DE2506388A1

DE2506388A1 - Fahrzeugantrieb in form eines liiearmotors

Info

Publication number: DE2506388A1
Application number: DE19752506388
Authority: DE
Inventors: Eveline Gottzein; Norbert Klamka; Friedrich Di Ossenberg-Franzes; Heinz Dipl Ing Staudinger
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1975-02-15
Filing date: 1975-02-15
Publication date: 1976-08-26

Description

Fahrzeugantrieb in Form eines Linearmotors Die berührungslose Zugkraftübertragung macht Linearmotore besonders geeignet als Antrieb für Fahrzeuge von Schwebebahnen, und zwar unabhängig von der Art des Trag- bzw Abstützungs- und Führungssystems der Fahrzeuge. Gegenüber konventionellcn (rotatcrischen) elektrischen Fahrmotoren als Antrieb haben jedoch Linearmotore den beträchtlichen Nachteil, daß die Luftspaltgestaltung unter anderem von der Spurführung der Fahrzeuge abhängig ist. Ein großes Spiel in der Spurführung erfordert große Luftspalte, die zwangsläufig schlechte elektrische Eigenschaften zur Folge haben.
Während bei veryleichbaren konventionellen elektrischen Fahrmotoren der Nenn-Luftspalt in der Größenordnung bis zu Bruchteilen eines Millimeters bemessen werden kann, muß bisher bei Linearmotoren als Fahrzeugantrieb insbesondere wegen des Spiels in der Spurführung mit einem Nenn-Luftspalt mindestens von einigen Millimetern gerechnet werden. Wegen dieses größeren Luftspaltes sind der Wirkungsgrad und Leistungsfaktor naturgemäß schlechter als bei konventionellen elektrischen Fahrmotoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugantrieb in Form amines Linearmotors, dessen fahrzeugseitiger und stationärer Motorteil- nur einen Luftspalt begrenzen, eine geringere Spaltweite als bisher möglich zu realisieren. Hierbei soll es ohne Belang sein, in welcher Lage der Linearmotor angeordnet ists d. h. der fahrzeugseitige und stationäre Motorteil können üblicherweise in Horizontallage, aber beispielsweise auch in Vertikallage angeordnet sein.
Diese Aufgabe ist gemäß den Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung zeigt das Kennzeichen des Patentanspruchs 2 auf. Beiden Lösungen liegt somit einheitlich der Gedanke zugrunde, den mit der geringeren Massenbelegung behafteten Motorteil, also den Sekundärteil des Linearmotors unter Ausnutzung von ohnehin zwischen beiden Motorteilen wirkenden magnetischen Kräften im Sinne der Einhaltung einer vorgegebenen geringen Spaltweite des Motorluftspaltes zu bewegen und das Maß seiner Bewegungen fahrzeugseitig zu bestimmen. Die Spaltregelung geschieht also grundsätzlich durch fahrzeugseitig erzeugb Kräfte, beispielsweise mittels zwischen beiden Motorteilen gebildeter Gaskissen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt nur schematisch in Fig. 1 einen Linearmotor in Form eines Einfachmotors mit stationär angeordnetem Sekundärteil, Fig. 2 den Linearmotor nach Fig. 1 mit fahrzeugseitig angeordnetem Sekundärteil, Fig. 3 in einer Seitenansicht den Sekundärteil nach Fig. 1 und in Fig. 4 bis 7 Möglichkeiten der fahrzeugseitigen Luftspaltbeeinflussung bei dem Linearmotor nach Fig. 1.
Rei einem bis auf seinen Boden 1 nicht weiter dargestellten Fahrzeug ist gemäß Fig. 1 der Antrieb ein Linearmotor 2 in Form eines sogenannten Einfachmotors. Dessen stationärer Motorteil 3 ist eine in einem Rahmengestell 4 .ngeordnete Schiene aus einem elektrisch leitfähigen Teil 3.1 als Reaktionsschiene und einem magnetisch leitfähigen Teil 3.2 als Rückschluß. Der stationäre Motorteil 3 hat also die Funktion des Sekundärteils des Linearmotors 2. Dessen fahrzeugseitiger Motorteil 5 besteht aus einem Blechpaket 5.1 mit darin eingelegten Arbeitswicklungen 5.2 und hat somit die Funktion des Primärteils. Zum stationären Motorteil sei noch vermerkt, daß dieser auch nur eine elektrisch leitfähige Platte beispielsweise aus Aluminium sein kann.
Das Fahrzeug kann ein übliches Gleisfahrzeug oder ein Schwebefahrzeug beispielweise mit beidseitig angeordneten Elqek tromagneten sein, die das Fahrzeug gegenüber magnetisch leitfähigen Schienen sowohl freischwebend tragen als auch in Seitenrichtung führen. Auch im letzteren Falle muß mit einem Spiel in der Spurführung-des Fahrzeugs gerechnet werden, wobei unter der -Spurführung nicht nur das Führen nach Seite, sondern auch das Führen nach Höhe zu verstehen ist. Das Fahrzeug wird u. a. Nick- und Hubbewegungen ausführen. Damit der Linearmotor 2 von'solchen Bewegungen insoweit unbeeinflußt bleibt, daß die vorgegebene geringe Spaltweite des Motorluftspaltes 6 nahezu konstant gehalten werden kann, ist der stationäre Motorteil 3 auf Federelementen 7 gebettet und zusätzlich, in sich beweglich ausgebildet. Letzteres wird gemäß Fig. 3 durch eine Unterteilung des stationären Motorteils 3 in untereinander gelenkig verbundene Abschnitte 8 erreicht. Hierbei können sich auch benachbarte Abschnitte im Bereich der Gelenke 9 überlappen, was jedochnicht dargestellt ist. Außerdem kann man zwischen dem stationären Motorteil 3 und dem Fahrweg noch Dämpfungsorgane einfügen.
Schließlich kennen die Verbindungen zwischen den Abschnitten 8 auch derart gestaltet sein, daß diese nicht nur gegeneinander verschwenkbar, sondern zusätzlich in Richtung der Normalen verschiebbar sind. Eine nur eine Verschiebung -in Richtung der Normalen zulassenden Verbindung ist ebenfalls denkbar Durch die vorbeschriebene bewegliche Bettung und Ausbildung ist der stationäre Motorteil 3 in Richtung der Normalen derart bewegbar, daß er durch zwischen beiden Motorteilen 3 und 5 wirkende magnetische Kräfte dem fahrzeugseitigen Mo torteil 5 nachgefünrt werden kann. Um hierbei unkontrollierte Bewegungen des staionären Motorteils auszuschließen sind gemäß Fig. 4 fahrzeugseitig zusätzlich Mittel in Form von Düsen 10 o dgl zur Zuleitung von Druckluft vor gesehen, durch die zwischen beiden Motorteilen 3 und 5 nicht dargestellte Luftkissen gebilde' werden, Mittels der Luftkissen erfolgt also die Regelung der Spaltweite des Motorluftspaltes 6. Die Regelung kann passiv sein9 d h unter Ausnutzung lediglich der Kompressibilität des Luftvolumens. Es ist aber auch eine aktive Regelung mögliche bei der beispielsweise ausgehend von einer Luftspaltmessung über einen Regler und diesem nachgeschaltete regelbare Ventile der vorgenannten Düsen die Druckluftzufuhr zum Motorluftspalt geregelt: wird In diesem Fall wird man die mittels bekannter Spaltfühler durchführbare Spaltmessung in Fahrtrichtung gesehen vor dem fahrzeugseitigen Motorteil 5 vornehmen. Die Abdichtung der Luftkissen kann durch übliche Schürzen, Umfangsdüsen o. dgl. geschehen.
Wie aus den Fig. 5 bis 7 hervorgeht, ist die Regelung des Motorluftspaltes 6 bzw. der Spaltweite nicht 3 die vorbeschriebene pneumatische Abstützung des stationären Motorteils 3 am fahrzeugseitigen Motorteil 5 gebunden. So zeigt Fig. 5 die Möglichkeit der Anordnung von Düsen 11 derart, daß ausstörmende Luftstrahlen nur am stationären Motorteil 3 bzw. an dessen Rahmengestell 4 einwirken. Entsprechend können gemäß Fig. 6 auch Teile des Rahmengestells 4 als Anker für fahrzeugseitige regelbare Elektromagnete 12 vorgesehen sein, also eine Luftspaltregelung durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von magnetischen Kräften. Diesbezüglich ist naturlich die Ausnutzung von magnetischen Anziehungskräften nicht bindend. Schließlich ist in Fig. 7 noch dargestellt, daß auch Düsen 13 zum Zwecke einer Zuleitung von Luftstrahlen Verwendung finden können, welche eine Bewegung des stationären Motorteils 3 in Richtung des fahrzeugseitigen Motorteils 5 bewirken. Dies kann auch durch magnetische Mittel erreicht werden und gilt insbesondere für solche Fälle, in denen zum Nachführen des stationären Motorteilen @ die Wirkung der magnetischen Kräfte zwischen beiden Motorteilen 3 und 5 nicht ausreichend ist, beispielsweise im Bereich vor und hinter dem fahrzeugseitigen Motorteil 5. In diesen außerhalb des Wirkungsbereiches der magnetischen Kräfte befindlichen Bereichen des Fahrzeugs wird man zweckmäßig auch die vorbeschrieben, im Sinne des Vergrösserns der Luftspaltweite - nur am stationären Motorteil 3 -wirkenden Mittel verwenden.
Schließlich soll die Fig. 2 zeigen, daß das der Anordnung nach Fig. 1 zugrunde liegende Prinzip umkehrbar ist, d. h.
@@@ in Fig. 1 und 3 bis 7 dargestellte stationäre Motorteil kann ebenso als passives Organ fahrzeugseitiger Motorteil 23 sein; entsprechend wird der fahrzeugseitige Motorteil als aktives Organ stationärer Motorteil 25. Der fahrzeugseitige Motorteil 23 ist vorzugsweise nicht über Federelemente, sondern beispielsweise über eine Schubstangenführung 14 am Boden 1 des Fahrzeugs angeordnet, um Rückwirkungen zumindest aus Hubbewegungen des Fahrzeugs bei diesem Motorteil 23 zu vermeiden. Die gemäß den Fig. 4 bis 7 fahrzeugseitig getroffenen Maßnahmen zur Luftspaltregelung wird man auch bei der Anordnung nach Ftg. 2 vorsehen, wobei natürlich die pneumatischen und magnetischen Mittel der Fig. 5 bis 7 beim fahrzeugseitigen Motorteil 23 im Sinne des Vergrößerns oder Verminderns der Luftspaltweite angewendet werden Bei den vorbeschriebenen Beispielen kann man davon ausgehen, daß zwischen den beiden Motorteilen des Linearmotors üblicherweise magnetische Anziehungskräfte in Richtung der Normalen wirken. Dies-gilt jedoch nicht grundsätzlich für den Einfach-Linearmotor, d. h. je nach Konzeption können auch magnetische Abstoßkräfte zwischen beiden Motorteilen wirken. Daher sind die Anordnungen nach Fig. 1 bis 7 nicht auf eine Bewegung des beweglichen Motorteils 3 oder 23 unter Ausnutzung'von zwischen beiden Motorteilen wirkenden magnetischen Anziehungskräften beschränkt. Im Falle der Ausnutzung von magnetischen Abstoßkräften kommt natürlich den in Fig. 7 dargestellten Düsen 13 oder entsprechend wirkenden Magneten als spaltvermindernde Mittel bei der Luftspaltregelung die gleiche Bedeutung zu, wie bei Ausnutzung von magnetischen Anziehungskräften den Düsen 11 und Elektromagneten 12 nach Fig. 5 bzw. 6 als spaltvergrößernde Mittel.
- Patentansprüche -

Claims

P atentansprüche Fahrzeugantrieb in Form eines Linearmotors, bei dem der fahrzeugseitige und stationäre Motorteil nur einen Luftspalt begrenzen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der stationäre Motorteil (3) eine in sich beweglich ausgebildete sowie beweglich gebettete Schiene ist und dabei im Bereich des fahrzeugseitigen Motorteils (5) in Richtung der Normalen sowohl durch zwischen beiden Motorteilen wirkende magnetische Kräfte bewegbar als auch durch zusätzlich fahrzeugseitig erzeugte pneumatische und/oder magnetische Kräfte in definierter Weise bewegbar ist.
2. Fahrzeugantrieb in Form eines Linearmotors, bei dem der fahrzeugseitige und stationäre Motorteil nur einen Luftspalt begrenzen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der fahrzeugseitige Motorteil (23) eine in sich beweglich ausgebildete sowie beweglich angeordnete Schiene ist und dabei in Richtung der Normalen sowohl durcdzwischen beiden Motorteilen (23, 25) wirkende magnetische Kräfte bewegbar als auch durch zusätzlich fahrzeugseitig erzeugte pneumatische und/oder magnetische Kräfte in definierter Weise bewegbar ist.
3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der stationäre Motorteil (3) der Länge nach in gegeneinander bewegliche Abschnitte (8) unterteilt ist.
4. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der fahrzeugseitige Motorteil (23) der Länge nach in gegeneinander bewegliche Abschnitte unterteilt ist.
5. Fahrzeugantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abschnitte (8) untereinander gelenkig und/oder in Richtung der Normalen verschiebbar verbunden sind.
6. Fahrzeugantrieb nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der stationäre Motorteil (3) auf Federelementen (7) gebettet ist.
7. Fahrzeugantrieb nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der fahrzeugseitige Motorteil (23) über eine Führung (14) am Fahrzeug zumindest in Richtung der Normalen freibeweglich angeordnet ist.
8. Fahrzeugantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch fahrzeugseitige Mittel (Düsen 10) zur Bildung von einem oder mehreren Gaskisssen zwischen beiden Motorteilen (3, 5 bzw. 23,'25).
9. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzegseitige Mittel (Düsen 11) zur Erzeugung von auf den stationären Motorteil (3) im Sinne des Vergrößerns der Luftspaltweite wirkenden Gasstrahlen.
10. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel (Düsen 13) zur Erzeugung von auf den stationären Motorteil (3) im Sinne des Verminderns der Luftspaltweite wirkenden Gasstrahlen.
11. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von auf den fahrzeugseitigen Motorteil im Sinne des Vergrößerns der Luftspaltweite wirkenden Gasstrahlen.
12.Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von auf den fahrzeugseitigen Motorteil im Sinne des Verminderns der Luftspaltweite wirkenden Gasstrahlen.
13. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel (Elektromagnete 12) zur Erzeugung von auf den stationären Motorteil (3) im Sinne des Vergrößerns der Luftspaltweite wirkenden magnetischen Kräften.
14. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von auf den stationären Motorteil im Sinne des Verminderns der Luftspaltweite wirkenden magnetischen Kräften.
15. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von auf den f-ahrzeugseitigen Motorteil im Sinne des Vergrößerns der Luftspaltweite wirkenden magnetischen Kräften.
16. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch fahrzeugseitige Mittel zur Erzeugung von auf den fahrzeugseitigen Motorteil im Sinne des Verminderns der Luftspaltweite wirkenden magnetischen Kräften.
17. Fahrzeugantrieb nach den Ansprüchen 1, 9, 10, 13 und 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittel (Düsen 11, 13; Elektromagnete 12) auch außerhalb des Wirkungsbereiches der magnetischen Kräfte vorgesehen sind.

L e e r s e i t e