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DE2315060C3 - Unear synchronous motor for an electromagnetically guided levitation vehicle - Google Patents

Unear synchronous motor for an electromagnetically guided levitation vehicle

Info

Publication number
DE2315060C3
DE2315060C3 DE19732315060 DE2315060A DE2315060C3 DE 2315060 C3 DE2315060 C3 DE 2315060C3 DE 19732315060 DE19732315060 DE 19732315060 DE 2315060 A DE2315060 A DE 2315060A DE 2315060 C3 DE2315060 C3 DE 2315060C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coils
vehicle
field
drive
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19732315060
Other languages
German (de)
Other versions
DE2315060A1 (en
DE2315060B2 (en
Inventor
Naoki Tokaimura Ibaraki Maki (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP3100572A external-priority patent/JPS5619199B2/ja
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2315060A1 publication Critical patent/DE2315060A1/en
Publication of DE2315060B2 publication Critical patent/DE2315060B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2315060C3 publication Critical patent/DE2315060C3/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

Dder Tragspulen 18/4 und 185 jeweils gegenüber zu den Feldspulen 16Λ und 16Ä Weiterhin liegt eine LeitspuleThe support coils 18/4 and 185 each opposite the field coils 16Λ and 16A. There is also a lead coil

19 senkrecht im Boden, so daß sie zwischen den Feldspulen 17Λ und 175 vorgesehen ist. Die Tragspulen 18Λ und 185 und eine Leitspule l?sind kurzgeschlossene Spulen. Sie können auch aus leitenden Schichten bestehen. Eine Triebspule 20 des Linear-Synchronmotors liegt zwischen den Tragspulen 18Λ und 185. Die Breite L oder die seitliche Abmessung der Triebspule 20 entspricht dem Abstand zwischen den Feldspulen 17A und '75. Die Triebspuie 20 ist rechteckig. Sie wird von einer Wechselstromquelle erregt, um abhängig von der Geschwindigkeit des fahrenden Fahrzeugs eine Wanderwelle eines magnetischen Flusses zu erzeugen. Das Fahrzeug 15 wird durch die Antriebskraft fortbewegt, die auf der Wechselwirkung zwischen der magnetischer. Wanderwelle und dem magnetischen Feld der Spulen 17/4 und 175 beruht. Weiterhin erzeugt die Fahrt des Fahrzeugs 15 eine magnetische Abstoßung jeweils zwischen den Feldspulen 16/4,16Ö und den Tragspulen 18Λ 185und zwischen den Feldspulen 17/4,17Sund der Leitspule 19, um das Fahrzeug dadurch über den Boden anzuheben und stabil auf der Bahn zu halten.19 vertically in the ground so that it is provided between the field coils 17Λ and 175 . The support coils 18Λ and 185 and a lead coil 1? Are short-circuited coils. They can also consist of conductive layers. A drive coil 20 of the linear synchronous motor lies between the support coils 18Λ and 185. The width L or the lateral dimension of the drive coil 20 corresponds to the distance between the field coils 17A and '75. The Triebspuie 20 is rectangular. It is excited by an alternating current source in order to generate a traveling wave of a magnetic flux depending on the speed of the moving vehicle. The vehicle 15 is moved by the driving force based on the interaction between the magnetic. Traveling wave and the magnetic field of the coils 17/4 and 175 is based. Furthermore, the travel of the vehicle 15 generates a magnetic repulsion between the field coils 16/4, 16Ö and the support coils 18Λ 185 and between the field coils 17/4, 17S and the lead coil 19, thereby lifting the vehicle above the ground and steadily on the track keep.

In F i g. 9 ist weiterhin die Verteilung der waagerechten Komponente Bx und der senkrechten Komponente ßyder Dichte des magnetischen Flusses dargestellt, der durch die Feldspulen 17Λ und 17ß in der Ebene der Antriebsspu'e 20 erzeugt wird. In F i g. 9 entsprechen Form und Lage der Feldspulen 17/4 und 17ß nicht der Form und der Lage der Triebspule 20. Es ist nun darauf hinzuweisen, daß eine scheinbare oder virtuelle Spule 17 besteht, wie dies in der Fig.9 durch Strichlinien angedeutet ist, die der Triebspule 20 entspricht. Wie aus der Fig.9 hervorgeht, ist die waagerechte Flußdichte Bx an den sich gegenüberliegenden Seiten 20a der Triebspule 20 am höchsten. Dieser große magnetische Fluß wirkt auf den durch die Seiten 20a der Triebspule fließenden Strom ein und erzeugt eine Anziehung und Abstoßung im Linearmotor, um dadurch eine vertikale Schwingung zu bewirken, die sich auf das Schweben oder Anheben des magnetischen Systems nachteilig auswirkt. Weiterhin hat in der Ebene der Triebspule 20 an den Seiten 20a die senkrechte Flußdichte By einen stellen Anstieg in bezug auf die seitliche Verschiebung. Deshalb hat eine waagrechte »Federkonstante« oder Federkraft, die dem Produkt aus dem durch die Spulens^ite 20a fließenden Strom und dem Gradienten der Flußdichte By proportional ist, einen großen, aber instabilen Wert in der dargestellten Lage der Seiten 20a, wodurch die seitliche Stabilität des Fahrzeugs verschlechtert wird.In Fig. 9 also shows the distribution of the horizontal component Bx and the vertical component ßyder the density of the magnetic flux which is generated by the field coils 17Λ and 17ß in the plane of the drive coil 20. In Fig. 9, the shape and position of the field coils 17/4 and 17ß do not correspond to the shape and position of the drive coil 20. It should now be pointed out that there is an apparent or virtual coil 17, as indicated by dashed lines in FIG the drive coil 20 corresponds. As can be seen from FIG. 9, the horizontal flux density Bx is highest on the opposite sides 20a of the drive coil 20. This large magnetic flux acts on the current flowing through the sides 20a of the drive coil and creates attraction and repulsion in the linear motor, thereby causing vertical oscillation which adversely affects the levitation or lifting of the magnetic system. Furthermore, in the plane of the drive coil 20 at the sides 20a, the vertical flux density By has a slight increase in relation to the lateral displacement. Therefore, a horizontal "spring constant" or spring force, which is proportional to the product of the current flowing through the coil sections 20a and the gradient of the flux density By , has a large but unstable value in the position of the sides 20a shown, which increases the lateral stability of the vehicle is deteriorated.

Die Bezeichnung »Federkonstarf;« bedeutet dabei eine magnetische Kraft, die für die seitliche Verschiebung des Fahrzeuges 15 aus dessen Mittellage oder für ein Zurückbringen des Fahrzeuges in die Mittellage erforderlich ist, während eine Kraft, die das Fahrzeug in eine Verschiebung zwingt, als »instabile Federkonstante« bezeichnet wird. Eine Kraft, die die Mittellage wiederherstellt, wird als »stabile Federkonsiante« bezeichnet.The designation "Federkonstarf;" means a magnetic force necessary for the lateral displacement of the vehicle 15 from its central position or for a return of the vehicle to the central position is required, while a force that the vehicle in forcing a shift is called "unstable spring constant". A force that the central position is called a "stable spring rate".

In der Fig. 10 ist nun die Lagebeziehung der Triebspulen und der Feldspulen für die in den F i g. 8 und 9 dargestellten Anordnungen gezeigt. Die TriebspulenIn FIG. 10, the positional relationship is now Driving coils and the field coils for the in the F i g. 8 and 9 shown arrangements. The drive coils

20 sind in einem regelmäßigen Abstand angeordnet, der einem elektrischen Winkel von 120° in bezug auf das longitudinal magnetische Feld entsprichi, das durch die Feldspulen 17 erzeugt wird. Die Triebspulen 20 sind jeweils über Schaltcinrichtungen, wie beispielsweise nicht dargestellte 1 hyrist-oren, mit einer Wechselstromquelle verbunden. Die Schalteinrichtungen verteilen den Strom in die jeweiligen Triebspulen in genauer Folge und genauen Schaltintervallen, abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges.20 are spaced at regular intervals that have an electrical angle of 120 ° with respect to the longitudinal magnetic field corresponding to the Field coils 17 is generated. The drive coils 20 are each via switching devices, such as 1 hyrist-oren, not shown, with an alternating current source connected. The switching devices distribute the current to the respective drive coils in precise sequence and exact switching intervals, depending on the speed of the vehicle.

Die Fig. 11 und 12 zeigen weiterhin Veränderungen der Antriebskraft F, der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft Γ und der seitlichen Federkonstanten K, die auf das Fahrzeug einwirken, wenn sich das11 and 12 also show changes in the drive force F, the force Γ acting in the vertical direction and the lateral spring constant K that act on the vehicle when the

ίο Fahrzeug entlang der Bahn bewegt. Dabei gilt F i g. 11 für einen Fall, in dem ein Voreilwinkel γ für die Steuerung der Thyristoren zur induzierten Spannung Null beträgt. Die F i g. 12 gilt für einen Voreilwinkel von 20°. Wie aus den Fig. 11 und 12 hervorgeht, sind die jeweiligen maximalen Werte der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft und der seitlichen Federkonstanten, die für eine stabile Fahrt des Fahrzeuges nachteilig sind, im Vergleich zur Antriebskraft beträchtlich groß Darüber hinaus sind die Veränderungen der zuerst genannten Kräfte periodisch oder oszillatorisch. Deshalb ist es mit der bereits bekannten Spulenanordnung schwierig, eine stabile Fahrt des Fahrzeuges zu erreichen. In diesem Zusammenhang geht aus den Figuren hervor, daß ein Betrieb mit einem Voreilwinkel von 203 weniger Antriebskraft bei einer instabileren Federkonstanten im Vergleich zu einem Betrieb mit einem Voreilwinkel »Null« ergibt. Zum Problem der magnetischen Abhebung soll darauf hingewiesen werden, daß der zuerst genannte Betrieb mit einer Steuervoreilung von 20° vorteilhafter ist, da bei diesem Betrieb die in senkrechter Richtung wirkende Kraft abstoßend ist. Es ist möglich, daß selbst das auf die Triebspule einwirkende magnetische Feld zur Anhebung des Fahrzeuges von einigem Nutzen ist, indem der Voreilwinkel geeignet ausgewählt wird. Die in der F i g. 8 dargestellte Spulenanordnung ist jedoch auf keinen Fall für eine praktische Anwendung geeignet, wenn nicht einige Maßnahmen ergriffen werden, um die großen Schwingungskomponenten der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft und der seitlichen Federkonstanten zu verringern.ίο Vehicle moves along the track. F i g applies here. 11 for a case in which a lead angle γ for controlling the thyristors to the induced voltage is zero. The F i g. 12 applies to a lead angle of 20 °. 11 and 12, the respective maximum values of the vertical force and the lateral spring constant, which are disadvantageous for stable running of the vehicle, are considerably large compared to the driving force. In addition, the changes in the former are large Periodic or oscillatory forces. Therefore, with the coil arrangement already known, it is difficult to achieve stable travel of the vehicle. In this context, it can be seen from the figures that operation with an advance angle of 20 3 results in less drive force with a more unstable spring constant compared to operation with an advance angle of "zero". Regarding the problem of magnetic lift-off, it should be pointed out that the first-mentioned operation with a control advance of 20 ° is more advantageous, since in this operation the force acting in the vertical direction is repulsive. It is possible that even the magnetic field applied to the drive coil may be of some use in raising the vehicle by properly selecting the advance angle. The in the F i g. However, the coil arrangement shown in FIG. 8 is in no way suitable for practical use unless some measures are taken to reduce the large vibration components of the force acting in the vertical direction and the lateral spring constant.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linear-Synchronmotor für ein elektromagnetisch geführtes Schwebefahrzeug anzugeben, bei dem die Schwingungskomponenien der in senkrechter Richtung wirkender Kraft und der seitlichen Federkonstanten weitgehend beseitigt sind.It is therefore an object of the present invention to provide a linear synchronous motor for an electromagnetic to indicate the guided suspension vehicle in which the vibration components are in the vertical direction acting force and the lateral spring constant are largely eliminated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verhältnis der Breite der Triebspulen zur Breite der Feldspulen bzw. zum Abstand der den Triebspulen zugeordneten Seiten der Feldspulen in der Weise größer als 1 gewählt ist, daß es in den durch die folgende Ungleichung ausgedrückten Bereich fällt, in der 2a die Breite der Feldspulen, 2b die Breite der Triebspulen und g den mittleren Abstand zwischen der Bahn der Feldspulen und den Triebspulen bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs bedeuten:This object is achieved according to the invention in that the ratio of the width of the drive coils to the width of the field coils or to the distance between the sides of the field coils assigned to the drive coils is selected to be greater than 1 such that it falls within the range expressed by the following inequality: in Fig. 2a the width of the field coils, 2b the width of the drive coils and g the mean distance between the path of the field coils and the drive coils during normal operation of the vehicle:

I +I +

/) α /) α

In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, daß das Verhältnis der Breite der Feldspulen zur Breite der 6s Triebspulen in der Weise größer als 1 gewählt ist, daß es in den durch die folgende Ungleichung ausgedrückten Bereich fällt, in der 2;i die Breite der !"eidspulen, 2b die Breite der Triebspulen und g den mittleren AbstandIn another embodiment, it is possible that the ratio of the width of the field coils to the width of the 6s drive coils is selected to be greater than 1 such that it falls within the range expressed by the following inequality, in which 2; i is the width of the! "eidspulen, 2b the width of the drive coils and g the mean distance

zwischen der Bahn der Feldspule und der Triebspule bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs bedeuten:between the path of the field coil and the drive coil mean during normal operation of the vehicle:

1 +1 +

g '2 h"G '2 h "

g I +g I +

7777

Bei beiden Ausführungsformen sind die Schwingungskomponenten der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft und der seitlichen Federkonstanten wesentlich verringert, so daß dadurch ein stabiler Betrieb des Fahrzeugs möglich ist. Die zweite Ausführungsform ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Abmessungen der Triebspule aus irgendwelchen Gründen eingeschränkt sind.In both embodiments, the vibration components are those acting in the vertical direction Force and the lateral spring constant are significantly reduced, so that a stable operation of the Vehicle is possible. The second embodiment is particularly advantageous when the dimensions of the Drive coil are restricted for some reason.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren theoretische Grundlagen an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigtIn the following, embodiments of the invention and their theoretical principles are based on the Figures explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Schwebefahrzeugs, das durch den erfindungsgemäßen Linear-Synchronmotor angetrieben ist, mit der Anordnung der Spulen am Fahrzeug und an der Bahn,Fig. 1 is a perspective view of a magnetic Suspended vehicle, which is driven by the linear synchronous motor according to the invention, with the Arrangement of the coils on the vehicle and on the track,

F i g. 2 eine Vorderansicht des Fahrzeugs und der Bahn,F i g. 2 is a front view of the vehicle and the track;

F i g. 3 ein schematisches Diagramm, das dem unteren Teil der in der Fig. 2 dargestellten Anordnung entspricht,F i g. 3 is a schematic diagram corresponding to the lower Part corresponds to the arrangement shown in FIG. 2,

Fig.4 die Verteilung des magnetischen Flusses bei den in der F i g. 3 vorgesehenen Spulen,4 shows the distribution of the magnetic flux at the in the F i g. 3 coils provided,

F i g. 5 Kurven, die die Antriebskraft, die in senkrechter Richtung wirkende Kraft und die seitliche Federkraft jeweils als Funktion des Verhältnisses der Weiten der in der F i g. 3 dargestellten Trieb- und Feldspulen angeben.F i g. 5 curves showing the driving force, the force acting in the vertical direction and the lateral spring force in each case as a function of the ratio of the widths of the FIG. 3 illustrated drive and field coils indicate.

F i g. 6 und 7 jeweils den wesentlichen Teil von anderen erfindungsgemäßen Linear-Synchronmotoren,F i g. 6 and 7 each the essential part of other linear synchronous motors according to the invention,

F i g. 8 die Anordnung der Spulen in dem bereits bekannten Schwebe- und Antriebssystem mit einem Linear-Synchronmotor,F i g. 8 shows the arrangement of the coils in the already known levitation and drive system with a Linear synchronous motor,

F i g. 9 die Verteilung des magnetischen Flusses bei der in der F i g. 8 dargestellten bekannten Spulenanordnung, F i g. 9 shows the distribution of the magnetic flux in the case of the FIG. 8 shown known coil arrangement,

F i g. 10 die Lagebeziehung der Trieb- und Feldspulen bei dem bereits bekannten Linear-Synchronmotor (Fig. 8)undF i g. 10 the positional relationship of the drive and field coils in the already known linear synchronous motor (Fig. 8) and

Fig. 11 und 12 Kurven, die die Veränderungen der Antriebskraft, der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft und der seitlichen Federkraft, die bei dem bereits bekannten System (Fig.8 bis 10) entlang der Bahn auf das Fahrzeug einwirken, angeben.Figures 11 and 12 are graphs showing the changes in Driving force, the force acting in the vertical direction and the lateral spring force, which is already used in the known system (Fig.8 to 10) along the track act on the vehicle.

In den F i g. 1 bis 3 ist ein Magnet-Schwebefahrzeug 1 dargestellt, das durch den erfindungsgemäßen Linear-Synchronmotor angetrieben wird. Das Fahrzeug 1 umfaßt einen Fahrgastraum 2 und ein Untergestell 3, das an der Unterseite des Fahrgastraumes 2 angebracht ist Das Untergestell ist mit einer Längsauskehlung 3G entlang seiner Mittellinie und mit Feldspulenpaaren 4A 45 und 5 A 55 versehen. Diese Feldspulen bestehen aus Supraleitern und erzeugen ein konstantes magnetisches Feld. Die Spulen 4A und 45 sind in waagrechter Lage am unteren Teil des Untergestells 3 symmetrisch zur Mittellinie der Auskehlung 3G oder des Fahrzeuges 1 vorgesehen. Es ist selbstverständlich, daß mehrere derartige Feldspulenpaare in gleichen Abständen eniäang der Länge des Fahrzeuges 1 angeordnet sind Andererseits sind die Feldspulen 5A SB in senkrechter tage symmetrisch zur Mittellinie und angrenzend an die Seifenwände der Auskehlung 3G vorgesehen. Die Spulen 5.4 und SB, die in ihrer Anzahl den Spulen 4/4 und 4ß entsprechen, sind in gleichen Abständen entlang der Länge des Fahrzeuges vorgesehen.In the F i g. 1 to 3, a magnetic levitation vehicle 1 is shown, which is driven by the linear synchronous motor according to the invention. The vehicle 1 comprises a passenger compartment 2 and an underframe 3 which is attached to the underside of the passenger compartment 2. The underframe is provided with a longitudinal groove 3G along its center line and with pairs of field coils 4A 45 and 5 A 55. These field coils consist of superconductors and generate a constant magnetic field. The coils 4A and 45 are provided in a horizontal position on the lower part of the underframe 3 symmetrically to the center line of the groove 3G or of the vehicle 1. It goes without saying that several such field coil pairs are arranged at equal intervals along the length of the vehicle 1. On the other hand, the field coils 5A SB are provided in vertical days symmetrically to the center line and adjacent to the soap walls of the groove 3G. The coils 5.4 and SB, the number of which correspond to the coils 4/4 and 4ß, are provided at equal intervals along the length of the vehicle.

Gegenüber dem so ausgebildeten Fahrzeug ist eine Bahn EP mit einem Vorsprung oder einer Wand EC entlang der Mittellinie auf dem Boden vorgesehen, um das sich bewegende Fahrzeug zu leiten. Das Profil der Bahn entspricht dem Untergestell des Fahrzeuges, wobei jedoch dazwischen ein ausreichender AbstandOpposite the vehicle thus constructed, a track EP with a protrusion or wall EC is provided along the center line on the floor to guide the moving vehicle. The profile of the track corresponds to the undercarriage of the vehicle, but with a sufficient distance between them

ίο liegt Weiterhin ist die Bahn EPmit Tragspulen 8/4 und 85 versehen. Eine Anzahl der aus diesen Spulen gebildeten Paare ist in waagrechter Richtung in gleichen Abständen unter und entlang der Reihe der Feldspulen 4A und 45 vorgesehen. Jede Tragspule besteh* aus einem gewickelten und kurzgeschlossenen Leiter oder aus einer Leiterschicht. In der Mittelwand fTCund im gleichen Abstand von den Feldspulen SA und SB sind Leitspulen 6 vorgesehen, die zur Aufrechterhaltitng der seitlichen Stabilität des Fahrzeuges dienen. Jede Leitspule besteht ebenfalls aus einer geschlossenen Wicklung oder einer leitenden Schicht. Eine Anzahl derartiger Spulen ist entlang der Bahn vorgesehen. Entlang der Mittellinie der Bahn ist eine Anzahl von rechteckigen Triebspulen 7 in waagrechter Lage eingebettet.The track EP is also provided with support spools 8/4 and 85. A number of the pairs formed from these coils are provided in the horizontal direction at equal intervals below and along the row of the field coils 4A and 45. Each support coil consists of a wound and short-circuited conductor or a conductor layer. In the central wall fTC and at the same distance from the field coils SA and SB there are guide coils 6 which serve to maintain the lateral stability of the vehicle. Each lead coil also consists of a closed winding or a conductive layer. A number of such coils are provided along the track. A number of rectangular drive coils 7 are embedded in a horizontal position along the center line of the track.

Bei der oben beschriebenen Spulenanordnung wirken die durch die am Fahrzeug angebrachten Feldspulen AA, 45 und SA, SB erzeugten und mit dem Fahrzeug bewegten magnetischen Felder auf die Tragspulen 8A 85 und die Leitspulen 6 auf der Bodenseite, um jeweils eine Tragkraft und eine Leitkraft zu erzeugen. Weiterhin werden die Triebspulen 7 mit einem Dreiphasenwechselstrom erregt, der von einer äußeren Stromquelle eingespeist wird, um eine Wanderwelle eines magnetischen Flusses zu erzeugen, der auf das magnetische Feld der Feldspulen 5A SB einwirkt, um die Feldspulen und damit das Fahrzeug synchron mit der Bewegung der magnetischen Welle durch die Triebspulen fortzubewegen. Deshalb kann durch Steuerung der Frequenz des die Triebspulen erregenden Dreiphasenwechselstromes die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges gesteuert werden.In the coil arrangement described above, the magnetic fields generated by the field coils AA, 45 and SA, SB mounted on the vehicle and moved with the vehicle act on the support coils 8A 85 and the lead coils 6 on the bottom side to generate a carrying force and a carrying force, respectively . Furthermore, the drive coils 7 are excited with a three-phase alternating current, which is fed in from an external power source in order to generate a traveling wave of a magnetic flux that acts on the magnetic field of the field coils 5A SB to keep the field coils and thus the vehicle synchronized with the movement of the magnetic wave to move through the drive coils. Therefore, by controlling the frequency of the three-phase alternating current energizing the drive coils, the traveling speed of the vehicle can be controlled.

Die Breite 26 der Triebspule 7 ist größer als der Abstand zwischen sich gegenüberliegenden FeldspulenThe width 26 of the drive coil 7 is greater than the distance between opposing field coils

45. SA und 55. Aus der F i g. 4, die die waagrechten und senkrechten Komponenten der Verteilung des magnetischen Flusses zeigt, der in der Nähe der Triebspule durch eine imaginäre waagrechte Spule 5 erzeugt wird, die durch die unteren Seiten der beiden Feldspulen SA und SB gebildet wird, geht hervor, daß die waagrechte Flußdichte Bx auf den Seiten 7 a der Triebspule 7 kleiner ist als in den entsprechenden Lagen der in der F i g. 9 dargestellten Triebspule 7. Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß der seitliche Gradient der senkrechten Flußdichte By in den gleichen Lagen bei der Anordnung der Fig.4 kleiner und entgegengesetzt zum entsprechenden Gradienten bei der Anordnung der Fig.9 ist Deshalb ist bei der in den Fig.3 und 4 dargestellten Anordnung die senkrechte Anziehung und Abstoßung, die durch das Produkt aus dem durch die Triebspule 7 fließenden Strom und der magnetischen Fiußdichte Bx im Teil Ta der Triebspule 7 bestimmt ist im Vergleich zu den entsprechenden Kräfte bei der bereits diskutierten Spulenanordnung (Fig.8 und 9) 45. SA and 55. From FIG. 4, which shows the horizontal and vertical components of the distribution of the magnetic flux generated in the vicinity of the drive coil by an imaginary horizontal coil 5 formed by the lower sides of the two field coils SA and SB , it can be seen that the horizontal Flux density Bx on the sides 7 a of the drive coil 7 is smaller than in the corresponding positions of the in FIG. 9 illustrated drive coil 7. It should also be pointed out that the lateral gradient of the vertical flux density By in the same positions in the arrangement of FIG. 4 is smaller and opposite to the corresponding gradient in the arrangement of FIG 3 and 4 the vertical attraction and repulsion, which is determined by the product of the current flowing through the drive coil 7 and the magnetic flux density Bx in part Ta of the drive coil 7, compared to the corresponding forces in the coil arrangement already discussed ( Fig. 8 and 9)

verringert Weiterhin ist die seitliche Federkonstante, die das Produkt aus dem durch die Triebspule 7 fließenden Strom und der magnetischen Flußdichte By im Teil 7a ist zu einer sehr kleinen instabilenFurthermore, the lateral spring constant, which is the product of the current flowing through the drive coil 7 and the magnetic flux density By in the part 7a, becomes a very small unstable one

Konstanten oder sogar zu einer stabilen Federkonstanten gemacht.Constants or even made into a stable spring constant.

Die oben aufgezeichneten Wechselwirkungen zwischen den Spulen werden nachfolgend mit Hilfe einer mathematischen Näherungsrechnung untersucht. DieThe interactions between the coils recorded above are subsequently illustrated with the aid of a mathematical approximation calculation investigated. the

ß.Y =ß.Y =

waagrechten und senkrechten Komponenten ßAund 5j der von der imaginären Feldspule 5 bewirktet magnetischen Flußdichte in der Triebspulenebem können durch die folgenden Gleichungen ausgedrück werden:horizontal and vertical components ßA and 5j the magnetic flux density caused by the imaginary field coil 5 in the drive coil can be expressed by the following equations:

(X- α)2 H-g (x + ei)2 (X- α) 2 H- g (x + ei) 2

fli· =fli =

Λ" ~ Cl Λ "~ Cl

-V — il -V - il

/I0 = magnetische Permeabilität der Luft. / I 0 = magnetic permeability of air.

a = eine Hälfte der Breite der imaginären Feldspule 5, a = half the width of the imaginary field coil 5,

g = mittlerer Absland zwischen der Triebspule 7 und der imaginären Feldspule 5 während der normalen Fahrt des Fahrzeugs. g = mean distance between the drive coil 7 and the imaginary field coil 5 during normal travel of the vehicle.

.v = seitlicher Absland von der Mittellinie der imaginären Feldspule 5 und.v = lateral departure from the center line of the imaginary field coil 5 and

/; = magnetomotorische Kraft der imaginären Feldspule./ ; = magnetomotive force of the imaginary field coil.

Die Länge der Feldspulen 5A5ßoder der imaginären Feldspule 5 kann als unendlich oder wesentlich größer als die Breite 2a der imaginären Spule 5 angenommen werden.The length of the field coils 5A5ß or the imaginary Field coil 5 can be assumed to be infinite or significantly greater than the width 2a of the imaginary coil 5 will.

Weiterhin soll mit 26 die Breite der Triebspule 7 bezeichnet werden. Mit csoll die Länge derselben Spule entlang der Länge der Bahn bezeichnet werden. Mit /a soll die magnetomotorische Kraft durch die Triebspule 7 bezeichnet werden. Die maximalen Werte der Antriebskraft und der in senkrechter Richtung wirkenden Kraft (jeweils F1 T), die zwischen den Triebspulen und den Feldspulen wirken, und der maximale Wert der seitlichen Federkonstante (K) können dann jeweils durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:Furthermore, the width of the drive coil 7 should be designated by 26. The length of the same coil along the length of the path is intended to be designated by c. The magnetomotive force through the drive coil 7 is intended to be designated by / a. The maximum values of the driving force and the force acting in the vertical direction (in each case F 1 T), which act between the drive coils and the field coils, and the maximum value of the lateral spring constant (K) can then each be expressed by the following equations:

= 2 j By = 2 j By

-H-H

I11-Ux = ^--LI 11 -Ux = ^ - L

ei)2 ei) 2 + + g2 g 2

(b-tf(b-tf

T = 2 Bx ■ L1 ■ Az = T = 2 Bx ■ L 1 ■ Az =

(b - af + g2 (b - af + g 2 (Y+ a)2 (Y + a) 2

dxdx

2 - (/) + a)2 + a)2"+ g2f 2 - (/) + a) 2 + a) 2 "+ g 2 f

Im folgenden sollen die Bezeichnungen »senkrechte Kraft« und »seitliche Federkonstante« als Verweisung auf die jeweils maximalen Werte dieser Kräfte verstanden werden, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes betont wird.In the following, the terms "vertical force" and "lateral spring constant" are intended as a reference to be understood on the respective maximum values of these forces, if not expressly something other is emphasized.

Die Beziehungen des Verhältnisses der Breite der Triebspule 7 zur Feldspule 5 in bezug auf die Antriebskraft F, die senkrechte Kraft 7"und die seitliche Federkonstante K, die durch die Gleichungen (3) bis (5) bestimmt sind, sind in der F i g. 5 dargestellt, aus der drei wichtige Eigenschaften entnommen werden können:The relationships of the ratio of the width of the drive coil 7 to the field coil 5 with respect to the driving force F, the vertical force 7 "and the lateral spring constant K, which are determined by the equations (3) to (5), are shown in FIG . 5, from which three important properties can be taken:

(1) Die Antriebskraft Fnimmt ungefähr proportional zum Verhältnis b/a in dem Bereich ab, in dem dieses Verhältnis kleiner ist als eins. Sie nimmt lediglich wenig in dem Bereich ab, in dem das Verhältnis b/a größer ist als eins.(1) The driving force F decreases approximately in proportion to the ratio b / a in the range where this ratio is smaller than one. It only decreases slightly in the area in which the ratio b / a is greater than one.

(2) Die senkrechte Kraft Γ nimmt steil ab, wenn das Verhältnis b/a von eins abweicht(2) The perpendicular force Γ decreases steeply when the ratio b / a deviates from one

(3) Die seitliche Federkonstante K nimmt einen ■naximalen instabilen Wert (magnetische Abstoßung) in dem Bereich an, in dem das Verhältnis b/a in der Nähe von eins ist. Jedoch nimmt die Konstante K steil ab, wenn das Verhältnis von eins abweicht, um gegebenenfalls zu einer stabilen Federkonstanten (magnetische Anziehung) zu werden.(3) The lateral spring constant K takes a maximum unstable value (magnetic repulsion) in the range where the ratio b / a is close to one. However, the constant K decreases steeply when the ratio deviates from one, eventually becoming a stable spring constant (magnetic attraction).

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß, obwohl das Verhältnis b/a vom Standpunkt der Antriebskraft F aus betrachtet, vorzugsweise eins betragen müßte, diesem Verhältnis eins auch ein mehr als doppelt so großer Spitzenwert der senkrechten Kraft als die Antriebskraft mit einem maximalen Wert der instabilen seitlichen Federkonstante K zugeordnet ist die jede stabile Fahrt des Fahrzeuges behindert Insbesondere ist für einen praktischen Betrieb des Fahrzeugs ein Kompromiß zwischen der Antriebskraft einerseits und der senkrechten Kraft und der seitlichen Federkonstanten erforderlich. Bei der Auslegung des Systems ist so die Antriebskraft etwas verringert, um die senkrechte Kraft und die seitliche Federkonstante unter vernünftigen Pegeln zu halten. Es ist selbstverständlich, daß die Verringerung der Antriebskraft weniger schwierig durchgeführt werden kann, indem dasFrom the above description, although the ratio b / a should preferably be one from the point of view of the driving force F , this ratio one also has a peak value of the perpendicular force more than twice as large as the driving force with a maximum value of unstable lateral spring constant K is assigned which hinders any stable drive of the vehicle. In particular, a compromise between the driving force on the one hand and the vertical force and the lateral spring constant is necessary for practical operation of the vehicle. When designing the system, the driving force is reduced somewhat in order to keep the vertical force and the lateral spring constant below reasonable levels. It goes without saying that the reduction in driving force can be made less difficult by the

609 653/267609 653/267

Verhältnis b/u in einem Bereich größer als eins ausgewählt wird, wie wenn ein Verhältnis kleiner als eins gewählt wird, da im ersten Bereich des Verhältnisses der Gradient der Abnahme geringer ist.Ratio b / u is selected in a range greater than one, as when a ratio smaller than one is selected, since in the first range of the ratio the gradient of the decrease is smaller.

Was nun die seitliche Federkonstante anbelangt, so ist :i festzustellen, daß eine stabile Federkonstante erhalten werden kann, indem die Veränderlichen in der Gleichung (1) so gewählt werden, daß sich die Konstante K ein negativer Wert ergibt. Da der mittlere .Spulenabstand ,tr ein Bruchteil der Breite a der Feldspule ic 5 beträgt, kann ein Wert g2 gegenüber einem Wert ;/2 vernachlässigt werden, d.h. a2> g2. Deshalb kann die Bedingung, daß die seitliche Federkonstante eine stabile Konstante ist, aus der Gleichung (5) erhalten und wie folgt ausgedrückt werden:With regard to the lateral spring rate: i note that a stable spring rate can be obtained by choosing the variables in equation (1) to make the constant K a negative value. Since the average .Spulenabstand tr, a fraction of the width a of the field coil ic is 5, a value g can be 2 to a value of / 2 are neglected, that is, a 2> g. 2 Therefore, the condition that the lateral spring constant is a stable constant can be obtained from the equation (5) and expressed as follows:

Aus der Gleichung (9) folgt dann:From equation (9) it then follows:

0,2 /,0.2 /,

0.4 = 0,4 =0.4 = 0.4 =

0,2 0.40.2 0.4

I 2-0,2I 2-0.2

1.5 <1.5 <

+ g+ g

16)16)

Wie jedoch bereits oben erwähnt wurde, nimmt die ::o Antriebskraft /-"ab, wenn die Breite der Triebspule 7 in bezug auf die Breite der Feldspule 5 zunimmt. Deshalb ist eine unbeschränkte Zunahme der Breite der Triebspule 7 für einen praktischen Gebrauch nicht geeignet, da sie eine außergewöhnliche Zunahme der magnetomotorischen Kraft der Triebspule erfordert. Vom praktischen Gesichtspunkt aus betrachtet kann die erlaubte Abnahme der Antriebskraft auf die Hälfte des Spitzenwertes angesetzt werden, der dem Verhältnis b/a—\ entspricht. Diese Bedingung wird durch die folgenden Gleichungen festgelegt; insbesondere ergibt sich aus der Gleichung (3):However, as mentioned above, the driving force / - "decreases as the width of the drive coil 7 increases with respect to the width of the field coil 5. Therefore, an unlimited increase in the width of the drive coil 7 is not suitable for practical use because it requires an extraordinary increase in the magnetomotive force of the drive coil. From the practical point of view, the allowable decrease in the drive force can be set to be half the peak value corresponding to the ratio b / a- \ . This condition is determined by the following equations ; In particular, equation (3) results in:

Insbesondere ist damit festgelegt, daß die Breite 2t der I nebspule im Bereich von 1,2 bis 2 m liegen sollte.In particular, it is thus determined that the width 2t of the I nebspule should be in the range from 1.2 to 2 m.

Im folgenden wird eine weitere Näherung zur begrenzung der Breite der Triebspulen durchgeführt indem insbesondere die instabile seitliche Federkonstante beachtet wird. Es wird angenommen, daß vom praktischen Ges.chtspunkt aus betrachtet die instabile seitliche Federkonstante K die Hälfte von ihrem Spitzenwert verringert werden muß. Aus der Gleichung (5), in der a2>g2 ist, ergibt sich:In the following, a further approximation is carried out to limit the width of the drive coils by paying particular attention to the unstable lateral spring constant. It is believed that, from the practical point of view, the unstable lateral spring constant K must be reduced by half from its peak value. From equation (5), in which a 2 > g2 , we get:

h ^ αh ^ α

(10)(10)

Indem die linke Seite der Gleichung (9) in die Gleichung (10) eingesetzt wird, ergibt sich:By inserting the left hand side of equation (9) into the Equation (10) is used, we get:

1 +1 +

/2g/ 2g

• (II)• (II)

α + g - j lag :S h a + g + \2ag. (7) Weiterhin ergibt sich aus den Gleichungen (6) und (7): α + g - j lay : S ha + g + \ 2ag. (7) Furthermore, equations (6) and (7) result in:

Daraus ergibt sich:This results in:

1 -t-1 -t-

h aH a

S I +S I +

+ l'2flg. (8)+ l'2flg. (8th)

19)19)

4040

4545

In dem durch die obige Bedingung festgelegten Bereich (F i g. 5) ist die Abnahme der senkrechten Kraft T im Vergleich zur Abnahme der Antriebskraft F größer. Darüber hinaus nimmt die seitliche Federkonstante einen negativen Wert an, was eine stabile Federkonstante bedeutet. Dadurch ist die hin- und hergehende senkrechte Kraft, die ein stabiles Schweben des Fahrzeuges behindert, wirksam unterdrückt. Demgemäß nimmt die Vibration oder Schwingung des Fahrzeuges ab. Weiterhin bewirkt die stabile Federkonstante, daß das Fahrzeug in die normale Mittellage zurückkehrt, wenn es sich aus der normalen Lage entfernt Deshalb kann durch die Auswahl des Verhältnisses m dem obengenannten Bereich ein stabiler Betrieb des Magnet-Schwebefahrzeugs erreicht werden, das durch einen Linear-Synchronmotor angetrieben wird.In the range (Fig. 5) specified by the above condition, the decrease in the perpendicular force T is greater than the decrease in the driving force F. In addition, the lateral spring constant takes a negative value, which means a stable spring constant. This effectively suppresses the reciprocating vertical force that prevents the vehicle from hovering in a stable manner. Accordingly, the vibration of the vehicle decreases. Furthermore, the stable spring constant causes the vehicle to return to the normal central position when it moves away from the normal position is driven.

In Versuchen wurde die obige Bedingung numerisch estgelegt Es wurde angenommen, daß die Breite 2a der 65 reldspule 0,8 m und der mittlere Abstand g zwischen ler Feldspule und der Triebspule während des 'iormalbetriebs des Fahrzeugs 0,2 m betragen.In tests, the above condition is numerically estgelegt It was assumed that the width 2a of the 65 r eldspule 0.8 m and the average distance g between ler field coil and the drive coil during the 'iormalbetriebs of the vehicle be 0.2 m.

6060

dpi Prf a 'S 7 Smd Weitere A"sführungsbeispieledpi Prf a ' S 7 Smd Further examples

den, λ c ngSpmäßen Line^motors dargestellt! bei fZ -tiJ'% P,"lenanord™ngen von den an Hand der in'η bls c 5erläutcrtenSpulenanordnungen abweichen. ei'", h 'g;6 lst ein Paar von Feldspulen 9Λ 9B aus Flanken HPrafiter '" senkrechter Richtung in beiden E η Il f UnterSeslells des Fahrzeugs 1 vorgesehen. Ein komplementäres Paar von Leit- und Tragspulen the line ^ motors, λ c ngS p! with fZ -ti J '% P , " len arrangements deviate from the coil arrangements explained on the basis of the in'η bls c 5. ei'", h 'g; 6 lst a Paa r of field coils 9Λ 9B from edges Pra H f iter '"senkre daughters direction in both E η Il f sub eslells S of the vehicle 1 is provided. A complementary pair of guide and bearing coils

BotlJnT If" in senkrechter Richtung auf der iedorh Unge!ahr ^genüber zu den Feldspulen, ferse,,, * ln b,eZUg auf die Feldspulen nach unten FeWsSp i18e0Pdnet· Weiterhi" ist eine weitere K, TS einem SuPraleiter in waagrechter BotlJnT If "in senkrec hter direction on the iedorh Unge! Ahr ^ genüber to the field coils, heel ,,, * b ln, eZUg on the field coils down FeWsSp i1 8e0Pdnet · Weiterhi" is another K, T S r a Su P aleiter in a horizontal position

Fahrte g "" ^ Unterseite und in der Mitte des Bod^n Τ"· erg?telis vorgesehen, wobei gegenüber im dartf hin6'"6· bSPUle 12 angeordnet ist. Es soll imatin gecW'Tn Werden· daß die Feldspule 11 keine XXh kP e· Wie die SPule 5 beim ersten SSÄeiS.PI-eI· SOndern Vielmehr eine reale «der kann die 5 P e 1St·Auch mit dieser Spulenanordnung kann de Vernngerung der unerwünschten senkrechtenHearkened g "" ^ Untersei th and in the center of Bod ^ n Τ "seen · erg? Telis before, and over the dartf out 6 '' 6 × 12 bSPUle is to g eor dnet. It should be imatin ge c W 'T n · that the field coil 11 is no XXh k P e · As the coil 5 in the first SSÄ eiS . PI - eI · SOndern Rather a real «which can be the 5 P e 1St · Even with this coil arrangement, de reduction of the undesired vertical

rder H Τ',' lnstabile" seitlichen Federkonstanten m eme'",, hTaidlUng der instabiien Federkonstanten BreTte? H c^OnStante erreicht werden, indem die 12 und ,f fdSpUie λ ·' die Breite 2b der Triebspule 12 und der mutlere Abstand g zwischen den Spulen 11rder H Τ ',' unstable "lateral spring constants m eme '" ,, hT a i extension of unstable spring constants BreTte? H c ^ OnStante can be achieved by the 12 and, ff dSpUie λ · ' the width 2b of the drive coil 12 and the mutere distance g between the coils 11

fillfelT .SPreChnndderdurchdieGleichungen<9)oderfillfelT. TALK nndder by the equations <9) or

i hS ^en Bsdl*s™sen eingestellt werden. sind HpS1" ρ μ61" V g·6 dargestel'ten Spulenanordnung darteste Mt ?P.Ulen 9^' 9B und » ^ Fahrzeug im dargestellten Schnitt und drei weitere Spulen, nällichih S ^ s ™ s BSDL sen be adjusted *. are HpS 1 "ρ μ 61" V g · 6 g represents estel 'th coil arrangement darteste Mt? P. Ulen 9 ^ ' 9B and "^ vehicle in the section shown and three further coils, nällich

au Vl lTfsPulm 10A 105 und eine Triebspule 12, Z Bod^"seite vorgesehen, so daß bei demau Vl l T f s P ulm 10 A 105 and a drive coil 12, Z Bod ^ " side provided, so that in the

"^111"" die G«amtzahl der Spulen sechs erSten Ausfühningsbeispiel der Fig.3 rae^pulen und ^er Bod«4n"^ 111 "" the total number of coils six first embodiment of Fig. 3 rae ^ pulen and ^ er base 4n

!ei η ^aT^er Fahrae^pulen und ^er Bod«4n· len. so daß die Gesamtzahl acht beträgt Deshalb bietet VeJi ^ ^'g·6 dar£estente Spulenanordnung im einen ^" def F j & 3 dargestellten Anordnung einen wtnschaftlicheren Linear-S^chronmotor. ! ei η ^ aT ^ er Fahrae ^ pulen and ^ er Bod «4n · len. so that the total number is eight. Therefore, VeJi ^ ^ ' g · 6 dar £ est duck coil arrangement in the arrangement shown in a ^ " def Fj & 3 shown a more economic linear synchronous motor.

Ib UöU Ib UöU

Bei dem in der F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein Paar von Triebspulen 14A 14ß in senkrechter Richtung auf der Bodenseite E gegenüber den jeweiligen Flanken des Untergestells des Fahrzeugs I und ein komplementäres Paar von Feldspulen 13.4, 13S im Fahrzeuguntergestell gegenüber den jeweiligen Triebspulen angeordnet. Weiterhin sind einer bodenfestcn Leitspule 6 und Tragspulen SA, 8ß gegenüber zusätzliche fahrzeugseitige Paare von Feldspulen 5/\, 5ß und 4A, 4ß vorgesehen. Mit dieser Anordnung können die Betriebskennlinien des Linear-Synchronmotors verbessert werden, da die magnetische Kopplung zwischen den Fahrzeugspulen und den Boden-Spulen für jede Spulengruppe einzeln ausgelegt werden kann. In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Feldspulen 5A und 5ß mit der Leilspule 6 und der Triebspule 7 gekoppelt sind.In the case of the FIG. 7, a pair of drive coils 14A 14ß are arranged in the vertical direction on the bottom side E opposite the respective flanks of the underframe of the vehicle I and a complementary pair of field coils 13.4, 13S in the vehicle underframe opposite the respective drive coils. Furthermore, a ground-fixed lead coil 6 and support coils SA, 8ß are provided opposite additional vehicle-side pairs of field coils 5 / \, 5ß and 4A, 4ß. With this arrangement, the operating characteristics of the linear synchronous motor can be improved because the magnetic coupling between the vehicle coils and the ground coils can be designed individually for each coil group. In this connection it should be pointed out that in the case of the FIG. 3, the field coils 5A and 5ß are coupled to the lead coil 6 and the drive coil 7 shown in FIG.

Es ist selbstverständlich, daß die elektromagnetische Beziehung zwischen den Feldspulen 13A 135 und den Tricbspulcn 14Λ 14ß bei dem in der Fig. 7 dargestellten Allsführungsbeispiel dem in der F i g. 6 dargestellten s Auslührungsbeispiel entspricht. Die durch die Gleichungen (9) oder (11) ausgedrückten Bedingungen müssen auch in diesem Fall beachtet werden. It goes without saying that the electromagnetic relationship between the field coils 13A 135 and the Tricbspulcn 14Λ14ß in the general example shown in FIG. 6 corresponds to the exemplary embodiment shown. The conditions expressed by the equation (9) or (11) must also be observed in this case.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen werden Triebspulen verwendet, deren Breite größer ist als dieIn the above embodiments, drive coils are used, the width of which is greater than that

ίο Breite der gegenüberliegenden Feldspulen. Es ist jedoch auch möglich, die Breite der Triebspulen so zu wählen, daß sie kleiner ist als die Breite der gegenüberliegenden Feldspulen. In diesem Fall wird die Bedingung für einen stabilen Betrieb durch ähnliche Prozesse erreicht und durch die folgende Gleichung ausgedrückt:ίο Width of the opposing field coils. However, it is also possible to choose the width of the drive coils so that it is smaller than the width of the opposite one Field coils. In this case, the condition for stable operation is achieved through similar processes and expressed by the following equation:

Hierzu 5 Blatt ZeichnurmcnFor this 5 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: . 1. Linear-Synchronmotor für ein elektromagnetisch geführtes Schwebefahrzeug, welches Feldspu-Ien im Fahrzeug zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Feldes aufweist, denen in der Fahrstrecke sowohl kurzgeschlossene Trag- und Leitspulen für die magnetische Schwebeführung als auch wechselstromgespeiste Triebspulen zur Erzeugung eines mit den Feldspulen zusammenwirkenden Wanderfeldes zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Breite der Triebspulen (7; 12; 14 A HB) zur Breite der Feldspulen (11; 13 A 13ß;bzw.zum Abstand der den Triebspulen (7) zugeordneten Seiten der Feldspulen (5A 5B) in der Weise großer als 1 gewählt ist, daß es in den durch die folgende Ungleichung ausgedrückten Bereich fällt, in der 2a die Breite der Feldspulen, Ib die Breite der Triebspuien und g den mittleren Abstand zwischen der Bahn der Feldspulen und den Triebspulen bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs (1) bedeuten:. 1.Linear synchronous motor for an electromagnetically guided levitation vehicle, which has field coils in the vehicle to generate a constant magnetic field, which in the route are both short-circuited support and guide coils for the magnetic levitation control and alternating current-fed drive coils to generate one that interacts with the field coils Traveling field are assigned, characterized in that the ratio of the width of the drive coils (7; 12; 14 A HB) to the width of the field coils (11; 13 A 13ß; or to the distance between the drive coils (7) assigned sides of the field coils (5A 5B) is chosen in such a way that it falls within the range expressed by the following inequality, in which 2a the width of the field coils, Ib the width of the drive coils and g the mean distance between the path of the field coils and the drive coils normal operation of the vehicle (1) mean: 2a ~ a ~2a ~ a ~ 2g2g 2. Linear-Synchronmotor für ein elektromagnetisch geführtes Schwebefahrzeug, welches Feldspulen im Fahrzeug zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Feldes aufweist, denen in der Fahrstrecke sowohl kurzgeschlossene Trag- und Leitspulen für die magnetische Schwebeführung als auch wechselstromgespeiste Triebspulen zur Erzeugung eines mit den Feldspulen zusammenwirkenden Wanderfeldes zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Breite der Feldspulen bzw. des Abatandes der den Triebspulen zugeordneten Seiten der Feldspulen zur Breite der Triebspulen in der Weise größer als 1 gewählt ist, daß es in den durch die folgende Ungleichung ausgedrückten Bereich fällt, in der 2a die Breite der Feldspulen, 2b die Breite der Triebspulen und gden mittleren Abstand zwischen der Bahn der Feldspule und der Triebspule bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs(1)bedeuten:2. Linear synchronous motor for an electromagnetically guided levitation vehicle, which has field coils in the vehicle for generating a constant magnetic field, to which both short-circuited support and guide coils for the magnetic levitation control and AC-powered drive coils for generating a traveling field that interacts with the field coils are assigned in the route are, characterized in that the ratio of the width of the field coils or the spacing of the sides of the field coils assigned to the drive coils to the width of the drive coils is selected to be greater than 1 such that it falls within the range expressed by the following inequality in which 2a is the width of the field coils, 2b is the width of the drive coils and g is the mean distance between the path of the field coil and the drive coil during normal operation of the vehicle (1): 2Λ = h = '2Λ = h = ' 3. Linear-Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Breite der Triebspulen zur Breite der Feldspulen in der Weise noch weiter eingeschränkt ist, daß3. Linear synchronous motor according to claim 1, characterized in that the ratio of the Width of the drive coils is restricted to the width of the field coils in such a way that 5555 6060 Die Erfindung bezieht sich auf einen Linear-Synhronmotor für ein elektromagnetisch geführtes Schwebefahrzeug, welches Feldspulen im Fahrzeug zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Feldes ufweist, denen in tier Fahrstrecke sowohl kurzge-.'hlossene Trag- und l.eitspulen für die magnetische chwebeführung als auch wechsdsiromgespeiste Triebspulen zur Erzeugung eines mit den Feldspulen zusammenwirkenden Wanderfeldes zugeordnet sind.The invention relates to a linear synchronous motor for an electromagnetically guided hover vehicle, which field coils in the vehicle to generate a constant magnetic field It shows, which in tier driving distance both short-circuited Carrying and conductor coils for magnetic suspension guidance as well as alternating sirom-fed Driving coils for generating a traveling field interacting with the field coils are assigned. Bei herkömmlichen Fahrzeugen, deren Räder durch einen Motor angetrieben werden, wird die Fortbewegung des Fahrzeugs durch die Reibungskraft zwischen den Rädern und den Schienen oder dem Beden bewirkt. Die Reibungskraft wirkt sich jedoch bei Fahrzeugen nicht voll aus, die mit einer Geschwindigkeit von 300 km/h oder mehr fahren. Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Fahrzeugsysteme entwikkelt, bei denen ein Fahrzeug schwebt oder über dem Boden angehoben ist und ohne die Hilfe der Reibungskraft zwischen den Rädern und dem Boden angetrieben wird. Ein Linearmotor ist für ein derartiges Antriebssystem ohne Reibungskraft geeignet. Bekanntlich ist nämlich ein Linearmotor ein elektrischer Motor, der entlang einer Bahn angeordnet ist, wobei entweder der Anker oder der Feldteil des Motors am schwebenden Fahrzeug angebracht und die übrigen Teile entlang der Bahn vorgesehen sind, oder umgekehrt.In conventional vehicles, the wheels of which are driven by a motor, the locomotion of the vehicle caused by the frictional force between the wheels and the rails or the bed. However, the frictional force does not have its full effect on vehicles traveling at a speed of Drive 300 km / h or more. To solve this problem, various vehicle systems have been developed, where a vehicle is hovering or raised above the ground and without the help of the Frictional force between the wheels and the ground is driven. A linear motor is for such a thing Drive system suitable without frictional force. It is well known that a linear motor is an electric motor, which is arranged along a path, with either the armature or the field part of the motor floating Vehicle attached and the other parts are provided along the track, or vice versa. Um das Fahrzeug in die Luft anzuheben, werden einerseits Magnetspulen am Fahrzeug angebracht, um eivi magnetisches Feld zu erzeugen, und andererseits wird eine Anordnung von kurzgeschlossenen Spulen im Boden vorgesehen. Wenn bei dieser Anordnung das Fahrzeug über und entlang den an. Boden angeordneten Sp-jlen fährt, dann verkettet sich das magnetische Lauffeld mit den im oder am Boden angeordneten Spulen, um dadurch einen elektrischen Strom in den zuletzt genannten Spulen zu induzieren. Der so induzierte Strom erzeugt ein anderes magnetisches Feld, das auf das erste magnetische Feld einwirkt, um eine Abstoßungskraft zwischen den Fahrzeug-Spulen und den Boden-Spulen herzustellen, die das Fahrzeug über den Boden anhebt.In order to lift the vehicle into the air, magnetic coils are attached to the vehicle in order to eivi to generate a magnetic field, and on the other hand an arrangement of short-circuited coils is provided in the ground. If with this arrangement the Vehicle over and along the on. Sp-jlen arranged on the ground moves, then the magnetic chain is linked Running field with the coils arranged in or on the floor, in order to generate an electric current in the induce the last-mentioned coils. The induced current creates another magnetic one Field that acts on the first magnetic field to create a repulsive force between the vehicle coils and manufacture the floor coils that raise the vehicle above the floor. Jedoch ist lediglich die Anhebung des Fahrzeugs über den Boden für einen praktischen Betrieb nicht ausreichend. Es müssen nämlich bestimmte Leiteinrichtungen entlang der Bahn vorgesehen sein, um das Fahrzeug in seiner Richtung oder auf seinem Kurs zu halten. Bei einem für diesen Zweck bereits bekannten System (»Cryogenics and Industrial Gases«, Oktober 1969, S. 19 bis 24) sind eine weitere Folge von Magnetspulen am Fahrzeug und eine Anordnung der kurzgeschlossenen Spulen im oder am Boden vorgesehen, um eine in seitlicher Richtung wirkende elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die das sich bewegende Fahrzeug auf seinem Kurs hält. Das dem Betrieb einer derartigen Leiteinrichtung zugrunde liegende Prinzip gleicht im wesentlichen der oben erläuterten magnetischen Abhebung. Es ist auch nicht mehr neu (vgl. die oben angegebene Literaiurstelle), die Magnetspulen, die entweder zur Leitung des Fahrzeuges dienen, auch für die Feldspulen des Antriebs-Linearmotors zu verwenden. L'in derartiger Linearmotor hat den Vorzug, daß er ein Linear-Synchronmotor ist, der im Betrieb dem Prinzip des gewöhnlichen oder des Dreh-Synchronmotors entspricht.However, merely raising the vehicle above the ground is not practical for operation sufficient. This is because certain guiding devices must be provided along the track to prevent the To keep the vehicle in its direction or on its course. With one already known for this purpose System ("Cryogenics and Industrial Gases", October 1969, pp. 19 to 24) are another series of Magnet coils on the vehicle and an arrangement of the short-circuited coils in or on the ground, in order to generate an electromagnetic force acting in the lateral direction, the moving Vehicle stops on course. The principle on which the operation of such a control device is based is essentially the same as the magnetic lift-off explained above. It is also no longer new (cf. literary position given above), the solenoids, the Either serve to manage the vehicle, also to be used for the field coils of the linear drive motor. L'in such a linear motor has the advantage that it is a linear synchronous motor that is in operation Principle of the ordinary or the rotary synchronous motor. Die Spulenanordnung dieses bereits bekannten Systems mit einem Linear-Synchronmolor wird zuniichsi an Hand der Fi g. 8 näher erläutert. Zwei Paare Feldspulen 16Λ, 16S und 17A 17ß sind im Unterteil eines Fahrzeugs 15 vorgesehen. Die Spulen 16/4 und \f>B liegen in seitlichen Teilen des Fahrzeuges 15 gegenüber zum Boden. Die Spulen 17.4 und 175 sind in der Nähe der Mitte des Fahrzeuges angebracht, wobei iliie F.benen senkrecht zur Ebene der Spulen ifJA und If)I! vnd. Auf der Seite des Bodens lietren Schwebe-The coil arrangement of this already known system with a linear synchronous motor is initially illustrated with reference to FIGS. 8 explained in more detail. Two pairs of field coils 16Λ, 16S and 17A 17ß are provided in the lower part of a vehicle 15. The coils 16/4 and \ f> B are located in lateral parts of the vehicle 15 opposite the ground. The coils 17.4 and 175 are attached near the middle of the vehicle, with iliie F.planes perpendicular to the plane of the coils ifJA and If) I! and. On the side of the floor there are floating
DE19732315060 1972-03-28 1973-03-26 Unear synchronous motor for an electromagnetically guided levitation vehicle Expired DE2315060C3 (en)

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