Elektromagnetisch

Das Antriebssystem umfasst einen Booster und einen Cruising-Motor. Der Booster beschleunigt den Pod auf Reisegeschwindigkeit und reduziert so den Bedarf an On-Board Batteriekapazität. Bei Erreichen der Reisegeschwindigkeit geht die Steuerung auf den Cruising-Motor über, der bei dieser Geschwindigkeit einen passiven Kurs und optimierte Effizienz ermöglicht.

Der Cruising-Motor soll den Energieverbrauch von Hyperloop-Systemen reduzieren, indem er die Effizienz während der Fahrt maximiert. Der vom Booster beschleunigte Permanent Magnet Assistierte Lineare Reluktanz Motor (PMALRM) ist für eine Zielgeschwindigkeit von 45 km/h optimiert. Sein vollständig passiver Stator aus laminiertem Stahl und Aluminium macht kostspielige Magnete überflüssig und reduziert so Komplexität und Kosten. Dieses effiziente, skalierbare Design verbessert die Machbarkeit der Hyperloop-Technologie für Grossprojekte.

Der Booster-Motor, der aus drei Abschnitten mit einer Gesamtlänge von 6 Metern besteht, bietet Modularität für eine einfachere Installation und Skalierbarkeit. Er wird mittig auf der Schiene montiert und ersetzt den passiven Antriebsträger im Booster-Abschnitt. Der Booster ist als dreiphasiger linearer Synchronmotor konzipiert, der den Bordmotor als Komplementärteil nutzt. Er erzeugt die Kraft zur Beschleunigung des Pods, während der Fahrmotor den magnetischen Kreis schließt, um die Krafterzeugung zu ermöglichen.

Da sich das letztjährige Schwebesystem als sehr effektiv erwiesen hat, wurde auch in dieser Saison die Schwebemethode „Hybrid Electromagnetic Suspension“ (HEMS) eingesetzt. Die Erkenntnisse aus der letzten Saison wurden eingearbeitet, und das Schwebesystem wurde durch mehrere Innovationen verbessert und effizienter gemacht.

Das Bremssystem besteht aus redundanten elektromagnetischen Power-Off-Bremsen. Sie funktionieren ähnlich wie herkömmliche Druckluftbremsen, bei denen Federn die Bremsklötze im aktivierten Zustand auf die Schiene drücken. Darüber hinaus ziehen sich Permanentmagnete an der Schiene fest und sorgen so für zusätzliche Bremskraft. Zum Lösen der Bremsen wird Strom durch den Elektromagneten geleitet, der den Bremsbelag zurückzieht und die Bremse löst. Im gelösten Zustand ist nur ein viel geringerer Strom erforderlich, da die Kraft des Elektromagneten quadratisch mit dem abnehmenden Luftspalt zwischen dem Stator und dem Läufer zunimmt. Die Bremsen werden von ihren eigenen Niederspannungsbatterien und einem Spitzenstrom von 18 A gespeist.

Elektrisch

Die Elektronik gliedert sich in zwei Teile: das Hochspannungssystem und das Niederspannungssystem.

Das Herzstück des Niederspannungssystems sind die Fahrzeugsteuereinheit und die Booster-Steuereinheit, die für die Gesamtsteuerung des Pods und des Boosters verantwortlich sind. Sie sammeln Daten von unzähligen Sensoren und kommunizieren mit allen anderen Systemen und der Kontrollstation über ein selbst entwickeltes kombiniertes CAN- und Ethernet-Netzwerk, das eine zuverlässige Übertragung von Nachrichten, Daten und Befehlen über das optimale Medium ermöglicht.

Die universelle Steuereinheit ist das Bindeglied zwischen den Stromrichtern und dem Niederspannungsnetz. Dieses Steuergerät führt alle Funktionen aus, die zur Steuerung vom Motor, Booster und Schwebesystem notwendig sind.

Der Universalstromrichter besteht aus zwei H-Brückenschaltungen mit SiC-MOSFETs. Effizienz und Interoperabilität zwischen Motor, Booster und Schwebesystem stehen im Mittelpunkt des Designs. Der Konverter ist für eine Spitzenspannung von 1100V ausgelegt und kann kontinuierlich bis zu 75A liefern und ist damit das Kraftpaket des Pods.

Die Batterie vervollständigt die Hochspannungsseite des Systems. Für eine hohe Leistungsdichte wurden Li-Po-Batterien verwendet. Diese sind in 120-V-Module geschaltet, die modular kombiniert werden können, um eine maximale Spannung von 720 V zu erreichen. Die Batterien werden auf Temperatur und Zellspannung überwacht, um die Sicherheit der einzelnen Zellen zu gewährleisten, sowie auf Gesamtspannung und -strom, um sicherzustellen, dass sie innerhalb des erwarteten und sicheren Bereichs arbeiten.

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der ausfallsicheren elektromagnetischen Bremse zu erhöhen, wurde ein unabhängiges elektrisches System entwickelt. Eine asymmetrische Brücke dient zur Umwandlung der erforderlichen Leistung. Diese Platine enthält auch eine Batterieüberwachung für die Bremsbatterien, Lade- und Entlademechanismen für die Kondensatoren der Bremse sowie Spannungs- und Strommessungen.

Sehen Sie sich das Making-of des Sarah Springman-Pods an

Mechanisch

Da sich das Konzept und das Design der letztjährigen Strecke als vorteilhaft erwiesen haben, werden die äusseren Träger und die Tragebalken vom letzten Jahr wiederverwendet. Dies ermöglicht es Swissloop, die Länge auf 100 Meter zu erhöhen und so das System in einer Umgebung zu testen, die einem Hyperloop-System in Originalgrösse ähnlicher ist. Dank der modularen Bauweise, die es erlaubt, nur einen der Träger auszutauschen, wurde der Antriebsträger modifiziert und aufgerüstet und ist vollständig kompatibel mit dem bisherigen Streckendesign.

Der Fahrgestellrahmen ist aus Aluminium gegossen und wurde mit Hilfe der bionischen Formgebung entworfen, um ein maximales Verhältnis von Festigkeit und Gewicht zu ermöglichen. Dieses Konstruktions- und Herstellungsverfahren wird in der Automobilindustrie für Prototypen verwendet und ist mit der Massenproduktion in großem Massstab kompatibel. Die gesamte Struktur besteht aus drei einzelnen Rahmen, die mit Verbindungsstücken zu einer einzigen starren Struktur zusammengefügt werden. Sie dient der Befestigung aller externen Komponenten der Gondel, wie z. B. der Elektromagnete und Sensoren.

Die Druckkabine befindet sich oben auf dem Fahrgestellrahmen und besteht aus gefrästen Aluminiumrippen, Aluminiumblech, das als Haut dient, und Endkappen aus Verbundwerkstoffen. Sie ist nach aussen hin isoliert, um den Druck gegenüber dem Außendruck auf bis zu 0,8 bar zu erhöhen. Die Elektronik, das Druckregulierungssystem und das Kühlsystem sind in der unteren Kabine untergebracht. Die obere Kabine bietet Platz für einen Passagier.
Außerdem ist die Druckkabine mit einem kohlefaserverstärkten Stuhl für einen Passagier ausgestattet.

Die Sicherheit hatte für uns schon immer Priorität. Um die Sicherheit der Elektronik und vor allem der zukünftigen Passagiere weiter zu gewährleisten, haben wir ein Druckregulierungssystem entwickelt, das selbst bei Lecks einen Druck von 0,8 bar aufrechterhalten kann.

Darüber hinaus wurde im Vergleich zum Vorjahr das vakuumtaugliche Phasenwechsel-Kühlsystem erweitert, so dass neben der Leistungselektronik nun auch das Schwebesystem aktiv gekühlt wird.