DE2939004A1

DE2939004A1 - Synchronous linear motor for rail vehicle drive - has field winding divided into switched sections with inter-looped current lines

Info

Publication number: DE2939004A1
Application number: DE19792939004
Authority: DE
Inventors: John Philip Dr. 8510 Fürth Gibson; Claus Peter Dipl.-Ing. 8550 Forchheim Parsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1981-04-09

Abstract

The synchronous linear motor has an elongate stator with its transducer field winding divided into meandering, offset switched sections, each supplied via a controlled static frequency converter (UR1,UR2). The current conductors of the transducer field winding are formed as conductor paths with several independent lines (R11..R14; R21...R24) running next to one another and connected in parallel. At the intersection of two switched sections the individual lines (R11..R14; R21..R24) are spaced apart by a distance which is a whole multiple of one pole division. Each line (R11..R14) of one section is looped around a line (R21..R24) of the next section. Pref. each current conductor has four individual lines (R11..R14; R21..R24), spaced at the intersection point by double the pole spacing (2p).

Description

Synchroner LinearmotorSynchronous linear motor

(Zusatz zu P 28 42 099.7 - VPA 78 P 3203) Die vorliegende Erfindung betrifft einen synchronen Linearmotor, insbesondere Langstatormotor, dessen Erregereinrichtung als bewegter Translator ausgebildet und auf einem fahrweggebundenen Fahrzeug angeordnet ist und dessen Wanderfeldwicklung in entlang der Trasse mäanderförmig verlegte Schaltabschnitte unterteilt ist, die jeweils von einer ortsfesten steuerbaren statischen Umrichteranordnung gespeist sind, wobei die Stromschienen der Wanderfeldwicklung als Leiterbänder mit mehreren Einzelleitern ausgebildet sind (DE-OS 26 56 389).(Addition to P 28 42 099.7 - VPA 78 P 3203) The present invention relates to a synchronous linear motor, in particular a long stator motor, its excitation device designed as a moving translator and arranged on a route-bound vehicle and its traveling field winding in switching sections laid in a meandering shape along the route is divided, each by a stationary controllable static converter arrangement are fed, the busbars with the traveling wave winding as conductor strips several individual conductors are formed (DE-OS 26 56 389).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ttbergangsstellen zwischen den Schaltabschnitten der Wanderfedwicklung derart auszubilden, daß beim überfahren der Trennstellen die Unsymmetrien fUr die Stromregelung die Umrichteranordnung verringert werden und ein guter Fahrkomfort gewahrleistet wird.The present invention is based on the object of the transition points to be formed between the switching sections of the traveling spring winding such that when the disconnection points cross the asymmetries for the current control of the converter arrangement can be reduced and good driving comfort is ensured.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Schaltabschnittwechsel die Einzelleiter der Leiterbänder nacheinander derart ausgetauscht weiden, daß in Absenden, die einem ganzzahligen Vielfachen einer Polteilung entsprechen, jeweils ein Einzelleiter des einen Schaltabschnittes herausgeführt und ein Einzelleiter des nächsten Schaltabschnittes eingeschleift wird.According to the invention, this object is achieved in that when a switching section is changed the individual conductors of the conductor strips are exchanged one after the other in such a way that in Send that correspond to an integral multiple of a pole pitch, respectively a single conductor of one switching section led out and a single conductor of the next switching section is looped in.

Durch den erfindungsgemäßen überlappenden übergang zwischen den Schaltabschnitten der Wanderfeldiwcklung wird der Abfall der Hauptfeldspannung im verlassenen Schaltabschnitt und der Anstieg der Hauptfeldspannung im nächstfolgenden Schaltabschnitt verzögert. Abrupte Belastungsänderungen werden für die die Schaltabschnitte speisenden Umrichteranordnungen vermieden. Die den einzelnen Umrichteranordnungen zugeordneten Stromregelungen können den Strom in den aufeinanderfolgenden Schaltabschnitten der Wanderfeldwicklung annähernd konstant halten. Der übergang des Fahrzeuges von einem Schaltabschnitt in den nächsten erfolgt so weich, daß der Fahrkomfort nicht beeinträchtigt wird.Due to the overlapping transition according to the invention between the switching sections the traveling field voltage is the drop in the main field voltage in the left switching section and the rise in the main field voltage is delayed in the next following switching section. Abrupt changes in load are required for the converter arrangements feeding the switching sections avoided. The current controls assigned to the individual converter arrangements can approximates the current in the successive switching sections of the traveling field winding keep constant. The transition of the vehicle from one switching section to the next takes place so smoothly that the driving comfort is not impaired.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: FIG 1 eine schematisch dargestellte übergangsstelle zwischen den Schaltabschnitten einer Phase einer Wanderfeldwicklung, deren in Einzelleiter aufgelöste Stromschienen elektrisch parallel geschaltet sind, FIG 2 eine schematisch dargestellte Ubergangsstelle zwischen den Schaltabschnitten einer Phase einer Wanderfeldwicklung, deren in Einzelleiter aufgelöste Stromschienen elektrisch in Serie geschaltet sind.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. They show: FIG. 1 a schematically illustrated transition point between the switching sections of a phase of a traveling field winding, whose busbars, which are broken up into individual conductors, are electrically connected in parallel, FIG. 2 shows a schematically illustrated transition point between the switching sections a phase of a traveling field winding, whose busbars are broken up into individual conductors are electrically connected in series.

In FIG 1 ist die U1)errrangs3tclle: wischen zwei aufeinanderfolgenden Schaltabschnitten einer Phase einer mehrphasigen Wanderfeldwicklung für einen synchronen ei senlosen Linearmotor dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung sind die Einzelleiter des linken Schaltabschnittes der Wanderfeldwicklung mit durchgezogenen Linien und die Einzelleiter des rechten Schaltabschnittes der Wanderfeldwicklung mit strichlierten Linien dargestellt.In FIG. 1, the U1) is rrangs3tclle: between two successive ones Switching sections of a phase of a polyphase traveling field winding for a synchronous one ironless linear motor shown. The individual conductors are for better illustration of the left switching section of the traveling wave winding with solid lines and the individual conductors of the right switching section of the traveling field winding with dashed lines Lines shown.

Es wird angenommen, daß sich das Fahrzeug von links nach rechts bewegt. Im allgemeinen ist eine derartige Wanderfeldwicklung dreiphasig ausführt. Zur einfacheren Darstellung ist lediglich die Phase R der Wanderfeldwicklung dargestellt.It is assumed that the vehicle is moving from left to right. In general, a traveling field winding of this type has a three-phase design. To the simpler Only the phase R of the traveling wave winding is shown.

Bei der dargestellten Wanderfeldwicklung sind die Stromschienen als Leiterbänder mit jeweils vier Einzelleitern ausgebildet, die nebeneinander auf der Trasse verlegt und elektrisch parallel geschaltet sind. Jeder Schaltabschnitt wird von einer ihm zugeordneten Umrichteranordnung nit Wechselstrorn von einstellbarer Frequenz, Phasenlage und Stromstärke gespeist. Dem linken Schaltabschnitt der Phase R, dessen Stromschienen aus den Einzelleitern R11, R12, R13, R14 aufgebaut ist, ist die Umrichteranordnung UR1 zu;eordnet. Dem rechten Schaltabschnitt, dessen Stromschienen aus den Einzelleitern R21, R22, R23, R24 aufgebaut ist, ist die Umrichteranordnung UR2 zugeordnet.In the traveling field winding shown, the busbars are as Conductor strips each formed with four individual conductors, which are next to each other on the The route has been laid and connected electrically in parallel. Each switching section will from a converter arrangement assigned to it with alternating current of adjustable Frequency, phase position and current strength fed. The left switching section of the phase R, whose busbars are made up of the individual conductors R11, R12, R13, R14, the converter arrangement UR1 is assigned. The right switching section, its busbars The converter arrangement is made up of the individual conductors R21, R22, R23, R24 Assigned to UR2.

Der Ubergang zwischen den beiden Schaltabschnitten der Phase R erfolgt derart, daß zuncst der Einzelleiter R11 der Phase R des linken Schaltabschnittes herausgeführt und der Einzelleiter R21 der Phase R des nachstfolgenden Schaltabschnittes eingeschleift wird. In eine Abstand 2p, der dem zweifachen einer Pcn teilunrr p und damit einer Wellenlänge entspricht, wird zusotzlich der Einzelleiter R12 des linken Schaltabschnittes herausgeführt und der Einzelleiter R22 des rechten Schaltabschnittes eingeführt. In einer Entfernung, die wiederum der zçeif2c1>en Polteilung entspricht, wird der Einzelleiter R13 durch den Einzelleiter R23 ersetzt. Nach wiederum der zweil':ichen Polteilung wird schließlich auch der Einzelleiter R14 durch den Einzelleiter R24 ersetzt. Damit ist der Ubergang von der Phase R des rechten Schaltabschnittes mit den durchgezogen gezeichneten Einzelleitern auf die Phase R des linken Schaltabschnittes mit den strichliert gezeichneten Einzelleitern vollzogen. Da der Austausch der Einzelleiter im Abstand von einer Wellenlänge, also der zweifachen Polteilung, vorgenommen wird, ergibt sich der konstruktive Vorteil, daß die Anschlüsse immer auf der gleichen Seite der Wanderfeldwicklung liegen. Die Verkabelung läßt sich dadurch einfacher gestalten.The transition between the two switching sections of phase R takes place in such a way that first the single conductor R11 of phase R of the left switching section and the single conductor R21 of phase R of the following switching section is looped in. In a distance 2p, which is twice a Pcn partunrr p and thus corresponds to a wavelength, the individual conductor R12 is additionally des left switching section led out and the single conductor R22 of the right switching section introduced. At a distance that, in turn, the zçeif2c1> en Pole pitch corresponds, the single wire R13 is replaced by the single wire R23. After turn the two-part pole division is also the single conductor R14 through the R24 single conductor replaced. This is the transition from phase R of the right switching section with the single wires drawn in solid lines to phase R of the left switching section completed with the single ladders drawn with dashed lines. Since the exchange of the individual conductors is carried out at a distance of one wavelength, i.e. twice the pole pitch, there is the structural advantage that the connections are always on the same Side of the traveling field winding. This makes wiring easier design.

Beim Schaltabschnittwechsel spielen sich in Bezug auf die Phase R folgende Vorgänge ab: Das Fahrzeug befindet sich zunächst im linken Schaltabschnitt, der von der Umrichteranordnung UR1 gespeist wird. Die Umrichteranordnung UR2 des rechten Schaltabschnittes ist abgeschaltet. Sobald sich das Fahrzeug der übergangsstelle nähert, wird die Umrichteranordnung UR2 des rechten Schaltabschnittes zugeschaltet und mit der Umrichteranordnung UR1 synchronisiert. Der Strom im rechten Schaltabschnitt wird durch eine der Umrichteranordnung UR2 zugeordnete Stromregelung auf seinen Nennwert geregelt. Die Umrichteranordnung UR2 läuft im Leerlauf. Beim Einfahren des Fahrezeuges in den rechten Schaltabschnitt induziert die Erregereinrichtung im rechten Schaltabschnitt eine Gegenspannung, die bei synchronen Linearmotoren als Hauptfeldspannung bezeichnet wird.When changing the switching section, they relate to phase R. the following processes: The vehicle is initially in the left switching section, which is fed by the converter arrangement UR1. The converter arrangement UR2 des right switching section is switched off. As soon as the vehicle is at the crossing point approaches, the converter arrangement UR2 of the right switching section is switched on and synchronized with the converter arrangement UR1. The current in the right switching section is controlled by a current control assigned to the converter arrangement UR2 Nominal value regulated. The converter arrangement UR2 is idling. When driving in of the vehicle in the right switching section induces the excitation device in the right switching section there is a counter-voltage that occurs with synchronous linear motors is referred to as the main field voltage.

Die Umrichteranordnung UR2 des rechten Schaltabschnittes erhöht die abgegebene Leistung, um den vorgegebenen Stromsollwert zu haiten. Die Umrichteranordnung UR1 des verlassenen Schaltabschnittes wird abgesteuert. Sobald sich das Fahrzeug vollständig im rechten Schaltabschnitt befindet, wird die Umrichteranordnung UR1 des linken Schaltabschnittes abgeschaltet.The converter arrangement UR2 of the right switching section increases the output power in order to keep the specified current setpoint. The converter arrangement UR1 of the left switching section is deactivated. As soon themselves the vehicle is completely in the right switching section, the converter arrangement UR1 of the left switching section switched off.

Durch die überlappend ausgeführte Ubergangsstelle zwischen den aufeinanderfolgenden Schaltabschnitten der einzelnen Phasen wird der Anstieg der Hauptfeldspannung im rechten Schaltabschnitt verzögert. Die Stromregelung der Umrichteranordnung ist daher in der Lage, durch eine entsprechende Änderung der Aussteuerung den Stromsollwert zu halten. Würden dagegen beim Ubergang von einem Schaltabschnitt auf den nächsten sämtliche Einzelleiter des ersten Schaltabschnittes gemeinsam herausgeführt und die Einzelleiter des nächsten Schaltabschnittes gemeinsam eingeschleift, so entstünde beim Uberfehren der Trennstelle ein sprunghafter Anstieg der Hauptfeldspannung, dem die Stromregelung der Umrichteranordnung mit Rücksicht'auf die Belastbarkeit der Halbleiterventile der Umrichteranordnung nicht rasch genug folgen könnte. Es käme dann zu unerwünschten Leistungsschwankungen, die den Fahrkomfort beeinträchtigen würden.Due to the overlapping transition point between the successive ones Switching sections of the individual phases is the rise in the main field voltage in the right switching section delayed. The current control of the converter arrangement is therefore able to adjust the current setpoint by changing the modulation accordingly to keep. On the other hand, they would when moving from one switching section to the next all individual conductors of the first switching section led out together and the individual conductors of the next switching section looped in together, this would result when moving the separation point a sudden increase in the main field voltage, the current control of the converter arrangement with regard to the load capacity the semiconductor valves of the converter arrangement could not follow quickly enough. It This would lead to undesirable fluctuations in performance that impair driving comfort would.

FIG 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Phase einer Wanderfeldwicklung, bei der die Einzelleiter der Leiterbänder in Serie geschaltet sind.FIG 2 shows an embodiment of the invention for a phase of a Traveling wave winding, in which the individual conductors of the conductor strips are connected in series are.

Im linken Schaltabschnitt ist an die Umrichteranordnung UR1 ein mit einer durchgezogenen Linie dargestellter Leiter R1 angeschlossen. Der Leiter R1 ist in mäanderförmigen Wicklungen derart auf der rrasse verlegt, daß die nebeneinanderliegenden Leiterabschnitte jeweils die gleiche Stromflußrichtung aufweisen. Die einzelnen Wicklungen sind am Ende des Schaltabschnittes in Serie geschaltet, wie dies mit den punktierten Linien schematisch dargestellt ist. Der rechte Schaltabschnitt besteht aus einem in gleicher Weise verlegten, strichliert darge- stellten Leiter R2, der an die Umrichteranordnung UR2 angeschlossen ist. Der übergang vom linken Schaltabschnitt auf den rechten Schaltabschnitt vollzieht sich in der Weise, daß eine erste Wicklung des Leiters R1 herausgeführt und eine erste Wicklung des Leiters R2 eingeschleift wird. Nach einer Wellenlänge 2p wird eine weitere Wicklung des Leiters R1 herausgeführt und eine weitere Wicklung des Leiters R2 eingeschleift.In the left-hand switching section, the converter arrangement UR1 is connected to a solid line shown conductor R1 connected. The conductor R1 is laid in meandering windings on the terrace in such a way that the adjacent Conductor sections each have the same direction of current flow. The single ones Windings are connected in series at the end of the switching section, like this with is shown schematically by the dotted lines. The right switching section consists from a similarly laid, dashed line posed Conductor R2, which is connected to the converter arrangement UR2. The transition from left switching section on the right switching section takes place in the way, that a first winding of the conductor R1 led out and a first winding of the Conductor R2 is looped in. After a wavelength of 2p there is another winding of the conductor R1 led out and looped in another winding of the conductor R2.

Nach einer Polteilung p wird eine dritte Wicklung des Leiters R1 gegen eine dritte Wicklung des Leiters R2 ausgetauscht. Der Austausch der vierten Wicklung erfolgt wiederum nach einer Wellenlänge 2p. Die Abstände, in denen die Wicklungen ausgetauscht werden, betragen somit eine oder zwei Polteilungen. Dies bietet den konstruktiven Vorteil, daß der Austausch der Wicklungen stets auf der gleichen Seite vorgenommen werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Wicklungen in gleichmäßigen Abständen auszutauschen, insbesondere jeweils nach einer Wellenlänge.After a pole pitch p, a third winding of the conductor R1 is against exchanged a third winding of the conductor R2. The replacement of the fourth winding takes place again after a wavelength 2p. The distances at which the windings are exchanged, thus amount to one or two pole pitches. This offers the constructive advantage that the windings are always exchanged on the same side can be made. However, it is also possible to have the windings in uniform Exchange distances, in particular after each wavelength.

Bei der Anwendung der Erfindung für eine dreiphasige Wanderfeldwicklung kann man die Einzelleiter jeder Phase eines Schaltabschnitts auch mit dem Sternpunkt verbinden.When using the invention for a three-phase traveling field winding the individual conductors of each phase of a switching section can also be connected to the star point associate.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Ubergangsstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaltabschnitten wird hierdurch nicht beeinflußt.The inventive design of the transition point between two successive switching sections are not influenced by this.

Die Erfindung kann bei eisenlosen synchronen Linearmotoren und bei eisenbehafteten synchronen Linearmotoren angewendet werden.The invention can be used in ironless synchronous linear motors and in iron core synchronous linear motors are used.

1 Patentanspruch 2 Figuren1 claim 2 figures

Claims

Claim synchronous linear motor, in particular long stator motor, its excitation device designed as a moving translator and on a track-bound Vehicle is arranged and its traveling field winding in a meandering shape along the route relocated switching sections is divided, each of which can be controlled by a stationary Static converter arrangement are fed, the busbars of the traveling field winding are designed as conductor strips with several individual conductors, d ad u r c h g e k It is noted that in the event of a switching section change, the individual conductors of the Conductor strips are exchanged one after the other in such a way that at intervals that one correspond to integer multiples of a pole pitch, each a single conductor of the one switching section led out and a single conductor of the next switching section is looped in.