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Dokumentenidentifikation DE10346105A1 21.04.2005
Titel Verfahren zum Aufbau einer Fahrstrecke für ein Magnetschwebefahrzeug
Anmelder Nexans, Paris, FR
Erfinder Grossert, Eberhard, Prof. Dr.-Ing., 38114 Braunschweig, DE;
Zamzow, Peter, Dipl.-Ing., 44795 Bochum, DE;
Steinbrink, Dirk, Dr.-Ing., 30938 Burgwedel, DE;
Dybowski, Katja, Dipl.-Ing., 41238 Mönchengladbach, DE
Vertreter Döring, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 30855 Langenhagen
DE-Anmeldedatum 04.10.2003
DE-Aktenzeichen 10346105
Offenlegungstag 21.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.2005
IPC-Hauptklasse E01B 25/30
IPC-Nebenklasse E01B 25/32   B60L 13/10   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zum Aufbau einer Fahrstrecke für ein durch einen elektrischen Linearmotor antreibbares Magnetschwebefahrzeug angegeben, welcher einen mit einer dreiphasigen Wechselstromwicklung ausgerüsteter Stator und einen durch dessen elektromagnetische Wirkung bewegbaren beweglichen Läufer aufweist. Der Stator wird an einem der Länge der Fahrstrecke entsprechenden Träger auf dessen ganzer Länge angebracht, während der Läufer am Magnetschwebefahrzeug angeordnet wird. Zur Vereinfachung des Streckenaufbaus werden im Wege der Vorfertigung Einheiten vorgegebener Länge hergestellt, die jeweils aus einem Teilstück des Trägers mit daran angebrachtem Stator einschließlich zugehöriger Wicklungsstränge bestehen. Die Enden der Wicklungsstränge werden an den beiden Enden jedes Teilstücks des Trägers mit komplementären Teilen von Steckverbindungen ausgerüstet. Eine ausreichende Anzahl von derart vorgefertigten Einheiten wird am Montageort zur Fahrstrecke zusammengesetzt und dazu fest miteinander verbunden und die Wicklungsstränge der Teilstücke werden abschließend mittels der Steckverbinder elektrisch leitend miteinander verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbau einer Fahrstrecke für ein durch einen elektrischen Linearmotor antreibbares Magnetschwebefahrzeug, welcher einen mit einer dreiphasigen Wechselstromwicklung ausgerüsteten Stator und einen durch dessen elektromagnetische Wirkung bewegbaren beweglichen Läufer aufweist, bei welchem der Stator an einem der Länge der Fahrstrecke entsprechenden Träger auf dessen ganzer Länge angebracht wird, während der Läufer am Magnetschwebefahrzeug angeordnet wird (DE 37 37 719 C2).

Linearmotoren sind für elektrische Antriebe unterschiedlichster Art seit langem bekannt. Beim Linearmotor sind sowohl der Stator als auch der bewegliche Läufer im Gegensatz zum konventionellen Motor nicht kreisförmig, sondern geradlinig angeordnet. Die elektrische Energie wird dabei so in mechanische Energie umgesetzt, daß sie unmittelbar für eine Translationsbewegung nutzbar wird. Der Linearmotor kann prinzipiell eine in Nuten des Stators angeordnete Erregerwicklung haben, die bei Wechselstrom dreiphasig ausgebildet ist. Der Läufer besteht dann entweder aus einer Schiene aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer oder Aluminium (Asynchronmotor), oder aus permanentmagnetischem Material (Synchronmotor).

In der eingangs erwähnten DE 37 37 719 C2 ist ein Verfahren zum Einbringen einer dreiphasigen Wechselstromwicklung in Nuten eines langgestreckten Stators eines Linearmotors beschrieben, welcher mit nach unten offenen Nuten an der Unterseite einer Deckplatte eines langgestreckten, etwa T-förmigen Trägers befestigt ist. Mit diesem bekannten Verfahren wird eine fertige, aus drei miteinander verbundenen Wicklungssträngen bestehende biegbare Wicklung unter Verwendung eines auf dem Träger bewegbaren Fahrzeugs in die Nuten des Stators eingedrückt und darin festgelegt. Dabei werden zunächst die Wicklungsstränge von auf dem Fahrzeug angebrachten Vorräten abgezogen und einer auf dem Fahrzeug befindlichen Biegevorrichtung zugeführt, mäanderförmig gebogen und in dem gebogenen Zustand zu einer zusammenhängenden Wicklung miteinander verbunden. Abschließend wird die fertiggestellte Wicklung mittels eines Werkzeugs in die Nuten des Stators eingebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

  • – daß im Wege der Vorfertigung Einheiten vorgegebener Länge hergestellt werden, die jeweils aus einem Teilstück des Trägers mit daran angebrachtem Stator einschließlich zugehöriger Wicklungsstränge bestehen,
  • – daß die Enden der Wicklungsstränge an den beiden Enden jedes Teilstücks des Trägers mit komplementären Teilen von Steckverbindungen ausgerüstet werden,
  • – daß eine ausreichende Anzahl von derart vorgefertigten Einheiten am Montageort zur Fahrstrecke zusammengesetzt und dazu fest miteinander verbunden wird und
  • – daß die Wicklungsstränge der Teilstücke abschließend mittels der Steckverbinder elektrisch leitend miteinander verbunden werden.

Bei diesem Verfahren werden die Einheiten als Basiselemente der Fahrstecke für das Magnetschwebefahrzeug mit Vorteil in einem mit allen erforderlichen Maschinen und Teilelagern ausgerüsteten Herstellerwerk unter optimalen Bedingungen vorgefertigt. Je nach den gegebenen räumlichen Bedingungen kann dabei die Länge der Teilstücke des Trägers unterschiedlich bemessen werden. Die kompletten Einheiten brauchen dann nur noch an den Ort transportiert zu werden, an welchem die Fahrstrecke aufgebaut werden soll. Das kann mit den vorgefertigten Einheiten relativ einfach und sehr schnell geschehen, ohne daß am Montageort aufwendige und langwierige Arbeiten erforderlich sind. Besonders vorteilhaft ist dabei auch die Fertigstellung der im Stator untergebrachten Wicklung, da die Wicklungsstränge mit jeweils zusammenpassenden Teilen von Steckverbindern ausgerüstet sind, die nur noch zusammengesteckt zu werden brauchen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt einer Trasse für ein Magnetschwebefahrzeug.

2 einen Schnitt durch 1 längs der Linie II – II in vergrößerter Darstellung.

3 einen Träger der Trasse in weiter vergrößerter Darstellung.

4 und 5 Einzelheiten eines Stators für einen zur Trasse gehörenden Linearmotor in nochmals vergrößerter Darstellung.

6 ein mit dem Verfahren nach der Erfindung herstellbares Teilstück der Trasse in wieder verkleinerter Darstellung.

7 drei mögliche Ausführungsformen des Trägers.

1 zeigt in einer Seitenansicht einen Abschnitt einer auf Stützen 1 angebrachten Fahrstrecke 2 für ein Magnetschwebefahrzeug 3 – im folgenden als „Transrapid 3" bezeichnet. Die Fahrstrecke 2 besteht aus einem i.w. langgestreckten Träger 4 mit vorzugsweise etwa T-förmigem Profil, der auf den Stützen 1 aufliegt. Der Träger 4 erstreckt sich über die ganze Länge der Fahrstrecke 2. Er trägt ebenfalls auf der ganzen Länge der Fahrstrecke 2 einen Stator für einen elektrischen Linearmotor. Der Träger 4 soll auf jeden Fall als Platte ausgeführt sein, so daß er als Führungskörper für den Transrapid 3 dienen kann, der mit Auslegern 5 und 6 auf beiden Seiten um den Träger 4 herumgreift. Im einfachsten Fall entspricht die Platte dem Querbalken eines T-förmigen Trägers 4. Sie wäre gegebenenfalls durch einen „Fuß" zu ergänzen.

Der Stator des Linearmotors besteht aus zwei Teilen 7 und 8, von denen je einer auf einer Seite des Trägers 4 an dessen Unterseite angebracht ist. Die Teile 7 und 8 des Stators liegen damit im Bereich der Ausleger 5 und 6 des Transrapids 3. An den Auslegern 5 und 6 sind als Läufer des Linearmotors Metallschienen 9 und 10 angebracht, durch welche der Transrapid 3 beim Betrieb durch den Stator angetrieben und dazu so weit angehoben wird, daß er ohne Berührung über dem Träger 4 schwebt.

Die Teile 7 und 8 des Stators bestehen aus einer Vielzahl von Blechpaketen 11, die hintereinander auf der ganzen Länge des Trägers 4 an demselben befestigt sind. Die Blechpakete 11haben Nuten 12 zur Aufnahme von Wicklungssträngen 13, 14 und 15 des Linearmotors. Sie sind in Montageposition nach unten offen. Die Wicklungsstränge 13, 14 und 15 werden zu einer dreiphasigen Wechselstromwicklung zusammengeschaltet, durch welche der Transrapid 3 über seinen Läufer 9, 10 auf der Fahrstrecke 2 mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird.

Die Wicklungsstränge 13, 14 und 15 des Stators bestehen beispielsweise und vorzugsweise aus elektrischen Kabeln mit elektrisch leitfähigen Mänteln. Sie sind in 5 durch unterschiedliche Kennzeichnung hervorgehoben. Die Kabel liegen als zusammenhängende Wicklung in der dargestellten Form in den Nuten 12 der Blechpakete 11 des Stators. Die Nuten 12 werden zweckmäßig durch Verschlußelemente so verschlossen, daß die Kabel nicht aus denselben herausfallen können. Die Verschlußelemente sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie durch federndes Einrasten in den Nuten 12 festgelegt werden können. An den Verschlußelementen kann ein Erdungsband 16 angebracht sein, das über die ganze Länge der Wicklung verläuft und in gutem Kontakt mit den elektrisch leitfähigen Mänteln der die Wicklungsstränge 13, 14 und 15 darstellenden Kabel steht.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden Einheiten der Fahrstrecke 2 mit vorgegebener Länge vorgefertigt, und zwar vorzugsweise in einer entsprechend ausgerüsteten Produktionsstätte. Die in den Einheiten eingesetzten Teilstücke T des Trägers 4 können beispielsweise Längen L von 6 m, 12 m oder 24 m haben. Sie werden zur Bildung einer Einheit jeweils mit allen für die Fahrstrecke 2 des Transrapids 3 erforderlichen Bauteilen bestückt. Das sind die Teile 7 und 8 des Stators und die komplette, auf beiden Seiten des Trägers 4 angebrachte, jeweils aus drei Wicklungssträngen 13, 14 und 15 bestehende Wicklung. Die Enden der dabei vorzugsweise eingesetzten Kabel werden jeweils mit korrespondierenden Teilen von Steckverbindern ausgerüstet, so daß die Wicklung beim Zusammenfügen der Teilstücke T des Trägers 4 durch Ineinanderstecken der Steckverbinderteile auf einfache Weise durchverbunden werden kann. Derartige Steckverbinder sind in der Kabeltechnik grundsätzlich bekannt. Es wird daher nicht genauer auf dieselben eingegangen.

In einer Produktionsstätte sind Vorräte von Teilstücken T des Trägers 4, von Blechpaketen 11 für den Stator des Linearmotors und eines Kabels für die Wicklungsstränge 13, 14 und 15 der Wicklung desselben in einer solchen Menge bzw. Länge vorhanden, daß eine kontinuierliche Fertigung möglich ist. Das gilt auch für Befestigungselemente, Verschlußelemente für die Nuten 12 des Stators und ein gegebenenfalls zu montierendes Erdungsband 16. Die Teilstücke T des Trägers 4 können eine Länge L haben, die den Gegebenheiten der Fahrstrecke 2 angepaßt ist. Sie können unterschiedliche Profile haben, so wie sie beispielsweise in 7 dargestellt sind. In allen Ausführungsformen soll ein T-förmiges Profil mit einer Platte vorhanden sein, damit der Stator symmetrisch auf zwei Seiten der Fahrstrecke 2 aufgeteilt werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:

An einem Teilstück T des Trägers 4 werden zunächst die Blechpakete 11 auf beiden Seiten montiert. Danach wird ein Kabel zur Bildung der drei Wicklungsstränge 13, 14 und 15 in die Nuten 12 eingelegt und durch Verschlußelemente darin festgelegt. Das Kabel bzw. dessen drei Teile kann vorher bereits in die benötigte Mäanderform gebogen sein. Das kann aber auch während des Verlegens des Kabels direkt erfolgen. Abschließend kann ein Erdungsband 16 am fertigen Stator angebracht werden.

Da die Länge L der Teilstücke T des Trägers 4 bekannt ist, ist auch die Länge der Kabel bekannt, welche die Wicklungsstränge 13, 14 und 15 der Wicklung des Linearmotors bilden sollen. Sie können daher vor ihrer Verlegung bereits auf Länge geschnitten werden. Dadurch ergibt sich auch der Vorteil, daß die Kabel vorher an ihren Enden mit Teilen von Steckverbindern ausgerüstet werden können, die an den beiden Enden unterschiedlich, aber komplementär zueinander ausgeführt sind.

Fertig montierte Einheiten der Fahrstrecke 2 können zunächst zwischengelagert und dann in entsprechender Anzahl zum Aufbau der Fahrstrecke 2 zu der entsprechenden Trasse transportiert werden. Die Trasse ist, beispielsweise durch das Aufstellen von Stützen 1, so vorbereitet, daß die Einheiten direkt montiert werden können. Sie werden dazu auf die Stützen 1 gelegt und lückenlos aneinander befestigt. Die Wicklungsstränge (Kabel) 13, 14 und 15 der verschiedenen Einheiten werden danach mittels der Steckverbinder zur kompletten Wicklung durchverbunden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Aufbau einer Fahrstrecke für ein durch einen elektrischen Linearmotor antreibbares Magnetschwebefahrzeug, welcher einen mit einer dreiphasigen Wechselstromwicklung ausgerüsteten Stator und einen durch dessen elektromagnetische Wirkung bewegbaren beweglichen Läufer aufweist, bei welchem der Stator an einem der Länge der Fahrstrecke entsprechenden Träger auf dessen ganzer Länge angebracht wird, während der Läufer am Magnetschwebefahrzeug angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet,

    – daß im Wege der Vorfertigung Einheiten vorgegebener Länge hergestellt werden, die jeweils aus einem Teilstück (T) des Trägers (4) mit daran angebrachtem Stator einschließlich zugehöriger Wicklungsstränge (13, 14, 15) bestehen,

    – daß die Enden der Wicklungsstränge (13, 14, 15) an den beiden Enden jedes Teilstücks (T) des Trägers (4) mit komplementären Teilen von Steckverbindungen ausgerüstet werden,

    – daß eine ausreichende Anzahl von derart vorgefertigten Einheiten am Montageort zur Fahrstrecke (2) zusammengesetzt und dazu fest miteinander verbunden wird und

    – daß die Wicklungsstränge (13, 14, 15) der Teilstücke (T) abschließend mittels der Steckverbinder elektrisch leitend miteinander verbunden werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Trasse der Fahrstrecke (2) Stützen (1) in einem der Länge der vorgefertigten Einheiten entsprechenden Abstand voneinander aufgestellt werden, auf welche die Einheiten der Fahrstrecke (2) bei gleichzeitiger Befestigung an denselben aufgelegt werden.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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