Abbilung 1: Einteilung der Linearmaschinen (Quelle: IFB Institut für Bahntechnik GmbH)

Gleichstromlinearmotor

Auf dem Stator ist die Erregerwicklung bzw. die permanentmagnetische Erregung für das magnetische Gleichfeld untergebracht. Das Reaktionsteil besteht aus einer Ankerwicklung oder einer elektrischen Reaktionsschiene. Mittels Schleifkontakten wird die Antriebsenergie auf das Reaktionsteil übertragen. Der dadurch hervorgerufene Verschleiß erfordert einen erhöhten Wartungsaufwand dieses Maschinentyps. Der systembedingte Übergangswiderstand von den Schleifkontakten auf den Kommutator (Stromwender) kann durchaus bis zu mehreren Volt betragen.

Physikalisch bedingt sind Bauformen nur für relativ niedrige Spannungen zu realisieren. Da die erforderlichen Traktionsleistungen jedoch von beträchtlicher Größe vorgegeben sind, müssen demzufolge hohe Ströme (P=U*I) fließen, um die geforderten Leistungen bereitzustellen. Damit würden sich aber auch große Verlustleistungen (P=R*I²) ergeben, die dem Quadrat des jeweiligen Traktionsstromes proportional sind.

Aufgrund der schweren Lasten im Bahnbereich und der damit verbundenen hohen Verlustleistung oder der sehr schweren und großen Bauformen der Antriebsmaschinen ist der Gleichstromlinearmotor für die Traktion nicht geeignet. Sinnvolle Anwendungen liegen im Bereich kleiner Leistungen (z. B. Industriantriebe).

Synchron- und Asynchronmaschinen

Bei Maschinen mit elektromagnetischen Wechselfeldern unterscheidet man die zwei Grundtypen entsprechend der Relation von Wechselfeldfrequenz und (mechanischer) Drehzahl. Sind beide identisch spricht man von einer Synchronmaschine. Liegt eine Differenz vor - der sogenannte Schlupf - läuft dieser Antrieb asynchron. Der Schlupf ist bei Linearmaschinen durch die Differenz zwischen der Wanderfeld- und Motordrehzahl (jeweils bezogen auf Felddrehzahl) bestimmt.

Die synchrone Geschwindigkeit des Wanderfeldes ergibt sich gemäß einer sehr einfachen Beziehung und ist der Frequenz und der Polteilung direkt proportional. Diese Geschwindigkeit entspricht beim System Transrapid der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit, da der Antrieb als synchroner Langstatorlinearmotor ausgeführt ist. Die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit des Transrapid erfolgt also über eine Frequenzvariation in den Umrichtern des jeweilig zugeschalteten Unterwerkes.

Größenverhältnisse von Primär- zu Sekundärteil

Es werden bei Einteilung entsprechend der Längenverhältnisse zwei Varianten von Maschinen unterschieden.

Beim Kurzstatorprinzip ist das Primärteil kürzer als das Reaktions- bzw. Sekundärteil. Das heißt, der eigentliche Antrieb befindet sich auf dem Fahrzeug. Damit ist die Übertragung der Traktionsenergie auf das Fahrzeug notwendig. Dazu ist ein Stromabnehmer erforderlich, der durch seinen mechanischen Schleifkontakt über die Reibung erheblichen Verschleiß hervorrufen kann. Gerade im Hochgeschwindigkeitsverkehr sind diese Bauteile Verursacher vieler Probleme (z. B. Wartungskosten, aerodynamische Geräusche). Das Fahrzeug ist folglich auch schwer und teuer, da der Hauptteil des Linearmotors immer mitgeführt werden muß. Dafür ist für den Fahrweg die Ausstattung jedoch nicht so aufwendig wie für einen Langstatorlinearmotor.

Bei einer Langstatormaschine ist das Primärteil länger als Sekundärteil. Das hat zur Folge, dass die Antriebswicklung bzw. die Wanderfeldwicklung im Fahrweg untergebracht werden kann, wie z. B. es beim Transrapid und beim japanischen System Maglev Express (MLX) der Fall ist. Die Einspeisung der Traktionsenergie erfolgt in die Wicklung im Fahrweg. Damit sind die Energiemengen, welche auf das Fahrzeug zu übertragen sind, bedeutend geringer als bei einem Kurzstatorfahrzeug. Bei gleichzeitigem Einsatz eines Lineargenerators kann damit ein Stromabnehmerschleifkontakt entfallen und es kann vollkommen berührungsfrei gefahren werden.

Abbildung 3: Kurz- und Langstator im Vergleich