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DE3151168A1 - Elektrischer linearmotor - Google Patents

Elektrischer linearmotor

Info

Publication number
DE3151168A1
DE3151168A1 DE19813151168 DE3151168A DE3151168A1 DE 3151168 A1 DE3151168 A1 DE 3151168A1 DE 19813151168 DE19813151168 DE 19813151168 DE 3151168 A DE3151168 A DE 3151168A DE 3151168 A1 DE3151168 A1 DE 3151168A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
linear motor
electric linear
inductor
motor according
magnetic
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.)
Granted
Application number
DE19813151168
Other languages
English (en)
Other versions
DE3151168C2 (de
Inventor
Jean St. Etienne Guimbal
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.)
Bpifrance Financement SA
Original Assignee
Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
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
Application filed by Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR filed Critical Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Publication of DE3151168A1 publication Critical patent/DE3151168A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3151168C2 publication Critical patent/DE3151168C2/de
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/03Electric propulsion by linear motors
    • B60L13/035Suspension of the vehicle-borne motorparts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L13/00Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/03Electric propulsion by linear motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/025Asynchronous motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

3f
Elektrischer Linearmotor
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Linearmotor mit großer spezifischer Leistung.
Es sind bereits Linearmotore mit "einer Geometrie in Form eines U" bekannt, die 1. einen Induktor aufweisen,
der von quadratischen oder rechteckigen Spulen gebildet wird, die um ein ringförmiges Mittelteil gewickelt sind, das gleichfalls quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist, und die im allgemeinen einen Träger mit einem Querschnitt in Form eines U bilden, und 2. einen
Anker aufweisen, der die Form eines U oder die Form eines Omega hat, der den prismatischen Ouerstab umgibt, der von dem Induktor und seinem Träger gebildet wird.
Einige von diesen Motoren sind in den FR-PS'en 2 102 25
und 2 142 871 beschrieben, die den Nachteil haben, daß sie in Richtung der Höhe des U einen großen Platzbedarf haben. Dies ist insbesondere hinderlich, wenn man versucht, diese Motoren an Drehgestellen bzw. Fahrgestellen
von Schienenfahrzeugen mit magnetischer Stützkraft oder 30
Luftkissen anzubringen. Ferner ist der hierbei immer vorhandene Träger in Form eines U schwierig herzustellen und zu kühlen.
oc Die Erfindung zielt daher darauf ab, diese Nachteile
und Schwierigkeiten dank einer sehr einfachen Auslegungsform des Ankers und des Induktors zu überwinden, so daß man eine verbesserte Leistung und eine bessere Kühlung erhält.
Hierzu zeichnet sich erfindungsgemäß ein elektrischer Linearmotor mit großer spezifischer Leistung mit einem Induktor/ der von ringförmigen Spulen gebildet wird, die eine ringförmige magnetische Mittelschicht mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umgeben, und mit einem Anker mit einem senkrechten Querschnitt in Form eines Omega, der den Induktor auf drei Seiten derart umgibt, daß gleichzeitig der Magnetflußdurchgang und der Durchgang der Induktionsströme gewährleistet ist, dadurch aus, daß der Anker an seiner Außenseite eine magnetische Schicht aufweist, die sich über-'.die gesamte leitende Schicht erstreckt, d.h. sowohl über den Mittelteil in Form eines gestürzten U als auch über die beiden horizontalen Seitenschenkel des Ankers.
Der Motor nach der Erfindung ermöglicht den Vorteil, daß der Platzbedarf in Höhenrichtung über die gesamte Längserstreckung der um 90° versenkten Teile vermindert ist und daß man außerdem den Anker mit einem Querschnitt in Form eines Omega mit seiner nach unten weisenden Öffnung derart anordnen kann, daß die Gefahr einer Blockierung infolge von Schnee, Hagel oder Steinen beseitigt ist.
Ferner ist ein solcher elektrischer Linearmotor gleichzeitig einfacher herzustellen und zu kühlen. Dank der Tatsache, daß die Verlängerung der Schenkel weniger behindert ist, an denen die Ströme in Längsrichtung
zirkulieren, wird es möglich, daß man einen Motor erhält, der bei einem gegebenen Gewicht eine größere Triebkraft liefert.
Die speziellen Auslegungen für die Verbindungen zwischen
den Ankerabschnitten, der Lamellierung des Mittelteils, der Leiterplatten, die die Wicklung bilden, und der magnetischen Zacken, die die Platten voneinander trennen, sowie für den Träger ermöglichen die Auslegung eines
unkompliziert aufgebauten Motors, dessen Kühlkapazität im Vergleich zu bisher bekannten Motoren wesentlich verstärkt ist.
Ein Gehäuse, das in Längsrichtung des Trägers verlängert ist, und einen Regler bzw. Schalter enthält, der mit allen Spulen verbunden ist, ermöglicht die Auslegung eines Motors für mehrere Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Figur 1 eine Teillängsschnittansicht eines elektrischen Linearmotors nach der Erfindung,
Figur 2 eine Längsschnittansicht längs der Linie II-II in Figur 1 mit Teilvertikalschnittan
sicht,
Figur 3 eine Längsschnittansicht längs der Linie
III-III in Figur 1 mit Teilhorizontalansicht, 25
Figur 4 eine Vertikalschnittansicht längs der Linie IV-IV in Figur 1 mit Teilaxialansicht,
Figur 5 eine Teillängsschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines elektrischen
Linearmotors nach der Erfindung, und
Figur 6 eine schematische Längsschnittansicht eines
elektrischen Linearmotors nach der Erfindung,
^° der für ein Eisenbahn-Fahrgestell bzw. -dreh
gestell bestimmt ist.
Der elektrische Linearmotor nach der Erfindung weist einen stationären Anker 1 auf, der sich über die gesamte Länge der Gleisstrecke erstreckt und der einen Transversalquerschnitt in Form eines Omega hat. Dieser Anker 1 hat einen Mittelabschnitt 2, bildet ein Profil eines geraden Querschnitts in Form eines gestürzten U. Dieser Mittelabschnitt 2 ist an den Enden der beiden vertikalen Schenkel, die sich nach unten erstrecken, um zwei horizontale Schenkel 3 und 4 verlängert, die koplanar und symmetrisch bezüglich einer vertikalen und longitudinalen Symmetrieebene xx' des Motors sind. Der Anker 1 wird von zwei gesonderten und einander benachbart liegenden Abschnitten, d.h. einem inneren leitenden Abschnitt 5 und einem äußeren magnetischen Abschnitt gebildet. Diese beiden Abschnitte werden jeweils von leitenden und magnetischen Metallschichten gebildet und sie sind längs der Gleisstrecke in Längsrichtung derselben in aufeinanderfolgenden Abschnitten angeordnet. Wie sich aus Figur 2 ergibt, ist jeder leitende Abschnitt 5 fest mit dem unmittelbar darüberliegenden magnetischen Abschnitt 6 zur Bildung einer Einheit beispielsweise über den Punkt 7 verbunden, der sich in Höhe des magnetischen Abschnitts 6 befindet. Hierdurch werden Dehnungsunterschiede zwischen den leitenden Abschnitten 5 und den magnetischen Abschnitten 6 ausgeglichen.
Der Magnetflußdurchgang von einem magnetischen Abschnitt
6 zu einem folgenden Abschnitt wird dank den vertikalen und transversalen magnetischen Platten 8 verbessert, die fest an den Enden von zwei aufeinanderfolgenden magnetischen Abschnitten 6 angebracht sind. Aus Figur 3 läßt sich entnehmen, daß die beiden transversalen Platten 8 zweckmäßigerweise an den transversalen Rändern 6a der magnetischen Abschnitte 6 angeschweißt sind. Diese transversalen Ränder 6a sind nach oben umgebogen. Die beiden transversalen Platten 8 sind derart befestigt,
daß zwischen ihnen ein vorbestimmter Zwischenraum vorhanden ist, der zum Ausgleich der Dehnungsunterschiede ausreicht.
Um den ständigen Stromdurchgang durch den Kern 1 in Längsrichtung zu gewährleisten, ist die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden leitenden Abschnitten 5 mit Hilfe einer Verbindungsplatte 9 mit einem
XO geraden Querschnitt in Form eines gestürzten U hergestellt und die Ränder der unteren Schenkel sind an die Enden, wie bei 5a angedeutet, der leitenden Abschnitte 5 angeschweißt. Diese Enden 5a sind zweckmäßigerweise nach oben umgebogen, um gebogene Ränder zu bilden, an denen die Verbindungsplatte 9 mit geradem Querschnitt in Form eines gestürzten ü angeschweißt ist. Diese Platte 9 ist in dem Zwischenraum zwischen den beiden Rändern 6a angeordnet, die von den oberen magnetischen Abschnitten 6 nach oben zurückgebogen sind.
Gemäß einer abgewandelten Ausfuhrungsform kann die Verbindungsplatte 9 an der Grundfläche des Zwischenraums angeordnet sein, der zwischen den beiden transversalen Platten 8 begrenzt wird. Diese beiden transversalen Platten 8 sind geringfügig derart geneigt, daß sie nach oben konvergierend verlaufen. Der bewegliche Induktor 11 des elektrischen Linearmotors nach der Erfindung weist einen ringförmigen Längsmittelteil 12 auf, der den magnetischen Fluß in den gesamten Mittelteil 2 des Kerns 1 in Form eines Omega lenkt und der in allen Richtungen zur Flußlenkung lamelliert sein sollte. Da dies nicht möglich ist, ist die ringförmige Mittelschicht 12 in den Bereichen 13 in horizontaler Richtung lamelliert, die etwa in Längser-Streckung der vertikalen Schenkel des Mittelteils 2 in Form eines gestürzten U des Ankers 1 liegen. Auch ist der ringförmige Mittelteil 2 im Bereich 14 in vertikaler Richtung lamelliert, der sich etwa an der Boden-
seite des hohlen Mittelteils befindet, d.h. am oberen Steg des geraden Querschnitts in Form eines gestürzten ü. Diese lamellierten Abschnitte sind in ausreichend kleine Streifen bzw. Bänder unterteilt, um dem Flußkreislauf ohne übermäßige Verluste einen geringfügig geneigten Verlauf bezüglich der Lamellierungsrichtung zu verleihen.
Der magnetische Mittelteil 12 bzw. der magnetische Kern 12 ist von einem Isolierkörper 15 umgeben, um den die Wicklung 16 des Induktors 11 angeordnet ist. Diese Induktorwicklung 16 ist in Spulen unterteilt, wobei die Hälfte einer dieser Spulen in Korizontalschnxttansicht und Längsschnittansicht in Figur 3 gezeigt ist. Aus dieser Figur ergibt sich, daß die Spule außer dem inneren Isolierkörper 15 stirnseitige Isolierzwischenräume 17 an den beiden Längsenden der Spule und einen äußeren Iso liermantel 18 aufweist.
Jede Spule der Wicklung 16 wird von ebenen Leiterplatten gebildet, die jeweils von ebenen Bändern 16a und 16b gebildet werden, oder die Anordnung der ebenen Bänder ist derart getroffen, daß von einer Windung zur anderen oder von einer Anordnung von Windungen zu einer anderen Anordnung von Windungen die Bänder wechselweise von einer zur anderen Seite versetzt sind. Aus Figur 3 ergibt sich, daß alle Bänder 16b oder die Anordnungen von Bändern 16b nach links bezüglich den
Bändern oder der Anordnung von Bändern 16a versetzt sind, die zwischen den vorgenannten liegen. Diese wechselweise Versetzung ermöglicht, daß sich zwischen den Bändern Kühlkanäle 19 mit rechteckigem Querschnitt bilden, die in Fünfergruppen vorgesehen ist und die eine größere Kühlfläche als die üblicherweise vorgesehenen flachen Ringkanäle bilden. Auf diese Weise erhält man eine wesentlich verbesserte Kühlung.
if
Die vorgesehenen und durch Einkerbungen gebildeten Zacken 21 dienen zur Aufrechterhaltung der Abstände zwischen den versetzt angeordneten Bändern bzw. Streifen 16a und 16b. Diese Zacken liegen in der Longitudinal- und Vertikalsymmetrieebene xx1 jeweils unter und über der ringförmigen Mittelschicht 13 an der Stelle des unteren Lufteintritts 22 und des oberen Luftaustritts 23. Diese Zacken 21 sind auch derart angeordnet, daß sie die Kühlluftströmung durch die Kanäle 19 nicht behindern, die zwischen den Streifen bzw. Bändern 16a und 16b der Wicklung 16 gebildet werden.
Zwischen den verschiedenen mit Zacken versehenen Platten sind kleine transversale lameliierte, magnetische Platten 24 angeordnet, die zur Magnetflußleitung beitragen. Da diese Platten 24 den Magnetfluß in drei Richtungen lenken müssen, sind sie in Form eines gestürzten U ausgebildet, d.h. die Öffnung des ü weist nach unten und zwar bezogen auf eine Seite der Öffnung des in Form eines Omega ausgebildeten Induktors 1. In dieser Öffnung befinden sich die Verbindungen 25, die die Vielzahl von Platten miteinander verbinden.
In ihrem oberen Teil weisen die magnetischen kleinen Platten 24 einen dreieckigen oder besser trapezförmigen Ausschnitt rechtwinklig zu den Zacken 21 und zu dem Luftaustritt 23 auf. Anders ausgedrückt, endet jede magnetische kleine Platte 24 an einem Rand, der von unten nach oben und von innen nach außen geneigt verläuft, d.h. der sich bezüglich der Längssymmetrieebene xx1 spreizt.
Die magnetischen kleinen Platten 14 sind im Innenraum einer isolierenden Schutzhülle 18 der Spule angeordnet, so daß man auch die teure Auslegung vermeiden kann, bei der jede Lagerplatte gesondert zu isolieren ist.
Weitere magnetische transversale kleine Platten 26 sind zwischen den einzelnen Spulen angeordnet. Diese kleinen Platten 26 sind an ihrem unteren Teil derart zurückgebogen, 'daß sich eine kurze Faltung 27 mit Winkelverlauf bildet. Diese kurze Faltung 27 ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln 28 fest an einer horizontalen leitenden Platte 29 angebracht, die sich in Breitenrichtung über den gesamten Kern 1 erstreckt und die geringfügig hierzu abgefaßt sein kann, wie dies aus Figur 1 ersichtlich ist. Diese leitende Platte 29 ersetzt die U-förmig ausgebildete Stütze des Motors mit einer geometrischen Auslegung in Form eines U und sie erhält diese Form auf einfache Weise dank der Absenkung der Enden dieses U, die zu der Form eines Omega führt. Die Anordnung bestehend aus dem magnetischen ringförmigen Mittelteil 12, den die Wicklung 16 bildenden Spulen und den kleinen magnetischen Platten 24 ist auch dicht schließend unter Zwischenschaltung von den transversalen Platten 26 fest mit der unteren Leiterplatte 29 verbunden.
Die horizontale Leiterplatte 2 9 bildet wie die U-förmige Stütze des Motors mit einer U-förmigen Geometrie eine Abschirmung für den Verlustfluß in dem Sinne, daß sie die Plazierung der Induktionsströme gewährleistet, die die Teile der Induktionsströme und der Induktorströme kompensieren, die sich nicht wechselweise kompensieren können. Daher ist ein sehr gutes elektri-
sches Leitvermögen vorhanden.
Der Motor nach derrErfindung weist unter anderem ein Kühlsystem auf, das einen abfallenden seitlichen Kanal 31 umfaßt, der in vertikaler Richtung verläuft und der an der Seite des Ankers angeordnet ist. Dieser abfallende Kanal 31 ist an seinem oberen Teil mit einer Kühlluftquelle verbunden. Er ist an seinem unteren Ende in Form eines horizontalen Gehäuses 32 verlängert, das
unter der unteren Leiterplatte 29 angeordnet ist und in dessen Mittelteil sich der Lufteintritt 22 befindet. Diese Kühlluft zirkuliert wie mit Pfeilen in Figur 1 angedeutet, indem sie durch den Induktor über den Lufteintritt 22 durchgeht und dann beiderseits der ringförmigen Mittelschicht 12 in den Kühlkanälen 19 vorbeigeht, die zwischen den Bändern 16a, 16b ausgebildet sind. Diese Kühlluft tritt nach außen über den Luftaustritt 23 aus. Die untere Leiterplatte 29 ist auch mit Kühlleitungen 33 versehen, die in Breitenrichtung horizontal durchsetzt sind. Diese Leitungen 33 öffnen sich einerseits in den beiden vertikalen Außenseiten der unteren Leiterplatte 29 und andererseits in das Gehäuse 32 über vertikale öffnungen, die in der Nähe des Lufteintritts 22 vorgesehen sind. Die untere Leiterplatte 29 wird -somit vollständig und ausreichend gekühlt.
Die Vielzahl von Spulen der Wicklung 16 sind mit Verbindungen verbunden, die in Kontakten 35 enden, von denen einige mit Drehstücken 36 verbunden sind. Diese Drehstücke 36 bilden insgesamt einen Schalter bzw. Regler und können das Schließen von mehreren Kontaktlei— tungen (in Figur 1 sind es vier) gewährleisten. Die festen Kontakte 37 dieser Kontaktleitungen sind mit den Kontakten 35 und mit den Phasen der elektrischen Versorgungsleitung derart verbunden, so daß verschiedene Verknüpfungen der Kontaktleitungen möglich sind. Auf diese Weise kann man verschiedene Synchrongeschwindigkeiten, wie 80 und 160 km/h (maximale Geschwindigkeit 150 km/h) bei einem üblichen Schienenfahrzeugmotor 80, 160, 240 und 320 km/h (maximale Geschwindigkeit 260 km/h) bei einem Antriebsmotor mit sehr hoher Drehzahl verwirklichen. Ein und derselbe Motor steht daher für beide Anwendungen zur Verfügung. Es braucht nur der Schalter für die Version mit 140 km/h bzw. der Regler hierfür vereinfacht zu werden.
In Figur 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, die eine Verringerung des Platzbedarfs in Breitenrichtung ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform hat der magnetische Teil 6 des Schenkels 4 des Ankers 1 in Form eines Omega eine kürzere Breitenabmessung als der leitende Teil 5. Der leitende Teil 5 ist um den magnetischen Teil 6 derart versenkt angeordnet, daß die unteren und oberen Flächen bedeckt sind. Die Schenkel des leitenden Teils 5 haben einen transversalen Querschnitt in Form eines U, das in horizontaler Richtung ausgerichtet ist und eine Breitenerstreckung entsprechend der Dicke der Schenkel des magnetischen Teils 6 hat, der sich zwischen den Schenkeln des U befindet, .wobei sich der U-förmig ausgebildete leitende Teil 5 zu der Längssymmetrieebene xx' öffnet. Die untere Platte 29 bildet hierbei den Träger für den Induktor und ist über dem Schenkel 4 des Ankers 1 derart versenkt angeordnet, daß sie einen vertikalen Schenkel 29a hat, der durch einen horizontalen Schenkel 29b verlängert ist, der in Richtung auf die Symmetrieebene xx' verläuft. Der Schenkel 4 des Ankers 1 ist zwischen der unteren Tragplatte, d.h. der Platte 29 untergebracht und der obere Schenkel 29b bildet ein einstückiges Teil mit der Stütz- bzw. Tragplatte 29. Die in der Platte 29 vorgesehenen Kühlkanäle 23 sind selbstverständlich in den vertikalen Schenkeln 29a und in den oberen horizontalen Schenkeln 29b verlängert.
In Figur 6 ist die Anwendung eines Motors nach der Erfindung für ein Drehgestell bzw. ein Fahrgestell eines Schienenfahrzeugs gezeigt. Der Anker 1 mit einem geraden Querschnitt in Form eines Omega hat eine öffnung, die derart nach unten weist, daß keinerlei Verstopfung ° infolge von Schnee, Hagel oder ungünstigen Witterungs— bedingungen zu befürchten sind. Die Schenkel 3, 4 haben eine'geringfügige Gefällneigung nach außen, um die Regen wasserableitung zu unterstützen und zu vermeiden, daß
das Regenwasser nicht zwischen den magnetischen Teil und den leitenden Teil eindringt.
Die Teile des Ankers 1 sind auf der Gleisanlage unter Zwischenschaltung von Trägerplatten 39 befestigt, mit denen die transversalen magnetischen Platten 8 ein Stück bilden, die die Enden der magnetischen Abschnitte bzw. Teilabschnitte des Ankers 1 bilden. Diese Tragplatten 39 sind ihrerseits auf den Traversen 41 der Gleisanlage unter Zwischenschaltung von Schwellen 42 festgeschraubt.
Der Induktor 11 des Motors wird von dem Lufteintrittskanal 31 getragen, der seinerseits von Traversen 43 getragen wird, die mit Längsholmen 44 verbunden sind, die direkt von den Achslagerkasten getragen werden. Die Längsholme sind nicht den Verschiebungen ausgesetzt, die in Zusammenhang mit der Aufhängung auftreten. Was die Vergrößerung der nicht unterstützten Massen betrifft, wird diese Schwierigkeit ohne Nachteil durch die extreme Leichtigkeit der Motore ausgeglichen. Das Gesamtgewicht der Motore ist wesentlich kleiner als der Anteil des Reduktionsgetriebes, das bei üblichen mit einem Motor ausgestatteten Fahrgestellen fest mit den Achslagern verbunden ist.
Die Kühlluftzirkulation im Induktor des Motors nach der Erfindung ist durch ein oder mehrere Ventilatoran— ^O Ordnungen 46 und Luftfilter 45 sichergestellt, die am oberen Ende des Lufteintrittskanals 31 angebracht sind.
Leerseite

Claims (17)

  1. O «ι -Ψ * t
    Pat©ntanwö!te
    Dr. rer. nat. Thomas Berendl
    Br -InP. Hans Leyh
    A 14
    AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE A.N.V.A.R.
    Paris / Frankreich
    Elektrischer Linearmotor
    Patentansprüche
    Elektrischer Linearmotor mit großer spezifischer Leistung, mit einem Induktor, der von ringförmigen Spulen gebildet wird, die eine ringförmige magnetische Mittelschicht mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umgeben, und mit einem Anker mit einem senkrechten Querschnitt in Form eines Omega, der den Induktor auf drei Seiten derart umgibt, daß gleichzeitig der Magnetflußdurchgang und der Durchgang der Induktionsströme gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) an seiner Außenseite eine magnetische Schicht (6) aufweist,
    die sich über die gesamte leitende Schicht (5) erstreckt, d.h. sowohl über den Mittelteil in Form eines gestürzten ü als auch über die beiden horizontalen Seitenschenkel (3, 4) des Ankers (1).
  2. 2. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitten gebildet wird, daß jeder Abschnitt einen inneren Teil aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall und einen äußeren magnetischen Teil (6) aufweist, und daß jeder leitende Teil (5) fest mit dem unmittelbar darüberliegenden magnetischen Teil (6) etwa in der Höhe desselben verbunden ist, um Dehnungsunterschiede zwischen den leitenden Teilen (5) und den magnetischen Teilen (6) aufzunehmen.
  3. 3. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) vertikale und transversale magnetische Platten (8) aufweist, die an den Enden von zwei aufeinanderfolgenden magnetischen Teilen (6) befestigt sind/ um einen Magnetflußdurchgang zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Teilen zu ermöglichen, und daß die beiden transversalen magnetischen Platten (8) derart befestigt sind, daß zwischen ihnen ein Zwischenraum vorhanden ist, der zum Ausgleich der Dehnungsunterschiede ausreicht.
  4. 4. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsplatte (9), die in Form eines gestürzten U gebogen ist, an den beiden Enden der beiden aufeinanderfolgenden leitenden Teilen (5) angeschweißt ist, um einen Durchgang für den Induktionsstrom von einem Teil zum anderen zu ermöglichen.
  5. 5. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche
    1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Mittelschicht (12) des Induktors (11) in Bereichen (13) in horizontaler Richtung lamelliert ist, die im wesentlichen längs den vertikalen Schenkeln des Mittelteils (2) in Form eines gestürzten U des Ankers (1) liegen, und daß die ringförmige Mittelschicht in der Zone (14) in vertikaler Richtung lamelliert ist, die im wesentlichen an der Bodenseite des hohlen Mittelabschnittes liegt, d.h. seitlich von dem oberen Steg des senkrechten Querschnitts in Form eines gestürzten U/ wobei der Iamellierte Teil seinerseits in Streifen bzw. Bänder mit kleiner Breite unterteilt ist.
  6. 6. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche
    1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (16) des Induktors (11) in Spulen unterteilt ist, die jeweils von ebenen Leiterplatten gebildet werden, die durch magnetische kleine lamellierte transversale Platten (24) in Form eines gestürzten ü voneinander getrennt sind, daß sich die Öffnung des ü seitlich von der Öffnung des Ankers (1) mit einem senkrechten Querschnitt in Form eines
    Omega befindet und ein Durchgang für die Verbindungen (25) von Leiterplatte zu Leiterplatte bilden, und daß die Anordnung von Leiterplatten eine Spule bilden, die durch eine gemeinsame von einem inneren Isoon
    ow lierkörper (15) gebildete Isolierung geschützt ist, und daß stirnseitig Isolierzwischenräume (17) an den beiden Längsenden der Spule sowie gegebenenfalls ein äußerer Isoliermantel (18) vorgesehen sind.
  7. 7. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Spulen des Induktors (11) mittels magnetischen kleinen Platten (26) in Form eines gestürzten U getrennt
    sind, daß sich die öffnung des ü seitlich von der Öffnung des Ankers (1) mit einem Querschnitt in Form eines Omega befindet, und daß diese kleinen Platten kurze Faltungen (27) mit einem Winkel von 90° aufweisen, die zur Festlegung dieser kleinen Platten (26) auf einer unteren horizontalen Platte (22) dienen, die den Träger des Induktors (11) bildet.
  8. 8. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Platten (26) kurze Faltungen (27) mit einem Winkel von 90° aufweisen, die die Festlegung dieser Platten (26) auf einer unteren horizontalen Platte (22) gestatten, die den Träger des Induktors (11) bildet.
  9. 9. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die untere horizontale Platte (29), die den Träger für den Induktor (11) bildet, aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall besteht, sich etwa über die gesamte Breite des Ankers (1) mit einem Querschnitt in Form eines Omega erstreckt und den Schenkeln (3, 4) des
    Ankers (1) zugeordnet ist.
    25
  10. 10. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennz eichnet, daß die ebene Leiterplatte einer Spule für die Wicklung (16) von ebenen Bändern (16a, 16b) oder einer Gruppe von ebenen Bändern gebildet wird, die derart angeordnet sind, daß sie von einer Windung zur anderen oder von einer Gruppe von Windungen zu einer anderen Gruppe von Windungen wechselweise von der einen zur anderen Seite in der Form versetzt sind, daß zwischen den Bändern in Fünfergruppen angeordnete Kühlkanäle (19) vorhanden sind.
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  11. 11. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eingekerbte Teile (21) zur Aufrechterhaltung der versetzten Anordnung zwischen den Bändern (16a und 16b) aufweist, daß diese Teile in der Longitudinal- und Vertikalsymmetrieebene xxu jeweils unter und über der ringförmigen zentralen Mittelschicht (13) an der Stelle eines unteren Lufteintritts (22) und eines oberen Luftaustritts (23) liegen, daß die Teile (21) derart angeordnet sind, daß sie die Kühlluftströmung durch die Kanäle (19) nicht behindern, die zwischen den Bändern (16a und 16b) der Wicklung (16) gebildet werden, daß die Luft in den Induktor am unteren Teil über den Lufteintritt (22) eintritt, der in der Trägerplatte (29) ausgebildet ist und dann beiderseits der zentralen ringförmigen Mittelschicht (12) in den Kühlkanälen (19) vorbeigeht, um nach außen über den Luftaustritt (23) auszutreten.
  12. 12. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die untere und horizontale Platte (29), die einen Träger für den Induktor (11) bildet, an zu dem Anker gegenüberliegenden Seiten ein horizontales Gehäuse (32) trägt, das unterhalb der Tragplatte angeordnet ist und mit einem vertikalen Seitenkanal (31) in Verbindung steht, der an seinem oberen Teil mit einer Kühlluftquelle (37, 38) verbunden ist, und
    daß der vertikale Seitenkanal (31) zum Lufteintritt dient, während das horizontale untere Gehäuse (32) als Trennung für die Kühlluft in den Kühllufteingängen (22) dient, die in der Tragplatte (29) unter der Mehrzahl von Spulen des Induktors (11) ausgebildet sind.
  13. 13. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die untere lei-
    tende Platte (29), die den Induktor (11) trägt, von quer verlaufenden Kühlleitungen (33) durchsetzt ist, die mit dem horizontalen unteren Lufttrenngehäuse (32) in der Nähe des Lufteintritts (22) in Verbindung steht, und die sich in den beiden äußeren vertikalen Seiten der Tragplatte (29) Öffnen.
  14. 14. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (25) der Spulen mit einem Schalter bzw. Regler (35, 36, 37) verbunden sind, der in der Anordnung vorgesehen ist, die von dem vertikalen Kanal (31) und dem horizontalen Gehäuse (32) gebildet wird, und der dazu bestimmt ist, die Spulen zur Erzielung von mehreren Geschwindigkeiten unterschiedlich zu verbinden.
  15. 15. Elektrischer Linearmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen
    (25) der Vielzahl von Spulen, die an den Mittelkontakten (35) enden, wenigstens teilweise von Drehstücken (36) beaufschlagt werden können, die elektrisch die Kontakte (35), die mit den ümfangskontaktleitungen (37) verbunden sind, verbinden, die ihrerseits zuvor mit den gewünschten Kontakten (35) von den Außenverbindungsleitungen verbunden sind.
  16. 16. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche
    ° 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schenkel des leitenden Teils (5) zurückgebogen und um den magnetischen Teil (6) derart abgesenkt sind, daß die unteren und oberen Flächen bedeckt sind, daß der leitende Teil (5) auch einen
    transversalen Querschnitt in Form eines U aufweist, das horizontal verläuft, daß die Breite der Dicke des magnetischen Teils (6) zwischen den beiden Schen-r kein des U entspricht und daß sich das U in Richtung
    auf die longitudinale Symmetrieebene xx' öffnet, und daß die den Träger für den Induktor (11) bildende untere Platte (29) über dem Schenkel (4) des Ankers (1) derart abgesenkt ist, daß ein vertikaler Schenkel (29a) vorhanden ist, der um einen horizontalen Schenkel (29b) verlängert ist, der in Richtung der Symmetrieebene xx1 verläuft.
  17. 17. Elektrischer Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem Induktor, der in einem Fahrzeug angebracht ist, und einem Anker, der auf der Fahrstrecke festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) mit der Öffnung seines Querschnitts in Form eines Omega nach unten weisend angeordnet ist.
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