DE2656389C3 - Synchroner Linearmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen synchronen Linearmotor, insbesondere Langstatormotor, dessen Erregerwicklung als mitbewegter Translator ausgebildet und auf einem fahrweggebundenen Fahrzeug angeordnet ist und dessen Wanderfeldwicklung in >" entlang der Trosse mäanderförmig verlegte Schaltabschnitte unterteilt ist, die jeweils von einem ortsfesten steuerbaren statischen umrichter gespeist sind. Ein derartiger synchroner Linearmotor ist aus der DE-OS 24 44 679 bekannt. «

Ein synchroner Linearmotor kann entweder mit einer subraleitenden Magnetspule als eisenloser Motor, mit einer Magnetspule mit Magnetkern als eisenbehafteter Motor oder mit einem Permantenmagneten als permantenerregter Motor ausgerüstet sein (DE-PS ■>" 23 57 147). In ihrer Ausbildung als eisenlose Langstatormotoren werden synchrone Linearmotoren für den Einsatz bei Hochleistungsschnellbahnen entwickelt, insbesondere für den Vortrieb von elektrodynamisch oder elektrostatisch geführten Magnetschwebebahnen. ^v>

Bedingt durch die große Länge ihrer einzelnen Schaltabschnitte, die in der Größenordnung von mehreren Kilometern liegt, weist die Wanderfeldwicklung eines Langstatormotors eine große Induktivität und damit eine große Betriebsreaktanz auf. Die große ^v> Betriebsreaktanz verursacht einen entsprechend großen induktiven Spannungsabfall über dem betreffenden Schaltabschnitt, der durch eine höhere Speisespannung am Einspeisepunkt ausgeglichen werden muß. Der Leistungsfaktor wird vermindert. '^Λ

Bd einem eisenbehafteten Linearmotor ist es bekannt, eine Wellenwicklung vorzusehen, die aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Einzelleitern in jeder Phase besteht (FR-PS 3 42 042). Bei einem eisenbehafteten Linearmotor führt eine derartige ^Wl Wellenwicklung, die auch bei elektrischen Maschinen allgemein üblich ist, nicht zu einer betriebsmäßig relevanten Verminderung der Betriebsreaktanz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen synchronen Linearmotor mit verminderter Betriebsre- ^h> aktanz zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer an sich bekannten Ausbildung als synchroner eisenloser Linearmotor die Stromschienen der Wanderfeldwicklung als Leiterbänder mit mehreren Einzelleitern ausgebildet sind, die nebeneinander auf der Trasse angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sind.

Bei einem erfindungsgemäßen synchronen eisenlosen Linearmotor hat die Wanderfeldwicklung eine kleinere Betriebsraaktanz als eine bekannte Wanderfeldwicklung für den gleichen Typ von Linearmotoren, die pro Pol und Phase eine einzige Stromschiene aufweist Hierdurch kann entweder eine kleinere Einspeisespannung gewählt werden oder es ist bei gleicher Einspeisespannung eine Verlängerung der Schaltabschnitte möglich, die wiederum eine geringere Anzahl von Umrichtern auf einer vorgegebenen Streckenlänge zur Folge hat Ein weiterer Vorteil besteht in der Verringerung des Oberschwingungsgehaltes der Erregerflußverkettung. Dieser Vorteil kommt besonders zur Geltung, wenn die Abstände der Einzelleiter in den Leiterbändern ungleich und nach Maßgabe einer minimalen Erregerflußverkettung gewählt sind. Es ist jedoch auch möglich, die Abstände zwischen den Einzelleitern gleich groß zu wählen.

In F i g. 1 ist ein Teil einer Strecke mit einer Wanderfeldwicklung dargestellt Die einzelnen Schaltabschnitte A, B, Cder Wanderfeldwicklung sind entlang einer Trasse verlegt Die Wanderfeldwicklung ist Bestandteil eines synchronen eisenlosen Linearmotors, der zum Antrieb eines fahrweggebundenen Triebfahrzeuges 3 vorgesehen ist Wegen der besonders großen Länge der Wanderfeldwicklung wird ein solcher Linearmotor als synchroner Langstatormotor bezeichnet. Das Triebfahrzeug 3 kann beispielsweise ein Magnetschwebefahrzeug sein. Der Erreger 4 des synchronen Linearmotors befindet sich in Form einer von Gleichstrom durchflossenen subraleitenden Erregerspule auf dem Triebfahrzeug 3. Die einzelnen Schaltabschnitte A, B, C der Wanderfeldwicklung werden jeweils von Umrichtern 1? Ife, Ic gespeist, die als ortsfeste steuerbare statische Umrichter ausgebildet und von Steuereinrichtungen 2a, 2b, 2c gesteuert sind. Die Umrichter la, 16, Ic sind eingangsseitig an ein Versorgungsnetz N angeschlossen.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellten Schaltabschnitte der Wanderfeldwicklung sind im allgemeinen dreiphasig ausgeführt. Jeder Schaltabschnitt hat eine Länge in der Größenordnung von Kilometern, beispielsweise 5 km. Die Induktivität eines solchen Schaltabschnittes ist daher relativ groß und verursacht einen mit der Länge des Schaltabschnittes zunehmenden Spannungsabfall über der Wanderfeldwicklung. Um die Induktivität und damit den Spannungsabfall über einem Schaltabschnitt der Wanderfeldwicklung herabzusetzen, sind gemäß der Darstellung in Fig.2 die Stromschienen der Wanderfeldwicklung in mehrere Einzelleiter 5,6, 7 und 8 unterteilt. Die Einzelleiter 5 bis 8 sind elektrisch parallel geschaltet. Zur besseren Übersicht ist in Fig.2 lediglich der Strang R in seiner Aufspreizung in Einzelleiter dargestellt. Für den Strang Sist eine strichlinierte Begrenzung und für den Strang T eine strichpunktierte Begrenzung eingezeichnet. Die Polteilung ist mit ρ bezeichnet. Die Querschnitte der Einzelleiter werden nach der Strombelastung bemessen.

Bei einer erfindiingsgemäß in mehrere parallel geschaltete Einzelleiter aufgeteilten Stromschiene ist wegen der verminderten gegenseitigen Kopplung zwischen den Einzelleitern die Induktivität eines Schaltabschnittes geringer als bei einer bekannten

Wanderfeldwicklung mit einem einzigen Leiter mit entsprechend größerem Leiterquersehnitt Hierdurch wird die Betriebsreaktanz vermindert und es kann entweder die Spannung am Einspeisepunkt vermindert werden oder es können längere Schaltabschnitte und damit weniger Umrichter eingesetzt werden. Die maximale Breite des aufgespreizten Leiterbandes beträgt etwa ein Drittel einer Polteilung p.

Ein zusätzlicher Vorteil einer erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklung besteht in der Verringerung des Oberschwingungsgehaltes der Erregerflußverkettung. Der Oberwellengehalt der Erregerflußverkettung wird durch das Verhältnis der in Fahrtrichtung gemessenen Länge L des Erregers 4 zur Polteilung ρ bestimmt. Man kann diesen Oberschwingungsgehalt minimieren, wenn man die Erregerflußverkettung mathematisch untersucht und die Abstände der rechtwinklig zur Fahrtrichtung veriaufenden Einzelleiter der Stränge der Wanderfeldwicklung entsprechend wählt

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Trasse mit einer Wanderfeldwicklung und einem darüber befindlichen Schwebefahrzeug 3 mit einem Erreger 4. Die Fahrtrichtung ist mit einem Pfeil gekennzeichnet In der rechten Hälfte der F i g. 3 ist eine aus fünf Einzelleitern bestehende Stromschiene dargestellt, wobei die Abstände zwischen den inneren Einzelleitern geringer sind als zwischen den äußeren Einzelleitern. In der linken Hälfte der F i g. 3 ist eine Wanderfeldwicklung mit einer in fünf Einzelleiter aufgeteilte Stromschiene dargestellt, wobei gleiche Abstände zwischen den Einzelleitern gewählt sind.

F i g. 4 zeigt ein Diagramm, bei dem die Schubkraft f, die Betriebsreaktanü X und der Klirrfaktor k einer erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklung bezogen auf die Schubkraft fo, die Betriebsreaktanz X₀ und den Klirrfaktor k einer Wanderfeldwicklung mit einem massiven Einzelleiter dargestellt sind. Man erkennt, daß mit wachsender Breite s des Leiterbandes die Schubkraft bei der erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklung gegenüber der Schubkraft bei einer bekannten

11) Wanderfeldwicklung geringfügig abnimmt, deren Stränge als massive Stromschiene ausgebildet sind. Dagegen nimmt aber mit wachsender Breite s des Leiterbandes die Betriebsreaktanz einer erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklung sehr stark ab im Vergleich zur

is Betriebsreaktanz der genannten bekannten Wanderfeldwicklung. Die Abnahme der Betriebsreaktanz mit zunehmender Leiterbandbreite s ist wesentlich stärker als der Verlust an Schubkraft Der Klirrfaktor der erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklung hat bei einer bestimmten Breite si ein Minimum Die Fig.4 zeigt, daß bei einer Breite si des ueiterbandes einer erfindungsgemäßen Wanderfeldwicklurig der Oberschwingungsfaktor ein Minimum hat Wählt man beispielsweise die Breite des Leiterbandes zu si, so

2'-, nimmt die Betriebsreaktanz einer erfindungsgemäßen Wandtrfeldwicklung im Verhältnis zur Betriebsreaktanz einer bekannten Wanderfeldwicklung bei gleicher Leitermasse um ca. 40% ab. Dies hat zur Folge, daß eine um etwa 20% kleinere Einspeisespannung für die

«.· Wanderfeldwicklung benötigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   J, Synchroner Linearmotor, insbesondere Langstatormotor, dessen Erregerwicklung als mitbewegter Translator ausgebildet und auf einem fahrweggebundenen Fahrzeug angeordnet ist und dessen Wanderfeldwicklung in entlang der Trasse mäanderförmig verlegte Schaltabschnitte unterteilt ist, die jeweils von einem ortsfesten steuerbaren statischen Umrichter gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer an sich bekannten Ausbildung als synchroner eisenloser Linearmotor die Stromschienen der Wanderfeldwicklung als Leiterbänder mit mehreren Einzelleitern (5, 6, 7, 8) ausgebildet sind, die nebeneinander auf der Trasse ■⁵ angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sind.
2. 2. Synchroner Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Einzelleiter in den Leiterbändern ungleich und nach Maßgabe <=iner minimalen Erregerflußverkettung -° gewählt sind