-.Tiden Magnetfluß \ orueschen sind

Bei den beschriebenen Ausführur -türmen der P.r rindung ist der magnetische Werksmii für die Quur lamellen des Primärgliedes sowohl in der Längsrich tung als auch in der Querrichtung in Lamellen unter teilt, doch können in manchen Ansvendungsfällen cii Teil oder beide Teile des magnetischen Werkstoff des Primärgliedes, der mindestens Teile der Quer und Längskraftlinienwcge bildet, nicht in Lamcllei unterteilt sein."

Hierzu 2 ilatt Zeichnungen

Claims

des ITl Patentansprüche:

1. Linearer Induktionsmotor mit einem Primärglied und einem Sekundärglied, die beide aus magnetischem Werkstoff bestehen und voneinander durch nur einen dazwischen befindlichen ebenen Luftspalt getrennt sind, wobei das Primärglied eine Wicklung trägt, die bei Erregen durch Wechselstrom eine magnetomotorische Kraft er- :o zeugt, die in Richtung der Motorlängsachse wandert, und ein Teil des Sekundärgliedes aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht, und wobei das Pri;när»!icd und das Sekundärglied quer zum Motor, bezogen .'uf die Längsachse, angeordnet ■ = sind, um gemeinsam eine erste Gruppe von Kraftimieiwegen zu bilden, die quer zum Motor orientiert sind, d;¹ lurch gekennzeichnet, daß das Primärglitd (2; 40; 71; 90; 100) und das Sekundärglied (4. 42. 81, 94) ebenfalls so angeordnet 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 I, dadurch «ekenn/oichnet, 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) ' .'steht und das Primärglied sowie das Sekundärglied so ausgeb^;'det 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 anderen 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 Primärglicdes (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 WerkstolTs des Primärgliedes (2) aus mehreren I.amellcnstapeln (6) besteht, die in Riehlung der Längsachse des Motors durch Abstände getrennt und mit den Wicklungen (14) versehen sind, und jeder Lamellcnstapcl 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 Sekundärglicd(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) agnetischen WerkstolTs des Primärgliedes (2) aus getrennten Abschnitten besteht, von denen jeder zwischen einander zugewandten Stirnflächen aufeinanderfolgender Lamcllenstapel (6) eingefügt ist (Fig. 1).

7. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß sich dc^r zweite Teil ('3I) des"magneiischen WerkstolTs des Primärgliedes (2) lückenlos in Längsrichtung des Primärgliedes erstreckt und auf den Lamellenstapeln (6) angeordnet ist (Fig. 3).

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

'λ 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 d~s 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 Kraftlinien-•vvege (70) bildet Φ i g. 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 (Fi g. 6).

13. Linearer Induktionsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dir 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, unt das Sekundärglied (81) ein plattcnförmiges Bauteil (82) aus elektrisch leitendem Werkstoff enthält, das zur Schaffung von Teilen der Kraftlinienwege (88, 92) im Primär- und Sekundärglied au

einem Bauteil (83) aus it .jneiischem ^v ■ erksiolf angeordnet ist (Fig. ή).

Die Erfindung betiilft einen linearen induktiorinioiiir mit einem Primämlied und einem Sekundär glied, die beide aus magnetischem Werkstolf bestehen und voneinander durch nur einen da/u bellen beliiiJ-lichen ebenen Luftspak getrennt sind, wobei das Primargüed eine V\ ieklung trügt, die bei Hrregen durch Wechselstrom eine m;;giietomoU)rische Kraft erzeugt, die in Richtung der Motorlanusachse wandert, und ein Teil des Sekundärgliedes is elektrisch leitendem Werkstoff hestelit. und v>orei das Pnmarglied und üw- Sekiindärglied quer zum Motor, bezogen au." !.!ic Längsachse, angeordnet sind, um gemeinsam eine erste Gruppe vein Kraltlinienvvegen /u bilden, die quer zum Motor orientiert sind.

Hei der üblichen Anwendung von Lincdr-Induklionsmotoren für schnelle Transports), sterne verwendet man Motoren, in denen der Arbeitsfluß, das ist der das Primär- und Sekundärglied durchsetzende Magnetfluß, der auf die im Sekundärglied induzierten Ströme zum Erzeugen einer Vortriebskralt rückwirkt, wenigstens zum Teil am Vlotor entlang fließt. Eine Motorkonstruktion mit dieser Arbeitsweise befriedigt jedoch nicht, weil von den schnellen Transportsystemen immer höhere Geschwindigkeiten und damit eine größere Poiteilung gefordct werden. Der Crund dafür liegt darin, daß für einen bestimmten Wert der Kraftliniendichte in dem Luftspalt zwischen dem Primär- und dem Sekundärglied die Tiefe des magnetischen Materials für die Aufnahme des Arbeitsflusses mit der Polteilung des Motors zunimmt.

Es ist daher vorgeschlagen worden, das Primär- und Sekundärglied eines Linear-Induktionsmotors so auszubilden und anzuordnen, daß nur ein ebener Luftspalt vorhanden ist und an diesem ebenen Luftspalt jeder Weg niedrigen magnetischen Widerstandes nur einmal durch den elektrisch leitenden Werkstoff verläuft. Der Arbeitsfluß verläuft in dem Fall quer zur Bewegungsrichtung (deutsche Offenlegungsschrift 2021 322). Das hat den Vorteil eines kleineren Luftspaltes und einer geringeren Breite des elektrisch leitenden Werkstoffes, der auf dem Sekundärglied angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den letztgenannten Motor weiter dahingehend zu verbessern, daß der Hauptteil des Arbeitsflusses quer und ein kleiner Teil in der Größenordnung von 10"Ό in der Längsrichtung des Motors verlaufen.

Eine solche Aufteilung des Arbeitsflusses hai. sich in den Anwendungsfällen als besonders vorteilhaft erwiesen, in denen der Motor eine große Polteilung haben muf3, um bei niedrigen Frequenzen von z. B. 50 Hz hohe Geschwindigkeiten zu erzielen; denn bei einer großen Polteilung kommt man im Gegensatz zu einer kleinen Polteilung mit einer wesentlich kleineren Menge von magnetischem Werkstoff für das Primär- und das Sekundärglied aus, vor allem, weil der magnetische Werkstoff für das Sekundäri>lied, das einen TeH des Gleises bildet, einen erheblichen Teil der Kosten der gesamten Anlage, d. h. des Transportsystems, ausmacht.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem Linear-Tncluktionsmotor der eingangs beschriebenen Art er- Imdungsgemafi darin, dal.! das Primürglied und das Sekundarglied ebenfalls so angeordnet sind, daß eine /.w-.'ile Gruppe von kraftlinicnwegen gebildet wirci. die parallel zur Längsachse des Motors orientiert sind.

j Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dareestellten AuslührungMormcn. Ls zeigt E i ü. I in perspektivischer Darstellung eine er.ite Ausführungsi'orm eines typischen leils eines Linearinduktionsmotor^ nach der Erfindung.

Fin. 2 in einen' senkrechten MitieKchnitt einen ;\pischen Teil des Motors nach Fig. 1.

F ι g. 3 perspektivisch einen tvpischcn Feil einer zweiten Ausführunusform der Erfindung.

F i g. 4 in perspektivischer Darstellung einen typischen Teil einer dritten Ausführunasform.

F i g. 5 in einem senkrechten Mittelschnitt einen typischen Teil des Motors nach F i sj. 4.

F i g. 6, 7 und 8 in perspektivischer Darstellung einen typischen Teil einer ierten. fünften, sechsten, siebenten und achten Ausfiihringsform.

F i g. *} in einem kleineren Maßstab im Querschnitt ein Luftkissenfahrzeug, das längs einer Gleises durch einen linearen Induktionsmotor gemäß der Erfindung ngetriebci: werden kann.

Bei dem in Fig. I und 2 gezeigten linearen Induktionsmotor sind ein Primärglied 2 und ein Sekundärglied 4 quer zueinander so angeordnet, daß sie sich in Richtung des Pfeils /' in der Längsrichtung relativ zueinander bewegen können. Der Einfachheit halber ist das Primärglied 2 senkrecht über dem Sekundärglied 4 angeordnet dargestellt, doch sei bemerkt, daß man bei dieser Ausfiihrungsform wie auch bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung auch jede beliebige andere Anordnung vorsehen kann.

Das Primärglied 2 umfaßt mehrere getrennte Stapel 6 aus gegeneinander isolierten Lamellen S, die sich quer zur Längsachse des Motors erstrecken. Insgesamt sind zwölf Lamellenstapel 6 vorgesehen, von denen in Fig. 1 nur drei dargestellt sind, und die längs der Achse des Motors in gleichmäßigen Abständen verteilt sind.

Die Lamellen 8 sind E-fönnig, so daß jeder Lamellenstapel drei gleich lange parallele Schenkel auf- weist. Die äußeren Schenkel sind in F i g. 1 bis 9 und die mittleren Schenkel mit 7 bezeichnet. Die mittleren Schenkel 7 sind etwa doppelt so breit wie die äußeren Schenkel 9. Jeder der Stapel 6 ist so angeordnet, daß sich die Schenkel 7 und 9 nach unten bis zu ihren Stirnflächen 3 erstrecken.

Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 6 sind im Bereich der mittleren Schenkel 7 Stapel 12 aus in Lärgsrichtung verlaufenden, gegeneinander isolierten Lamellen 13 eingefügt. Zwar sind die Längs lamellen 13 in Fig. 1 und 2 waagerecht angeordnet, doch könnten sie gegebenenfalls senkrecht oder geneigt angeordnet sein.

Das Sekundärglied 4 ist ein langgestrecktes Bauteil von gleichmäßigem Querschnitt und enthält ein plattenförmiges Reaktionsglied 20 aus Aluminium oder einem anderen elektrisch leitenden, vorzugsweise unmag.ietischen Werkstoff, das mit einem magnetischen Material 22 hinterlegt ist; es besteht aus sich in Querrichtung erstreckenden, gegeneinander isolierten magnetischen Lamellen 23.

Das Reaktionsglied 20 ist ein Bauteil von geringer Höhe mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten Kanals, dessen dünner Stegabschnitt 24 den