DE2438269A1

DE2438269A1 - Elektrischer linearmotor mit aktiver schiene

Info

Publication number: DE2438269A1
Application number: DE2438269A
Authority: DE
Inventors: Alain Mailfert
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2240562A1; FR2240562B1; US3904898A

Description

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...μι. Ing. F, Weickmann, >-,

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AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DS LA RECHERCHu: (ANVAR)

13, rue Madeleine Michelis

F-92522 - NEUILLY-sur-SEINE

Elektrischer Linearmotor mit aktiver Schiene

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische, sogenannte "lineare" Motoren, die zur Umwandlung von elektrischer Leistung, die sie von einer feststehenden Wicklung empfangen, welche linear auf einer Schiene angeordnet ist, in abgegebene mechanische Leistung bestimmt sind, in der Weise, daß die lineare Verschiebung einer anderen Wicklung, die von einem Wagen getragen wird, gewährleistet ist, und insbesondere Motoren der Art, die auf dem Viagen eine einen Induktor bildende supraleitende Wicklung aufweisen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Supraleiter für wenigstens einige Wicklungen einer elektrischen Drehmaschine zu verwenden, wenn diese Wicklungen nur konstanten magnetischen Feldern oder sehr schwach veränderlichen Feldern unterworfen sind. Die Supraleiter sind heute tatsächlich verführerisch

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aufgrund der Tatsache,daß extrem hohe Ströme mit sehr geringen Verlusten in ihnen fließen können und daß korelativ hierzu bei gegebener Leistung nur ein minimales Volumen erforderlich ist. Andererseits setzt die Verwendung von Supraleitern für eine Wicklung voraus, daß diese bei sehr tiefer Temperatur gehalten wird. Wenn außerdem eine Wicklung einer elektrischen Maschine veränderlichen magnetischen Feldern unterworfen ist, wie dies der Fall für die Statorwicklungen von Synchronmaschinen, oder für die Statorwicklungen oder Rotorwicklungeri von konventionellen Asvnchronmaschlnen, kann sie nicht aus supraleitenden Materialien aufgrund der magnetischen Hysterese, welche diese aufweisen, hergestellt werden. Diese Hvsterese ist in der Tat beim Beginn einer Wärmeentwicklung wenig verträglich mit dem Aufrechterhalten von tiefen Temperaturen, die für die Supraleitfähigkeit notwendig sind.

Man hat ebenfalls bereits vorgeschlagen, einen "herkömmlichen" (ohne supraleitfähige Wicklung) linearen Motor zur Erzeugung einer Verschiebung eines Wagens auf einer Antriebsschiene zu benutzen. In diesem Falle weist die Schiene vieLptesige Wicklungen auf, die so versorgt werden, daß ein magnetisches Wanderfeld in Richtung der Schiene entsteht. In dem herkömmlichen linearen Asynchronmotor v/eist der Wagen feste, gegenüber der Antriebsschiene angeordnete Wicklungen auf, in welchen das magnetische Wanderfeld elektromotorische Kräfte und Ströme induziert, die auf das magnetische Feld der Schiene wirken und eine Antriebskraft für den Wagen in Richtung der Verschiebung des Wanderfeldes erzeugen.

Neben anderen Unzulänglichkeiten des konventionellen linearen Asynchronmotors ist auf die Notwendigkeit zu verweisen, daß ein geringer Luftspalt aufrechterhalten werden muß, was mit einer Aufhängung mit erheblichem Durchfederungsweg (eine übrigens durch das magnetische Schweben für Supraleiter mögliche

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Aufhängung) unvereinbar ist, welche größe Realisationsmöglichkeiten und eine qroße Funktionssicherheit für ein Transportsvstem mit großer Geschwindigkeit mit sich bringt. Diese Lösung weist ebenfalls den Nachteil auf, eine Schiene mit einem erhöhten Preis zu erfordern, welche einen ferromaqnetischen Kreis einschließt, und hat daher eine vergrößerte Induktionsspule und folglich einen geringen Leistungsfaktor.

Weiterhin hat man auch lineare Svnchronmotoren mit herkömmlichen Wicklungen vorgeschlagen, in welchen der Wagen im Verhältnis zur Antriebsschiene feste, mehrpolige von Gleichströmen durchflossene Wicklungen aufweist, die in Richtung des Wanderfeldes eine Antriebskraft erzeugen, wenn der Wagen synchron mit diesem ist. Wie die weiter oben genannten Motoren haben diese Motoren einen schlechten Leistungsfaktor. Sie erfordern einen erheblichen Elektrizitatsverbrauch an Bord des Wagens. Vor allem brinat die Svnchronausführung einen Geschwindigkeitsanstieg durch unabhängige Mittel und ein heikles Anfahren mit sich.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß keine der Lösungen, die früher vorgeschlagen worden sind, wirklich zufriedenstellend ist.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen verbesserten elektrischen Linearmotor zu schaffen, bei welchem eine ein erhöhtes magnetisches Feld erzeuaende supraleitende Wicklung benutzt wird, die nur einem im Dauerbetrieb im wesentlichen konstanten magnetischen Feld und keinem wesentlichen mechanischen Moment unterworfen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Linearmotor mit einer aktiven Schiene, die mit einer vielfasigen

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Kammwicklung aus mehreren Wicklungen zur Erzeugung eines Wanderfeldes versehen ist, und mit einer in einem Kryostaten angeordneten, supraleitenden Induktorwicklung auf einen durch den Motor längs der Schiene anzutreibenden Wagen vor, v/elcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wagen eine im wesentlichen parallel zur Ebene der Schiene angeordnete Wicklung aufweist, die an dem Waaen befestigt ist, aus konventionellem leitfähigen Material besteht und zwischen dem Induktor und der Schiene angeordnet ist, und daß der Waaen Mittel aufweist, um durch die Wicklung gegebenenfalls, im Svnchronbetrieb, einen gleichen Strom fließen zu lassen.

Bei einer ersten Ansführungsform der Erfindung, weist der Motor in Asynchronform einen Induktor von zylindrischer Symmetrie auf, der drehbar um eine zur Verschiebunasrichtung des Wagens senkrechte und zur Ebene der Schiene parallele Achse gelagert ist, und ist die von dem Wagen aetragene vielphasige Wicklung mit Rheostaten mit regulierbaren Widerstand verbunden, womit sich ein zufriedenstellender Wirkungsgrad bein Anfahren und die Regelung der Geschwindigkeit gewährleisten läßt.

Die zusätzliche vom Wagen getragene vielphasige Wicklung wird im allgemeinen eben und parallel zur Ebene'der Schiene sein, was den Motor vereinfacht. Diese aus normalen Leitern bestehende Wicklung kann auch eine Krümmung aufweisen, die zwischen einen um die Achse des Induktors zentrierten Zylinder und einer Ebene liegt.

Bei einer zweiten ^usführunasform der Erfindung besitzt der in Synchronform ausgebildete Motor eine mehrpolige Wickling, welche eine allgemeine ebene Form hat, parallel zur Ebene der Schiene angeordnet ist und aus nomalen Leitern besteht,

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die von Gleichstrom durchflossen sind, um die Kräfte zu beseitigen, die geeignet sind, auf die supraleitende Wicklung zu wirken. In diesem Falle kann die supraleitende Wicklung eben und parallel zur Ebene der Schiene angeordnet sein, was den Aufbau des Motors vereinfacht. Sie kann ebenfalls eine Zvlinder- und Rotationssymmetrie aufweisen, was die Schaffung eines synchronisierten Asynchronmotors ermöglicht.

Aufgrund der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es Möglich, die übertraguna der Antriebskräfte der supraleitenden Wicklung auf das Fahrgestell des Wagens zu vermeiden, was starke mechanische Verbindungen mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit mit sich bringen würde, die das Aufrechterhalten von Tiefsttemperaturen des supraleitenden Materials sehr schwierig machen wurden. Die gemäß)der Erfinduna vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt im Geaensatz hierzu, den Induktor mit dem Fahrgestell des Fahrzeuges nur durch leichte Teile mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verbinden und die Gesamtheit der Kräfte von

der aus normal leitendem Material gebildeten Wicklung auf den Wagen zu übertragen. Hierbei wird in der Wicklung nur ein geringer Teil der Leistung verbraucht, .die im Falle einer Installation erforderlich ist, die allein auf herkömmliche Svnchronmotoren zurückgreift.

Die Erfindung wird im Folgenden durch die Beschreibung von besonderen Ausführungsformen, die als nicht einschränkende Beispiele ciegeben sind, noch deutlicher. Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren.

Es zeigt:

Fig.l eine Prinzipskizze der Funktion eines linearen Asynchronmotors, gemäß einer ersten A'usführungsform der Erfindung;

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Fig.2 eine schematische Ansicht des Motors gemäß Fig.l, im Schnitt längs einer Ebene, welche die Achse des Induktors enthält und senkrecht zur Schiene verläuft;

Fig.3 eine schematische Schnittansicht gemäß der Ebene III-III der Fig.2;

Fig.4 eine Prinzipskizze der Funktionsweise eines Synchronmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.5 eine schematische Ansicht der Fig.4, im Schnitt längs einer Ebene senkrecht zur Schiene, und

Fig.6 eine schematische Schnittansicht längs der Ebene VI-VI der Fig.5.

Der in den Fia.1, 2 und 3 dargestellte Motor weist eine Rotations ausrüstuna von allgemeiner zvlindrischer Form auf, welche, koaxial von der Achse aus angeordnet, einen Induktor 10, der in einem Kryostaten 11 enthalten ist, und eine eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisende Abschirmung 12,die formschlüssig mit der Außenwand 13 des Kryostaten verbunden ist, umfaßt. Das Drehteil, hier mit vertikaler Achse dargestellt, könnte ebensogut eine horizontale Achse aufweisen; die Antriebsschiene - die hier in einer vertikalen Ebene angeordnet ist - müßte dann horizontal angeordnet sein.

Die Rotations ausrüstung ist mit einer unteren Welle versehen, die bei der dargestellten Ausführung form zum Anfahren des Induktors dient, wie weiter unten dargestellt ist. Die Rotationsausrüstung wird durch ein unteres Drucklager 15 und ein oberes Lager 14 von großem Durchmesser in ihrer Drehbe-

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wegung getragen und geführt. Beide sind von dem Induktor 10 genügend entfernt, damit der magnetische Fluß, der sie durchquert, gering bleibt. Die Laaer sind an dem Fahrgestell 21 des Fahrzeuges, von dem in Fig.2 ein Teil erscheint, befestigt .

Der Teil des Motors, welcher von dem Wagen getragen wird, weist noch eine vielpfasige Wicklunn 20 auf, welche die gesamte durch den Motor ausgeübte Zugkraft auf das Fahrgestell überträgt. Diese Wicklung 20 muß daher sehr fest mit dem Fahrgestell verbunden sein, was keine Schwierigkeiten mit sich bringt, vorausgesetzt, daß sie nicht aus supraleitendem Material besteht und daß es daher nicht erforderlich ist, sie auf sehr tiefer Temperatur zu halten. Die Wicklung 20 ist zwischen dem Induktor 10 und der festen Schiene angeordnet. In der in den Fig.l bis 3 dargestellten Ausführungs form ist die Wicklung eben, aber sie könnte ebenfalls gekrümmt sein, um eine Form aufzuweisen, die zwischen derjenigen der Schiene und derjenigen des Indukturs 10 liegt. Wie in Fig.3 gezeigt, ist diese Wicklung in den Nuten eines Körpers 22 angeordnet, der vorteilhafterweise aus verstärktem Isolationsmaterial besteht, oder aus magnetischem oder nicht magnetischem Stahl. In dem Falle, in welchem er aus Stahl besteht, muß er lamelliert sein, um Wirbelstromverluste zu vermeiden. Die Wicklung 20 besteht aus einem elektrisch gut leitenden Material (Kupfer oder Aluminium), und wird anaemessen durch Zirkulation von Luft oder eines Kühlmittels (Wasser oder Öl) gekühlt. Die Wicklung 20 ist mit Rheostaten mit veränderlichem Widerstand R verbunden (Fig, 1) , welche die gleiche Funktion haben wie die Anfahrrheostaten eines normal gewickelten Asynchronmotors.

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■2.

Der von dem Wagen getragene Teil des Motors weist darüberhinaus eine feststehende elektromagnetische Abschirmung 32 von ungefähr halbkreisförmiger Form auf, welche das durch die Rotation des supraleitenden Induktors 10 erzeugte magnetische Drehfeld abschirmen soll. Diese Abschirmung 32 kann aus einem ferromagnetischen lamellierten Material bestehen. Um das Auftreten von Kräften zu vermeiden, die auf ein Anlehnen des Induktors gegen die Abschirmung hin arbeiten, sollte vorzugsweise eine massive Abschirmung aus einem elektrisch gut leitenden, aber nicht ferromagnetischen Material verwendet werden. Die Wirbelströme, die hier durch die Rotation des Induktors erzeugt werden, zielen darauf ab, die magnetischen Störungen, welche durch das Drehfeld außerhalb des Systemes erzeugt werden, zu beseitigen.

Der Induktor 10 und der Spulenkörper 29 sind in dem Kryostaten 11 eingeschlossen und der Spulenkörper 29 ist an der Außenwand 13 des Krvostaten mit Hilfe von Zentrierungsstücken mit erhöhtem Wärmewiderstand befestigt. In der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform umfassen diese Stücke die Ummantelung 18, die über den Kryostaten übersteht, die gleitenden Schleifringe 16 und 17 trägt und sich in dem Lager 14 dreht, sowie die dünnen Schalen 31.

In der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführunasform trägt die Außenwand 13 des Kryostaten die Abschirmung 12. Diese Außenwand 13 kann aber ebenfalls aus einem Zvlinder aus elektrisch gut leitendem Material (z.B. einer Aluminiumlegierung) geschaffen sein mit einer ausreichenden Dicke, um gleichzeitig die magnetische Abschirmung 12 zu bilden. Diese Abschirmung ist notwendig, denn die beobachtete Hvsterese im magnetischen Verhalten von Supraleitern zwingt dazu, wie oben bereits erwähnt,

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diese abseits von schnellen Veränderungen des magnetischen Feldes zu halten. Aus diesem Grunde weisen die supraleitenden Wechselstromgeneratoren, wie sie bis zum heutigen Tage entwickelt worden sind, alle eine elektromagnetische Abschirmung auf, welche die Aufgabe hat, die Wirkungen der von dem Induktor erzeugten magnetischen Störfelder abzuschwächen. Bei dem linearen Asvnchronmotor, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist es die Außenwand des Krvostaten, der den

Induktor enthält, der die Abschirmung trägt, welche diese Funktion erfüllt.

Zwischen der Innenwand und der Außenwand des Kryostaten ist eine Wärmeisolation vorgesehen, die in herkömmlicher Art durch eine doppelwandige evakuierte Ummantelung gebildet werden kann, welche ein lameliiertes Material gemäß der sogenannten Superisolationstechnik enthält. Die Induktorwelle und die Verbindungsteile zwischen der Induktorwicklung 10 und der Außenwand 13 des Krvostaten müss.en einen geringen Querschnitt haben und z.B. aus rostfreiem Stahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein. Bei svmmetrischern Dauerbetrieb wird keinerlei Moment auf den Induktor ausgeübt, was Verbindungen von geringer mechanischer Festigkeit rechtfertigt.

Der Kryostat muß mit Kühlmittelversorgunasmitteln zur Aufrechterhaltung von Tiefsttemperaturen versehen sein. In der schematisch in Fig.2 gezeiaten Ausführungsform weisen diese Mittel ein zentrales Rohr 2 3 auf, welches in der Achse der Ummantelung 13 angeordnet ist und in das Innere des Spulenkörpers 29, der die Induktorwicklung 10 trägt, einmündet. Durch dieses Rohr kann mit Hilfe von nicht gezeigten Mitteln Tiefsttemperaturfluidum eingespritzt werden (flüssiges Helium oder noch besser superflüssiges Helium). Das verdampfte He-

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liurn kehrt in den Raum zwischen dem Rohr 2 3 und der Ummantelung 18 zurück, der vorteilhaften/eise mit einer isolierenden Auskleidung versehen ist. Das gasförmige Helium wird durch eine Leitung 24 evakuiert, die sich in einem festen Sammelbehälter 25 öffnet, welcher mit der Endseite der Ummantelung 18 durch eine umlaufende Dichtung 26 zusammenwirkt.

Wie auch immer die Lösung zur Versorgung der Induktorwicklung 10 zur Zeit des Belastungsanstieges aussehen mag, weist diese Wicklung 10 vorteilhafterweise einen supraleitenden Unterbrecher (nicht dargestellt) auf, der während des Hochdrehens des Motors geöffnet ist und der sich während des Dauerbetriebes derart schließt, daß die Induktorwicklung auf ihm kurzgeschlossen und der zum Betrieb notwendige Fluß gefangen wird. Zur gleichen Zeit kann die Versorgung unterbrochen werden.

Die Antriebsschiene 40 trägt eine Kammwicklung 41 mit mehreren vielphasigen Wicklungen, die aus einen gutleitenden Material hergestellt sind (Kupfer oder Aluminium). Die Leiter dieser Wicklung 41 sind in den Muten einer fest mit dem Boden verbundenen Schiene angeordnet, um den Antriebsschub des Wagens zu übertragen. Diese Schiene kann aus einem Isolationsmaterial (z.B. glasfaserverstärkter Kunststoff) oder, aus einem leitenden Material bestehen (aber in diesem letzten Fall muß sie lamelliert sein, um die Wirbelstromverluste zu verringern) . Die Wicklungen werden von einer elektrischen Zentrale mit einer ausreichenden Leistung versorgt, um die Verschiebung des Viagens zu ermöglichen.

Diese Wicklung, welche man als Statorwicklung betrachten kann, die jeden beliebigen herkömmlichen vielphasigen Aufbau haben

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kann, der ein Wanderfeld erzeugt, muß hier nicht im einzelnen beschrieben werden. Man kann z.B. annehmen, daß sie dreiphasig ist. Die Wicklung 41 hat vorteilhafterweise den gleichen Schritt wie die Wicklung 20.

Die Funktionsweise des Motors, der soeben in der vorausgehenden Beschreibung beschrieben worden ist, braucht nur kurz angedeutet zu werden. Diese erscheint deutlicher, wenn' man sich daran erinnert, daß der Motor, welcher asynchron, ein sich drehenden Induktor aufweist, der sich in jedem Augenblick mit einer Geschwindigkeit dreht, die synchron mit dem Wanderfeld ist, was impliziert, daß er vor dem Start des Wagens auf eine Geschwindigkeit gebracht wird, so daß. die lineare Umfangsgeschwindigkeit gleich derjenigen des Wanderfeldes ist.

Während der Wagen steht, kann man hierfür mit Hilfe eines Hilfsmotors 27, der am Ende der Welle angeordnet und von einer an Bord des Wagens angeordneten Quelle versorgt ist, den Rotor anlassen und ihn auf die Synchrongeschwindigkeit bringen. Man kann auch die leitende Abschirmung 12 verwenden, um ein asynchrones Anfahren der Rotationsausrüstung durchzuführen und diese ungefähr auf die Synchrongeschwindigkeit zu bringen.

Der sich drehende Induktor 10 wird auf seine Synchrongeschwindigkeit gebracht, während die ebene vielphasige Wicklung 20 offengelassen wird, d.h. indem diese von den Anfahrrheostaten getrennt wird. Wenn der Induktor 10 sich einmal dreht und ungefähr synchron mit dem von der Schiene 40 erzeugten Wanderfeld ist, genügt es, die Wicklung über die Anfahrrheostaten zu schließen, und anschließend progressiv ihren !«iiderstand zu verringern, um ein Anfahren und einen

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Geschwindigkeitsanstieg des Wagens zu verursachen. Während der anfänglichen Phase des Geschwindigkeitsanstieges, muß der Induktor 10 von einer nicht gezeigten Stromquelle versorgt werden, über die Schleifkontakte 16 und 17, wobei der Kreis später durch einen supraleitenden Unterbrecher kurzgeschlossen ist, wenn der Dauerbetriebszustand einmal erreicht ist.

Die Wicklung 20 und ihre Anfahrrheostaten, welche das ebene Gegenstück eines gewickelten Rotors konventioneller Asynchronmotoren bilden, können durch eine kurzgeschlossene Wicklung mit genügend großem Widerstand (das Gegenstück einer abgewickelten Käfigwicklung) oder sogar durch ein einfaches durchgehendes metallisches Leitungsband ersetzt werden. Wenn diese beiden letzteren Lösungen auch einfacher sind, haben sie dennoch den Nachteil eines viel weniger bequemen Einsatzes als die Lösung einer vielphasigen Wicklung, welche über die Rheostaten geschlossen werden kann, oder auch über eine zusätzliche, von dem Wagen getragene Versorgungsquelle, was einen Betrieb jenseits des Synchronismus erlaubt.

Der in den Fig.4 bis 6 dargestellte Motor benutzt eine Antriebsschiene, welche identisch mit der Schiene der Ausführungsform gemäß den Fig.l bis 3 sein kann. Dieser Motor stellt jedoch einen Synchronmotor dar. Der Einfachheit halber weisen diejenigen Teile des Motors in der Fig.4 bis 6, welche den Teilen des Motors in den Fig.l bis 3 entsprechen, das gleiche Bezugs zeichen auf mit einem Index a und werden nicht von neuem beschrieben.

Der supraleitende Induktor 10a des Motors wird von einer Wicklung gebildet, welche ein kontinuierliches mehrpoliges magnetisches Feld erzeugen soll, wobei die Richtung des

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von den verschiedenen Polen erzeugten magnetischen Feldes im Durchschnitt senkrecht zu der Schiene verläuft. Der in den Fig.4 bis 6 dargestellte Induktor ist sechspolig, aber jede andere Polzahl würde zur gleichen Funktionsweise führen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Wicklung 10a in den Nuten eines ebenen Spulenkörpers 29a von allgemeiner rechtwinkliger Form angeordnet, welcher in einem Kryostaten 11a, der hier als ein doppelwandiger Behälter dargestellt ist, enthalten ist. Eine massive, aus elektrisch gut leitendem Material hergestellte Abschirmung 12a ist an der Außenseite des ebenen Bodens, vorteilhafterweise gerippt, der Außenwand 13a des Kryostaten angeordnet.

Die mehrpolige supraleitende Induktorwicklung 10a wird während des Dauerbetriebes von einem konstanten Erregungsgleichstrom durchlaufen. Die Wicklung ist z.B. in den aus der Oberfläche eines ebenen Spulenkörpers 29 ausgesparten Rillen oder Nuten angeordnet, welcher aus Stahle aus einem Isolationsmaterial oder aus einem Metall mit gutef mechanischer Festigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit sein kann. Die Induktorwicklung 10a und der Spulenkörper 29a sind mit Kühlkanälen versehen _f welche dazu bestimmt sind, ein kryogenes Fluidum, das durch nicht gezeigte Leitungen zu- und abgeführt wird, zirkulieren zu lassen. Die Induktorwicklung 10a, die von ihrem eigenen Feld herrührenden magnetischen Belastungen unterworfen ist, sollte auf dem Spulenkörper 29a verriegelt werden, z.B. durch Nutenkeile, Metallringe oder eine Imprägnierung mit einem wäremaushärtenden Kunststoff.

Die Induktorwicklung 10a wird mit Gleichstrom von einer hier nicht gezeigten Versorgungsouelle gespeist. Die Leitungen, welche die Versorgungsquelle mit der Induktorwicklung verbinden, verlaufen vom Äußeren ins Innere des. Kryostaten;

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sie müssen daher so ausgebildet sein, um eine Wärmezufuhr in die Zone tiefer Temperatur möglichst weitgehend zu reduzieren. Wie im Falle der Fig.1 bis 3, weist die Wicklung vorteilhafterweise einen supraleitenden Unterbrecher auf. Der Induktor könnte auch zylindrisch sein, obwohl diese Lösung nicht interessant ist, wenn man den Motor nur für den Antrieb des Wagens im Svnchronbetrieb benutzt (also mit einem im Verhältnis zum Wagen unbeweglichen Induktor).

Um zu vermeiden, daß die Antriebskraft auf die supraleitende Wicklung ausgeübt wird, ist eine vielphasige mehrpolige Wicklung 20a zwischen dem Induktor 10a und der Schiene 40a vorgesehen, welche sehr fest mit dem Fahrgestell 21a des Wagens verbunden ist und die gleiche Polzahl v/ie die Wicklung 10a aufweist, aber um ein Viertel des Schrittes im Verhältnis zu der Wicklung 10a in Richtung der Schiene verschoben ist. Daher ist das von der Wicklung 20a erzeugte mehrpolige System von magnetischen Feldern um ein Viertel der Polteilung im Verhältnis zu dem von der Wicklung 10a erzeugten magnetischen Feldsystem verschoben (System einer "elektrischen Vierteilung" (quadrature electrique)). Diese Anordnung erlaubt es, für einen in der Wicklung 10a und 20a vorgegebenen Strom die größtmögliche mechanische Kraft zwischen der Wicklung 20a und der Wicklung 10a in Richtung der Schiene auszuüben. Die Wicklung 20a, die aus elektrisch gut leitendem Material besteht und angemessen gekühlt ist, wird von einer entsprechend der Zugkraft geregelten Versorgungsquelle mit Gleichstrom versorgt, derart, daß die Zugkraft auf die Wicklung IQa konstant null ist. Diese Kraft kann durch Dehnungsmeßstreifen gemessen werden, welche auf dem Aufbau 42, der den Spulenkörper 29a der Wicklung 10a trägt, angeordnet werden.

Im Normalbetrieb wird daher die gesamte Zugkraft von der

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Wicklung 20a übertragen.

Der soeben beschriebene Motor ist für eine horizontale Schiene bestimmt. Es wäre leicht, ein entsprechendes System für eine vertikale Schiene vorzusehen.

Da der in den Fiq.4 bis 6 dargestellte Motor ein Synchronmotor ist, kann das Anfahren des Wagens lh zwei möglichen Arten erfolgen:

Entweder speist man die Schiene mit einer veränderlichen Frequenz, derart, daß die Geschwindigkeit des von der Schiene erzeugten Wanderfeldes von dem Wert null aus verändert wird,

oder man fährt den Wagen bis zum Synchronismus mit Hilfe einer Hilfsvorrichtung (Asynchronlinearmotor, Antriebsschraube, usw.) an. ,

Die Erfindung beschränkt sich offensichtlich nicht auf die . dargestellten und beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen, sondern es versteht sich, daß sich der Umfang der vorliegenden Erfindung auf Abänderungsformen im Äquivalenzbereich erstreckt.

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Claims

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Patentansprüche

lyLinearmotor mit einer aktiven Schiene, die mit einer vielphasigen Kammwicklung aus mehreren Wicklungen zur Erzeugung eines Wanderfeldes versehen ist, und mit einer in einem Kryostaten angeordneten, supraleitenden Induktorwicklung auf einem durch den Motor längs der Schiene anzutreibenden Wagen, dadurch gekennzeichnet , daß der Wagen eine im wesentlichen parallel zur Ebene der Schiene (40,4Oa) angeordnete Wicklung (20,2Oa) aufweist, die an dem Wagen befestigt ist, aus konventionellem leitfähigem Material besteht und zwischen dem Induktor (10,10a) und der Schiene (40,4Oa) angeordnet ist, und daß der Wagen Mittel aufweist, um durch die Wicklung gegebenenfalls, im Synchronbetrieb, einen Gleichstrom fließen zu lassen.
2. Motor nach Anspruch 1, in Asynchronform, dadurch gekennzeichnet , daß der Motor einen Induktor

(10) von zylindrischer Symmetrie aufweist, der drehbar um eine zur Verschiebungsrichtung des Wagens senkrechte und zur Ebene der Schiene (40) parallele Achse gelagert ist, und daß die an dem Wagen befestigte vielphasige Wicklung (20) mit Rheostaten (R) mit regulierbarem Widerstand verbunden ist, womit sich ein zufriedenstellender Wirkungsgrad beim Anfahren und die Regelung der Geschwindigkeit gewährleisten läßt.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der vielphasigen Wicklung (20) parallel zur Ebene der Schiene (40). verläuft oder eine

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Krümmung aufweist, die zwischen einem um die Achse des Induktors (10) zentrierten Zylinder und einer parallel zur Schiene (40) verlaufenden Ebene liegt.
4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel (2 7) zum Anfahren des Induktors (10) auf die Synchrongeschwindigkeit.
5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Versorgung der an dem Wagen befestigten Wicklung (20) mit Gleichstrom, wenn der Synchronismus einmal erreicht ist.
6. Motor nach Anspruch 1, in Svnchronform, dadurch gekennzeichnet , daß die aus konventionellem Leitermaterial bestehende Wicklung (20a) eine allgemein ebene Form aufweist, die parallel zur Ebene der Schiene (40a) angeordnet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die in dieser Wicklung (20a) einen Gleichstrom von solcher Größe fließen lassen, daß die zwischen der supraleitenden Wicklung (10a) und dem Wagen wirkenden Kräfte im wesentlichen beseitigt werden.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitende Wicklung (10a) eben, am Wagen befestigt und parallel zur Ebene der Schiene (40a) ist und daß sie die gleiche Anzahl "von Polen wie die aus herkömmlichem Leitermaterial bestehende Wicklung (20a) hat, mit dem gleichen Schritt, aber um ein Viertel der Polteilung verschoben.

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