WO2012110532A2 - Stator stack, supporting magnet and linear motor of a vehicle of a magnetic-levitation transport system - Google Patents

Stator stack, supporting magnet and linear motor of a vehicle of a magnetic-levitation transport system Download PDF

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WO2012110532A2
WO2012110532A2 PCT/EP2012/052543 EP2012052543W WO2012110532A2 WO 2012110532 A2 WO2012110532 A2 WO 2012110532A2 EP 2012052543 W EP2012052543 W EP 2012052543W WO 2012110532 A2 WO2012110532 A2 WO 2012110532A2
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vehicle
linear motor
magnet
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Stefan BÖGL
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Max Bögl Bauunternehmung GmbH & Co. KG
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings

Definitions

  • the present invention relates to a stator and a support magnet for a linear motor of a vehicle of a maglev train with drive and support function, wherein the fastened on a track stator is composed of a plurality of running in the longitudinal direction of the stator stator laminations and a plurality of mutually parallel grooves for receiving Windings and wherein the attachable to the vehicle support magnet is composed of a plurality of running in the longitudinal direction of the vehicle pole and Pol stipulaten, and form the spaces between successive Polkernen parallel grooves for receiving coils and a linear motor of a vehicle of a magnetic levitation train with a supporting magnet and with stator packages.
  • WO 2009/074128 A2 describes a support and drive system in the manner of a long-stator linear motor.
  • the stator packages which are arranged on the track, have teeth and grooves.
  • the teeth and grooves of the long stator should be arranged at an angle to the cores and the linear generator windings of the carrying magnets provided in these.
  • this oblique arrangement of the teeth and grooves is provided only in the low-speed range, since due to the skew less energy of the linear generator can be generated because the linear generator windings in this case are always only parts of the teeth or grooves of the long stator. In the slow driving areas, this is without significant disadvantage.
  • the oblique position is intended to cause disturbing vibrations, which lead to pitching moments, to be reduced in the low-speed driving range. Even if this may be correct about an axis transverse to the longitudinal direction of the linear motor, nevertheless arise also torques about an axis along the linear motor. As a result, vibrations are generated, which can be annoying both for the ride comfort of the vehicle and for load transmission in the guideway.
  • Object of the present invention is thus to avoid disturbing vibrations by the linear motor.
  • a stator package according to the invention for a linear motor of a vehicle of a magnetic levitation train is composed of a multiplicity of stator laminations extending in the longitudinal direction of the stator pack.
  • Several mutually parallel grooves are provided for receiving windings.
  • the grooves extend in the stator so that they have at least one helix angle and are angled in an arrow shape. Due to the arrow-shaped angling, it is possible that the introduction of force during a crossing of the vehicle or during a relative movement of the stator to the transverse to the longitudinal direction of the stator arranged support magnet or rotor of the linear motor gradually and not abruptly as in an arrangement of grooves transverse to Longitudinal direction of the linear motor takes place.
  • the stator core or the grooves can be designed so that a part of the groove extends transversely to the longitudinal direction of the stator and the rest of the groove is angled. Overall, the groove thus results in an arrow-shaped bend, which already significantly improves the vibration behavior. A further improvement can be achieved in that the groove is formed in such an arrow shape that the legs of the arrow-shaped angled are formed approximately equal and also have a same helix angle. This results in a stator which is largely free of torques and thus already allows quiet driving the vehicle of the maglev train.
  • An inventive support magnet for a linear motor of a vehicle of a maglev train with drive and support function is attached to the vehicle and has a plurality of running in the longitudinal direction of the vehicle pole cores and pole bridges.
  • the spaces between successive pole cores form mutually parallel grooves for receiving coils.
  • the grooves in the support magnet or the coils placed therein have at least one helix angle and are angled in an arrow shape.
  • Such a design of the carrying magnet achieves the same advantages as described above for the stator pack.
  • the force is applied during a crossing of the vehicle or during a relative movement of the stator to the transverse to the longitudinal direction of the stator arranged support magnet or rotor of the linear motor gradually and not abruptly as in an arrangement of grooves transverse to the longitudinal direction of the linear motor.
  • the arrow-shaped angled grooves can be arranged in the stator and the support magnet or only one of the two parts of the linear motor.
  • the grooves extend at least partially in an oblique direction to the longitudinal direction of the stator or support magnet. This causes, in particular in an arrangement of the carrier or rotor magnets causes the edges of the rotor magnets and the edges of the grooves are not abruptly superimposed on each other, but that a gradual emergence arises.
  • the helix angle to the longitudinal direction of the stator core or support magnet is greater than +/- 90 ° and less than +/- 135 °. In this angular range there is a good compromise between energy transfer and reduction of mutual overturning moments. Forces which have to be absorbed by these overturning moments are thus relatively small. In order to eliminate the forces of the tilting moments in a stator or support magnet, it is provided that the sum of the helix angles is substantially zero degrees. As a result, forces which would generate torques cancel each other out.
  • Means are preferably provided in order to be able to fasten the stator pack to a guideway carrier of a guideway.
  • a guideway carrier of a guideway For this purpose, either mounting grooves or holes in the stator are present, in which fasteners, such as bolts or sliding blocks can intervene. Are these fasteners already provided on the stator, so unnecessary additional components that would have to be made available separately.
  • the individual stator laminations are shaped such that they have a cross section of the groove. If the groove in which the windings are accommodated is imaged in the individual stator lamination and several of the stator lamination plates are pressed against each other, the result is the groove for accommodating the windings.
  • a more or less staggered mounting of the same stator laminations to each other creates a groove which runs more or less obliquely to the longitudinal direction of the stator.
  • the end faces, on which the stator packs are mounted with a subsequent stator to the track, are formed according to the course of the groove and adapt to the subsequent stator ideal.
  • stator laminations have substantially the same shape and are arranged offset to one another corresponding to arrow-shaped grooves, a very simple production of the stator packs is possible.
  • staggered arrangement There are almost any shapes possible by the staggered arrangement. It is essential, however, that the windings can still be guided through the groove and bent as needed.
  • the grooves are angled in an arrow shape in such a way that the adjacent windings or coils laid therein are substantially seamlessly aligned in their effect, in particular overlapping one another. It is hereby created a drive, which can be done particularly smoothly and free of tilting moments.
  • the arrowhead of the groove is arranged substantially centrally of the stator or support magnet.
  • the groove thus runs in the stator or carrier magnet largely symmetrical to the longitudinal axis. Torques about the longitudinal axis of the stator or carrier magnet thus carried out balanced so that they largely cancel each other.
  • a linear motor according to the invention of a vehicle of a magnetic levitation train having a carrying magnet and stator packs which are composed of a multiplicity of stator laminations extending in the longitudinal direction of the stator pack has a plurality of mutually parallel grooves in the stator pack for receiving windings or in the carrying magnet for accommodating inductors on.
  • the grooves extend at least partially in an oblique direction to the longitudinal axis of the stator or support magnets.
  • the support magnets are composed of a plurality of extending in the longitudinal direction of the vehicle pole and Pol viten, wherein the spaces between successive Polkernen form mutually parallel grooves for receiving coils.
  • the coils are filed in the grooves arrow-shaped angled.
  • the sum of the helix angles is essentially zero. Tilting moments, which would arise through oblique windings or coils, are thereby mutually balanced.
  • the vehicle is thus very quiet and the power transmission is very continuous and smooth. Furthermore is the introduction of force to the carrier and the vehicle, which carry the components of the linear motor, balanced so that no unnecessary forces from the vehicle or the carrier during operation of the maglev must be taken and an interpretation of the respective components should be strong accordingly.
  • the grooves are angled in accordance with the Statorpakt or supporting magnet of the preceding claims. This results in the advantages described above.
  • the helix angles of the grooves are preferably changed several times within the length of the support magnet. If the change is made in such a way that a support magnet also has a sum of helix angles in the longitudinal direction which is substantially zero, then the drive is also very balanced and quiet with respect to torques running transversely to the longitudinal direction of the linear motors.
  • stator packets or supporting magnets which generate different torques are lined up.
  • the carrying magnet which is associated with the stator packs with different torque generation, of a length which covers so many stator packs that altogether cancel the torques, this makes possible a particularly trouble-free and quiet driving operation.
  • the carrying magnets may be particularly advantageous in this case if the carrying magnets have an even multiple length of the stator pacts.
  • adjacent stator packets overlap each other like an arrow. As a result, a largely unnoticeable drive across adjacent stator packets is possible.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a magnetic levitation railway
  • FIG. 2 shows an illustration of the tilting moments with oblique toothing
  • FIG. 5a shows the arrangement of arrow-shaped stator packets
  • Fig. 5b shows another sequence of arrow-shaped stator packets
  • FIG. 6 is a perspective view of an arrow-shaped stator core
  • FIG. 7a shows the top view of an arrow-shaped stator core with winding
  • FIG. 7b is a front view of a stator pack of FIG. 7a;
  • FIG. 7c shows the side view of a stator packet according to FIG. 7a;
  • Fig. 8 juxtaposed stator laminations of a stator core
  • Fig. 9a is a longitudinal section through a portion of a support magnet
  • Fig. 9b is a plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the prior art
  • Fig. 9c is a plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the invention.
  • FIG. 1 shows a front view of an example of a magnetic levitation railway.
  • a vehicle 1 is guided on a carrier 2.
  • the carrier 2 has on the underside of its upper flange as part of a linear motor stator 3.
  • the stator 3 are provided with windings 4.
  • Stator package 3 cooperates with a support magnet or rotor 5, which is arranged on the vehicle 1.
  • the linear motor consists inter alia of the stator 3 with the winding 4 and the rotor 5.
  • FIG. 2 shows a stator packet 3 and a rotor 5 sketched.
  • the stator 3 has teeth 6 and grooves 7.
  • the teeth 6 and grooves 7 are arranged at a certain angle to the longitudinal extent in the Y direction of the stator 3. With the laid in the grooves 7, not shown windings of the rotor 5 acts together. Due to the oblique arrangement of tooth 6 and groove 7 and the corresponding windings, the rotor experiences 5 torques in the direction of the double arrows.
  • the rotor 5 is rotated when passing over the stator 3 both about an axis in the X direction and about an axis in the Y direction and leads to forces which must be taken on the one hand by the vehicle 1 and on the other hand by the carrier 2.
  • the aim of the present invention is to avoid these torques as much as possible or at least to neutralize them with respect to effects on the vehicle 1 and the carrier 2.
  • Figure 3a shows an embodiment according to the present invention, according to which the forces on the vehicle are largely compensated. This takes place, on the one hand, by using stator packs 3, which have a simple set of teeth 6 or grooves 7. Successive stator packets 3 along the travel path of the magnetic levitation train have restrictions, which have a mirrored to the previous stator 3 stacking angle. If the rotor 5 has a length of two stator 3, it is always balanced with respect to its lateral forces generating torques about an axis in the X direction.
  • maglev train has two parallel linear drives, then it may be advantageous to provide an embodiment of the helix angles according to the exemplary embodiment of FIG. 3b.
  • torques which are generated about the X axis of a linear drive are compensated with the torques opposing the first torques about the X axis of the other linear drive.
  • the vehicle is thereby particularly quiet and comfortable to drive.
  • the individual stator packs merely have a simple offset, the opposing stator packs of the two linear drives together have an arrow-shaped configuration, as a result of which no torque acts on the vehicle 1 about the X axis.
  • stator packages 3 following one another in a linear drive with respect to their helix angle, as shown in FIG. 3 a, but also to mirror opposing stator packets. The forces occurring thereby are minimized.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a stator packet 3 of another embodiment.
  • parts of the teeth 6 and grooves 7 are executed at right angles to the longitudinal extent of the stator 3 and the remaining parts of the teeth 6 and grooves 7 are arranged obliquely.
  • the resistors when driving over the transverse oriented sections of the grooves or teeth 6, 7 are relatively low and thus only slightly disturbing.
  • the legs of the toothing, which are aligned transversely to the longitudinal extent can be made longer or shorter.
  • FIG. 5a shows arrow-shaped toothings of the stator packets 3.
  • the arrow-shaped toothings are directed counter to one another in the course of the linear drive. This also makes it possible to avoid effects which could occur with a one-sided toothing, in particular if the rotor 5 projects beyond two such stator packets 3. It is therefore advantageous if the carrying magnet 5 has a length I which corresponds to the length of two stator packets.
  • FIG. 5b A particularly preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 5b.
  • the sweep of successive stator packets 3 is rectified.
  • the attachment of the windings 4 is hereby simplified, since they can equally extend over the joints of the stator 3.
  • FIG. 6 shows a stator packet with arrow-shaped teeth 6 and grooves 7 in a perspective view.
  • the stator 3 here has teeth 6, which have undercuts 10.
  • the windings 4 are fastened during assembly behind the undercuts 10 by clamping. Special fasteners are not required here. Tips 1 1 the Arrow-shaped teeth 6 are rounded, so that the winding 4 can be laid without kinking. Run through the stator 3 bores 12 through which 3 bolts or screws can be performed during assembly of the stator with which the stator 3 can be screwed to brackets.
  • FIG. 7 a shows a plan view of a stator packet 3 similar to FIG. 6, which is fastened in a holder 13.
  • the holder 13 consists for example of an angle iron, which can be screwed on the one hand with screws 14 to the support 2 and on the other hand fastened with screws 15, the stator 3.
  • the windings 4 are pressed.
  • the windings 4 consist of three strings, which guide the three phases of the drive.
  • the stator core 3 is also adapted in its base surface to the course of the teeth 6 or grooves 7. Accordingly, it has at one end a pear-shaped tip and at the other end an arrow-shaped incision.
  • two successive stator packs 3 engage in one another accordingly, so that a continuous drive can take place.
  • Figures 7b and 7c show a front view and a side view of the arrangement similar to Figure 7a for clarity.
  • the turns 4 are bent out of the plane of the grooves 7 in their lateral reversal areas, so that they can be guided past each other and can be reintroduced into the groove 7 predetermined for the individual winding 4.
  • FIG 8 is outlined how individual stator laminations 16 are joined together to give the desired shape of the stator 3.
  • Each of the stator laminations 16 corresponds to the basic shape of the stator core 3. It accordingly has teeth 6 and grooves 7. If the stator lappets 16 are connected to one another flush at their ends, then a groove 7 would result, which extends transversely to the longitudinal extension of the stator 3.
  • the stator plates 16, however, are arranged slightly offset from one another. This results in a skewing of the groove 7. By the offset of the stator plates 16 is brought back from the center of the stator 3 back to the starting position, creates an arrow-shaped design of the stator 3.
  • FIG 9a shows a longitudinal section through a section of a supporting magnet 5.
  • the carrying magnet 5 has poles with pole cores 17 and pole bridges 18.
  • the Polkerne 17 associated with a pole bridge 18 form by their distance from each other a groove 19.
  • In the groove 19 is a part of a coil 20 which surrounds Polkerne 17.
  • the force applied by the coil 20 generates an attraction of the stator 3 arranged above the support magnet 5 (see Figure 2).
  • FIG. 9b shows the plan view of a section of a support magnet 5 of FIG. 9a according to the prior art. It can be seen that the coils 20 surround the respective pole cores 17.
  • the coils 20 of the prior art have approximately the shape of a rounded square. The coil generate during the movement of the support magnet along the stator 3 abrupt forces, which can lead to a restless ride of the vehicle and to noise pollution.
  • One way to remedy this disadvantage was created by the above-described arrow-shaped design of the windings 4 of the stator 3.
  • FIG. 9c This figure schematically illustrates the plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the invention.
  • the coils 20 ' are angled in the shape of an arrow, so that the transition from one coil 20' to an adjacent coil 20 'takes place continuously and not abruptly.
  • the pole cores 17 these are designed so that the groove 19 is also Pfeilfeformig.
  • the arrow-shaped guidance of the coils 20 ' is essential.
  • Both the arrow-shaped guidance of the windings 4 of the stator 3 and the arrow-shaped guidance of the coils 20 ' can be realized individually or combined with each other. It is advantageous if the sweeps do not correspond to each other, but in turn occupy a predetermined angle to each other.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Thus, in particular other locations of the arrangement of the stator 3 on the carrier 2, in particular in other configurations of the carrier 2 are possible. Likewise, other mounting options of Statorwovene and runners are possible, which may also be designed differently than sketched here.
  • the shape of the windings 4 or coils 20 ' may be different than shown here. For example, not endless winding wires are required, but loops can also be used.

Abstract

A stator stack for a linear motor of a vehicle (1) of a magnetic-levitation transport system with a driving and supporting function can be fastened to a travel path and comprises a large number of stator laminations (16) running in the longitudinal direction of the stator stack (3). Said stator stack has a plurality of slots (7) running parallel to one another for accommodating windings (4). The slots (7) in the stator stack (3) have at least a skew angle and have an angled profile in the form of an arrow. A corresponding supporting magnet can be fastened to the vehicle (1) and comprises a large number of pole cores (17) and pole bridges (18) running in the longitudinal direction of the vehicle (1). The interspaces between successive pole cores (17) form slots (19) running parallel to one another for accommodating coils (20'). The slots (19) and/or the coils (20') in the supporting magnet (5) have at least one skew angle and have an angled profile in the form of an arrow. A linear motor has corresponding stator stacks (3) and/or supporting magnets (5).

Description

Statorpaket, Traqmaqnet und Linearmotor eines Fahrzeuges einer  Stator package, Traqmaqnet and linear motor of a vehicle
Magnetschwebebahn  maglev
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorpaket sowie einen Tragmagneten für einen Linearmotor eines Fahrzeuges einer Magnetschwebebahn mit Antriebs- und Tragfunktion, wobei das auf einem Fahrweg befestigbare Statorpaket aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Statorpaketes verlaufenden Statorblechen zusammengesetzt ist und mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten zur Aufnahme von Wicklungen aufweist und wobei der an dem Fahrzeug befestigbare Tragmagnet aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende Polkerne und Polbrücken zusammengesetzt ist, und die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Polkernen parallel zueinander verlaufende Nuten zur Aufnahme von Spulen bilden sowie einen Linearmotor eines Fahrzeuges einer Magnetschwebebahn mit einem Tragmagneten und mit Statorpaketen. The present invention relates to a stator and a support magnet for a linear motor of a vehicle of a maglev train with drive and support function, wherein the fastened on a track stator is composed of a plurality of running in the longitudinal direction of the stator stator laminations and a plurality of mutually parallel grooves for receiving Windings and wherein the attachable to the vehicle support magnet is composed of a plurality of running in the longitudinal direction of the vehicle pole and Polbrücken, and form the spaces between successive Polkernen parallel grooves for receiving coils and a linear motor of a vehicle of a magnetic levitation train with a supporting magnet and with stator packages.
Linearantriebe für Magnetschwebebahnen sind vielfältig bekannt. Beispielsweise ist aus der WO 2009/074128 A2 ein Trag- und Antriebssystem nach Art eines Langstatorlinearmotors beschrieben. Die Statorpakete, welche an dem Fahrweg angeordnet sind, weisen Zähne und Nuten auf. In Langsamfahrbereichen sollen die Zähne und Nuten des Langstators schräg zu den Kernen und den in diesen vorgesehenen Lineargeneratorwicklungen der Tragmagnete angeordnet sein. Diese schräge Anordnung der Zähne und Nuten ist allerdings nur im Langsamfahrbereich vorgesehen, da aufgrund der Schrägung weniger Energie des Lineargenerators erzeugbar ist, weil die Lineargeneratorwicklungen in diesem Fall immer nur Teilen der Zähne bzw. Nuten des Langstators gegenüber stehen. In den Langsamfahrbereichen ist dies ohne wesentlichen Nachteil. Die Schrägstellung soll dagegen bewirken, dass störende Schwingungen, die zu Nickmomenten führen, im Langsamfahrbereich reduziert werden. Auch wenn dies um eine Achse quer zur Längsrichtung des Linearmotors richtig sein mag, so entstehen dennoch auch Drehmomente um eine Achse längs des Linearmotors. Hierdurch werden auch Schwingungen erzeugt, welche sowohl für den Fahrkomfort des Fahrzeuges als auch zur Lastübertragung in den Fahrwegträger störend sein können. Linear drives for magnetic levitation trains are widely known. For example, WO 2009/074128 A2 describes a support and drive system in the manner of a long-stator linear motor. The stator packages, which are arranged on the track, have teeth and grooves. In slow travel areas, the teeth and grooves of the long stator should be arranged at an angle to the cores and the linear generator windings of the carrying magnets provided in these. However, this oblique arrangement of the teeth and grooves is provided only in the low-speed range, since due to the skew less energy of the linear generator can be generated because the linear generator windings in this case are always only parts of the teeth or grooves of the long stator. In the slow driving areas, this is without significant disadvantage. On the other hand, the oblique position is intended to cause disturbing vibrations, which lead to pitching moments, to be reduced in the low-speed driving range. Even if this may be correct about an axis transverse to the longitudinal direction of the linear motor, nevertheless arise also torques about an axis along the linear motor. As a result, vibrations are generated, which can be annoying both for the ride comfort of the vehicle and for load transmission in the guideway.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit störende Schwingungen durch den Linearmotor zu vermeiden. Object of the present invention is thus to avoid disturbing vibrations by the linear motor.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Statorpaket, einen Tragmagneten und einen Linearmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. The object is achieved by a stator, a support magnet and a linear motor with the features of the independent claims.
Ein erfindungsgemäßes Statorpaket für einen Linearmotor eines Fahrzeuges einer Magnetschwebebahn ist aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Statorpaketes verlaufenden Statorblechen zusammengesetzt. Mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten sind dabei zur Aufnahme von Wicklungen vorgesehen. Die Nuten verlaufen in dem Statorpaket derart, dass sie zumindest einen Schrägungswinkel aufweisen und pfeilförmig abgewinkelt sind. Durch die pfeilförmige Abwinkelung ist es möglich, dass die Krafteinleitung bei einer Überfahrt des Fahrzeuges bzw. bei einer Relativbewegung von dem Statorpaket zu dem quer zur Längsrichtung des Statorpaketes angeordneten Tragmagneten bzw. Läufer des Linearmotors allmählich und nicht schlagartig wie bei einer Anordnung der Nuten quer zur Längsrichtung des Linearmotors erfolgt. Das Statorpaket bzw. die Nuten können dabei so ausgeführt sein, dass ein Teil der Nut quer zur Längsrichtung des Statorpakets verläuft und der Rest der Nut abgewinkelt ist. Insgesamt ergibt die Nut somit eine pfeilförmige Abwinkelung, welche das Schwingungsverhalten bereits deutlich verbessert. Eine weitere Verbesserung lässt sich dadurch erzielen, dass die Nut derart pfeilförmig ausgebildet ist, dass die Schenkel der pfeilförmigen Abwinkelung etwa gleich ausgebildet sind und auch einen gleichen Schrägungswinkel aufweisen. Hierdurch entsteht ein Statorpaket welches an sich weitgehend frei von Drehmomenten ist und bereits hierdurch einen ruhigen Fahrbetrieb des Fahrzeuges der Magnetschwebebahn ermöglicht. Ein erfindungsgemäßer Tragmagnet für einen Linearmotor eines Fahrzeuges einer Magnetschwebebahn mit Antriebs- und Tragfunktion ist an dem Fahrzeug befestigt und weist eine Vielzahl von in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende Polkerne und Polbrücken auf. Die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Polkernen bilden parallel zueinander verlaufende Nuten zur Aufnahme von Spulen. Die Nuten in dem Tragmagneten bzw. die darin verlegten Spulen weisen zumindest einen Schrägungswinkel auf und verlaufen pfeilförmig abgewinkelt. Durch eine derartig ausgeführte Ausbildung des Tragmagneten werden die selben Vorteile wie zuvor für das Statorpaket beschrieben erreicht. Auch hierbei erfolgt die Krafteinleitung bei einer Überfahrt des Fahrzeuges bzw. bei einer Relativbewegung von dem Statorpaket zu dem quer zur Längsrichtung des Statorpaketes angeordneten Tragmagneten bzw. Läufer des Linearmotors allmählich und nicht schlagartig wie bei einer Anordnung der Nuten quer zur Längsrichtung des Linearmotors. Die pfeilförmig abgewinkelten Nuten können bei dem Statorpaket und bei dem Tragmagneten oder aber nur bei einem von beiden Teilen des Linearmotors angeordnet sein. A stator package according to the invention for a linear motor of a vehicle of a magnetic levitation train is composed of a multiplicity of stator laminations extending in the longitudinal direction of the stator pack. Several mutually parallel grooves are provided for receiving windings. The grooves extend in the stator so that they have at least one helix angle and are angled in an arrow shape. Due to the arrow-shaped angling, it is possible that the introduction of force during a crossing of the vehicle or during a relative movement of the stator to the transverse to the longitudinal direction of the stator arranged support magnet or rotor of the linear motor gradually and not abruptly as in an arrangement of grooves transverse to Longitudinal direction of the linear motor takes place. The stator core or the grooves can be designed so that a part of the groove extends transversely to the longitudinal direction of the stator and the rest of the groove is angled. Overall, the groove thus results in an arrow-shaped bend, which already significantly improves the vibration behavior. A further improvement can be achieved in that the groove is formed in such an arrow shape that the legs of the arrow-shaped angled are formed approximately equal and also have a same helix angle. This results in a stator which is largely free of torques and thus already allows quiet driving the vehicle of the maglev train. An inventive support magnet for a linear motor of a vehicle of a maglev train with drive and support function is attached to the vehicle and has a plurality of running in the longitudinal direction of the vehicle pole cores and pole bridges. The spaces between successive pole cores form mutually parallel grooves for receiving coils. The grooves in the support magnet or the coils placed therein have at least one helix angle and are angled in an arrow shape. Such a design of the carrying magnet achieves the same advantages as described above for the stator pack. Again, the force is applied during a crossing of the vehicle or during a relative movement of the stator to the transverse to the longitudinal direction of the stator arranged support magnet or rotor of the linear motor gradually and not abruptly as in an arrangement of grooves transverse to the longitudinal direction of the linear motor. The arrow-shaped angled grooves can be arranged in the stator and the support magnet or only one of the two parts of the linear motor.
Vorzugsweise verlaufen die Nuten zumindest teilweise in schräger Richtung zur Längsrichtung des Statorpaketes bzw. Tragmagneten. Hierdurch wird insbesondere bei einer Anordnung der Trag- bzw. Läufermagnete bewirkt, dass die Kanten der Läufermagnete und die Kanten der Nuten nicht schlagartig einander überlagern, sondern dass ein allmähliches Auflaufen entsteht. Preferably, the grooves extend at least partially in an oblique direction to the longitudinal direction of the stator or support magnet. This causes, in particular in an arrangement of the carrier or rotor magnets causes the edges of the rotor magnets and the edges of the grooves are not abruptly superimposed on each other, but that a gradual emergence arises.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schrägungswinkel zur Längsrichtung des Statorpaketes bzw. Tragmagneten größer +/- 90° und kleiner +/-135° ist. In diesem Winkelbereich ergibt sich ein guter Kompromiss zwischen Energieübertragung und Reduzierung der gegenseitigen Kippmomente. Kräfte welche durch diese Kippmomente aufgefangen werden müssen, sind hierdurch relativ gering. Um die Kräfte der Kippmomente in einem Statorpaket bzw. Tragmagneten zu eliminieren, ist vorgesehen, dass die Summe der Schrägungswinkel im Wesentlichen Null Grad ist. Hierdurch heben sich Kräfte, welche Drehmomente erzeugen würden, gegenseitig auf. It is particularly advantageous if the helix angle to the longitudinal direction of the stator core or support magnet is greater than +/- 90 ° and less than +/- 135 °. In this angular range there is a good compromise between energy transfer and reduction of mutual overturning moments. Forces which have to be absorbed by these overturning moments are thus relatively small. In order to eliminate the forces of the tilting moments in a stator or support magnet, it is provided that the sum of the helix angles is substantially zero degrees. As a result, forces which would generate torques cancel each other out.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um das Statorpaket an einem Fahrwegträger eines Fahrwegs befestigen zu können. Hierzu sind entweder Befestigungsnuten oder Löcher in dem Statorpaket vorhanden, in welche Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise Bolzen oder Nutsteine eingreifen können. Sind diese Befestigungsmittel bereits am Statorpaket vorgesehen, so erübrigen sich weitere Bauteile, welche separat zur Verfügung gestellt werden müssten. Means are preferably provided in order to be able to fasten the stator pack to a guideway carrier of a guideway. For this purpose, either mounting grooves or holes in the stator are present, in which fasteners, such as bolts or sliding blocks can intervene. Are these fasteners already provided on the stator, so unnecessary additional components that would have to be made available separately.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Statorbleche so geformt sind, dass sie einen Querschnitt der Nut aufweisen. Ist die Nut, in welche die Wicklungen aufgenommen werden in dem einzelnen Statorblech abgebildet und werden mehrere der Statorblechen aneinandergepresst, so ergibt sich die Nut zur Aufnahme der Wicklungen. Durch ein mehr oder weniger zueinander versetztes Montieren der gleichen Statorbleche aneinander, entsteht eine Nut, welche mehr oder weniger schräg zur Längsrichtung des Statorpaketes verläuft. Auch die Stirnseiten, an welchen die Statorpakete mit einem nachfolgendem Statorpaket an den Fahrweg montiert werden, werden entsprechend dem Verlauf der Nut gebildet und passen sich an das nachfolgende Statorpaket ideal an. It is particularly advantageous if the individual stator laminations are shaped such that they have a cross section of the groove. If the groove in which the windings are accommodated is imaged in the individual stator lamination and several of the stator lamination plates are pressed against each other, the result is the groove for accommodating the windings. By a more or less staggered mounting of the same stator laminations to each other, creates a groove which runs more or less obliquely to the longitudinal direction of the stator. The end faces, on which the stator packs are mounted with a subsequent stator to the track, are formed according to the course of the groove and adapt to the subsequent stator ideal.
Insbesondere wenn die einzelnen Statorbleche im Wesentlichen die selbe Form aufweisen und entsprechend zu pfeilförmig verlaufenden Nuten zueinander versetzt angeordnet sind, ist eine sehr einfache Herstellung der Statorpakete möglich. Es sind nahezu beliebige Formen durch die versetzte Anordnung möglich. Wesentlich ist dabei aber, dass die Wicklungen noch durch die Nut geführt und bei Bedarf entsprechend gebogen werden kann. Vorzugsweise sind die Nuten derart pfeilförmig abgewinkelt, dass sich die darin verlegten benachbarten Wicklungen bzw. Spulen in ihrer Wirkung im Wesentlichen nahtlos aneinander reihen, insbesondere einander überlappen. Es wird hierdurch ein Antrieb geschaffen, welcher besonders ruckfrei und frei von Kippmomenten erfolgen kann. In particular, when the individual stator laminations have substantially the same shape and are arranged offset to one another corresponding to arrow-shaped grooves, a very simple production of the stator packs is possible. There are almost any shapes possible by the staggered arrangement. It is essential, however, that the windings can still be guided through the groove and bent as needed. Preferably, the grooves are angled in an arrow shape in such a way that the adjacent windings or coils laid therein are substantially seamlessly aligned in their effect, in particular overlapping one another. It is hereby created a drive, which can be done particularly smoothly and free of tilting moments.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Pfeilspitze der Nut im Wesentlichen mittig des Statorpaketes bzw. Tragmagneten angeordnet ist. Die Nut verläuft somit in dem Statorpakt bzw. Tragmagneten weitgehend symmetrisch zur Längsachse. Drehmomente um die Längsachse des Statorpaketes bzw. Tragmagneten erfolgen somit derart ausgeglichen, dass sie einander weitgehend aufheben. It is particularly advantageous if the arrowhead of the groove is arranged substantially centrally of the stator or support magnet. The groove thus runs in the stator or carrier magnet largely symmetrical to the longitudinal axis. Torques about the longitudinal axis of the stator or carrier magnet thus carried out balanced so that they largely cancel each other.
Ein erfindungsgemäßer Linearmotor eines Fahrzeugs einer Magnetschwebebahn mit einem Tragmagneten und mit Statorpaketen, die aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Statorpaketes verlaufenden Statorblechen zusammengesetzt sind, weist mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten in dem Statorpaket zur Aufnahme von Wicklungen bzw. in den Tragmagneten zur Aufnahme von Spulen auf. Die Nuten verlaufen zumindest teilweise in schräger Richtung zur Längsachse der Statorpakete bzw. Tragmagnete. Die Tragmagnete sind aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Polkernen und Polbrücken zusammengesetzt, wobei die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Polkernen parallel zueinander verlaufende Nuten zur Aufnahme von Spulen bilden. Die Spulen sind in den Nuten pfeilförmig gewinkelt abgelegt. A linear motor according to the invention of a vehicle of a magnetic levitation train having a carrying magnet and stator packs which are composed of a multiplicity of stator laminations extending in the longitudinal direction of the stator pack has a plurality of mutually parallel grooves in the stator pack for receiving windings or in the carrying magnet for accommodating inductors on. The grooves extend at least partially in an oblique direction to the longitudinal axis of the stator or support magnets. The support magnets are composed of a plurality of extending in the longitudinal direction of the vehicle pole and Polbrücken, wherein the spaces between successive Polkernen form mutually parallel grooves for receiving coils. The coils are filed in the grooves arrow-shaped angled.
Bezüglich der Länge des Tragmagneten dieses Linearmotors oder eines o- der mehrerer mit diesem zusammenwirkender Linearmotoren ist die Summe der Schrägungswinkel im Wesentlichen Null. Kippmomente, welche durch schräg verlaufende Wicklungen bzw. Spulen entstehen würden, werden hierdurch gegenseitig ausgeglichen. Das Fahrzeug fährt somit besonders ruhig und die Kraftübertragung erfolgt sehr kontinuierlich und ruckfrei. Außerdem ist die Krafteinleitung auf den Träger und das Fahrzeug, welche die Komponenten des Linearmotors tragen, ausgeglichen, sodass keine unnötigen Kräfte von dem Fahrzeug oder dem Träger beim Betrieb der Magnetschwebebahn aufgenommen werden müssen und eine Auslegung der jeweiligen Komponenten entsprechend stark erfolgen müsste. With regard to the length of the supporting magnet of this linear motor or one or more of several linear motors cooperating therewith, the sum of the helix angles is essentially zero. Tilting moments, which would arise through oblique windings or coils, are thereby mutually balanced. The vehicle is thus very quiet and the power transmission is very continuous and smooth. Furthermore is the introduction of force to the carrier and the vehicle, which carry the components of the linear motor, balanced so that no unnecessary forces from the vehicle or the carrier during operation of the maglev must be taken and an interpretation of the respective components should be strong accordingly.
Vorteilhafterweise sind die Nuten gemäß dem Statorpakt bzw. Tragmagneten der vorhergehenden Ansprüche abgewinkelt. Hierdurch ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile. Advantageously, the grooves are angled in accordance with the Statorpakt or supporting magnet of the preceding claims. This results in the advantages described above.
Um zu vermeiden, dass Kippmomente um eine Achse quer zur Längsrichtung des Statorpaketes bzw. Tragmagneten auftreten, ist vorgesehen, dass die Schrägungswinkel der Nuten innerhalb der Länge des Tragmagneten vorzugsweise mehrfach geändert sind. Erfolgt die Änderung derart, dass ein Tragmagnet auch in Längsrichtung gesehen eine Summe von Schrägungs- winkeln aufweist, welche im Wesentlichen Null ist, so ist der Antrieb auch bzgl. quer zur Längsrichtung der Linearmotoren verlaufender Drehmomente sehr ausgeglichen und ruhig. In order to avoid that tilting moments occur about an axis transverse to the longitudinal direction of the stator core or support magnet, it is provided that the helix angles of the grooves are preferably changed several times within the length of the support magnet. If the change is made in such a way that a support magnet also has a sum of helix angles in the longitudinal direction which is substantially zero, then the drive is also very balanced and quiet with respect to torques running transversely to the longitudinal direction of the linear motors.
Ist das Statorpaket nicht bereits an sich ausgeglichen bzgl. der erzeugten Drehmomente um die Längs- oder Querachse, so ist es vorteilhaft, wenn Statorpakete bzw. Tragmagnete, welche unterschiedliche Drehmomente erzeugen, aneinander gereiht werden. Ist der Tragmagnet, welcher den Statorpaketen mit unterschiedlichen Drehmomenterzeugungen zugeordnet ist, von einer Länge, welche so viele Statorpakete überdeckt, dass sich insgesamt die Drehmomente wieder aufheben, so ist hierdurch ein besonders störungsfreier und ruhiger Fahrbetrieb möglich. Je nach Ausführung der Statorpakete kann es hierbei besonders vorteilhaft sein, wenn die Tragmagnete eine geradzahlige mehrfache Länge der Statorpakte aufweisen. Vorteilhafterweise überlappen benachbarte Statorpakete einander pfeilför- mig. Hierdurch ist ein weitgehend unmerklicher Antrieb über benachbarte Statorpakete hinweg möglich. If the stator packet is not already balanced in terms of the generated torques about the longitudinal or transverse axis, it is advantageous if stator packets or supporting magnets which generate different torques are lined up. If the carrying magnet, which is associated with the stator packs with different torque generation, of a length which covers so many stator packs that altogether cancel the torques, this makes possible a particularly trouble-free and quiet driving operation. Depending on the design of the stator packs, it may be particularly advantageous in this case if the carrying magnets have an even multiple length of the stator pacts. Advantageously, adjacent stator packets overlap each other like an arrow. As a result, a largely unnoticeable drive across adjacent stator packets is possible.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt: Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. It shows:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Magnetschwebebahn; Fig. 1 is a schematic diagram of a magnetic levitation railway;
Fig. 2 eine Darstellung der Kippmomente bei schräger Verzahnung; FIG. 2 shows an illustration of the tilting moments with oblique toothing; FIG.
Fig. 3 eine Aneinanderreihung verschiedener Statorpakete; 3 shows a juxtaposition of different stator packets;
Fig. 4 ein pfeilförmiges Statorpaket; 4 shows an arrow-shaped stator packet;
Fig. 5a die Aneinanderreihung pfeilförmiger Statorpakete; FIG. 5a shows the arrangement of arrow-shaped stator packets; FIG.
Fig. 5b eine andere Aneinanderreihung pfeilförmiger Statorpakete; Fig. 5b shows another sequence of arrow-shaped stator packets;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines pfeilförmigen Statorpaketes; 6 is a perspective view of an arrow-shaped stator core;
Fig. 7a die Draufsicht auf ein pfeilförmiges Statorpaket mit Wicklung; 7a shows the top view of an arrow-shaped stator core with winding;
Fig. 7b die Vorderansicht eines Statorpaketes der Figur 7a; FIG. 7b is a front view of a stator pack of FIG. 7a; FIG.
Fig. 7c die Seitenansicht eines Statorpaketes gemäß Figur 7a; FIG. 7c shows the side view of a stator packet according to FIG. 7a; FIG.
Fig. 8 aneinander gereihte Statorbleche eines Statorpaketes; Fig. 8 juxtaposed stator laminations of a stator core;
Fig. 9a einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Tragmagneten; Fig. 9b die Draufsicht auf einen Abschnitt eines Tragmagneten der Figur 9a gemäß Stand der Technik und Fig. 9a is a longitudinal section through a portion of a support magnet; Fig. 9b is a plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the prior art and
Fig. 9c die Draufsicht auf einen Abschnitt eines Tragmagneten der Figur 9a gemäß der Erfindung. Fig. 9c is a plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the invention.
Figur 1 zeigt eine Vorderansicht eines Beispiels einer Magnetschwebebahn. Ein Fahrzeug 1 ist an einem Träger 2 geführt. Der Träger 2 weist an der Unterseite seines Obergurtes als Teil eines Linearmotors Statorpakete 3 auf. Die Statorpakete 3 sind mit Wicklungen 4 versehen. Statorpaket 3 wirkt mit einem Tragmagnet bzw. Läufer 5 zusammen, welcher an dem Fahrzeug 1 angeordnet ist. Der Linearmotor besteht unter anderem aus dem Statorpaket 3 mit der Wicklung 4 und dem Läufer 5. Es sind Tragmagnete integriert, welche das Fahrzeug 1 in einem Schwebezustand halten und über die Linearantriebseinheit in eine Vorwärtsbewegung versetzen. FIG. 1 shows a front view of an example of a magnetic levitation railway. A vehicle 1 is guided on a carrier 2. The carrier 2 has on the underside of its upper flange as part of a linear motor stator 3. The stator 3 are provided with windings 4. Stator package 3 cooperates with a support magnet or rotor 5, which is arranged on the vehicle 1. The linear motor consists inter alia of the stator 3 with the winding 4 and the rotor 5. There are supporting magnets integrated, which hold the vehicle 1 in a floating state and put on the linear drive unit in a forward movement.
In Figur 2 ist ein Statorpaket 3 und ein Läufer 5 skizziert dargestellt. Das Statorpaket 3 weist Zähne 6 und Nuten 7 auf. Die Zähne 6 und Nuten 7 sind unter einem bestimmten Winkel zur Längserstreckung in Y-Richtung des Statorpaketes 3 angeordnet. Mit den in den Nuten 7 verlegten, hier nicht dargestellten Wicklungen wirkt der Läufer 5 zusammen. Durch die schräge Anordnung von Zahn 6 und Nut 7 und den entsprechenden Wicklungen erfährt der Läufer 5 Drehmomente in Richtung der Doppelpfeile. Dabei wird der Läufer 5 beim Überfahren des Statorpaketes 3 sowohl um eine Achse in X-Richtung als auch um eine Achse in Y-Richtung verdreht und führt zu Kräften, welche einerseits von dem Fahrzeug 1 und andererseits von dem Träger 2 aufgenommen werden müssen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es diese Drehmomente möglichst zu vermeiden oder zumindest in Bezug auf Auswirkungen auf das Fahrzeug 1 und den Träger 2 zu neutralisieren. FIG. 2 shows a stator packet 3 and a rotor 5 sketched. The stator 3 has teeth 6 and grooves 7. The teeth 6 and grooves 7 are arranged at a certain angle to the longitudinal extent in the Y direction of the stator 3. With the laid in the grooves 7, not shown windings of the rotor 5 acts together. Due to the oblique arrangement of tooth 6 and groove 7 and the corresponding windings, the rotor experiences 5 torques in the direction of the double arrows. In this case, the rotor 5 is rotated when passing over the stator 3 both about an axis in the X direction and about an axis in the Y direction and leads to forces which must be taken on the one hand by the vehicle 1 and on the other hand by the carrier 2. The aim of the present invention is to avoid these torques as much as possible or at least to neutralize them with respect to effects on the vehicle 1 and the carrier 2.
Figur 3a zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wonach die Kräfte auf das Fahrzeug weitgehend ausgeglichen werden. Dies erfolgt einerseits dadurch, dass Statorpakete 3 verwendet werden, welche eine einfache Schränkung der Zähne 6 bzw. Nuten 7 aufweisen. Aufeinander folgende Statorpakete 3 entlang des Fahrwegs der Magnetschwebebahn weisen Schränkungen auf, welche einen zum vorhergehenden Statorpaket 3 gespiegelten Schränkungswinkel haben. Wenn der Läufer 5 eine Länge von zwei Statorpakten 3 aufweist, so ist er stets bzgl. seiner Seitenkräfte erzeugenden Drehmomente um eine Achse in X-Richtung ausgeglichen. Figure 3a shows an embodiment according to the present invention, according to which the forces on the vehicle are largely compensated. This takes place, on the one hand, by using stator packs 3, which have a simple set of teeth 6 or grooves 7. Successive stator packets 3 along the travel path of the magnetic levitation train have restrictions, which have a mirrored to the previous stator 3 stacking angle. If the rotor 5 has a length of two stator 3, it is always balanced with respect to its lateral forces generating torques about an axis in the X direction.
Weist die Magnetschwebebahn zwei parallel verlaufende Linearantriebe auf, so kann es vorteilhaft sein eine Ausführung der Schrägungswinkel gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3b vorzusehen. Hierdurch werden Drehmomente, welche um die X-Achse des einen Linearantriebs erzeugt werden mit den den ersten Drehmomenten entgegengerichteten Drehmomenten um die X-Achse des anderen Linearantriebs ausgeglichen. Das Fahrzeug ist hierdurch besonders ruhig und komfortabel anzutreiben. Die gegenüberliegenden Statorpakete der beiden Linearantriebe weisen, obwohl die einzelnen Statorpakete lediglich eine einfache Schränkung aufweisen, zusammen eine pfeilförmige Ausgestaltung auf, wodurch kein Drehmoment um die X-Achse auf das Fahrzeug 1 einwirkt. If the maglev train has two parallel linear drives, then it may be advantageous to provide an embodiment of the helix angles according to the exemplary embodiment of FIG. 3b. As a result, torques which are generated about the X axis of a linear drive are compensated with the torques opposing the first torques about the X axis of the other linear drive. The vehicle is thereby particularly quiet and comfortable to drive. Although the individual stator packs merely have a simple offset, the opposing stator packs of the two linear drives together have an arrow-shaped configuration, as a result of which no torque acts on the vehicle 1 about the X axis.
Es ist natürlich auch möglich und noch vorteilhafter, die innerhalb eines Linearantriebs aufeinander folgenden Statorpakete 3 bzgl. ihres Schrägungswin- kels, wie in Figur 3a gezeigt, zu spiegeln, sondern auch gegenüberliegende Statorpakete zu spiegeln. Die dabei auftretenden Kräfte sind dadurch minimiert. Of course, it is also possible and even more advantageous to mirror the stator packages 3 following one another in a linear drive with respect to their helix angle, as shown in FIG. 3 a, but also to mirror opposing stator packets. The forces occurring thereby are minimized.
In Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines Statorpaketes 3 einer anderen Ausführung gezeigt. Hierbei sind Teile der Zähne 6 bzw. Nuten 7 rechtwinklig zur Längserstreckung des Statorpaketes 3 ausgeführt und die übrigen Teile der Zähne 6 bzw. Nuten 7 sind schräg angeordnet. Hierdurch wird ein Kompromiss erzeugt zwischen den Vorteilen und Nachteilen einer reinen Quer- bzw. Schrägverzahnung der Statorpakete. Die Widerstände beim Überfahren der querorientierten Abschnitte der Nuten bzw. Zähne 6, 7 sind relativ gering und somit nur wenig störend. Je nach Anforderungen können die quer zu Längserstreckung ausgerichteten Schenkel der Verzahnung länger oder kürzer ausgeführt werden. FIG. 4 shows a schematic representation of a stator packet 3 of another embodiment. Here, parts of the teeth 6 and grooves 7 are executed at right angles to the longitudinal extent of the stator 3 and the remaining parts of the teeth 6 and grooves 7 are arranged obliquely. This creates a compromise between the advantages and disadvantages of a pure transverse or helical toothing of the stator. The resistors when driving over the transverse oriented sections of the grooves or teeth 6, 7 are relatively low and thus only slightly disturbing. Depending on requirements, the legs of the toothing, which are aligned transversely to the longitudinal extent, can be made longer or shorter.
Figur 5a zeigt pfeilförmige Verzahnungen der Statorpakete 3. Bei einer Anordnung innerhalb eines Linearmotors ist es vorteilhaft, wenn die pfeilförmi- gen Verzahnungen im Verlauf des Linearantriebs einander entgegengerichtet sind. Auch hierdurch können Effekte, welche bei einer einseitigen Verzahnung auftreten könnten vermieden werden, insbesondere wenn der Läufer 5 über zwei solcher Statorpakete 3 ragt. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Tragmagnet 5 eine Länge I aufweist, die der Länge zweier Statorpakete entspricht. Der Schränkungswinkel α ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom Betrag her gleich. Die Summe beider Schränkungswinkel ergibt daher Null (+α-α=0). Es kann natürlich auch durch eine spiegelverkehrte Anordnung unsymmetrischer Statorpakete 3 in einem einzigen (siehe zum Bsp. Figur 3a) oder in zwei gegenüberliegenden (siehe zum Bsp. Figur 3b) Linearantrieben die Summe der bzgl. der Tragmagnete 5 wirksamen Schränkungswinkel Null ergeben. Die Schränkungswinkel +a und -a können auch bzgl. ihres Betrages unterschiedlich sein. Die Schenkel der Zähne 6 haben in diesem Fall unterschiedliche Längen. FIG. 5a shows arrow-shaped toothings of the stator packets 3. In the case of an arrangement within a linear motor, it is advantageous if the arrow-shaped toothings are directed counter to one another in the course of the linear drive. This also makes it possible to avoid effects which could occur with a one-sided toothing, in particular if the rotor 5 projects beyond two such stator packets 3. It is therefore advantageous if the carrying magnet 5 has a length I which corresponds to the length of two stator packets. The Schränkungswinkel α is equal in magnitude in this embodiment. The sum of both angles of inclination therefore gives zero (+ α-α = 0). Of course, it is also possible by mirror-symmetrical arrangement of asymmetrical stator packs 3 in a single (see for example FIG. 3a) or in two opposing (see for example FIG. 3b) linear drives to produce the sum of the setting angle of zero effective with respect to the carrying magnets 5. The Schränkungswinkel + a and -a may also be different in terms of their amount. The legs of the teeth 6 have different lengths in this case.
Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung ist der Figur 5b zu entnehmen. Die Pfeilung aufeinanderfolgender Statorpakete 3 ist gleichgerichtet. Die Anbringung der Wicklungen 4 ist hierbei vereinfacht, da sie gleichermaßen über die Stöße der Statorpakete 3 verlaufen können. A particularly preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 5b. The sweep of successive stator packets 3 is rectified. The attachment of the windings 4 is hereby simplified, since they can equally extend over the joints of the stator 3.
In Figur 6 ist ein Statorpaket mit pfeilförmigen Zähnen 6 und Nuten 7 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Das Statorpaket 3 weist hierbei Zähne 6 auf, welche Hinterschneidungen 10 haben. Die Wicklungen 4 werden bei der Montage hinter den Hinterschneidungen 10 durch Klemmung befestigt. Besondere Befestigungsmittel sind hierbei nicht erforderlich. Spitzen 1 1 der pfeilförmigen Zähne 6 sind abgerundet, so dass die Wicklung 4 knickfrei verlegt werden kann. Durch das Statorpaket 3 verlaufen Bohrungen 12, durch welche bei der Montage der Statorpakete 3 Bolzen oder Schrauben geführt werden können, mit welchen das Statorpaket 3 an Halterungen angeschraubt werden kann. FIG. 6 shows a stator packet with arrow-shaped teeth 6 and grooves 7 in a perspective view. The stator 3 here has teeth 6, which have undercuts 10. The windings 4 are fastened during assembly behind the undercuts 10 by clamping. Special fasteners are not required here. Tips 1 1 the Arrow-shaped teeth 6 are rounded, so that the winding 4 can be laid without kinking. Run through the stator 3 bores 12 through which 3 bolts or screws can be performed during assembly of the stator with which the stator 3 can be screwed to brackets.
Figur 7a zeigt eine Draufsicht auf ein Statorpaket 3 ähnlich Figur 6, welches in einer Halterung 13 befestigt ist. Die Halterung 13 besteht beispielsweise aus einem Winkeleisen, welches einerseits mit Schrauben 14 an den Träger 2 angeschraubt werden kann und andererseits mit Schrauben 15 das Statorpaket 3 befestigt. In die Nuten 7 mit den abgerundeten Spitzen 1 1 der Zähne 6 werden die Wicklungen 4 eingedrückt. Die Wicklungen 4 bestehen aus drei Strängen, welche die drei Phasen des Antriebs leiten. Das Statorpaket 3 ist auch in seiner Grundfläche dem Verlauf der Zähne 6 bzw. Nuten 7 ange- passt. Dementsprechend weist es an einem Ende eine peilförmige Spitze und an dem anderen Ende einen pfeilförmigen Einschnitt auf. Bei der Montage des Linearantriebs greifen zwei aufeinanderfolgende Statorpakete 3 dementsprechend ineinander ein, so dass ein kontinuierlicher Antrieb erfolgen kann. FIG. 7 a shows a plan view of a stator packet 3 similar to FIG. 6, which is fastened in a holder 13. The holder 13 consists for example of an angle iron, which can be screwed on the one hand with screws 14 to the support 2 and on the other hand fastened with screws 15, the stator 3. In the grooves 7 with the rounded tips 1 1 of the teeth 6, the windings 4 are pressed. The windings 4 consist of three strings, which guide the three phases of the drive. The stator core 3 is also adapted in its base surface to the course of the teeth 6 or grooves 7. Accordingly, it has at one end a pear-shaped tip and at the other end an arrow-shaped incision. During assembly of the linear drive, two successive stator packs 3 engage in one another accordingly, so that a continuous drive can take place.
Figuren 7b und 7c zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenansicht der Anordnung ähnlich Figur 7a zur besseren Verdeutlichung. Die Windungen 4 sind dabei in ihren seitlichen Umkehrbereichen aus der Ebene der Nuten 7 heraus gebogen, so dass sie aneinander vorbei geführt werden können und wieder in die für die einzelne Wicklung 4 vorbestimmte Nut 7 eingeführt werden kann. Figures 7b and 7c show a front view and a side view of the arrangement similar to Figure 7a for clarity. The turns 4 are bent out of the plane of the grooves 7 in their lateral reversal areas, so that they can be guided past each other and can be reintroduced into the groove 7 predetermined for the individual winding 4.
In Figur 8 ist skizziert, wie einzelne Statorbleche 16 aneinander gefügt werden, um die gewünschte Form des Statorpaketes 3 zu ergeben. Jedes der Statorbleche 16 entspricht der Grundform des Statorpaketes 3. Es weist dementsprechend Zähne 6 und Nuten 7 auf. Werden die Statorbelche 16 bündig an ihren Enden miteinander verbunden, so ergäbe sich eine Nut 7, welche quer zur Längserstreckung des Statorpaketes 3 verläuft. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 sind die Statorbleche 16 jedoch leicht versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch entsteht eine Schrägung der Nut 7. Indem der Versatz der Statorbleche 16 ab der Mitte des Statorpaketes 3 wieder rückgängig in die Ausgangsposition gebracht wird, entsteht eine pfeilför- mige Ausgestaltung des Statorpaketes 3. In Figure 8 is outlined how individual stator laminations 16 are joined together to give the desired shape of the stator 3. Each of the stator laminations 16 corresponds to the basic shape of the stator core 3. It accordingly has teeth 6 and grooves 7. If the stator lappets 16 are connected to one another flush at their ends, then a groove 7 would result, which extends transversely to the longitudinal extension of the stator 3. In the embodiment of Figure 8, the stator plates 16, however, are arranged slightly offset from one another. This results in a skewing of the groove 7. By the offset of the stator plates 16 is brought back from the center of the stator 3 back to the starting position, creates an arrow-shaped design of the stator 3.
Fig. 9a zeigt einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Tragmagneten 5. Der Tragmagnet 5 weist Pole mit Polkernen 17 und Polbrücken 18 auf. Die einer Polbrücke 18 zugeordneten Polkerne 17 bilden durch ihren Abstand voneinander eine Nut 19 aus. In der Nut 19 befindet sich ein Teil einer Spule 20, welche Polkerne 17 umgibt. Die durch die Spule 20 aufgebrachte Kraft erzeugt eine Anziehung der über dem Tragmagnet 5 angeordneten Statorpakete 3 (siehe Figur 2). 9a shows a longitudinal section through a section of a supporting magnet 5. The carrying magnet 5 has poles with pole cores 17 and pole bridges 18. The Polkerne 17 associated with a pole bridge 18 form by their distance from each other a groove 19. In the groove 19 is a part of a coil 20 which surrounds Polkerne 17. The force applied by the coil 20 generates an attraction of the stator 3 arranged above the support magnet 5 (see Figure 2).
In Fig. 9b ist die Draufsicht auf einen Abschnitt eines Tragmagneten 5 der Figur 9a gemäß Stand der Technik dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass die Spulen 20 die jeweiligen Polkerne 17 umgeben. Die Spulen 20 des Stande der Technik weisen in etwa die Form eines abgerundeten Quadrates auf. Die Spule erzeugen bei der Bewegung des Tragmagneten entlang der Statorpakete 3 schlagartige Kräfte auf, die zu einer unruhigen Fahrt des Fahrzeuges und zu Lärmbelästigungen führen können. Eine Möglichkeit der Abhilfe dieses Nachteiles wurde durch die oben beschriebene pfeilförmige Ausgestaltung der Wicklungen 4 der Statorpakete 3 geschaffen. FIG. 9b shows the plan view of a section of a support magnet 5 of FIG. 9a according to the prior art. It can be seen that the coils 20 surround the respective pole cores 17. The coils 20 of the prior art have approximately the shape of a rounded square. The coil generate during the movement of the support magnet along the stator 3 abrupt forces, which can lead to a restless ride of the vehicle and to noise pollution. One way to remedy this disadvantage was created by the above-described arrow-shaped design of the windings 4 of the stator 3.
Eine andere Möglichkeit der Abhilfe dieses Nachteiles zeigt die Fig. 9c. Diese Figur bildet schematisch die Draufsicht auf einen Abschnitt eines Tragmagneten der Figur 9a gemäß der Erfindung ab. Hierbei sind die Spulen 20' pfeilförmig abgewinkelt, so dass der Übergang von einer Spule 20' zu einer benachbarten Spule 20' kontinuierlich und nicht schlagartig erfolgt. Für eine bessere Führung und einen Kontakt der Spulen 20' mit den Polkernen 17 sind diese so ausgeführt, dass die Nut 19 ebenfalls pfeilformig ist. Wesentlich ist jedoch die pfeilförmige Führung der Spulen 20'. Another way to remedy this disadvantage is shown in FIG. 9c. This figure schematically illustrates the plan view of a portion of a support magnet of Figure 9a according to the invention. In this case, the coils 20 'are angled in the shape of an arrow, so that the transition from one coil 20' to an adjacent coil 20 'takes place continuously and not abruptly. For better guidance and contact of the coils 20 'with the pole cores 17 these are designed so that the groove 19 is also Pfeilfeformig. However, the arrow-shaped guidance of the coils 20 'is essential.
Sowohl die pfeilförmige Führung der Wicklungen 4 der Statorpakete 3 als auch die pfeilförmige Führung der Spulen 20' können einzeln verwirklicht werden oder auch miteinander kombiniert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Pfeilungen einander nicht entsprechen, sondern wiederum einen vorbestimmten Winkel zueinander einnehmen. Both the arrow-shaped guidance of the windings 4 of the stator 3 and the arrow-shaped guidance of the coils 20 'can be realized individually or combined with each other. It is advantageous if the sweeps do not correspond to each other, but in turn occupy a predetermined angle to each other.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So sind insbesondere andere Orte der Anordnung der Statorpakete 3 an dem Trager 2, insbesondere bei anderen Gestaltungen der Träger 2 möglich. Ebenso sind andere Befestigungsmöglichkeiten der Statorpakete und Läufer möglich, welche ebenfalls anders als hier skizziert gestaltet sein können. Auch die Form der Wicklungen 4 oder Spulen 20' kann anders als hier dargestellt ausgeführt sein. So sind beispielsweise nicht endlose Wicklungsdrähte erforderlich, sondern es können auch Schleifen verwendet werden. The present invention is not limited to the illustrated embodiments. Thus, in particular other locations of the arrangement of the stator 3 on the carrier 2, in particular in other configurations of the carrier 2 are possible. Likewise, other mounting options of Statorpakete and runners are possible, which may also be designed differently than sketched here. The shape of the windings 4 or coils 20 'may be different than shown here. For example, not endless winding wires are required, but loops can also be used.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
Fahrzeug vehicle
Träger  carrier
Statorpaket  stator
Wicklung  winding
Tragmagnet, Läufer  Carrying magnet, rotor
Zahn  tooth
Nut  groove
Hinterschneidung  undercut
Spitze  top
Bohrung  drilling
Halterung  bracket
Schraube  screw
Schraube  screw
Statorblech  stator lamination
Polkern  pole core
Polbrücke  The strap
Nut  groove
Spule  Kitchen sink

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1 . Statorpaket für einen Linearmotor eines Fahrzeuges (1 ) einer Magnetschwebebahn mit Antriebs- und Tragfunktion, wobei das auf einem Fahrweg befestigbare Statorpaket (3) aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Statorpaketes (3) verlaufenden Statorblechen (16) zusammengesetzt ist und mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten (7) zur Aufnahme von Wicklungen (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) in dem Statorpaket (3) zumindest einen Schrägungswinkel aufweisen und pfeilförmig abgewinkelt verlaufen. 1 . Stator package for a linear motor of a vehicle (1) of a magnetic levitation train with drive and support function, wherein the attachable to a track stator (3) from a plurality of in the longitudinal direction of the stator (3) extending stator plates (16) is composed and a plurality of mutually parallel Having grooves (7) for receiving windings (4), characterized in that the grooves (7) in the stator (3) have at least one helix angle and angled arrow-shaped.
2. Tragmagnetjür einen Linearmotor eines Fahrzeuges (1 ) einer Magnetschwebebahn mit Antriebs- und Tragfunktion, wobei der an dem Fahrzeug (1 ) befestigbare Tragmagnet (5) aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Fahrzeuges (1 ) verlaufenden Polkernen (17) und Polbrücken (18) zusammengesetzt ist, wobei die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Polkernen (17) parallel zueinander verlaufende Nuten (19) zur Aufnahme von Spulen (20') bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (19) und/oder die Spulen (20') in dem Tragmagneten (5) zumindest einen Schrägungswinkel aufweisen und pfeilförmig abgewinkelt verlaufen. 2. Tragmagnetjür a linear motor of a vehicle (1) a magnetic levitation train with drive and support function, wherein the on the vehicle (1) attachable supporting magnet (5) from a plurality of in the longitudinal direction of the vehicle (1) extending pole cores (17) and pole bridges ( 18), wherein the spaces between successive pole cores (17) form mutually parallel grooves (19) for receiving coils (20 '), characterized in that the grooves (19) and / or the coils (20') in the support magnet (5) have at least one helix angle and angled arrow-shaped.
3. Statorpaket oder Tragmagnet nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägungswinkel zur Längsrichtung des Statorpaketes (3) bzw. Tragmagneten (5) größer +/- 90 ° und kleiner +/-135 ° ist. 3. Statorpaket or support magnet according to one or more of the preceding claims, characterized in that the helix angle to the longitudinal direction of the stator core (3) or support magnet (5) is greater than +/- 90 ° and less +/- 135 °.
4. Statorpaket oder Tragmagnet nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Schrägungswinkel im Wesentlichen Null ist. 4. Statorpaket or support magnet according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sum of the helix angle is substantially zero.
5. Statorpaket nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorpaket (3) zur Befestigung an einem Fahrwegträger (1 ) eines Fahrweges vorgesehen ist. 5. stator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the stator (3) for attachment to a guideway support (1) of a guideway is provided.
6. Statorpaket nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbleche (16) einen Querschnitt der Nut (7) aufweisen. 6. stator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the stator laminations (16) have a cross section of the groove (7).
7. Statorpaket nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Statorbleche (16) im Wesentlichen die selbe Form aufweisen und entsprechend den pfeil- förmig verlaufenden Nuten (7) zueinander versetzt angeordnet sind. 7. stator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the individual stator laminations (16) have substantially the same shape and corresponding to the arrow-shaped grooves (7) are arranged offset from each other.
8. Statorpaket oder Tragmagnet nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) derart pfeilförmig abgewinkelt sind, dass die darin verlegten benachbarten Wicklungen (4) bzw. Spulen (20') in ihrer Wirkung im Wesentlichen nahtlos aneinanderreihen, insbesondere einander überlappen. 8. Statorpaket or support magnet according to one or more of the preceding claims, characterized in that the grooves (7) are angled in an arrow shape that the laid therein adjacent windings (4) or coils (20 ') in their effect substantially seamlessly line up , in particular overlap each other.
9. Statorpaket oder Tragmagnet nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfeilspitze (1 1 ) der Nut (7) im Wesentlichen mittig des Statorpaketes (3) bzw. der Spulen (20') angeordnet ist. 9. Statorpaket or support magnet according to one or more of the preceding claims, characterized in that the arrowhead (1 1) of the groove (7) substantially centrally of the stator (3) and the coils (20 ') is arranged.
10. Linearmotor eines Fahrzeuges (1 ) einer Magnetschwebebahn mit einem Tragmagneten (5) und mit Statorpaketen (3), insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Statorpakete (3) aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Statorpaketes (3) verlaufenden Statorblechen (16) zusammengesetzt sind und mehrere parallel zueinander verlaufende Nuten (7) zur Aufnahme von Wicklungen (4) aufweisen und die Tragmagnete (5) aus einer Vielzahl von in Längsrichtung des Fahrzeuges (1 ) verlaufenden Polkernen (17) und Polbrücken (18) zusammengesetzt ist, wobei die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Polkernen (17) parallel zueinander verlaufende Nuten (19) zur Aufnahme von Spulen (20') bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7, 19) bzw. die Spulen (20') zumindest teilweise in schräger Richtung zur Längsrichtung der Statorpakete (3) und/oder Tragmagnete (5) verlaufen und bezüglich der Länge des Tragmagneten (5) dieses Linearmotors oder eines oder mehrerer mit diesem zusammenwirkender Linearmotoren die Summe der Schrägungswinkel im Wesentlichen Null ist. 10. A linear motor of a vehicle (1) of a magnetic levitation train with a support magnet (5) and stator packs (3), in particular according to one or more of the preceding claims, wherein the stator (3) from a plurality of in the longitudinal direction of the stator (3) extending Statorblechen (16) are composed and a plurality of mutually parallel grooves (7) for receiving windings (4) and the supporting magnets (5) of a plurality of in the longitudinal direction of the vehicle (1) extending pole cores (17) and Pole bridges (18) is composed, wherein the spaces between successive pole cores (17) mutually parallel grooves (19) for receiving coils (20 ') form, characterized in that the grooves (7, 19) and the coils (20 ') extend at least partially in an oblique direction to the longitudinal direction of the stator (3) and / or support magnets (5) and with respect to the length of the support magnet (5) of this linear motor or one or more linear motors cooperating with this, the sum of the helix angle is substantially zero.
1 1 . Linearmotor nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) der Statorpakete (3) und/oder der Tragmagnete (5) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen abgewinkelt sind. 1 1. Linear motor according to the preceding claim, characterized in that the grooves (7) of the stator packs (3) and / or of the carrying magnets (5) are angled in accordance with the preceding claims.
12. Linearmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel der Nuten (7) der Statorpakete (3) und/oder der Tragmagnete (5) innerhalb der Länge des Tragmagneten (5) vorzugsweise mehrfach geändert ist. 12. Linear motor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the helix angle of the grooves (7) of the stator (3) and / or the supporting magnets (5) within the length of the supporting magnet (5) is preferably changed several times.
13. Linearmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragmagnet (5) etwa ein geradzahliges Vielfaches der Länge eines Statorpaketes (3) aufweist. 13. Linear motor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the supporting magnet (5) has approximately an even multiple of the length of a stator core (3).
14. Linearmotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Statorpakete (3) einander pfeilförmig überlappen. 14. Linear motor according to one or more of the preceding claims, characterized in that adjacent stator packets (3) overlap each other in an arrow shape.
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