DE2853489C2

DE2853489C2 - Magnetschwebebahn

Info

Publication number: DE2853489C2
Application number: DE2853489A
Authority: DE
Inventors: Voldemar Voldemarovi&ccaron; Apsit; Chubert Leovi&ccaron; Daugulis; Ivan Ivanovi&ccaron; Riga Kurkalov; Zigurd Karlovi&ccaron; Sika
Original assignee: FIZ ENERGET I AN LATVSSR
Current assignee: FIZ ENERGET I AN LATVSSR
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1982-09-09
Also published as: GB2012495A; GB2012495B; DE2853489A1; FR2411500B1; CA1113555A; FR2411500A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetschwebebahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Magnetschwebebahn ist aus dem Sammel-Sonderdruck aus »ETZ-A« Band 96. Heft 9.1975, Seiten 378 bis 390 und 396 bis 400 »Neuartige Komponenten eines spurgeführten Fernverkehrs: Elektrodynamische Schwebetechnik« bekannt.

Bei dieser bekannten Magnetschwebebahn können zwei der drei Funktionen Tragen Führen und Antreiben je nach dem gewählten Grundtyp des elektrodynamischen Schwebesystems verschieden miteinander kombiniert werden. Eine Heranziehung der Drehstrom-Ankerwicklung auch zur Führung der Bahn ist jedoch nicht vorgesehen.

Aus der DE-OS 24 44 679. Figur 10 ist eine Drehstrom-Ankerwicklung für einen Synchron-L.angstator-Linearmotor eines fahrweggebundenen Triebfahrzeugs bekannt, bei dem die Wickelköpfe der Drehstrom-Ankerwicklung zweischichtig ausgeführt werden können. Hier geht es jedoch nur um die Erzeugung der Antriebskraft, nicht jedoch auch noch um ein Tragen und Führen.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 29 406 ist eine Magnetschwebebahn bekannt, bei der das System des linearen Synchronmotors mit dem elektrodynamischen Schwebesystem vereinigt ist und die ein längs des Fahrzeugsbodens angeordnetes Wechselpol-Erregerspulensystem und eine horizontal auf der Fahrwegbahn angebrachte Drehstrom-Einschichtankerwicklung enthält, wobei die aktiven Windungsteile der letzteren in Form von Platten mit einer Breite bis zu einem Drittel der Polteilung ausgeführt sind. Die in Foriii von Platten ausgeführten aktiven Windungsteile der Ankerwicklung werden gleichzeitig als reaktive Schiene für das elektrodynamische Schwebesystem des Fahrzeugs be

nutzt.

Diese vereinigte Einrichtung liegt in ihrem Aufbau besonders nahe der vorliegenden Erfindung.

Die Magnetschwebebahnen mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem, in denen die Systeme des linearen Synchronmotors und der Seitenführung, des elektrodynamischen Schweben? und der Seitenführung oder des linearen Synchronmotors und des elektrodynamischen Schwebens vereinigt werden, gewährleisten jedoch keine vollständige Vereinigung der drei Systeme, iu da nur zwei beliebige Systeme vereinigt werden können. Deshalb müssen auf der Fahrwegbahn und am Fahrzeug Bestandteile zweier verschiedenen Systeme angebracht werden, wodurch der Aufbau und die Montage kompliziert werden sowie deren Betriebssicherheit herabgesetzt wird.

Außerdem ist in den Magnetschwebebahnen mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem und linearen Synchronmotoren, in denen die Systeme des linearen Synchronmotors mit den Seitenführungs- und Schwebesystemen vereinigt sind, eine große Anzahl elektrischer Verbindungen zwischen den aktiven FIementen der Ankerwicklung vorhanden. Das Vor'-andensein einer großen Anzahl von elektrischen Verbindungen erschwert die Montage und setzt die Betriebssicherheit der Einrichtung herab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetschwebebahn mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem zu entwickeln, in der die Drehstrom-Ankerwicklung so ausgeführt ist. daß diese zur Seitenführung des Fahrzeugs benutzt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs ! gelöst.

Die Ausführung der Drehstrom-Ankerwicklung mit in ts zwei Schichten verlegten Wickelköpfen gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Wickelkopfplatten über der Länge in Form von zwei Schichten mit geringen Luftspalten zwischen den einzelnen Platten und ermöglicht die Benutzung der Wickelköpfe als reaktive Schie en des Seitenführungssystems unter Gewährleistung einer sicheren Stabilisierung des Fahrzeugs in Querrichtung.

Die Ausführung der Wickelkopfplatten in rechteckiger Form und deren Anordnung parallel zu Fahrwerk· achse gewährleistet das Erhalten von längs der Fahrwegbahn geradlinigen, aus diesen vVickelkopfplatten bestehenden reaktiven Schienen.

Die Vereinigung der Funktion der Ankerwicklung und der reaktiven Schienen des Seitenführungssystems ίο in ein und denselben Elementen der Fahrbahnstruktur gestattet durch die Ausführung der Ankerwicklung des linearen Syndironmotors unu der reaktiven Schienen des elektrodynamischen Schwebesystems und des Seitenführungssystems als ein Ganzes die Fahrbahn- v; struktur maximal zu vereinfachen.

Die Anordnung mindestens einer Schicht der Wickelköpfe parallel den Erregerspulen des Seitenführungssystems ist erforderlich zur Gewährleistung von dem Wert tuch gleichen, jedoch entgegengesetzt gerichteten Zusammenwirkungskräften des in den Wickelkopfplatten fließenden elektrischen Stroms der Ankerwicklung mit den in entgegengesetzte Richtungen fließenden Strömen in den Seitenteilen der Erregerspu* len des Seilenführungssystems. Falls dabei die zweite Schicht der Wickelkcpfleile nicht als reaktive Schienen des Seilenführungssystems dient, so muß diese in einem solchen Absland von den Ei/egerspulen des Seitenfüh' rungssystems angeordnet werden, bei dem die elektromngnetische Zusammenwirkung der Ankerwicklungsströme in dieser Schicht mit den Erregerspulen des Seitenführungssystems vernachlässigt werden kann.

Es ist zweckmäßig, die Wickelköpfe der Drehstrom-Ankerwicklung in parallelen Ebenen anzuordnen.

Die Anordnung der Wickelkopf der Ankerwicklung in parallelen Ebenen gewährleistet eine elektromagnetische Zusammenwirkung der Erregerspulen des Seitenführungssystems mit beiden Schichten der Wickelkopf der Ankerwicklung, was zu einer Verstärkung der Zusammenwirkungskraft zwischen den Erregerspultn und den Wickelköpfen und zu einer Erhöhung der Seitenführungsstarrheit führt.

Die Wickelköpfe der Drehstrom-Ankerwicklung können schräg in bezug auf die Fahrwegbahn angeordnet werden.

Diese Ausführung der Wickelköpfe gewährleistet das Entstehen von elektromagnetischen Zusammenwirkungskräften, die in der Querrichtung unter einem Winkel zur Fahrwegbahn gerichtet sin^w Die genannten elektromagnetischen Kräfte können in eine vertikale Komponente, die zur Steigerung der Hubkräfte beiträgt, und in eine horizontale Komponente, die die Seitenführung des Fahrzeugs gewährleistet, zeiiegt werden.

Die Wickelkopfe der Drehstrom-Ankerwicklung können unter einem Winkel von etwa 90° in bezug auf die Fahrwegbahn geneigt werden.

Die Neigung der Wickelköpfe unter einem Winkel von etwa 90° in bezug auf die Fahrwegbahn gewährleistet einen maximalen Wert der Seitenführungskraft für das Fahrzeug.

Die Erregerspul'jn des Seitenführungssystems können an der Seite der gleichnamigen Oberflächen der Wickelköpfe angeordnet werden.

Die Anordnung der Erregerspulen des Seitenfüh rungssystems entweder nur an der äußeren oder nur an der inneren Oberfläche der Wickelköpfe gewährleistet die geringste Anzahl der für die Seitenführung benötigten Erregerspulen. Dabei wird im Fall einer Anordnung der Erregerspulen auf der Seite der Außenflächen der Wickelköpfe der Ankerwicklung die Befestigung der Wickelköpfe auf der Fahrwegbahn und die mechanisierte Schneeräumung erleichtert. Im Fall der Anordnung der Erregerspulen auf dor Seite der Innenflächen wird der konstruktive Aufbau des Fahrzeugs vereinfacht, und es werden dessen Außenabmessungen vermindert. In Abhängigkeit von den Anforderungen an die Verkehrseinrichtung kann eine von diesen Anordnungsvarianten der Erregerspulen in bezug auf die Wickelköpfe der Ankerwicklung gewählt werden.

Die E«T?gerspulen des Seitenführungssystems können in einer solchen Weise angeordnet werden, daß sie die Wickelköpfe der Ankerwicklung von beiden Seilen symmetrisch umfassen. Dabei müssen die E-regerspulen gegeneinander geschaltet werden.

Die Gegeneinanrlerschaltung der Erregerspulen und die Anordnung der \7j_ck_elköpfe der Ankerwicklung in der Symmetriiebene dieser Spulen gewährleistet das Fehlen eines die Wickelköpfe durchsetzenden ma^netl· sehen Flusses. Ein solches elektrodynamisches System wird als Nullflußsystem bezeichnet.

Das Nullflußsystem ist an sich 2. B. aus dem eingangs genannten SonderdruCK bekannt.

Bei einer solchen gegenseitigen Anordnung der Erregerspulen und der Wickelköpfe wird das elektro-

■ ■■«I... «y.lfc , if·'. .

magnetische Zusammenwirken zwischen den Erregerspulen und den Wiekelköpfcn ausgeschlossen, und es sind also keine Verzögerungskräfte vorhanden, wenn das Fahrzeug ohne Abweichung von der Fahrwegachse fährt. Diese gegenseitige Anordnung der Erregerspulen und der Wickelköpfe ist nur in solchen Fällen möglich, wenn die Schichten der Wickelköpfe maximal nahe aneinander liegen und wenn der Absland zwischen den die Wickelköpfe umfassenden Erregerspulen den Abstand zwischen den Schichten der Wickelköpfe der Ankerwicklung mindestens um das lOfache überschreitet.

Zweckmäßigerweise werden mit den Erregerspulen des Seitenführungssystems nur die oberen Schichten der Wickelköpfe der Ankerwicklung symmetrisch umfaßt. Bei einem genügend großen Abstand zwischen den Schichten der Wickelköpfe ist z. B. möglich, daß bei einer symmetrischen Anordnung der Erregerspulen des SeitenfUhrungssystems in bezug auf die Außenflächen beider Schichten der Wickelköpfe diese Schichten der Wickelköpfe in einem solchen Absland von der Neutralebene der magnetischen Felder der Erregerspulen /u liegen kommen, bei dem in den Wickelköpfen ständig Wirbelströme induziert werden, die die Seilenführungsstarrheii des Fahrzeugs herabsetzen und parasitäre Verzögerungskräfte bei der geradlinigen Bewegung des Fahrzeugs hervorrufen.

Durch die Benutzung nur der einen oberen Schicht der Wickelköpfe in solchen Fällen und durch deren symmetrische Anordnung zwischen den Erregerspulen des Seitenführungssystems wird das Entstehen von parasitären Verzögerungskräften vermieden und die Seitenführungsstarrheit des Fahrzeugs erhöht.

Es ist zweckmäßig, neben den beiden Erregerspulen des Seitenführungssystems, die in bezug auf die Außenflächen beider Schichten der Wickelköpfe symmetrisch angeordnet sind, zusätzliche Erregerspulen zwischen den Schichten der Wickelköpfe in deren Symmetrieebene vorzusehen, dabei müssen die außenliegenden Spulen mit der mittleren Spule gegeneinander « geschaltet und in einem solchen Abstand von dieser angeordnet werden, bei dem die Wickelköpfe in die Neutralebene des magnetischen Felds der nebenliegenden Spulen zu liegen kommen.

Die Anordnung der zusätzlichen Erregerspulen zwischen den Schichten der Wickelköpfe in deren Symmetneebene und die Gegeneinanderschaltung der außenliegenden Spulen mit der mittleren Spule führt zu einer Erhöhung der Seitenführungskräfte.

Das Anbringen der außenliegenden Erregerspulen in einem solchen Abstand von der mittleren Spule, bei dem die Wickelköpfe in der Neutralebene des magnetischen Felds der gegeneinander geschalteten Erregerspulen zu liegen kommen, ermöglicht die Ausbildung eines ' doppelten Nullflußsystems, wodurch das Entstehen von 55' Verzögerungskräften bei der geradlinigen Bewegung des Fahrzeugs vermieden und dessen Seitenführungsstarrheit erhöht wird.

In den Wickelköpfen der Drehstrom-Ankerwicklung können Öffnungen ausgeführt werden, mit deren Hilfe kurzgeschlossene Schleifen gebildet werden. Die Öffnungen müssen in den Projektionszonen der Seitenflächen der Erregerspulen auf die Fahnvegbahn in einem Abstand von der Fahrwegachse angebracht werden, bei dem der verkettete Induktionsfluß des Erregerspulenfeids in den mit Hilfe der Öffnungen in den Wickelköpfen ausgebildeten kurzgeschlossenen Schleifen gleich Null ist.

Die Ausführung der Öffnungen, mit deren Hilfe kurzgeschlossene Schleifen gebildet werden, in den Wickelköpfen der Ankerwicklung in den Projektionszonen der Seitenflächen der Erregerspuien auf die Fahrwegbahn gewährleistet die Lage der kurzgeschlossenen i'chleifcn im Bereich der Richtungsänderung der Normalkomponente des magnetischen Flusses der Erregerspulen, d.h. an den Schnittstellen der Normalkomponentenkurve der magnetischen Induktion der Erregerspule mit der Nullachse der Abszissen.

Bei dieser Anordnung der kurzgeschlossenen Schleifen wird jede von ihnen mit den nach oben Und nach unten gerichteten magnetischen Flüssen der Erregerspulen gleichzeitig durchsetzt. Bei einer symmetrischen Lage des Fahrzeugs in bezug auf die Fahrwegachse ist die Summe der die Schleife durchsetzenden, nach oben und nach unten gerichteten magnetischen Flüsse gleich Null Dabei fällt die Achse der kurzgeschlossenen Schleife mit dem Schnittpunkt der Normalkomponentenkurve der magnetischen inüukiiuii tier Crregsrspä'c mit der Nullachse der Abszissen (dem Nullpunkt der Normalkomponente der magnetischen Induktion) nicht zusammen, da die Normalkomponentenkurve der magnetischen Induktion unsymmetrisch in bezug auf den Nullpunkt verläuft, während die kurzgeschlossene Schleife, wie bekannt, symmetrisch zu ihrer Achse ist.

Der Abstand von der Fahrwegachse bis zum Nullpunkt der Normalkomponente der magnetischen Indukitan hängt hauptsächlich von zwei Werten ab: erstens vom Abstand zwischen den Erregerspulen und den kurzgeschlossenen Schleifen, d. h. von der Schwebehöhe (Flughöhe) des Fahrzeugs, und zweitens von der Form und Anzahl der Windungen der Erregerspulen. Außerdem hängt dieser Abstand in einem geringeren Maß von anderen nebensächlichen Einflußgrößen ab: vom Vorhandensein eines Schirms zwischen den Erregerspulen und dem Fahrgastraum des Fahrzeugs, der magnetischen Permeabilität der Werkstoffe des Fahrzeugs und des Fahrwegs, deren Homogenität usw.

Bei den zur Zeit verwendbaren Levitationshöhen mit elektrodynamischen Schweben in den Grenzen von 10 bis 30 cm und bei den verschiedenen Erregerspulenformen W- r V- Nullpunkt der Normalkomponente der nijgnetischen Induktion von den senkrechten Schnittachsen der Seitenflächen der Erregerspulen um Werte von 3 bis 5 cm abweichen, bleibt jedoch dabei in der Projektionszone der Seitenflächen der Erregerspulen auf die Fahrwegbahn.

Die Größe des elektrischen Stroms, der bei der Bewegung des Fahrzeugs in den kurzgeschlossenen Schleifen erregt wird, ist durch die Differenz der diese Schleifen durchsetzenden, nach unten und nav.ir oben gerichteten magnetischen Flüsse der Erregerspulen bestimmt Beim Vorhandensein eines magnetischen Flusses wird in der kurzgeschlossenen Schleife ein elektrischer Strom erregt. Infolge der Zusammenwirkimg dieses Stroms mit dem Feld der Erregerspulen entsteht eine zum Fahrzeug gerichtete Kraft der elektromagnetischen Zusammenwirkung. Ist dieser summarische Fluß gleich Null, so wird in der kurzgeschlossenen Schleife kein Strom induziert, und die Kraft der elektromagnetischen Zusammenwirkung ist auch gleich NuIL Es soll hervorgehoben werden, daß der elektrische Strom in der kurzgeschlossenen Schleife nicht nur durch das Feld der Erregerspule bestimmt wird, in deren Projektionszone diese Schleife sich befindet, sondern auch durch die Felder der anderen nebenliegenden Erregerspulen, d. h. er wird durch die

summarische Flußverketlung der Schleife mit sämtlichen Erregerspulen bestimmt.

Die Ausführung der Öffnungen in den Wickelköpfen der Dfehstföm-Ankfrwicklung in einem Abstand von der Fahrwegachse, bei dem die summarische Flußverkettung des Felds der Erregerspulen mit den durch die öffnungen in den Wickelköpfen gebildeten kurzgeschlossen^ Schleifen gleich Null ist, gewährleiste.! das Fehlen vöti seilenführeriden Und bremsenden Kräften bei der Bewegung des Fahrzeugs längs der Fahrbahn ohne Abweichung von der Fahrwegachse sowie das Auftreten von seitenführenden Kräften bei einer Abweichung des Fahrzeugs von der Fahrwegachse und die Rückführung des Fahrzeugs mit deren Hilfe in die Fahrwegachse.

Es ist zweckmäßig, die Öffnungen in den Wickelköpfen der Drehstrom-Ankerwicklung mit rechteckiger Form auszuführen. Diese Ausführungsform der Öffnungen gewährleistet das vollständige Fehlen eines Stroms in den durch diese Öffnungen gebildeten kurzgeschlossenen Schleifen im Fall, wenn die summarische Flußverkettung jeder Schleife mit sämtlichen Spulen gleich Null ist. Es ist im Fall der Verwendung von kurzgeschlossenen Schleifen mit wechselnder Breite (z. B. mit runder bzw. ovaler Form) unmöglich, durch eine Änderung des Abstands zwischen den Achsen des Fahrwegs und den kurzgeschlossenen Schleifen eine solche Lage der kurzgeschlossenen Schleifen auf der Fahrwegbahn zu erzwingen, bei der die Summe der nach oben und nach unten gerichteten magnetischen Flüsse durch jede Schleife vollständig gleich Null sein würde.

Das erklärt sich dadurch, daß, wie schon oben angegeben wurde, zur Gewährleistung eines nullwertigen Stroms in der Schleife erforderlich ist, diese kurzgeschlossene Schleife in Abhängigkeit von ihrer Breite in verschiedenen Abständen ihrer Achse vom Nullpunkt einzustellen. Im Fall der Verwendung einer Schleife mit wechselnder Breite werden diese Abstände für eine und dieselbe Schleife an verschiedenen Querschnitten derselben unterschiedlich sein. Im Ergebnis kann ein solcher Abstand von der Fahrwegachse bis zur Achse der kurzgeschlossenen Schleife veränderlicher Breite, bei dem die summarische Flußverkettung dieser Schleife mit sämtlichen Erregerspulen genau gleich Null sein würde, und also in der Schleife überhaupt keine elektrischen Ströme induziert werden und keine Kraft der elektromagnetischen Zusammenwirkung mit den Erregerspulen auftritt, nicht gefunden werden. Man kann nur einen solchen Abstand von der Fahrwegachse bis zur Achse der kurzgeschlossenen Schleife wählen, bei dem in dieser Schleife ein minimaler Strom entsteht

Da die Empfindlichkeit der Seitenführungseinrichtüng mit der Verminderung des minimalen Stromwerts in der kurzgeschlossenen Schleife ansteigt, so erweist es sich als besonders zweckmäßig, kurzgeschlossene Schleifen mit rechteckiger Form zu verwenden.

Die eine Schicht der Wickelköpfe mit den in ihnen ausgeführten Öffnungen kann in bezug auf die andere Schicht der Wickelköpfe in der zur Fahrwegachse senkrechten Richtung verschoben werden.

Die Verschiebung der einen Schicht der Wickelköpfe in bezug auf die andere Schicht gestattet es, die bei dieser Verschiebung entstehende zusätzliche Fläche als reaktive XnsatTsohipnpn für /iac SchwsbesVStSfn ZU verwenden· Dabei ist zur Ausbildung dieser reaktiven Zusatzschienen kein zusätzlicher Metallaufwand erforderlich.

Zum Zweck, daß sich die Öffnungen in den Wickelköpfen der Ankerwicklung bei gegenseitig verschobenen Schichten in den Projektionszonen der Seitenflächen der Erregerspülen auf die Fähfwegbahh befinden, ist erforderlich, daß die Breite dieser öffnungen bedeutend geringer als die Breite der Wickelköpfe ist. Dabei ist die masimal zulässige Breite der reaktiven Zusatzschienen des Schwebesystem's dem ίο Abstand der öffnungen in den Wickelköpfen der Ankerwicklung von den auseinandergebrachten äußeren Seiten dieser Wickelköpfe proportional.

Die Verschiebungsgröße der einen Schicht der Wickelkopfteile der Ankerwicklung gegenüber der anderen kann die Plaitenbreite der Wickelköpfe überschreiten, dabei müssen die öffnungen in den Wickelköpfen nur in einer Schicht derselben ausgeführt werden.

Die Überschreitung der Verschiebungsgröße der einen Schicht der Wickelköpfe gegenüber der anderen über die Größe der Platlenbreile der Wickelköpfe gewährleistet die Ausnutzung sämtlicher Flächen der Wickelkopfplatten als reaktive Schienen. Dabei müssen

die öffnungen nur in einer Schicht der Wickelköpfe ausgeführt werden, weil die Schichten der Wickelköpfe in diesem Fall einander nicht überdecken, und die Öffnungen der Wickelköpfe müssen sich in den Projektionszonen der Seitenflächen der Erregerspulen des Seitenführungssystems auf die Fahrwegbahn befinden.

Die vorgeschlagene Verkehrseinrichtung mit elektrodynamischem Schwebesystem und linearen Synchronmotoren hat eine höchstmögliche einfache Fahrbahnstruktur, die im Vergleich mit anderen Verkehrseinrichtungen ähnlichen Typs einen geringeren Aufwand zu deren Herstellung und Montage erfordert und eine höhere Betriebssicherheit aufweist.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Magnetschwebebahn im Querschnitt und die gegenseitige Anordnung der Erregerwicklung und der Ankerwicklung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 das Schaltbild der Drehstrom-Ankerwicklung gemäß der Erfindung;

Fi g. 3 ein Phasenelement der Ankerwicklung gemäß der Erfindung;

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Magnetschwebebahn mit einseitiger Anordnung der Erregerspulen des Seitenführungssystems in bezug auf die Wickelköpfe der Ankerwicklung gemäß der Erfindung;

F i g. 5 eine andere Variante der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit einseitiger Anordnung der Erregerspulen des Seitenfühnihgssystems in bezug auf die Wickelköpfe der Ankerwicklung (einen Querschnitt);

Fig.6 noch eine Variante der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit einseitiger Anordnung der 6ö Erregerspulen des Seitenführungssystems in bezug auf die Wickelköpfe der Ankerwicklung (einen Querschnitt);

Fig.7 eine Ausfühningsvariante der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit zweiseitiger Anordnung der Erregerspulen des Seitenführungssystems in bezug auf die Wickelkepfe der Ankerwicklung (einen Querschnitt);

Fig.8 eine Ausführungsvariante der Magnetschwe-

bebahn mit zweiseitiger Anordnung der Erregefspulen des Seitenführungssystems in bezug auf die obere Schicht der Wickelköpfe der Ankerwicklung (einen Querschnitt);

F i g. 9 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Magnetschwebebahn mit drei Erregerspulen des Seitenführungssystems von jeder Fahrzeugseile;

F i g. 10 einp,schematische Darstellung im Querschnitt der gegenseitigen Lage der am Fahrzeug angebrachten Erregerspulen und der auf der Fahrwegbahn angeordneten kurzgeschlossenen Schleifen gemäß der Erfindung sowie die Verieilungskurve der Normalkomponente der magnetischen Induktion einer Erregerspule über die Breite des Fahrwegs in der Höhe der Fahrbahn;

F i g. 11 die Fahrbahnstruktur der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit öffnungen in Wickelköpfen der Drehstrom-Ankerwicklung;

Fig. 12 eine andere Ausführungsvariante der öffnungen in den Wickelköpfen der Drehstrom-Ankerwicklung gemäß der Erfindung;

Fig. IJ eine andere Ausführungsvariante der Fahrbahnstruklur der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit Öffnungen in den Wickelköpfen der Drehstrom-Ankerwicklung;

Fig. 14 noch eine Ausführungsvariante der Fahrbahnstruktur der erfindungsgemäßen Magnetschwebebahn mit Öffnungen in den Wickelköpfen der Drehstrom -Ankerwicklung.

Die Magnetschwebebahn mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem umfaßt die Fahrbahnstruktur 1 (Fig. 1), die auf der Fahrbahn 2 (Fig. 1) angeordnet ist und ein Fahrzeug 3 über der Fahrbahnstruktur 1. das symmetrisch in bezug auf deren Längsachse angeordnet ist.

Am Fahrzeug 3 sind längs dessen Boden die Erregerspulen 4 des linearen Synchronmotors und der Schwebesysteme des Fahrzeugs 3 sowie die Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems des Fahrzeugs 3 angeordnet. Die Wicklungen der Erregerspulen 4,5 sind aus einem supraleitenden Werkstoff ausgeführt. Die Erregerspulen 4 des linearen Synchronmotors und des elektrodynamischen Schwebesystems des Fahrzeugs 3 sind parallel der Fahrbahn 2 des Fahrwegs und die Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems des Fahrzeugs 3 unter einem Winkel im Querschnitt in bezug auf die Fahrbahn des Fahrwegs angeordnet Die Erregerspulen 4, 5 sind im Innern eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kryostats mit Thermoisolation befestigt und werden mit flüssigem Helium gekühlt. Die Erregerspulen 4,5 werden mit Gleichstrom gespeist.

Die Fahrbahnstruktur 1 stellt eine Drehstrom-Ankerwicklung 6 (Fig.2) dar, die nach der Schaltung einer Einschicht-Wellenwicklung mit in zwei Ebenen verlegten Wickelköpfen 9 ausgeführt isL Jede Phase der Ankerwicklung 6 besteht aus typengleichen Elementen 7 (Fig.3), die durch Stanzen hergestellt sind. Die Elemente 7 werden aus einem Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Aluminiumplatten ausgeführt.

Dies vermindert die Anzahl der elektrischen Verbindungen der Drehstrom-Ankerwicklung 6, die bei deren Montage auf der Fahrwegbahn hergestellt werden, wodurch die Montage erleichtert und die Betriebssicherheit gesteigert wird

Die Elemente 7 umfassen vier in Form von Platten ausgeführte aktive Teile 8 und vier desgleichen in Fonr. von Platten ausgeführte Wickelköpfe "ä Es soll hervorgehoben werden, daß die typengleichen Elemente 7 der Ankerwicklung 6 nicht mehr als viei¹ aktive Teile 8 und vier Vickelköpfe 9 umfassen dürfen, um die Möglichkeit des Zusammenbaus der Drehstrom-Einschichtankerwicklung 6 mit zweischichtigen Wickelköpo fen aus solchen Elementen durch das nacheinanderfolgende Aufbringung der Windungen jeder Phase zu gewährleisten. Die Enden 10 (Fig. 2) der Elemente 7 einer Phase sind miteinander vorzugsweise mittels Schweißung verbunden (in der Zeichnung nicht gezeigt).

Die Plattenbreite der aktiven Teile 8 ist geringer als V₃ der Polteilung der Ankerwicklung.

Die Wickelköpfe 9 sind aus zwei Schichten ausgeführt. Die oberen Schichten 9| der Wickelköpfe 9 (Fig. 1) sind parallel den Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems, und die unteren Schichten 92 der Wickelköpfe 9 sind horizontal auf der Fahrbahn des Fahrwegs angeordnet. In dieser Ausführungsvariü.'.te der Verkehrseinrichtung wirken als reaktive Schienen des Seitenführungs- und Schwebesystems nur die oberen Schichten 9i der Wii;kclköpie 9.

Die Erregerspulen 4 und die Drehstrom-Ankerwicklung 6 (F i g. 2) bilden ein Motorsystem, die Erregerspulen 4 (Fig. 1) und typengleiche Elemente 7 (Fig.3) bilden ein Schwebesystem und die Erregerspulen 5 (Fig. 1) und die Wickelköpfe 9 bilden ein Seitenführungssystem.

In der Fig.4 ist eine Ausführungsvariante der Magnetschwebebahn mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem und einem linearen Synchronmotor dargestellt, wo parallel den Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems sowohl die oberen 9i als auch die unteren 9₂ Schichten der Wickelköpfe 9 angeordnet sind.

Es sind Ausführungsvarianten der Magnetschwebebahn mit elektrodynamischem Trag- und Führungssystem möglich, in denen die Wickelköpfe 9 (Fig.5—9) der Ankerwicklung 6 um 90° in bezug auf die horizontale Oberfläche der Fahrbahn 2 des Fahrwegs geneigt sind.

Die Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems sind in diesen Fällen am Fahrzeug 3 senkrecht angeordnet.

In einer von diesen Varianten sine sie an den Außenseiten der Wickelköpfe 9 (Fig.5) und in einer anderen Ausführungsvariante der Erregerspulen 5 (Fig.6) an den Innenseiten der Wickelköpfe 9 angeordnet.

Es ist eine Variante möglich, in der zwei Erregerspulen 5 (Fig.7) beide Schichten der Wickelköpfe 9 symmetrisch umfassen. Dabei sind die Erregerspulen 5 gegeneinander geschaltet

In einer anderen Variante der Ausführung der Magnetschwebebahn umfassen die Erregerspulen 5 (F i g. 8) symmetrisch die obere Schicht 9i der Wickelköpfe 9, sind gegeneinander geschaltet und in einem geringeren Abstand voneinander als in der vorangehenden Variante angeordnet Das erklärt sich dadurch, daß eine Schicht der Wickelköpfe 9 genau in der Neutralebene der magnetischen Felder zweier Erregerspulen 5 angeordnet werden kann. Die untere Schicht 92 der Wickelköpfe 9 ist nach unten abgebogen und nimmt an der Seitenführung des Fahrzeugs nicht teil. Die Breite dieser Schicht 92 kann geringer als die Breite der oberen Schicht 91 sein.

Es ist eine andere Ausführungsvariante der Magnetschwebebahn möglich, in der die Wickelköpfe 3 (F i g. 9) durch zwei Erregerspulen 5 des Seitenführungssystems symmetrisch von beiden Seiten umfaßt werden, und außerdem sind zwischen den Schichten der Wickelköpfe

9 in deren Symmetrieebene zusätzliche Erregerspulen 5i angeordnet. Die die Wickelköpfe 9 umfassenden Erregerspubn 5 sind gleichsinnig und die mittleie Erregerspule 5_t gegensinnig zu den ersteren geschaltet. Dabei sind die Wickelköpfe 9 in der Neutralebenc des magnetischen Felds der nebenliegenden Spulen 5 und 5| angeordnet.

Es ist eine andere Ausführungsvariante der Fahrbahnstruktur 1 (F i g. 10,11) möglich, in der die Wickelköpfe 9 in der horizontalen Ebene angeordnet sind. In beiden Schichten 9| und 9₂ der Wickelköpfe 9 sind runde öffnungen 11 ausgeführt, die in den Projektionszonen der Seitenflächen 12 der Erregerspulen 4 liegen, welche in dieser Variante gleichzeitig die Rolle der Erregerspulen 5 des Seiten.'ührungssystems spielen.

In der in F ί g, 12 dargestellten Variante sind die öffnungen 11 rechteckig ausgeführt

In einer anderen Ausführungsvariante der Fahrbahn-

struktur ist die untere Schicht 9₂ der Wickelköpfe 9 (F i g. 13) der Ankerwicklung 6 in Querrichtung in bezug auf die obere Schicht 9i verschoben, dabei bleiben jedoch die in beiden Schichten 9| und 9₂ der Wickelköpfe 9 ausgebildeten öffnungen 11 eine über der anderen in den Projektionszonen der Seitenflächen 12 der Erregerspulen und ihre genaue Anordnung in den Wickelköpfen 9 wird aus der Bedingung des Fehlens eines summarischen magnetischen Flusses durch die öffnungen 11 bestimmt.

Eine andere Variante der Fahrbahnstruktur 1 ist in der Fig. 14 dargestellt. In dieser Variante der Fahrbahnstruktur ist die untere Schicht 9₂ der Wickel· köpfe 9 in bezug auf die Platten der oberen Schicht 9| der Wickelköpfe 9 in einen Abstand verschoben, der die Breite der Platten überschreitet, lind die öffnungen 11 sind nur in der oberen Schicht 9Ί der Wickelköpfe 9 ausgeführt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Pateniansprüche:

1. Magnetschwebebahn mit einem elektrodynamischen Trag- und Führungssystem und einem Antriebssystem mit Drehstrom-Langstator-Linearmotor, bei dem alle Systeme am Fahrzeug angeordnete Erregerspulen aufweisen, sowie mit längs der Fahrbahn angebrachten reaktiven Schienen des Seitenführungssystems und mit einer horizontal längs der Fahrbahn angeordneten, aus Flachmaterial hergestellten Drehstrom-Ankerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Antrieb aktiven Teile (8) der Drehstrom-Ankerwicklung (6) aus Platten mit einer Breite bis zu einem Drittel der Polteilung und die Wickelköpfe (9) H zweischichtig und in Form rechteckiger parallel zur Fahrwegachse angeordneter Platten ausgeführt sind, wobei wenigstens eine Schicht der Wickelköpfe parallel zu den Ebenen der Erregerspulen {5) des Seitenführungssystems angeordnet ist, und die Wickelkopie (9) als reaktive Schienen des Seitenführungssysiems benutzt werden.

2. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelköpfe (9) der Drehstrom-Ankerwicklung (6) in parallelen Ebenen angeordnet sind.

3. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelköpfe (9) der Drehstrom-Ankerwicklung (6) schräg zur Fahrbahn (2) des Fahrwegs angeordnet sind.

4. Magnetschwebebahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Wikkelköpfe (9) der Drehstrom-Ankerwicklung (6) etwa 90° beträgt.

5. Magnetschwebebahn nach einem der Ansprüehe I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen (5) des Seitenführungssystems an der äußeren Oberf'äche der Wickelköpfe (9) angeordnet sind.

6. Magnetschwebebahn nach einem der Ansprü- -w ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen (5) des Seitenführungssystems an der inneren Oberfläche der Wickelköpfe (9) angeordnet sind.

7. Magnetschwebebahn nach einem der Ansprü- ^ ehe 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkopfe (9) auf beiden Seiten durch die gegeneinander geschalteten Erregerspulen (5) des Seitenführungssystems symmetrisch umfaßt sind.

8. Magnetschwebebahn nach Anspruch 3,4 oder 7. w dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht der Wickelköpfe (9) auf beiden Seiten durch die Erregerspulen (5) des Seitenführungssystems symmetrisch umfaßt ist.

9. Magnetschwebebahn nach Anspruch 7, dadurch M gekennzeichnet, daß zwischen den Schichten der Wickelköpfe (9) in deren Symmetrieebene zusätzliche F.rregerspulen (5i) des Seitenführungssystems angeordnet sind, wobei die zusätzlichen Erregerspulen (5i) mit den die Wickelköpfe (9) umfassenden *o Erregerspulen (5) gegeneinander geschaltet und in solchen Abständen von diesen angeordnet sind, daß die Wickelköpfe (9) in die Neutralebene des magnetischen Feldes der nebenliögenden Spulen (5) zu liegen kommen.

10. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1 und 2, die kurzgeschlossene Schleifen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzgeschlossene Schleife mit Hilfe von öffnungen (11) in den Wickelköpfen (9) der Drehstrom-Ankerwicklung (6) ausgeführt sind, die in den Projektionszonen der Seitenflächen (12) der Erregerspulen (5) auf die Fahrbahn (2) des Fahrwegs in einem Abstand von der Fahrwegachse angeordnet sind, bei dem der verkettete Induktionsfluß des Felds der Erregerspulen (5) in den mit Hilfe der öffnungen (11) in den Wickelköpfen (9) gebildeten kurzgeschlossenen Schleifen gleich Null ist.

11. Magnetschwebebahn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (11) in den Wickelköpfen (9) rechteckig ausgeführt sind.

12. Magnetschwebebahn nach einem der Ansprüche 1,2,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schicht (9, oder 9₂) der Wickelköpfe (9) in der zur Fahrwegachse senkrechten Richtung gegenüber der anderen Schicht (92 oder 9|) verschoben ist.

13. Magnetschwebebahn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsgröße der einen Schicht (9| oder 9₂) der Wickelköpfe (9) in bezug auf die andere Schicht (9? oder 9i) die Breite der Platten der Wickelköpfe (9) überschreitet, und die öffnungen (11) in einer Schicht (9i oder 9₂) der Wickelköpfe (9) ausgeführt sind.

14. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je vier Wickelköpfe (9) und vier aktiv; Teile (8) der Ankerwicklung (6) einstückig ausgeführt sind.