Электродвигатель с прямолинейным полем для линейного привода магнитной подвесной дороги
Изобретение относится к электродвигателю с прямолинейным полем для линейного привода магнитной подвесной дороги. Электродвигатель содержит большое количество установленных в ряд опор для индукционных катушек, каждая из которых поперечно продольному направлению имеет пазы на одинаковом расстоянии друг от друга, и по меньшей мере три провода электродвигателя с прямолинейным полем, которые намотаны в обмотки в форме меандра и по участкам установлены в пазах, причем обмотки имеют лобовые части обмоток длиной (А). Значения длины (А') лобовых частей (16.1', 16.2', 16.3') обмоток по меньшей мере трех проводов электродвигателя с прямолинейным полем в месте прерывания, то есть в месте с увеличенным расстоянием между двумя соседними опорами индукционных катушек, увеличены по сравнению с длиной (А) лобовых частей (16.1, 16.2, 16.3) обмоток в плоскости лобовых частей (16.1', 16.2', 16.3') обмоток. Технический результат - обеспечение непрерывного и дешевого изготовления катушек. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к электродвигателю с прямолинейным полем для линейного привода магнитной подвесной дороги, содержащему большое количество установленных в ряд опор для индукционных катушек, каждая из которых поперечно продольному направлению имеет пазы на одинаковом расстоянии друг от друга, и, по меньшей мере, три провода электродвигателя с прямолинейным полем, которые намотаны в обмотки в форме меандра и по участкам установлены в пазах, причем обмотки имеют расположенные в интервале А лобовые части обмоток.
Трехфазная обмотка переменного тока электродвигателя с прямолинейным полем состоит из трех проложенных в форме меандра проводов электродвигателя с прямолинейным полем, создающих электромагнитное перемещающееся поле. Электродвигатели с прямолинейным полем применяются, например, для привода магнитной подвесной дороги для движения поездов дальнего следования.
Изготовление и прокладка обмотки переменного тока электродвигателя с прямолинейным полем производятся с помощью кабелеукладчика, который установлен на пути (DE 37 37 719).
Длина периода катушки задана геометрией паз/зубец пакетов индукционных катушек и почти постоянна по длине опоры пути движения. Индукционная катушка не может быть изготовлена и/или установлена в виде единого тела или единой геометрической формы, кроме того, возникают производственные допуски. Далее путь движения имеет прерывания, которые обусловлены, например, стыками у конструкций мостов (для выравнивания разности длины внутренней и внешней поверхности) или компенсаторами длины (для изменений под влиянием температуры).
Хотя при изготовлении и прокладке обмотки могут быть учтены отклонения от номинальных размеров, но это возможно только настолько, насколько эти изменения известны заранее. Возникающие за весь срок службы обмоток электродвигателя вследствие теплового расширения и динамической нагрузки изменения длины в месте прерывания приводят к нагрузке растяжения и расплющивания лобовых частей обмотки в продольном направлении пути движения.
В качестве возможного последствия нагрузок можно назвать отрицательное влияние на устойчивость работы в части проводимости рабочего тока, эксплуатационной прочности или прочности при напряжении помех и соблюдения механических и геометрических размеров.
Незначительные допуски длины могут быть компенсированы упругими свойствами лобовых частей обмоток или провода. Это было бы возможно, например, на опорных рельсовых путях длиной до 6 м. При большей длине суммируются допуски на длину и обмотка электродвигателя больше не сможет изготовляться постоянно с единым размером. Были бы необходимы особые меры для укладки обмотки. Уже были соображения проложить для тепловой и/или динамической компенсации длины обмотку двигателя с растяжимой петлей (ср. DE 198 334 18 A1) на месте прерывания. Однако это имеет значительные недостатки. Изготовление обмотки невозможно непрерывным путем. Наступает простой монтажной машины в каждом месте прерывания для удлинения провода и монтажа проводки. Возникает расход материала (провод перемещающегося поля, скобы, крепежные шины и т.д.). В частности, чрезвычайно препятствует состояние покоя машины для прокладки провода в каждом месте прерывания.
Поэтому в основе изобретения лежит техническая задача указать формирование обмотки для провода электродвигателя с прямолинейным полем в местах прерывания между опорами индукционных катушек, которое не имеет приведенных недостатков и обеспечивает непрерывное и дешевое изготовление обмоток.
Показанная техническая проблема решается электродвигателем с прямолинейным полем с признаками пункта 1 посредством того, что значения длины А' лобовых частей 16.1', 16.2', 16.3' обмотки по меньшей мере трех проводов электродвигателей с прямолинейным полем удлинены в месте прерывания, то есть в месте с увеличенным промежутком между двумя установленными рядом опорами индукционных катушек в плоскости лобовых частей обмотки. Другие варианты выполнения находятся в подпунктах. Сущность изобретения заключается в том, что в местах прерывания лобовые части меандров обмоток выполнены не регулярно, а с удлинением.
В придании формы меандров в соответствии с изобретением в месте прерывания увеличивается длина лобовой части обмотки в продольном направлении движения таким образом, что статическое отклонение длины по существу выравнивается. Нагрузки растяжения и осадки, возникающие при динамическом изменении длины зазора для растяжения между двумя соседними опорами пути движения, действуют также и на удлиненный отрезок провода. Нагрузки становятся в сумме меньше и могут восприниматься вследствие упругих свойств лобовых частей обмоток.
Имеется много возможностей выполнить меандры с удлиненными лобовыми частями обмотки. Предпочтительным образом значения длины удлиненных лобовых частей обмотки, по меньшей мере, трех проводов электродвигателя с прямолинейным полем увеличены по существу на одинаковую величину. Этим обеспечивается, что после перекрытия места прерывания, по меньшей мере, три провода электродвигателя с прямолинейным полем снова устанавливаются в одинаковом порядке фаз.
Далее предлагается, чтобы для упрощения изготовления удлиненных лобовых частей обмотки они были удлинены в зависимости от длины выравниваемого места прерывания с заданными интервалами. Это означает, что тогда, если выравниваемое различие в длине находится в заданном интервале, значения длины лобовых частей обмотки увеличивается на соответствующую заданную величину. Тем самым разность в длине достаточно выравнивается без приложения больших механических напряжений в лобовых частях обмотки, а изготовление удлиненных лобовых частей обмотки благодаря этому упрощается тем, что устройство для изготовления удлиненных лобовых частей обмотки должно быть направлено только на заданные разности в длине.
Кроме того, целесообразно выполнить соседние лобовые части обмотки трех фаз совместно на одной стороне опоры индукционной катушки. Благодаря улучшенному доступу предлагается выполнить удлиненные лобовые части обмотки на наружной стороне опоры индукционной катушки, то есть не на внутренней стороне пути движения.
Тем самым можно по всему участку электродвигателя изготавливать и прокладывать обмотку непрерывно без появления прерываний. В другой близкой по времени заявке на патент предлагается обмерять геометрию паз/зубец во время изготовления меандровых обмоток посредством измерительного устройства на месте и формировать меандры точно согласно обмеренной геометрии паз/зубец. С помощью представленного изобретения легко подвести измерительное устройство к местам прерывания, произвести замеры и полностью автоматически сформировать и проложить удлиненное согласно данному изобретению меандровое образование индивидуально точно пригнанным по месту.
Удлиненные лобовые части обмотки в соответствии с изобретением в течение срока службы могут потерять устойчивость своей формы вследствие длительных переменных нагрузок (растяжение, осадка) и опуститься вниз. При этом лобовые части обмотки могут выступать из свободного пространства, образованного выступом ротора подвесного транспортного средства. Выступающие над свободным пространством лобовые части обмотки при переезде могли бы прикасаться к подвесному транспортному средству и быть поврежденными.
Поэтому лобовые части обмотки было необходимо фиксировать. Поэтому для фиксации положения удлиненных лобовых частей предлагается установить в месте прерывания дополнительные крепежные элементы, например привязные ремни или листы на опоре пути движения. Но они относительно дорогостоящие.
Другой вариант выполнения изобретения заключается в том, чтобы представить простое не дорогостоящее дополнительное крепление для лобовых частей головки в местах прерывания и при этом включить сюда незанятые пазы. Для этого в незанятые пазы необходимо установить стопорные средства, фиксирующие лобовые части обмотки или на которые могут опираться лобовые части обмотки.
С этой целью предлагается вставить заранее изготовленный жесткий стержень в один или несколько незанятых обмоткой статора пазов, на который могут опираться удлиненные лобовые части обмотки. Этот монтаж можно производить непосредственно после изготовления обмотки.
Пример выполнения изобретения изображен на чертеже. На чертеже показаны:
фиг.1 - вид под путем движения с местом прерывания,
фиг.2 - вид сбоку той же позиции,
фиг.3 - разрез вида сбоку и
фиг.4 - деталь стопорного стержня.
На фиг.1 и 2 показано прохождение проводов 1, 2, 3 обмотки электродвигателя на месте стыка или температурного зазора между двумя опорами 15 индукционной катушки. Температурный зазор образует место 100 прерывания. Перед и за местом 100 прерывания пазы 14 статора плотно заняты обмотками 16 в форме меандров. Период обмотки или лобовая часть 16.1, 16.2 и 16.3 обмотки имеет длину А.
На фиг.2 особенно видны изгибы меандров. Изгибы необходимы потому, что лобовые части 16.1, 16.2 и 16.3 обмоток перекрещиваются. Посредством наложения лобовых частей 16.1, 16.2 и 16.3 обмоток можно оптимально заполнить имеющееся пространство.
В месте прерывания лобовые части 16.1', 16.2' и 16.3' обмоток на наружной стороне пути движения (позиция 11 середина пути движения) выполнены согласно изобретению удлиненными, причем вследствие предложенной меры они получают длину А' периода. Длина А' периода при этом соответствует приблизительно трехкратной длине А периода, которая соответствует также трехкратному промежутку между пазами 14. Посредством выполнения длины А' периода как многократной длины А периода достигается то, что несмотря на место прерывания 100 пространственное распределение фаз вдоль пути движения не нарушается. Разумеется, от ширины места 100 прерывания зависит, как точно можно выдерживать многократность длины А периода. Но в каждом случае умелым выбором пазов 14 за местом 100 прерывания можно добиться, чтобы отклонение длины А' периода от многократного значения длины А периода было меньше промежутка между двумя пазами 14.
На фиг.1, как уже описано, изображено, что удлиненные лобовые части 16.1', 16.2' и 16.3' обмоток проводов 1, 2 и 3 электродвигателя установлены на стороне опоры 15 индукционной катушки, обращенной к наружной стороне пути движения. Тем самым упрощается доступ к удлиненным лобовым частям 16.1', 16.2' и 16.3' обмоток. При этом учитывается относительно большой промежуток между следующими друг за другом обмотками каждого из проводов 1, 2 и 3 электродвигателя с прямолинейным полем. В противоположность этому можно, например, заполнить все пазы обмотками и удлиненные лобовые части обмоток удлинить или на одной или на другой стороне опоры индукционной катушки. При этом только необходимо удлинить лобовые части обмоток на длину места 100 прерывания. Затем за местом 100 прерывания можно в прежней последовательности установить обмотки 16 проводов 1, 2 и 3 электродвигателя. Если относительно места 100 прерывания речь идет только о небольшой щели, то достигается почти постоянный переход электромагнитного перемещающегося поля, образуемого проводами 1, 2 и 3 электродвигателя.
Так как некоторые пазы 14 вблизи места 100 прерывания на фиг.1 остаются пустыми, по меньшей мере в один незанятый паз можно установить стопорный элемент 40, который служит для поддержания удлиненных и изогнутых лобовых частей 16.1', 16.2' и 16.3' обмоток.
На фиг.3 изображен разрез В-В через устройство на фиг.2. Лобовые части 16.1', 16.2' и 16.3' обмоток расположены в свободном пространстве 12, образованном наружу (S) боковым направляющим рельсом и вниз (U) ротором подвесного транспортного средства. В один из пазов 14 пакета 15 индукционных катушек с наружной стороны индукционной катушки вдвинут цилиндрический стопорный стержень 40, на который опирается нижняя лобовая часть 16.1' обмотки. На фиг.3 изображено, что обе лобовые части 16.2' и 16.3' обмоток находятся на нижней лобовой части обмотки. Можно также осуществить другую форму фиксации или опоры лобовых частей обмоток для достижения указанной цели.
Стопорный стержень 40 выполнен как профильная деталь из эпоксидной заливочной смолы и находится без выхода в пазу 14 статора. Стопорный стержень 40 имеет на своем конце и приблизительно в середине два выступа 43 и 44 на расстоянии, несколько большем длины паза. Расстояние между обоими выступами 43 и 44 выбирается таким, что это приводит к точному и надежному монтажному положению. Ширина 49 выступов меньше диаметра паза 14. При вдвигании выступы 43, 44 находятся в положении вниз (в сторону выхода из паза). При вдвигании стопорный стержень поворачивается приблизительно на 180°. При этом выступы 43 и 44 вращаются от отверстий паза к дну паза. Стопорный стержень 40 зафиксирован в продольном направлении выступами 43 и 44. На наружной стороне индукционной катушки закреплен провод 10 заземления в пружинящем канале 50. Работа и значение провода заземления подробно изложены в патенте ФРГ DE 196 222.1 C1.
На фиг.4 показана деталь выступа 44 на стопорном стержне 40. Ширина 49 выступа 44 меньше диаметра 45 стопорного стержня. Выступ 44 скошен 47 так, что он при повороте входит за пружинящий канал 50 (фиг.3) вследствие упругой деформируемости в концевом положении за пружинящим каналом и затем пружинящий канал препятствует обратному повороту.
1. Электродвигатель с прямолинейным полем для линейного привода магнитной подвесной дороги, содержащий большое количество установленных в ряд опор для индукционных (15) катушек, каждая из которых поперечно продольному направлению имеет пазы (14) на одинаковом расстоянии друг от друга, и по меньшей мере три провода (1, 2, 3) электродвигателя с прямолинейным полем, которые намотаны в обмотки (16) в форме меандра и по участкам установлены в пазах (14), причем обмотки (16) имеют лобовые части (16.1, 16.2, 16.3) обмоток длиной (А), отличающийся тем, что значения длины (А') лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток по меньшей мере трех проводов (1, 2, 3) электродвигателя с прямолинейным полем удлинены в месте (100) прерывания, то есть в месте с увеличенным расстоянием между двумя соседними опорами (15) индукционных катушек, увеличены по сравнению с длиной (А) лобовых частей (16.1, 16.2, 16.3) обмоток в плоскости лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток.
2. Электродвигатель с прямолинейным полем по п. 1, отличающийся тем, что значения длины (А') лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток по меньшей мере трех проводов (1, 2, 3) электродвигателя увеличены, по существу, на одинаковую величину.
3. Электродвигатель с прямолинейным полем по п.1 или 2, отличающийся тем, что значения длины (А') лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток увеличены в зависимости от длины выравниваемого места (100) прерывания в заданных интервалах.
4. Электродвигатель с прямолинейным полем по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что значения длины (А') лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток, по существу, соответствуют многократному значению длины (А) лобовых частей (16.1, 16.2, 16.3) обмоток.
5. Электродвигатель с прямолинейным полем по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что имеющие длину (А') лобовые части (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток проводов (1, 2, 3) электродвигателя с прямолинейным полем установлены на одной и той же стороне опор (15) индукционных катушек.
6. Электродвигатель с прямолинейным полем по п.5, отличающийся тем, что имеющие длину (А') лобовые части (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток установлены на стороне опор (15) индукционных катушек, обращенной к наружной стороне пути движения.
7. Электродвигатель с прямолинейным полем по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере в один из пазов (14) опоры (15) индукционной катушки, в который не установлена обмотка (16), установлен стопорный элемент (40) для удлиненных лобовых частей (16.1', 16.2' и 16.3') обмоток.
8. Электродвигатель с прямолинейным полем по п.7, отличающийся тем, что стопорный элемент установлен без выпадения.
9. Электродвигатель с прямолинейным полем по п.п.7 или 8, отличающийся тем, что стопорный элемент представляет собой цилиндрический стопорный стержень (40).
10. Электродвигатель с прямолинейным полем по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что стопорный элемент выполнен неметаллическим.
