DE10333135A1

DE10333135A1 - Linearmotor

Info

Publication number: DE10333135A1
Application number: DE2003133135
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Griepentrog; Reinhard Dr. Maier; Robert Schmid; Wolfgang Spaeth; Benno Weis
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor, insbesondere zum Antrieb einer Magnetschwebebahn, mit einem ortsfesten Langstator und einem ihm zugeordneten beweglichen Tragmagnet, der mit einem Stromrichter verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass zwischen dem Tragmagnet und dem Stromrichter ein Schalter angeordnet ist zur alternativen Verbindung des Tragmagneten mit einem Hochsetzsteller, an den mindestens eine Batterie angeschlossen ist. Die Wicklung des Tragmagneten kann so im Stillstand zur Energieauskopplung genutzt werden. Die Strecke, die mit Stromschienen ausgerüstet sein muss, kann folglich auf ein Minimum reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor, insbesondere zum Antrieb einer Magnetschwebebahn, mit einem ortsfesten Langstator und einem ihm zugeordneten beweglichen Tragmagnet, der mit einem Stromrichter verbunden ist.
Bei einer Magnetschwebebahn befindet sich der Langstator im Fahrweg und der Tragmagnet oder das Linear-Polrad befindet sich im Fahrzeug. Damit im Fahrzeug stets Energie zur Verfügung steht, z.B. zum Betreiben der Beleuchtung und der Klimaanlage, aber auch für die Schwebemagnete, weist der Tragmagnet eine zusätzliche Lineargeneratorwicklung auf. Diese Wicklung koppelt bei ausreichend großer Geschwindigkeit der Magnetschwebebahn Energie aus dem Magnetfeld, das sich zwischen dem Langstator und dem Tragmagnet befindet, aus. Eine geeignete Geschwindigkeit ist z.B. größer als 100 km/h. Bei Langsamfahrt bzw. dann, wenn die Magnetschwebebahn steht, wird über die Lineargeneratorwicklung keine ausreichende bzw. keine Energie ausgekoppelt. Die Bordenergieversorgung erfolgt dann durch eine oder mehrere Batterien oder durch eine externe Energieeinspeisung.
Bisher wurden daher im Bahnhofsbereich und an potentiellen Langsamfahrabschnitten Stromschienen am Fahrweg angebracht und die Fahrzeuge wurden mit Stromabnehmern ausgestattet, die die Stromschienen kontaktieren. Diese Art der Energieversorgung ist verschleißbehaftet und daher wartungsaufwändig. Außerdem muss mit den Stromschienen ein zusätzliches separates Energieversorgungssystem mit Transformator, Stromrichter, Schaltanlage und Kabeln verbunden sein.
Sollte die Magnetschwebebahn, z.B. wegen einer Betriebsstörung, außerhalb eines mit Stromschienen ausgestatteten Bereiches anhalten, kann die Fahrt häufig nur fortgesetzt werden, indem zum Nachladen der Batterie ein Notstromaggregat herangeführt wird, was zeitraubend und kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor anzugeben, der beim Einsatz in einer Magnetschwebebahn nach einem Stillstand des Fahrzeuges eine Fortsetzung der Fahrt ermöglicht, ohne dass eine externe Energieeinspeisung oder sogar Notstromaggregate zum Nachladen der Batterie vorhanden sein müssen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen dem Tragmagnet und dem Stromrichter ein Schalter angeordnet ist, zur alternativen Verbindung des Tragmagneten mit einem Hochsetzsteller, an den mindestens eine Batterie angeschlossen ist.
Die in den Batterien gespeicherte Energie wird zum erneuten Anfahren benötigt. Andere an die Batterien angeschlossene Verbraucher können z.B. die Heizung oder die Beleuchtung sein.
Während des normalen Fahrbetriebes einer Magnetschwebebahn befindet sich zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrweg ein Luftspalt und das Fahrzeug wird durch ein magnetisches Wanderfeld vorwärts bewegt. Falls das Fahrzeug stehen bleibt, wird der Schwebezustand nicht mehr aufrechterhalten, wodurch sich das Fahrzeug auf dem Fahrweg absetzt und der Luftspalt signifikant vergrößert wird. Eine Vergrößerung ist gegeben, da das Fahrzeug den Fahrweg seitlich umgreift und sich Langstator und Tragmagnet unterhalb des Fahrweges gegenüberstehen. Während der Fahrt ziehen sich Langstator und Tragmagnet an. Beim Stillstand vergrößert sich der Luftspalt.
Es kommt darauf an, dass auch beim Stillstand, also bei vergrößertem Luftspalt, Energie über den Linearmotor in das Fahrzeug übertragen werden kann.
Das wird dadurch erreicht, dass der Tragmagnet bzw. die Polradwicklungen im Bedarfsfall, also z.B. beim Stillstand des Fahrzeuges, statt mit dem Stromrichter mit dem Hochsetzsteller und Kondensatoren verbunden sind, da nur mittels des Hochsetzstellers in dieser Situation elektrische Energie zu den Batterien und den Verbrauchern gelangen kann.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass auch beim Stillstand und damit bei einem vergrößerten Luftspalt vom Langstator induzierte Ströme und damit elektrische Energie in das Fahrzeug gelangen.
In vorteilhafter Weise kann das Fahrzeug jederzeit nach einem Anhalten schnell und zuverlässig wieder anfahren.
Beispielsweise weist der Tragmagnet neben einer üblichen Wicklung eine zusätzliche Wicklung mit weniger Windungen auf, die mit dem Hochsetzsteller verbindbar ist, z.B. über einen Schalter.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass die notwendige Spannung durch die Windungszahl der zusätzlichen Wicklung für den Hochsetzsteller bereitgestellt wird.
Nach einem anderen Beispiel sind einige Prozent, z.B. 10% bis 20%, der Windungen einer üblichen Wicklung des Tragmagneten, also ca. 25 Windungen, mit dem Hochsetzsteller verbindbar, z.B. über einen Schalter. Die Windungen sind z.B. angezapft.
Damit wird der Platz gespart, den die zusätzliche Wicklung einnehmen würde.
Beispielsweise weist der Tragmagnet bzw. das Polrad einzelne Teilwicklungen auf, die alternativ in Serie oder parallel schaltbar sind und bei Parallelschaltung mit dem Hochsetzsteller verbindbar sind.
Dabei ist die Serienschaltung für den üblichen Fahrbetrieb gedacht und die Parallelschaltung wird nur bei einem Stillstand eingesetzt. Dazu ist eine geeignete Schaltung notwendig, mit der zwischen Serienschaltung und Parallelschaltung umgeschaltet werden kann.
Beispielsweise sind für den Betrieb im Stillstand parallel zu den Teilwicklungen Kapazitäten angeordnet. Dadurch wird die Blindleistung kompensiert.
Beispielsweise kann der Stromrichter in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung als Hochsetzsteller wirken.
Mit dem Linearmotor nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass bei einer Magnetschwebebahn auch beim Stillstand ausreichend Energie im Fahrzeug zur Verfügung steht. Es sind dazu keine besonderen Mittel, wie Stromschienen und Stromabnehmer erforderlich. Wartungsarbeiten sind daher stark reduziert und trotzdem ist die Betriebssicherheit verbessert. Das Fahrzeug kann an jeder beliebigen Stelle seines Fahrweges mit Energie versorgt werden, falls es angehalten wurde. Es sind keine besonderen Maßnahmen und Mittel zur Energieversorgung des Fahrzeuges bei einem Anhalten außerhalb der Bahnhöfe notwendig. Insbesondere reicht die dann speicherbare Energie zum Anheben und Schweben des Fahrzeuges aus.
Es wird der Vorteil erzielt, dass an jeder beliebigen Stelle außerhalb eines Bahnhofs beim Stillstand ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht, um Batterien zu laden und ggf. ein liegengebliebenes Fahrzeug wieder anfahren zu lassen.

Claims

Linearmotor, insbesondere zum Antrieb einer Magnetschwebebahn, mit einem ortsfesten Langstator und einem ihm zugeordneten beweglichen Tragmagnet, der mit einem Stromrichter verbunden ist, dadurch gekennzeich net, dass zwischen dem Tragmagnet und dem Stromrichter ein Schalter angeordnet ist zur alternativen Verbindung des Tragmagneten mit einem Hochsetzsteller, an den mindestens eine Batterie angeschlossen ist.
Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragmagnet neben einer üblichen Wicklung eine zusätzliche Wicklung mit weniger Windungen aufweist, die mit dem Hochsetzsteller verbindbar sind.
Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einige Prozent der Windungen einer üblichen Wicklung des Tragmagneten mit dem Hochsetzsteller verbindbar sind.
Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragmagnet einzelne Teilwicklungen aufweist, die alternativ in Serie oder parallel schaltbar und bei Parallelschaltung mit dem Hochsetzsteller verbindbar sind.
Linearmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Teilwicklungen Kapazitäten angeordnet sind.
Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromrichter in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung als Hochsetzsteller wirkt.