Luftspaltfeld, induzierte Stabspannung und Schubkräfte beim Kurzstator-Linearmotor

Übersicht

Die Beschreibung des Feldverhaltens wie die daraus resultierende Bestimmung der erzeugten Schubkräfte und der induzierten Stabspannungen ist recht einfach mit Hilfe der Ausgleichswellen möglich. Diese Ausgleichswellen entstehen an den örtlichen Störstellen eines Motors. Beim Linearmotor sind das die Maschinenenden und die Strombelagsänderungen der abgestuften Wicklungsteile. Von diesen Störstellen wandern die freien Ausgleichswellen nach beiden Seiten und bestimmen weitgehend das Betriebsverhalten dieser Motoren. Die induzierte Stabspannung läßt sich aus dem Jochfluß ableiten und als Ausgleichswelle phasengerecht darstellen. Mit der stationären Lösung zusammen beschreibt diese eine logarithmische Spirale. Auf die drei Phasen aufgeteilt ergibt sich eine starke Unsymmetrie in den induzierten Spannungen, die zu schlupfabhängigen Mit-, Gegen- und Nullspannungssystemen führt. Die Schubkräfte werden sowohl durch das Produkt der Luftspaltinduktion mit dem Ständerstrombelag wie mit dem Schienenstrombelag beschrieben. Beide Ergebnisse stimmen nur in der Summe überein, da der magnetische Schweif hinter dem Motor auch noch Schubkräfte liefert.

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The description of the magnetic field in the air-gap of a short-primary linear induction motor, and the subsequent calculation of the thrust developed and the voltages induced in the stator bars can be made by using balancing waves. These balancing waves are generated at any point where the field wave that would exist in a machine of infinite length is disturbed. In the linear motor these disturbances occur at the ends of the stator iron and at discontinuities in the distribution of the stator winding, which exist in machines having stepped windings. From the points where they are generated, free balancing waves travel in two directions and determine the performance of these machines to a lange extent. The voltage they induce in a stator bar can be determined from the core flux and mapped on a phasor diagram. The resulting voltage phasor follows a logarithmic spiral. The resulting voltages induced in the three phase windings form a strongly asymmetrical system which can be split-up into positivenegative- und zerosequence components depending on the slip.

The tangential forces may be calculated as the product of the magnetic flux density in the air-gap and the linear current density in either stator or the reaction rail. As the “magnetic tail” outside the machine also gives rise to forces in the direction of motion, both methods yield quite different force distributions, though for the resulting force the same value is found.