NO319024B1 - Langstrakt stator for en lineaermotor, samt blikkplate-stabel for fremstilling av en slik langstrakt stator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en langstrakt stator for en lineærmotor og som generelt definert ved innledningen til krav 1, og en stabel av blikkplater ment for å produsere denne.

Lineærmotorer for elektriske drivmekanismer har lenge vært kjent. En kjent lineærmotor, ment for å drive en magnetisk levitasjons- eller maglev-jernbane for hurtig trafikk mellom byer, for eksempel, inneholder en langstrakt stator festet på ferdsbanen, som omfatter mange stabler av blikkplater med spor, plassert etter hverandre, og en trefaset vekselstrøms vandrebølgevikling satt inn i sporene.

Ledningene i de individuelle turn av vandrebølgeviklingen er mekanisk fast forbundet i prefabrikasjon, og så plassert i sporene i den langstrakte stator eller induktor (tysk patent DE 30 06 382 C2). Den mekaniske faste forbindelse kan oppnås ved hjelp av klemmer, som holder sammen ledningene og endeturnene av viklingen, og samtidig gjør en elektrisk forbindelse mellom ledningens isolasjon og en jordledning som strekker seg langs induktoren forbi viklingenes endeturn.

For mekanisk fastsetting av posisjonen for ledningene i sporene i den langstrakte stor, brukes det beslag som strekker seg over lengden av sporene, for eksempel i form av halv-skall (tysk patentbeskrivelse DE 33 09 051), som omfatter sprøytestøpte plastdeler og har sideveis fremspringende elastiske armer, som i den endelige monterte tilstand er fastspent på tilsvarende bærende skuldre utformet i sporenes vegger. Som et resultat, er på en side kompliserte og kostbare verktøy nødvendig for å produsere beslagene, såvel som ekstra arbeidstrinn for å montere beslagene under installasjon av viklingene. På den annen side, betyr fastspenningene av beslagene på de bærende skulde at et meget tynt korrosjons-beskyttelseslag påført stabelen av blikkplater (tysk patent DE 31 10 339 C2) gradvis vil rives av eller briste ved fastspenningspunktene, og skape muligheter for rustdannelse. Dessuten blir beslagene skjøre etter en tid, og som følge av dette vil snap-forbindelsene som utføres av de elastiske armer med tiden brekke. Langstrakte statorer av denne typen er derfor ikke så værbestandige som ville være nødvendig for bruk i hurtige transportsystemer eller lignende. På grunn av den uunngåelige klaring av beslagene i sporene, vil en klaprende støy oppstå hver gang noe passerer over dem, og ha en uheldig virkning på de totale lydemisjoner. Tilsvarende problemer kan bli resultatet dersom de elastiske armene tildannes direkte på viklingenes ytterkapslinger (GB-A-2050707). Et slikt arrangement krever i tillegg kompliserte verktøy for fremstilling av viklingene.

Det er derfor et mål for denne oppfinnelsen å frembringe en anordning som passer for forenklet og samtidig økonomisk posisjonsfastsettelse av ledningene i sporene i den langstrakte stator, og som samtidig pålitelig forebygger korrosjon.

De karakteriserende trekk i kravene 1 og 11 tjener til å nå dette målet.

Oppfinnelsen har den fordel at ingen tilleggskomponenter er nødvendig for fastsetting av posisjonen for ledningene i sporene i den langstrakte stator, og ledningene blir holdt i sporene ved positiv eller ikke-positiv kontakt. Som en følge, er på en side enkel montering av ledningene sikret, og på den annen side, siden bare de ytre plater av ledningene kommer i kontakt med sporene i veggene, er uønsket slitasje av korrosjonsbeskyttelseslaget for statorstabelen helt unngått.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i mer detalj gjennom eksempler på foretrukne utførelsesformer, og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser i skjematisk perspektivriss, den langstrakte stator av en lineærmotor som har en trefaset vekselstrømsvikling; Fig. 2 viser et perspektivriss av en liten del av den langstrakte stator, som inneholder bare et spor, ved hvilken formen av sporet i veggen er laget ved stansing; Fig. 3 og 4 viser hver et frontriss av sporet på figur 2, henholdsvis før og etter at en elektrisk ledning er plassert i det; Fig. 5 viser i et perspektivriss tilsvarende figur 2, en liten del av en langstrakt stator med et enkelt spor, hvis endelige form er oppnådd ved å fore stabelen av blikkplater med plast; Fig. 6 viser i et perspektivriss tilsvarende figur 2, en liten del av en langstrakt stator med et enkelt spor, hvis endelige form er oppnådd ved innsatte støpte deler; og Fig. 7 viser et frontriss tilsvarende figur 3, av en del som har bare ett enkelt spor, av en langstrakt stator i hvilken den endelige sporform er definert ved et metallskall som er plassert i det. Figur 1 viser en del av en langstrakt stator 1 av en lineærmotor. Ved forut bestemte intervaller, har den langstrakte stator 1 spor 2, som strekker seg på tvers av dens lengderetning (pil V) og i hvilken turnene som i det vesentlige omfatter elektriske ledninger 3 av en trefaset vekselstrømsvikling, er plassert. I

eksempelutførelsen, blir en reaksjonsdel, ikke vist, ført i lengderetningen langs undersiden av den langstrakte stator 1, på en kjent måte, hvor denne delen er bygd inn i et kjøretøy, så som et magnetlevitasjons-kjøretøy, og er utformet ved last-bærende magneter som danner en åpning med den langstrakte stator 1 og samtidig leverer eksiteringsfelt for lineærmotoren.

Den langstrakte stator 1 består også av mange stabler 4 av blikk (figur 1) som for eksempel er 1 til 2 meter i lengde, og hvorav figur 2 iser en liten del, med bare to spor 2. Stablene 4 av blikk omfatter individuelle platemetallblikk 5, indikert skjematisk på figur 2; hvert blikk 5 har et antall deler, med fordel formet identisk, og delene av de individuelle blikk 5 er som regel innrettet med hverandre, og danner sporene 2 i den ferdige stabel 4 av blikk.

Den generelle konstruksjon og operasjonsmodus av en lineærmotor med denne type langstrakt stator 1 er vel kjent blant fagfolk i teknikken, for eksempel fra tysk patent 33 03 961, som for å unngå gjentakelse er tatt inn her som referanse i subjektet for den foreliggende beskrivelse.

På figurene 2 til 4, er sporene 2 hvert uttrykt med vegger 6, som ifølge oppfinnelsen er åpnet til utsiden gjennom slisser 7, som ved sitt smaleste punkt har en bredde som er mindre enn den ytre diameter d av ledningene 3, hvilke som regel har et sirkelrundt tverrsnitt. Det er antatt her at ledningene 3 er radielt elastisk deformerbare på en måte som i seg selv er kjent. Dette er en følge av det faktum at ledningene 3 typisk har minst en flertråds, elektrisk ledende kjerne 8, et midtre høyspenningsisolatoriag 9, og en ytre elektrisk ledende skjede 10, som er koplet til en jordledning. Det isolerende lag omfatter for eksempel etylen-propylengummi, men skjeden 10 kan være laget av kloroprengummi. Begge substansene er elastisk ettergivende innenfor visse grenser.

Posisjonsfastsettelsen av ledningene 3 i sporene 2 blir oppnådd ved å presse dem gjennom slissen 7 inn i sporene 2 fra utsiden, i retning av pilen som vist på figur 3, som forårsaker elastisk deformasjon, hvoretter som en følge av en elastisk utvidelse av ledningsmaterialet vil låse seg bak slissene 7, og er så hindret av disse fra å falle ut av sporene 2 (figur 4). Ifølge oppfinnelsen, blir ledningene 3 holdt i sporene 2 med en sneppforbindelse ved en kombinasjon av positiv og ikkepositiv kontakt. Ingen ytterligere innretning for å feste linjene 3 i sporene 2 er nødvendig. Om nødvendig kan egenskapene av materialet fra hvilket linjene 3 er laget velges slik at den ønskede holdeaksjon er oppnådd uten skade på ledningene 3 når de settes inn i sporene 2. Man må også sikre at elastisiteten av linjene 3 ikke er så stor at de etter plassering i sporene 2 kunne falle ut av disse igjen på grunn av vibrasjon som oppstår under operasjon av det hurtige transportsystem eller lignende.

I en praktisk utførelse, for en linje 3 av konvensjonell konstruksjon og en ytre diameter på omkring 38,9 mm, har en bredde av slissen 7 ved dens smaleste punkt på omkring 33 mm vist seg å være brukbar.

I den spesielt foretrukne utførelse vist på figurene 2 til 4 for sporets tverrsnitt, er de belastningsbærende områder av veggen 6, i dette tilfelle de nedre områder, utstyrt med bæreoverflater 11 (figur 3) som er tilpasset den sylindriske tverrsnittsform for ledningene 3, og som strekker seg så langt som sporene 7, og hver strekker seg over perifere vinkler på mellom 7 grader og 90 grader. Som et resultat, oppnår man et stort område med understøttelse for ledningene 3, slik at uønsket slitasje av korrosjons-beskyttelseslagene og/eller ledningsskjedene ikke kan oppstå under drift. Slik slitasje kan imidlertid unngås enda mer effektivt ved en slik anordning at sporenes vegger 6 også er tilpasset ledningenes tverrsnitt i de øvre, ikke-belastningsbærende områder som tilstøter bæreoverflatene 11 og som strekker seg over 180 grader. Ledningene 3, etter at de er låst på plass i en stopperform, i det indre område av sporet 2 avgrenset på utsiden av det smaleste punkt av slissen 7, blir så positivt omgitt over en vinkel på mindre enn 360 grader, men mer enn 180 grader, slik at de under operasjon ikke kan gjennomgå noen uønskede svingebevegelser.

I eksempelutførelsen på figurene 2 til 4, er den endelig form av sporveggen 6 i hovedsak produsert ved stansing, og blir endret bare ubetydelig av det tynne korrosjonsbeskyttede lag som påføres til slutt.

Som sammenligning, viser figur 5 en utførelse i hvilken sporene 16, laget ved stansing i stabelen 14 av blikk for en langstrakt stator 15, er gitt en tverrsnittsform representert ved en brutt linje, mens sporet 17 som er operativt i den ferdige langstrakte stator 15, har en sporvegg 16 som tilsvarer sporveggen 6 på figurene 2 til 4. Sporveggen 16 er produsert ved foring av sporene 16 som opprinnelig er til-stede, d.v.s. de som er vist ved brutte linjer, med et plastmateriale. Dette kan gjøres for eksempel ved å plassere stabelen 14 av blikk som en innsatsdel i en sprøytestøpingsform som har tverrsnittsformen av de endelige spor 17 i området med sporene 16, og som så fores ved hjelpa v en sprøytestøpingsoperasjon, og også, om nødvendig innesluttes fullstendig. Produsering av sporveggene på denne måten har den fordel av statorblikkene blir utstyrt i de kritiske områder med et forholdsvis tykt plastbelegg, slik at korrosjonsskade er pålitelig unngått. Istedenfor sprøytestøpingen, kan andre prosesser for å belegge stabelen 14 av blikk med plast også brukes, så som trykk-gellingsmetoden, kjent som «reaksjon-rein injeksjonsstøping».

En spesiell fordel med stabelen 14 av blikk på figur 5 er også at formen av de stansede spor 16 kan velges uavhengig av formen av den egentlige operative spor 17. Dette gjør det mulig å velge en form for sporene 16 som resulterer i lite svinn ved trinning av stansingen, og som er optimalt tilpasset til de elektriske og/eller magnetiske forhold som er nødvendig i operasjonen av lineærmotoren. Endringer i tverrsnittet og/eller den ytre feorm av lederne 3 kan også lett tas i betraktning ved tilsvarende endring av formingsverktøyet, mens formen av sporene 16, av hvilke konstruksjonen av andre komponenter i lineærmotoren, så som magnetene, sensorene, lineærgeneratorene og lignende, også avhenger, kan alltid forbli uendret. Endelig er det forstått at posisjons-fastsettelsen for lederne 3 ifølge oppfinnelsen kan bli realisert uten å måtte endre den tidligere konvensjonelle feorm av sporene 16.

De fordeler som er beskrevet i forbindelse med figur 5 kan også oppnås ved eksempelutførelsen på figur 6, hvor den endelige form av sporene 21 er oppnådd ved hjelp av to speilsymmetrisk utførte støpte deler 22, 23. En stabel 25 av blikk av den langstrakte stator 26, laget av stanset metallplate-blikk 24, er utstyrt med spor 27 hvis indre kontur tilsvarer sporene 16 på figur 5. De to støpte deler 22 og 23, som for eksempel omfatter sprøytestøpte plastdeler, har en lengde som tilsvarer lengden av sporene 27, og hver av deres ytre vegger har respektive ytre, oppadvendte langsgående fremspring 28 og nedre langsgående fordypninger 29 som er maskinert inn i de ytre vegger. Disse fremspring 28 og fordypninger 29 og de ytre veggområder av de støpte deler 22 og 23 plassert mellom dem er tilpasset presist for å tilsvare de øvre langsgående fordypninger 30 og nedre langsgående fremspring 31 (figurene 5 og 6) respektivt utført i veggene i sporene 16 og 27, og de to veggområdene plassert mellom dem, slik at de kan

skyves inn i sporene 27 i deres lengderetning eller i retning av pilen W (figur 6) og etter at de er fast plassert ikke-roterbart i disse. Dessuten kan de støpte deler 22

og 23 forbindes i veggene i sporene 27 ved et klebemiddel, for også å feste dem i aksiell retning.

De indre vegger 32 av de støpte deler 22, 23 er speilsymmetriske, og er utført slik at i den tilstand i hvilken de skyves inn i sporene 27 av statorstabelen 25, tilsvarer de presis formen av sporveggen 18 (figur 5), rundt hverandre i det øvre området langs en søm 33, og er åpen utover ved den nedre del gjennom en slisse. På grunn av deres speilsymmetri, kan de støpte deler 22 og 23 laget med samme sprøytestøpeverktøy.

Figur 7 viser endelig en utførelse av oppfinnelsen i hvilken de to støpte deler 22 og 23 er forent til en enkelt støpt del 35. Den støpte del 35 har langsgående fremspring 36 og langsgående fordypninger 37 i sne ytre veggområder, som tilsvarer motstående langsgående fordypninger 38 og langsgående fremspring 39 som er laget i sporveggen 40 av en stabel 41 av blikk, ved passende utstansing av de individuelle blikk. Som i eksempelutførelsen på figur 6, definerer en indre vegg av de støpte deler 35 et spor 43, hvis vegg 44 har en kontur som i det vesentlige tilsvarer konturen av veggene 16 eller 18.

I et avvik fra figur 6, har veggen 44 nær sine ytre, slisselignende åpning og på hver side av denne, en bærende skulder 45, som hver strekker seg i lengderetningen av sporet 42. Festet på disse bærende skuldre 45 er det to nedre langsgående kanter 46 av et metallskall 47, som er laget av en tynn metallplate formet til å tilpasse veggen 44. Metallplaten er fortrinnsvis laget av et elastisk fjærende materiale, slik at metallskallet 447 kan presses inn i sporet 43 i retning av pilen som vist på figur 7, til den langsgående kanta 46 låses som med en sperrehake bak de bærende skuldre 45, og som et resultat av hvilket metallskallet 47 er ikke-roterbart festet i sporet 43, og kan ikke lenger falle ut av dette. I dette tilfellet, er den endelige vikling 48 av sporet 43 og den minimale bredde av den ytre slisse 49 derfor bestemt ved formen av metallskallet 47. Anordningen er imidlertid fortrinnsvis laget slik at veggen 44 av den støpte del 35, i området av metallskallet 47, har et tverrsnitt som er øket ved tykkelsen av metallskallet, mens veggen 48 har samme form som veggene 6, 18 og 32.

På figur 7 er også en lending 3 vist skjematisk, som kan presses inn i sporet 43 i retning av pilen på samme måte som beskrevet ovenfor med henvisning til figurene 2 til 4. Utførelsen på figur 7 gir den fordel at platen 10 kan forbindes via metallskallet 47 med en jordledning på en enkel måte (se tysk patentsøknad 195 40 442.4). Når det gjelder den posisjonsmessige fastsetting av lederen 3 i stabelen 41 av blikk, er det ingen forskjeller fra de andre utførelseseksempler.

Dessuten kan de støpte deler 35 naturligvis også brukes uten metallskallet 47, hvis de bærende skuldre 45 er utelatt og tverrsnittet av veggen 44 er dimensjonert tilsvarende.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de utførelseseksempler som er beskrevet, som kan modifiseres på mange måter. Dette er spesielt tilfelle når det gjelder de indre konturer av veggene 6, 18, 32 og 48, som har muligheter for mange variasjoner, og kan avhenge av det spesielle ytre tverrsnitt av vedkommende ledninger 3. Dessuten, i de beskrevne utførelseseksempler som har spor som åpner nedover, er bæreoverflatene 11 som beskrevet i forbindelse med figurene 2 til 4 spesielt viktig for posisjonsfastsettelsen av ledningene 3, mens formen av de øvre halvdeler av sporveggene kan i prinsippet også konstrueres forskjellig etter ønske, og kan for eksempel være mangekantet eller' lignende. Det kan også være fordelaktig å lage kjeden 10 for ledningene 3 av et glidbart materiale, som ville gjøre det lettere å presse ledningene 3 inn i sporene 2 gjennom slissene 7, 49. Endelig er slissene 7, på de steder hvor de har den minste bredde (figur 3) med fordel avgrenset mot utsiden ved veggdelene 50 som utvides i en kileform (figurene 3 og 4) som tjener som innsetningsskråninger, og igjen gjør det lettere å presse ledningene 3 på plass. Tilsvarende, kan metallskallet 47 i området med de langsgående kanter 46 bøyes radielt utover fra det smaleste punkt av slissen 49, hvis bæreskuldrene 45 er plassert nedenfor det minste tverrsnitt, som er klart synlig på figur 7.

Claims (11)

1. En langstrakt stator for en lineærmotor, som har spor (2,17,43) og elastisk deformerbare elektriske ledninger (3) som skal festes i dem, hvor sporenes vegger (6, 18, 32, 48) åpner på utsiden gjennom slisser (7, 49), hvor slissene (7, 49) ved deres smaleste punkter har en bredde som er mindre enn den ytre diameter (d) av ledningene (3), og hvor ledningene (3), på grunn av sin elastiske deformerbarhet, kan presses gjennom slissene (7, 49) inn i sporene (2,

17, 43) og festes der, karakterisert ved at sporveggene (6,18, 32, 49) er utstyrt, i området med slissene (7, 49) med bærende overflater (11) som er tilpasset tverrsnittsformen av ledningene (3).

2. Langstrakt stator ifølge krav 1, karakterisert ved at sporveggene (6, 18, 32, 48) strekker seg over en bue av mer enn 180 grader, og er tilpasset til tverrsnittsformen av ledningene (3).

3. Langstrakt stator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter en stabel (4) av blikk bestående av metallplater (5) og at den endelige form av veggene (6) i sporene (2) som har ledningene (3) er oppnådd hovedsakelig ved å stanse blikkene (5).

4. Langstrakt stator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatteren stabel (14) av blikk bestående av metallplater, og har spor (16) og at den endelige form av veggene (18) i sporene (17) som mottar ledningene er oppnådd ved å fore sporene (16), som er laget ved stansing, ved et plastmateriale.

5. Langstrakt stator ifølge krav 4, karakterisert ved at stabelen (14) av blikk er helt omgitt av et plastmateriale.

6. Langstrakt stator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter en stabel (25,41) av blikk bestående av blikk (24) og har spor (27, 40), og at den endelige form av veggene (32, 44) i sporene som mottar ledningene (3), er oppnådd ved støpte deler (22,23, 35), som er satt inn i sporene (27, 40) laget ved stansing.

7. Langstrakt stator ifølge krav 6, karakterisert ved at sporene og de støpte delene (22, 23, 35) i sin lengderetning har tilpassede fremspring (28, 36) og fordypninger (29, 37) ment for innsetting av de støpte deler (22, 23, 35) i sporene (27, 40), ved hjelp av hvilket fremspring og fordypninger de støpte deler (22, 23, 35) blir holdt i sporene (27, 40) på tvers av lengderetningen ved positiv kontakt.

8. Langstrakt stator ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at de støpte deler (22, 23, 35) er fast forbundet med stabelen (25, 41) av blikk ved en klebeforbindelse.

9. Langstrakt stator ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den endelige form av veggene (48) i sporene (43) som mottar ledningene (3), er oppnådd ved metallskall (47) som i tillegg er satt inn i sporene i en stabel (41) av blikk.

10. Langstrakt stator ifølge krav 9, karakterisert ved at sporene i stabelen (41) av blikk er utstyrt, i området med slissene (49), med bærende skuldre (45) som strekker seg i sporenes lengderetning, og at metallskallene (47) har langsgående kanter (46) ment for å ligge an mot de bærende skuldre.

11. Stabel av blikk for å produsere en langstrakt stator (1, 15, 26) for en lineærmotor, karakterisert ved at den er utført i henhold til ett eller flere av kravene 1 til 10.