DE102006021041A1

DE102006021041A1 - Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe

Info

Publication number: DE102006021041A1
Application number: DE102006021041A
Authority: DE
Inventors: Lingqun Li
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2006-11-30
Also published as: US20060244322A1; CN1855689A; US7626290B2; CN1855689B

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetantriebsmotor, umfassend: eine bipolare Rotorscheibe (A1), die mit einem Geschwindigkeitsregelmotor (9) verbunden ist und einen ferromagnetischen Scheibenbasiskörper (7) und einen magnetischen Rotor (10) aufweist, wobei der magnetische Rotor (10) einen ersten und einen zweiten magnetischen Rotorteil (10a, 10b) umfaßt, die zueinander parallel am Umfang des ferromagnetischen Scheibenkörpers (7) befestigt sind, ein erster Schlitz (G1) zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil (10a, 10b) vorgesehen ist und sich die Polarität des ersten Rotorteiles (10a) von der des zweiten Rotorteiles (10b) unterscheidet, und der erste und der zweite magnetische Rotorteil (10a, 10b) aus magnetischen rechteckigen Stücken und nichtferromagnetischen Einlegestücken bestehen, die in wechselhafter Weise angeordnet sind, die magnetischen rechteckigen Stücke des ersten und des zweiten Rotorteiles (10a, 10b) und die nichtferromagnetischen Einlegestücke miteinander gefluchtet sind und der linerale Stator (11) eine gleiche Breite im wesentlichen wie die Breite der bipolaren Rotorscheibe (A1) aufweist und der Abstand zwischen je zwei ferromagnetischen rechteckigen ferromagnetischen Stücken des lineralen Stators (11) gleich wie der Abstand zwischen je zwei rechteckigen magnetischen Stücken am Umfang der bipolaren Rotorscheibe (A1) ist, wobei zwischen der bipolaren Rotorscheibe (A1) und dem lineralen Stator ein zweiter Schlitz (G2) vorgesehen ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Permanentmagnetantriebstechnik, insbesondere auf einen Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe.

Nach dem Stand der Technik ist das Magnetschwebebahnfahrzeug meistens durch einen lineralen Synchronmotor angetrieben. Um die Forderung des Magnetschwebebahnfahrzeuges bei der Fahrt zu erfüllen, muß ein Spiel von mehr als 8 mm zwischen einem lineralen Stator und einem Rotor vorgesehen sein. Da die Stärke des offenen Magnetfeldes nach Potenzfunktionsgesetz zu- oder abgenommen ist, ist eine Verschwendung von elektrischer Energie durch dieses relative große Spiel verursacht. Zusätzlich sind die Herstellungskosten des lineralen Synchronmotors sehr hoch, und dieser Faktor ist ungünstig für die gewerbliche Anwendung. In der chinesischen Patentanmeldung Nr. 03157695.8 ist ein Magnetmotor mit einer einzigen monobipolaren Rotorscheibe bekannt, wobei der Magnetpol aus Neodym/Eisen/Bor-Material entlang die Bahn angelegt werden muß und die Baukosten relativ hoch sind. In der chinesischen Patentanmeldung Nr. 004100738619 ist ein Kettenmagnetmotor bekannt, wobei die Fahrt mit Ultrahochgeschwindigkeit unmöglich ist.

Inhalt der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe anzugeben, wobei die Gestaltung einfach ist, das Eigengewicht relativ klein ist, die Abdichtigkeit des Magnetflußweges verbessert ist, größere Antriebskraft erzeugbar ist, große Drehzahl ermöglicht ist und die Herstellungskosten relativ niedrig sind.

Die Aufgabe ist gelöst durch einen Magnetantriebsmotor, umfassend:

– bipolare Rotorscheibe, die mit einem Geschwindigkeitsregelmotor verbunden ist und einen ferromagnetischen Scheibenbasiskörper und einen magnetischen Rotor aufweist, wobei der magnetische Rotor einen ersten und einen zweiten magnetischen Rotorteil umfaßt, die zueinander parallel am Umfang des ferromagnetischen Scheibenbasiskörpers befestigt sind, ein erster Schlitz zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil vorgesehen ist und sich die Polarität des ersten Rotorteiles von der des zweiten Rotorteiles unterscheidet, und der erste und der zweite magnetische Rotorteil aus magnetischen rechteckigen Stücken und nichtferromagnetischen Einlegestücken bestehen, die in wechselhafter Weise angeordnet sind, die magnetischen rechteckigen Stücke und die nichtferromagnetischen Stücke des ersten und des zweiten Rotorteils miteinander gefluchtet sind; und
– lineralen Stator, der in einer Seite der bipolaren Rotorscheibe und durch ferromagnetische rechtseckige Stücke und nichtferromagnetische Einlegestücke gebildet sind, die in wechselhafter Weise an einem Statorbasiskörper befestigt sind; wobei der linerale Stator eine gleiche Breite im wesentlichen wie die Breite des ersten und zweiten magnetischen Rotorteiles der bipolaren Rotorscheibe aufweist; wobei ein zweiter Schlitz zwischen der bipolaren Rotorscheibe und dem lineralen Stator vorgesehen ist, der zweite Schlitz kleiner als der erste Schlitz zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Rotorteil ist; und wobei der magnetische Rotor und der linerale Stator einen Magnetflußkreis bilden, eine Zugkraft zum Antreiben eines Fahrzeuges zwischen dem magnetischen Rotor und dem lineralen Stator erzeugt ist, wenn sich der Geschwindigkeitsregelmotor dreht.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind zwei bipolare Rotorscheiben und zwei linerale Statoren vorgesehen, wobei die lineralen Statoren jeweils in einer äußeren Seite der bipolaren Rotorscheiben den bipolaren Rotorscheiben gegenüberliegend angeordnet sind.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Magnetantriebsmotor zusätzlich zwei Paare von Führungsrädern auf, wobei die bipolaren Rotorscheiben zwischen den zwei Paaren von den Führungsrädern angeordnet sind und in einer selben horizontalen Höhe wie bei den Führungsrädern liegen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt der zweite Schlitz zwischen der bipolaren Rotorscheibe und dem lineralen Stator ca. 4mm bis 60mm.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Magnetmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe innerhalb einer Magnetschwebeantriebskabine in Schnitt schematisch dargestellt;
2 schematische Darstellung in Schnitt entlang A-A in 1, und
3 schematische Darstellung in Schnitt entlang B-B in 2.
Bevorzugte Ausführungsform
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Die Erläuterung der Ausführungsbeispiele dient nur zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung und sollte nicht als die Beschränkung der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Der erfindungsgemäße Magnetmotor ist geeignet, als Antriebsvorrichtung in einem Magnetschwebebahnsystem mit einer Aufhängeschiene einzusetzen. Um die Gestaltung und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, wird zuerst das Magnetschwebebahnsystem mit Aufhängeschiene kurz beschrieben.
Wie in 1 und 3 dargestellt, umfaßt das Magnetschwebebahnsystem im wesentlichen einen Fahrwegteil und einen Magnetschwebefahrzeugteil.
Der Fahrwegteil umfaßt einen I-Träger und eine unter dem I-Träger angeordneten bogenförmige Aufhängeschwelle 2. Eine Permanentmagnetschiene 2a ist auf der Oberseitenfläche in innerer Seite des Ansatzes von der Aufhängeschwelle 2 angeordnet, während eine Statorbasis 3 auf der Stirnseite des Ansatzes angeordnet ist. Die Permanentmagnetschiene 2a ist aus einem Hartmagnetmaterial, wie Neodym/Eisen/Bor-Material, hergestellt, während die Statorbasis 3 aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist.
Der Magnetschwebebahnfahrzeugteil 4 umfaßt eine Magnetschwebeantriebskabine 4a im oberen Bereich und eine Fahrgästekabine 4b, die mit der Magnetschwebeantriebskabine 4a einstückig gebildet ist. Die Magnetschwebeantriebskabine 4a ist schwebend innerhalb der bogenformigen Aufhängeschwelle 2 gehalten. Jeweils ein Flügelpermanentmagnetkörper 4c ist in beiden äußeren Seiten der Magnetschwebeantriebskabine 4a angeordnet ist und der Permanentmagnetschiene 2a auf der Oberseitefläche des Ansatzes von der bogenförmigen Aufhängeschwelle 2 gegenüberliegend ist. Der Flügelpermanentkörper 4c und die Permanentmagnetschiene 2a sind so angeordnet, daß ihr gleicher Pol einander gegenüberliegt, so daß eine Schwebekraft in der Richtung nach oben erzeugt ist, und das Schwebespiel zwischen den beiden beträgt ca. 2mm-40mm. Die Führungsräder 5 sind beideseits zueinander symmetrisch angeordnet und jeweils in Kontakt mit zwei beideseits angeordneten lineralen Statoren als Schienen gebracht, so daß der Fahrzeugteil gerade in dem mittleren Bereich zwischen zwei Schienen gehalten ist.
Eine Antriebsvorrichtung ist innerhalb der Magnetschwebeantriebskabine 4a angeordnet. Die Antriebsvorrichtung kann als erfindungsgemäßer Magnetmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe gestaltet werden.
In 2 ist ein Magnetmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe nach der vorliegenden Erfindung in Schnitt dargestellt. Aus 2 ist es erkannt, daß zwei Magnetmotoren mit einer bipolaren Rotorscheibe beideseits zueinander symmetrisch angeordnet sind. Da die beiden Magnetmotoren gleiche Gestaltung und gleiche Funktionsweise aufweisen, wird im folgenden nur ein Magnetmotor halber der Vereinfachung erläutert.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Magnetantriebsmotor mit bipolarer Rotorscheibe von einem Geschwindigkeitsregelmotor 9 gesteuert, wobei der Geschwindigkeitsregelmotor 9 sich als Antriebskraftquelle darstellt und der Geschwindigkeitsregelmotor 9 koaxial zu der bipolaren Rotorscheibe A1 des Magnetantriebsmotors angeordnet ist.
Der Geschwindigkeitsregelmotor 9 ist im oberen Bereich der Magnetschwebekabine 4a angeordnet, während die bipolare Rotorscheibe A1 im unteren Bereich der Magnetschwebeantriebskabine 4a angeordnet ist und mittels einer Drehwelle 8 mit dem Geschwindigkeitsregelmotor 9 verbunden ist. Die bipolare Rotorscheibe A1 ist zwischen zwei Paaren von Führungsrädern 5 angeordnet und befindet sich in einer gleichen horizontalen Höhe wie bei den Führungsrädern 5. Die bipolare Rotorscheibe A1 umfaßt einen ferromagnetischen Scheibenbasiskörper 7 und einen magnetischen Rotor 10. Der magnetische Rotor 10 umfaßt einen ersten und einen zweiten magnetischen Rotorteil 10a, 10b, die zueinander parallel am Umfang der ferromagnetischen Scheibenbasis 7 befestigt sind. Der erste und der zweite magnetische Rotorteil 10a, 10b unterscheiden sich voneinander durch die Polarität und haben keine Kontakt miteinander, und ein erster Schlitz G1 ist zwischen den beiden vorgesehen. Wenn der erste magnetische Rotorteil 10a eine Polarität N aufweist, weist der zweite magnetische Rotorteil 10b eine Polarität S auf. Alternativ kann der erste magnetische Rotorteil 10a eine Polarität S aufweisen, während der zweite magnetische Rotorteil 10b eine Polarität von N aufweist.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der obere erste magnetische Rotorteil 10a eine Polarität von N auf, während der untere zweite magnetische Rotorteil 10b eine Polarität von S aufweist. Der erste und der zweite Rotorteil 10a, 10b sind aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel aus in Reihe angeordneten rechteckigen Stücken aus Neodym/Eisen/Bor-Material, hergestellt. Zwischen je zwei magnetischen rechteckigen Stücken ist jeweils ein nichtferromagnetisches Einlegestück, nämlich ein Abstandshalter 13 angeordnet, der aus Aluminiumlegierung hergestellt ist. Das magnetische rechteckige Stück des ersten und des zweiten magnetischen Rotorteiles 10a, 10b sind in senkrechter Richtung miteinander gefluchtet und in Reihe an dem ferromagnetischen Scheibenbasiskörper 7 angeordnet.
Zwei linerale Statoren 11 sind an der der bipolaren Rotorscheibe A1 gegenüberliegenden heideseitigen Schienen angeordnet. Wie bei dem magnetischen Rotor 10 an der bipolaren Rotorscheibe A1 sind die aus einem ferromagnetischen Material hergestellten rechteckigen Stücken und die nichtferromagnetischen Abstandshalter 12 in wechselhafter Weise an einer Statorbasis 3 befestigt. Der linerale Stator 11 weist eine gleiche Breite im wesentlichen wie bei der bipolaren Rotorscheibe A1 auf. Der Abstand zwischen je zwei ferromagnetischen rechteckigen Stücken an dem lineralen Stator 11 entspricht im wesentlichen dem Abstand zwischen je zwei magnetischen rechteckigen Stücken am Umfang des ferromagnetischen Scheibenbasiskörpers 7. Wie oben erläutert, hat der erste magnetische Rotorteil 10a keine Kontakt mit dem zweiten magnetischen Rotorteil 10b. Zwischen den beiden ist ein erstes Schlitz G1 vorgesehen. Und zwischen der bipolaren Rotorscheibe A1 und dem lineralen Stator 11 ist ein zweiter Schlitz G2 vorgesehen, der ca. 4mm-60mm beträgt. Der erste Schlitz G1 zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil 10a, 10b an der bipolaren Rotorscheibe A1 ist größer als der zweite Schlitz G2 zwischen der bipolaren Rotorscheibe A1 und dem lineralen Stator 11.
Der magnetische Rotor 10 und der linerale Stator 11 bilden einen Magnetflußkreis. Eine Zugkraft ist zwischen dem magnetischen Rotor 10 und dem lineralen Stator 11 erzeugt, so daß ein Fahrzeug angetrieben ist, wenn sich der Geschwindigkeitsregelmotor dreht.
Bei dem erfindungsgemäßen Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe sind folgende Vorteile erreicht:

1. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe ist es nicht erforderlich, entsprechende Stromversorgungsanlage und Umwandlungsanlage entlang den Magnetschwebebahnweg einzurichten. Die gesamten Kosten von dem lineralen Stator und dem. Abstandshalter sind erheblich niedriger als die Kosten des Statorkerns und der Wicklung von dem lineralen Synchronmotor nach dem Stand der Technik, wobei die gesamten Kosten mindestens um 20 Millionen Yuan (Renminbi)/km (entspricht 2 Millionen Euro/km) reduziert sind.
2. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe ist die Energie im Vergleich mit dem lineralen Motor nach dem Stand der Technik um 50% eingespart.
3. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe sind eine einfache Gestaltung, ein kleines Eigengewicht, eine große Drehzahl und niedrige Kosten erreicht.
4. Der erfindungsgemäße Magnetantriebsmotor mit einer bipolaren Rotorscheibe ist geeignet, in breitem Bereich einzusetzen.

Obwohl nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben erläutert sind, ist es verständlich, daß diese Ausführungsbeispiele nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung angesehen werden sollten. Die einzelnen Merkmale der Ausführungsbeispiele können im Rahmen der vorliegenden Erfindung weitergebildet, weggelassen, ersetzt oder modifiziert werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht von den oben erläuterten Ausführungsbeispielen begrenzt, sondern von den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims

Magnetantriebsmotor, umfassend: – bipolare Rotorscheibe (A1), die mit einem Geschwindigkeitsregelmotor (9) verbunden ist und einen ferromagnetischen Scheibenbasiskörper (7) und einen magnetischen Rotor (10) aufweist, wobei der magnetische Rotor (10) einen ersten und einen zweiten magnetischen Rotorteil (10a, 10b) umfaßt, die zueinander parallel am Umfang des ferromagnetischen Scheibenbasiskörpers (7) befestigt sind, ein erster Schlitz (G1) zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil (10a, 10b) vorgesehen ist und sich die Polarität des ersten Rotorteiles (10a) von der des zweiten Rotorteiles (10b) unterscheidet, und der erste und der zweite magnetische Rotorteil (10a, 10b) aus magnetischen rechteckigen Stücken und nichtferromagnetischen Einlegestücken bestehen, die in wechselhafter Weise angeordnet sind, die magnetischen rechteckigen Stücke und die nichtferromagnetischen Stücke des ersten und des zweiten Rotorteils (10a, 10b) miteinander gefluchtet sind; und – lineralen Stator (11), der in einer Seite der bipolaren Rotorscheibe (A1) und durch ferromagnetische rechtseckige Stücke und nichtferromagnetische Einlegestücke gebildet sind, die in wechselhafter Weise an einem Statorbasiskörper befestigt sind; wobei der linerale Stator (11) eine gleiche Breite im wesentlichen wie die Breite des ersten und zweiten magnetischen Rotorteiles (10a, 10b) der bipolaren Rotorscheibe (A1) aufweist; wobei ein zweiter Schlitz (G2) zwischen der bipolaren Rotorscheibe (A1) und dem lineralen Stator (11) vorgesehen ist, der zweite Schlitz (G2) kleiner als der erste Schlitz (G1) zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Rotorteil (10a, 10b) ist; und wobei der magnetische Rotor (10) und der linerale Stator (11) einen Magnetflußkreis bilden, eine Zugkraft zum Antreiben eines Fahrzeuges zwischen dem magnetischen Rotor (10) und dem lineralen Stator (11) erzeugt ist, wenn sich der Geschwindigkeitsregelmotor dreht.
Magnetantriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bipolare Rotorscheiben (A1) und zwei linerale Statoren (11) vorgesehen sind, wobei die lineralen Statoren (11) jeweils in einer äußeren Seite der bipolaren Rotorscheiben (A1) den bipolaren Rotorscheiben (A1) gegenüberliegend angeordnet sind.
Magnetantriebsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetantriebsmotor zusätzlich zwei Paare von Führungsrädern (5) aufweist, die bipolaren Rotorscheiben (A1) zwischen den zwei Paaren von den Führungsrädern (5) angeordnet sind und in einer selben horizontalen Höhe wie bei den Führungsrädern (5) liegen.
Magnetantriebsmotor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (G2) zwischen der bipolaren Rotorscheibe (A1) und dem lineralen Stator (11) ca. 4mm bis 60mm beträgt.