DE2736673C2 - Drehstromlinearmotor des asynchronen Langstatortyps - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich as_f einen Drehstromlinearmotor des asynchronen Langstatortyps gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Drehstromlinearmotor ist z. B. aus der DE-OS 23 16 679 bekannt

Bei solchen Linearmotoren treten infolge der offenen Enden des magnetischen Kremes und der sich dort einstellenden Wechseldurchflutung sogenannte Längsendeffekte auf, die einen ungün.^r:igen Einfluß auf das Betriebsverhalten der Motoren haben. Diese Längsendeffekte treten bei Translatoren (Läufern) und Statoren (Ständern) auf und resultieren aus den endlichen Längen der Läufer- und Ständerteile sowie dem Ein- und Austreten der Läuferleiterschleifen vom feldfreien Raum in die Luftspaltfelder der Statorteile und umgekehrt Dabei werden in den Spulen Ströme induziert, deren Kraftwirkungen als Bremskräfte dim Bewegungsablauf gegengerichtet sind. Verluste treten auf und rückwirkend wird das Luftspaltfeld geschwächt Diese Effekte nehmen mit dem Quadrat der Wanderfeldgeschwindigkeit zu, sofern die Speisefrequenz konstant ist, und können bei Motoren für hohe Geschwindigkeit den wirtschaftlichen Betrieb in Frage stellen.

Es gibt verschiedene Vorschläge, die Längsendeffekte zu vermindern. Sp ist es z. B. bekannt, einen erhöhten Wicklungsaufwand, wie z. B. Kompensationswicklungen oder abgestufte Wicklungen am Stator, vorzusehen, was zum Teil auch eine Verlängerung des Ständers zur Folge hat (z.B. ETZA (1974) H. 2, S. 73, re. Sp, vorletzter Absatz). Der Aufwand an der Trasse wird damit beträchtlich vergrößert, ohne die Längsendeffekte in befriedigendem Umfang zu beseitigen. Versuche, dem Problem bei Maschinen mit bewickelten Translator durch parallele Wicklungszweige an den Enden im Stator beizukommen, um die das Luftspaltfeld schwächenden Läuferströme magnetisch zu kompensieren, verliefen ebenfalls nicht völlig befriedigend. Ständige Ströme in der Größenordnung von Kurzschlußströmen bringen thermische und mechanische Schwierigkeiten (vgl.ETZA(1974)a.a.O).

Weiterhin ist es zur Verminderung der Längsendeffekte infolge endlicher Läuferfänge bekannt den Läuferstromkrasen im Anfangsbereich einen höheren Wirkwitlerstand zuzuordnen, womit allerdings dieser Bereich für die Ausbildung der vollen Zugkraft ausfällt (a.a.O. S. 73, re, Sp, letzter Absatz), Darüber hinaus ist es bei diskontinuierlich mit Ständern belegten Strecken noch bekannt, zur Unwirksammachung der Blindwiderstände der zwischen den Statoreinheiten liegenden

ίο Translatorwicklungszweige die Läuferwickluig in parallele Stränge aufzuteilen und die Wicklungsstränge über eine Diodenbrückenschaltung auf einen gemeinsam gepulsten Widerstand zu schalten (vgL ETZA (1974) S. 69, re. Sp, letzter Absatz).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zur Unterdrückung der Längsendeffekte eine Schaltung aufzuzeigen, mit der die Induktivität der zwischen den Statoreinheiten liegenden Translatorwicklungszweige im Sekundärkreis unwirksam gemacht werden kann. Sie soll eine Bemessung ermöglichen, mit der die Summe aller Translatorflußverkettungen etwa konstant gehalten wird und die eine weitgehende Aufhebung der in den Statorendpolteilungen auftretenden Wechselfeldanteüe gestattet

Diese Aufgabe wird für einen Drehstromlinearmotor der eingangs bezeichneten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst Auf diese Weise wird die Sekundärreaktanz eiwa auf die einer normalen Asynchronmaschine reduziert, während

M gleichzeitig die Summe aller Translatornußverkettungen infolge Reihenschaltungen aller Wicklungszweige konstant ist Sonvii treten keine Endeffekte auf. Auch die in den Statorendpolteilungen auftretenden Wechselfeldanteile induzieren bei richtiger Wahl von Polzahl und Abstand der Statoreinheiten Wechselspannungen in der Translatorwicklung, die sich paarweise gegenseitig aufheben.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist dem Unteranspruch entnehmbar.

An Hand einer schematischen Schaltungsdarstellung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen asynchronen Langstatormotor. Der auf der Trasse verlegte Stator I weist praktisch unendliche Länge auf und ist in einzelne mehrpolige Einheiten A, B, CW unterteilt die in gleichmäßigen Abständen in Bewegungsrichtung des Translators II (Läufer) angeordnet sind. Die Wicklungsspulen der Statoreinheiten A, B, Csind durch je eine Induktivität 4 pro Pol symbolisiert Die Dreiphasigkeit ist durch drei Schrägstriche angedeutet Die Unterteilung des Langstators erfolgt, um den verhältnismäßig hohen Materialaufwand für Langstatormotoren zu senken und ferner, um den Blindleistungsbedarf so niedrig wie möglich zu halten, indem die in Koppelung mit dem Translator Il befindlichen Statoreinheiten A, B, C selektiv zu- und abgeschaltet werden. Der vielpolige Translator Il endlicher Länge ist mit einer Drehstromwicklung von reihengeschalteten Wicklungszweigen versehen und überdeckt jeweils mehrere Statoreinheiten, hier A und

B. Mit 5 bis 10 sind die einzelnen mehrphasigen Wicklungszweige bezeichnet Mit den Wicklungszweigen in Reihe liegt ein Stellwiderstand 11 oder ein anderer Wirkleistungsverbraucher. Antiparallelgeschaltete Thyristoren 12 bis 17 ff sind den genannten Wicklungszweigen parallelgeschaltet. Es wird jedoch hervorgehoben, daß die symbolisierte Parallelschaltung real pro Pol und Phase gilt Die Thyristoren 12, 13 und 14, deren parallelliegende Translatorwicklungszweige 5,

6 und 7 gerade mit ΰ·-τ Statoreinheit A gekoppelt sind, sind gesperrt und der Strom fließt über diese Wicklungszweige 5,6,7, Der Translator II soll sich hier von links nach rechts bewegen. Sobald der Translatorwicklungszweig 7 die Statoreinheit A verlassen hat, werden die antiparallelen Thyristoren 14 gezündet, so daß der Strom vom Translatorwicklungszweig 7 auf den Kurzschlußpfad kommutiert Es stellt sich dann eine Stromverteilung ein, wie sie dort durch die Pfeile angedeutet ist. Nachdem die Lücke 18 zwischen den beiden Statoreinheiten A und B durchfahren ist, tritt der bisher stromlose Translatorwicklungszweig 9 in die Statoreinheit B ein, die Zündspannung an den Thyristoren 16 wird zu Null gebracht, und die vom Luftspaltfeld in den Tran^latorwicklungszweig 9 induzierte Spannung kommutiert den Strom von den beiden Thyristoren 16 auf den Translatorwicklungszweig 9 zurück. Es stellt sich dort eine Stromverteilung ein, wie sie bereit.· in der Masche, gebildet aus dem Wicklungszweig 10 und den Thyristoren 17, gegeben ist. Auf diese Weise sind die jeweils in den Lücken 18, 19 zwischen den Statoreinheiten A und fl liegenden Translatorwicklungszweige vom Strom entlastet. Ihre sonst zusätzliche Drosselwirkung, die eine Wirkleistungsabgabe in Frage stellen würde, ist damit vom Sekundärkreis ferr.geba! ten, Die Thyristoren müssen lediglich stellungsabhängig nach Statoraustritt an Zündspannung gelegt und vor Statoreintritt von dieser getrennt werden. Die Stromkommutierung erfolgt selbsttätig. Die Figur zeigt der einfachen Darstellung wegen dreipolige Statoreinheiten A und B. Generell ist zu sagen, daß gegenüber vielpoligen und dafür wenigen Statoreinheiten auf der Trasse eine Feinunterteilung der Strecke mit vielen wenigpoligen Statoreinheiten zweckmäßig ist Die am Fahrzeug angreifende Schabkraft wird dadurch auf eine große Zahl von Angriffsflächen verteilt, die entsprechend dicht beieinanderliegen. Es resultiert ferner eine größere zeitliche Konstanz der Schubkraft, der aus dem Netz aufgenommenen Blindleistung sowie eine geringere Schwellkraftbeanspruchung des Fahrzeuges in Längsrichtung.

Hi irzu i Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Dreh'tromlinearniotor des asynchronen Langstatortyps mit längs einer Strecke in Abständen angeordneten dreiphasigen Statoreinheiten und einem mehrphasigen Translator, der benachbarte Statoreinheiten überdeckt und dessen mehrphasige Wicklung in einzelne, reihengeschaltete Wicklungszweige aufgeteilt ist, insbesondere für Bahnbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Wicklungszweigen (5—10 ff) ein stellbarer Wirkleistungsverbraucher (Stellwiderstand 11) liegt und die einzelnen Wicklungszweige (5 bis 10 ff) des Translators (II) mit gegenparallelen, steuerbaren Ventilen (Thyristoren 12 bis 17 ff) beschaltet sind, die jeweils die in den Lücken (18, 19) zwischen überdeckten, benachbarten Statoreinheiten (A, B, C) befindlichen Wicklungszweige (8,9) des Translators (H) überbrücken.
2. 2. Drehstromlinearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Statoreinheitec (A, B, C) vom Translator (II) überdeckt werden.