DE2164078A1 - Antriebsanordnung mit einem nach art einer synchronmaschine ausgebildeten linearmotor - Google Patents
Antriebsanordnung mit einem nach art einer synchronmaschine ausgebildeten linearmotorInfo
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Description
Antriebsanordnung mit einem nach Art einer Synchronmaschine ausgebildeten Linearmotor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für einen entlang einer Bahn bewegbaren Körper, bei der ein nach
Art einer Synehronmaschine ausgebildeter Linearmotor zwei
quer zur Portbewegungsrichtung nebeneinander liegende ferromagnetische Wicklungsträger besitzt, die Wanderfelder erzeugende
Wicklungen und eine gemeinsame mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung tragen und in Wechselwirkung mit
einer ferromagnetisehen Rückschlußanordnung stehen.
Bei einem bekannten Linearmotor (deutsche Offenlegungsschrift 1 941 613) ist auf einem mit einer Drehstromwieklung versehenen
ferromagnetisehen Wieklungsträger eine mit Gleichstrom
gespeiste Erregerwicklung angeordnet. Dem Wieklungsträger ist eine ferromagnetische Kückschlußanordnung mit magnetischen
und unmagnetischen Abschnitten in wechselnder Polge zugeordnet, deren Länge der Polteilung der Drehstromwicklung
entspricht. Das Luftspaltfeld wird durch die von Gleichstrom durehflossene Wicklung erregt, so daß die Rückschlußanordnung
(Sekundärsystem) wicklungsfrei gehalten werden kann. Nach einer Ausführung besteht der bewegte Teil des Linearmotors aus einem U-förmig gestalten Joch aus massivem Eisen,
zwischen dessen Schenkeln zwei einander gegenüberliegende Blechpakete mit je einer Drehstromwicklung angeordnet sind.
Das massive Joch trägt die mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung. Die ferromagnetische Rückschlußanordnung besteht
aus Eisenplatten, die auf einer Betonbahn in Längsrichtung hochkant befestigt sind und zwischen die beiden Blechpakete
mit den Drehstromwicklungen hineinragen. Die Länge der
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Eisenplatten entspricht dabei der Polteilung der Drehstromwicklungen,
wobei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Eisenplatten etwa gleich ihrer Länge ist. Bei dieser Ausführung ergeben sich für bestimmte Anwendungsgebiete Schwierigkeiten
in der Weichenführung und bei der Integration mit dem Trag- und Führungssystem von bewegten Körpern.
Durch die VDE-Faehberichte 1970, 26.Band, VDE-Verlag GmbH,
Berlin, Seite 38 ist auch ein Synchron-Linearmotor bekanntgeworden,
bei dem einem Blechpaket mit Drehstromwicklung und Gleichstromerregerwicklung eine ferromagnetische Rückschlußanordnung
zugeordnet ist, die aus einer ferromagnetisch en Flachschiene mit daran angeformten, gegeneinander versetzten
Quadern besteht. Diese Anordnung hat den Nachteil eines hohen Fertigungsaufwandes für die ferromagnetische Rückschlußanordnung.
In der vorgenannten Literaturstelle sind ferner Synchron-Linearmotoren
nach dem Klauenpoltyp beschrieben. Hier ist ein Blechpaket mit einer Drehstromwicklung und die ihm zugeordnete
ferromagnetische Rückschlußanordnung durch eine mit Gleichstromerregerwicklungen ausgerüstete TJ-Schiene mit
Klauen gebildet. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für die in der schienenförmigen ferromagnetisehen Rückschlußanordnung
untergebrachten Gleichstromerregerwicklungen ein sehr großer Aufwand erforderlich ist und die mit Klauen versehene
TJ-Schiene nur mit großem Aufwand zu fertigen ist.
Bei der Anordnung gemäß der deutsche! Auslegeschrift 1 928 047
ist die Erregerwicklung zwar in den Wicklungsträger verlegt,
jedoch ergibt sich hierdurch neben verwickelter magnetischer Flußführung und einer aufwendigen magnetischen Rückschlußanordnung
eine erhebliche Vergrößerung der Luftspaltwege und damit eine Erhöhung des Magnetisierungsbedarfs,
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Ziel der Erfindung ist es, mit möglichst einfachen Mitteln
eine Antriebsanordnung mit Linearmotor zu schaffen, der zugleich Aufgaben der seitlichen Stabilisierung und Führung
übernimmt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Anordnung der eingangs genannten Art darin, daß die an den
zwei Wieklungsträgern angeordneten, Wanderfelder erzeugenden Wicklungen um eine Polteilung gegeneinander versetzt sind
und die ferromagnetische Ruckschlußanordnung durch eine Reihe
von quer zur Portbewegungsrichtung angeordneten wieklungslosen Eisenstäben gebildet ist, deren Breite kleiner oder
gleich der Polteilung, deren Mittenabstand der doppelten Polteilung und deren Länge dem äußeren Abstand der beiden "
ferromagnetisehen Wicklungsträger entspricht. Auf diese Weise
ergibt sich bei Erzielung einer stabilisierenden Wirkung seitlich zur Portbewegungsrichtung eine Vereinfachung der
Rückschlußkörper und der Weichenführung sowie der Fertigung und damit eine beachtliehe Materialeinsparung für die ferromagnetische
Rückschlußanordnung.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kör en senkrecht zur Bewegungsrichtung auftretende Kraftiirkrr. a
zwischen den ferromagnetisehen Wicklungsträgern und aex
ferromagnetischen Rückschlußanordnung dazu ausgenutzt werden, die rollenden, gleitenden oder schwebenden Trageinriehtungen i
eines bewegten Körpers und/oder Führungseinrichtungen zu ent-lasten oder sogar vollständig zu übernehmen (Schweben).
Hierzu sind die beiden Wicklungsträger lotrecht unterhalb der Rückschlußanordnung angeordnet, so daß äußere Kräfte,
Z.B.Fliehkräfte, Trägheitskräfte, Schwerkraft u.dgl., den
Anziehungskräften zwischen den Wicklungsträgern und der Rückschlußanordnung entgegengesetzt gerichtet sind.
In der Zeichnung and Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Darin bedeuten:
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Pig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebsanordnung für einen zu bewegenden Körper,
Pig. 2 eine sehematische Darstellung der Wicklungsführung zu der Ausführung gemäß Pig. 1,
Pig. 3 eine Antriebsanordnung für Standbahnen,
Pig. 3a einen magnetischen Rückschlußkörper für die Anordnung gemäß Pig. 3, '
Fig. 4 eine andere Anordnung eines Antriebes für eine Standbahn,
Pig. 5 eine Antriebsanordnung für eine Hängebahn und Pig. 6 eine weitere Antriebsanordnung für eine Standbahn.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Linearmotor und mit 2 ein Körper bezeichnet,
der entlang einer festen Bahn 3 bewegt wird. Der Linearmotor 1 besitzt zwei ferromagnetische Wicklungsträger
4, die mit Drehstromwicklungen 5 zum Erzeugen eines Wanderfeldes versehen und über ein Magnetjoch 6 miteinander verbunden
sind. Das Magnetjoch 6 trägt eine mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung 7. Bei der erfindungsgemäßen
Antriebsanordnung liegen die zwei ein Wanderfeld erzeugenden Drehstromwicklungen 5 quer zur Portbewegungsrichtung r nebeneinander,
sind aber um eine Polteilung ^ gegeneinander versetzt.
Wie Pig. 2 zeigt, kann anstelle zweier Drehstromwicklungen auch eine einzige Drehstromwicklung 5a mit um eine Polteilung
*y versetzten Wicklungszweigen verwendet werden. Die
P
in Stern geschaltete Drehstromwicklung besitzt Klemmen U, V, W und X, T, Z. Die ferromagnetische Rückschlußanordnung ist durch quer zur Portbewegungsrichtung r angeordnete flache Eisenstäbe 8 gebildet, deren Breite b kleiner oder gleich der Polteilung Tf ist (Fig. 1). Der Mittenabstand a der Eisenstäbe 8 entspricht der doppelten Polteilung 2 tf . Die Länge 1 der Eisenstäbe 8 ist gleich dem äußeren Abstand m der beiden ferromagnetischen Wicklungsträger 4.
in Stern geschaltete Drehstromwicklung besitzt Klemmen U, V, W und X, T, Z. Die ferromagnetische Rückschlußanordnung ist durch quer zur Portbewegungsrichtung r angeordnete flache Eisenstäbe 8 gebildet, deren Breite b kleiner oder gleich der Polteilung Tf ist (Fig. 1). Der Mittenabstand a der Eisenstäbe 8 entspricht der doppelten Polteilung 2 tf . Die Länge 1 der Eisenstäbe 8 ist gleich dem äußeren Abstand m der beiden ferromagnetischen Wicklungsträger 4.
30 9 8 26 /0 1 G/, " r<
~
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Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung dienen zwei Linearmotoren 1 zum Antrieb eines Wagens 2 einer Standbahn. Zum
Tragen ist eine an sich bekannte Einrichtung 15 mit schienenförmigen
Gleichstrommagneten vorgesehen. Die an den seitlichen Abstützungen 16 einer Bahn angeordneten ferromagnetischen
Rückschlußanordnungen für die Tragmagnete 15b und für
die Wicklungsträger 4 des Linearmotors 1 sind zweckmäßigerweise
zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Dabei können - wie Fig. 3a zeigt - die Eisenstäbe 8 des Vortriebssystems
mit der Eisenschiene 15a des Tragsystems 15 eine Winkelkammschiene bilden. '
Die G-leichstromerregerwicklung 7 der Linearmotoren (Fig. 3)
ist über eine Regelanordnung 14 gespeist, die die Luftspalte beider Linearmotoren 1 konstant hält. Während die Tragsyeteme
15 zusätzlich eine seitliche Stabilisierung übernehmen, wirken die Linearmotoren zusätzlich stabilisierend in der Höhe.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Standbahn sind zusätzlich zur Antriebswirkung
der Linearmotoren 1 die lotrecht zur Bewegungsrichtung auftretenden Kraftwirkungen zwischen den ferromagnetischen
Wicklungsträgern 4 und der ferromagnetischen Rückschlußanordnung 8 zum Erzielen eines Schwebens ausgenutzt.
Die Höhenstabilisierung übernehmen Gleichstrommagnete 15t>,
die mit der Rückschlußschiene 15a (Winke!kammschiene) zusammenwirken
.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Hängebahn dient als Bahnkörper 3 ein an Traversen 13 befestigter Balken in Gestalt eines geschlitzten
Kastenprofils z.B. aus Stahl. Das Fahrwerk 9 dieser Hängebahn hat ein Spurkranzrad 10 mit zu beiden Seiten von
Laufflächen angeordneten mittlerem Spurkranz. Dieses Spurkranzrad läuft auf im Fahrbalken 3 angeordneten Schienen 11.
Über Stangen 12 ist eine Kabine 2 mit dem Fahrwerk 9 federnd verbunden. Am Fahrwerk 9 ist ferner der mit Wicklungen 5 und
7 vernohene TeiL eines Linearmotors 1 befestigt. Die beiden
H) 9 8 2 6 / 0 1 G U BAD ORfQiNAU
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ferromagnetische!! Wicklungsträger 4 und die ferromagnetische
Rückschlußanordnung 8 sind lotrecht übereinander angeordnet, so daß äußere Kräfte den Anziehungskräften zwischen den
Wicklungsträgern 4 und der ferromagnetischen Rückschlußanordnung 8 entgegengesetzt gerichtet sind. Durch die zusätzlich zur Tortriebskraft vorhandene Lotrechte Kraftwirkung
tritt eine Entlastung zwischen dem Rad 10 und den Schienen auf, die den Verschleiß und die Geräuschentwicklung erheblich
mindert. Durch Wind und Fliehkrafteinwirkungen pendelt die
Kabine 2 um die Auflagepunkte zwischen Rad und Schienen. Die dabei auftretende unsymmetrische Lage der ferromagnetischen
Wicklungsträger 4 zur ferromagnetischen Rückschlußanordnung
8 hat eine der Auslenkung entgegengesetzt wirkende Kraft zur folge, die die Wicklungsträger 4 wieder in die Ruhelage
zurückführen.
Vorzugsweise sind die den Luftspalt begrenzenden Flächen der ferromagnetischen Wicklungsträger 4 und der ferromagnetischen
Rückschlußanordnung 8 bogenförmig ausgebildet, so daß die Luftspalte ä auch bei einer Pendelbewegung zumindest annähernd
konstant gehalten werden.
Zur Erzielung eines großen Drehmomentes des Linearmotors 1 beim Anlauf sind die Stäbe 8 mit einer Schicht aus elektrisch
gut leitendem Material, z.B. Aluminium, belegt. Besonders vorteilhaft ist es, die Stäbe 8 durch ein. Band 17 aus elektrisch
gut leitendem Material zu überbrücken. Dieses Band 17 dient zugleich als durchgehende obere Abdeckung des Kastenprofils
3.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich bei Ausnutzung der Trageigenschaften des Linearmotors 1
durch Kombination mit einem elektrodynamischen Nullflußsystem 15 als Trag- und/oder Führungssystem (Fi^. 6). An zwei seitlichen
Abstützungen 16 einer Bahn sind die als Stäbe 8 ausge-
ί ί "! j · .' ; I j ■ ι ^
BAD ORfGINAi
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bildeten ferromagnetischen RücksehluSkörper eines linearmotors
1 befestigt, dessen Wicklungstrager 4 lotrecht unterhalt
der Stäbe 8 an dem Fahrzeug 2 angeordnet sind. An dem Fahrzeug sind ferner zwei supraleitende leiterschleifen 15c
befestigt, denen an der Abstützung 16 zwei zur Erzeugung von Führungskräften dienende Stabilisierungsschleifen oder
-schienen 15h und 15v zugeordnet sind, Die Stabilisierungsanordnung 15h dient zum Erzeugen horizontaler Führungskräfte
und die Stabilisierungsanordnung 15"V ziam Erzeugen von Hubkräften.
Sie sind in einem Körper 15b so eingebettet,.daß
ihre Querschnitte ein Kreuz bilden. In dem_ dargestellten f
Beispiel entlastet der Linearmotor 1 die Stabilsierungsanordnung 15v durch Erzeugung zusätzlicher Hubkräfte bei gleichzeitigem
Vortrieb so, daß die Stabilisierungsanordnung 15v möglichst in der Zone mit dem Magnetfluß Null der beiden
supraleitenden Leiterschleifen 15e liegt und die Verluste und Bremskräfte so klein wie möglich gehalten werden.
6 Figuren
6 Patentansprüche
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Claims (6)
1. Antriebsanordnung für einen entlang einer Bahn bewegbaren
Körper, bei der ein nach Art einer Synchronmaschine ausgebildeter Linearmotor zwei quer zur Eortbewegungsrichtung
nebeneinander liegende ferromagnetische Wicklungsträger besitzt, die Wanderfelder erzeugende Wicklungen und eine gemeinsame
mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung tragen und in Wechselwirkung mit einer ferromagneti sehen Rückschlußanordnung
stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zwei Wicklungsträgern (4) angeordneten, Wanderfelder
erzeugenden Wicklungen (5) um eine Polteilung ("Tf13) gegeneinander
versetzt sind und die ferromagnetische Rücksehlußanordnung durch eine Reihe von quer zur Portbewegungsrichtung
(r) angeordneten wicklungslosen Stäben (8) gebildet ist, deren Breite (b) kleiner oder gleich der Polteilung
1 deren Mittenabstand (a) der doppelten Polteilung
) und deren Länge (l) dem äußeren Abstand (m) der beiden ferromagnetischen Wicklungsträger (4) entspricht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ferromagnetischen Wicklungsträger (4) und die ferromagnetischen
Stäbe (8) zueinander so angeordnet sind, daß äußere Kräfte den Anziehungskräften zwischen Wicklungsträgern (4) und den ferromagnetischen Stäben (8) entgegengesetzt
gerichtet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftspalte ( £) des Linearmotors (1) begrenzenden
Flächen der ferromagnetischen Wieklungsträger und der
ferromagnetischen Rückschlußanordnung (8) so ausgebildet sind, daß die Luftspalte (£) auch bei einer Pendelbewegung
zumindest annähernd konstant gehalten werden.
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4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die ferromagnetische Rückschlußanordnung (8) des Linearmotors (1) und die Rückschlußanordnung eines elektromagnetischen
oder elektrodynamischen Trag- und/oder Führungssystem (15) zu einer Einheit, instesondere zu einer
Winkelkammschiene, zusammengefaßt sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetisehen Stäbe (8) an den den Wicklungsträgern (4)
gegenüberliegenden Flächen mit einer Schicht aus gut leiten- λ
dem elektrischen Material belegt sind, insbesondere durch ein Band (17) aus elektrisch gut leitendem Material überbrückt
sind.
6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (1) mit einem elektrodynamischen Führungssystem in der Weise kombiniert ist, daß die zusätzlich
vom Linearmotor (1) ausgeübte Hubkraft dazu ausgenutzt ist, das Leitersystem der Trag- und/oder Führungsanordnung
des elektrodynamischen Führungssystems möglichst in der verlustarmen Zone mit dem Magnetfluß Null zu halten.
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