DE3041940C2 - Combined carrying, propulsion and power transmission device for a magnetic levitation vehicle - Google Patents
Combined carrying, propulsion and power transmission device for a magnetic levitation vehicleInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Trag-, Antriebs- und Stromuebertragungseinrichtung fuer ein Magnetschwebefahrzeug. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Einrichtung zu schaffen, welche unter Erhaltung des Vorteils einer Beruehrungsfreiheit der fahrzeugseitigen Energieversorgung eine im Vergleich zum Stand der Technik hoehere Tragkraft und damit ein besseres Verhaeltnis von Nutzlast zu Fahrzeug-Leergewicht ermoeglicht. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass der Tragmagnetkern aus zwei oder mehreren Teilkernen mit ungenuteten Polflachen besteht und dass - in Fahrzeuglaengsrichtung gesehen - zwischen jeweils zwei Teilkernen des Magnetkerns ein gesonderter Lineageneratorkern mit der zugeordneten Stromabnahmerwicklung angeordnet ist. schickt ist.The invention relates to a combined support, drive and power transmission device for a magnetic levitation vehicle. The object of the invention is to create a device of this type which, while maintaining the advantage of freedom from contact of the vehicle-side energy supply, enables a higher load capacity compared to the prior art and thus a better ratio of payload to vehicle curb weight. The task is achieved in that the supporting magnet core consists of two or more partial cores with unslotted pole faces and that - seen in the longitudinal direction of the vehicle - a separate linear generator core with the associated current pickup winding is arranged between each two partial cores of the magnetic core. is sent.
Description
gewicht, in entsprechender Weise reduziert Zur Vermeidung dieser Tragkrafteinbuße wäre es denkbar, die Energieversorgung des Schwebefahrzeugs über kontaktbehaftete Stromabnehmer vorzunehmen, wodurch jedoch der Vorteil einer völligen Berührungsfreiheit zwischen Fahrweg und Fahrzeug verloren gehtweight, reduced in a corresponding manner To avoid this With this loss of load capacity, it would be conceivable that the energy supply of the hovercraft via contact Make pantographs, which however has the advantage of complete freedom from contact is lost between the route and the vehicle
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche unter Erhaltung des Vorteils einer Berührungsfreiheit der fahrzeugseitigen Energieversorgung eine im Vergleich zum Stand der Technik höhere Tragkraft und damit ein besseres Verhältnis von Nutzlast zu Fahrzeug-Leergewicht ermöglichtIn contrast, the object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the beginning create which while maintaining the advantage of a non-contact of the vehicle-side energy supply a higher load capacity compared to the state of the art and thus a better ratio of payload to vehicle curb weight allows
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöstAccording to the invention, the object is achieved by the characterizing features of claim 1
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments result from the subclaims.
Der Erfindungsgedanke beruht auf der Überlegung, die Funktionen des Tragens und der Energieübertragung baulich zu trennen, um ohne wesentliche Leistungseinbuße bei der Energieübertragung die spezifische Tragkraft bezogen auf das Gewicht der "'"ragmagneten gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik zu erhöhen. Hierzu ist der beim Stand der Technik über die ganze Fahrzeuglänge durchgehende Tragmagnetkern in Teilkerne unterteilt, die jeweils ein oder mehrere Nord-Süd-Polpaare mit ungenuteteter Polfläche umfassen. Zwischen jeweils zwei benachbarten Teilkernen ist ein Lineargenerator mit seinem Kern und seinen Wicklungen angebracht. Durch diese Maßnähme ist die magnetisch wirksame Polfläche des von den einzelnen Teilkernen gebildeten Tragmagneten größer als die genutete Polfläche des bekannten Tragmagneten, wodurch die Teilkerne erst bei wesentlich höheren Erregerströmen ihre Sättigung erreichen und damit in der Lage sind, eine höhere Tragkraft als beim Stand der Technik zu erzeugen. Andererseits wird durch die geschilderte Maßnahme die Leistung des Lineargenerators nicht beeinträchtigt, da die Generatorkerne nicht mehr vo- dem Tragmagnetfluß durchsetzt werden und daher der Lineargenerator ohne Rücksicht auf den Tragmagneten optimiert werden kann.The idea of the invention is based on the consideration of the functions of carrying and energy transfer structurally to separate the specific Load capacity based on the weight of the "'" magnet to increase compared to the prior art set out at the beginning. For this purpose, the at the state of Technology over the entire length of the vehicle, continuous magnetic core is divided into partial cores, each with a or comprise several north-south pole pairs with unslotted pole faces. Between every two neighboring ones Partial cores is attached to a linear generator with its core and its windings. Through these measures is the magnetically effective pole face of the supporting magnet formed by the individual partial cores larger than the grooved pole face of the known lifting magnet, which means that the partial cores are only significantly higher higher excitation currents reach their saturation and are thus able to have a higher load capacity than with To generate state of the art. On the other hand, the described measure increases the performance of the linear generator not impaired, since the generator cores are no longer penetrated by the magnetic flux and therefore the linear generator can be optimized regardless of the lifting magnet.
Die Merkmale des Anspruchs 2 gestatten einen Notlauf der Tragmagneten auf dessen Polflächen, ohne daß der Lineargenerator mit den Polflächen des Langstators in Berührung gelangtThe features of claim 2 allow emergency running of the support magnets on its pole faces without the linear generator comes into contact with the pole faces of the long stator
Eine bauliche besonders günstige Anordnung der Teilkerne des Tragmagneten und der Generatoren ist im Anspruch 3 angegeben. Mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 4 läßt sich jedes Bauteil der Ausführungsform nach Anspruch 3 in zwei Freiheitsgraden regeln, wodurch der zugeordnete Generator geführt wird. Die Ausführungsform nach Anspruch 5 besitzt gegenüber anderen Materialvarianten den Vorteil eines minimalen Gewichtes bei betrugsmäßig vergleichbarer Tragkraft- und Energieerzeugung.A structurally particularly favorable arrangement of the partial cores of the supporting magnet and the generators is stated in claim 3. With the help of the features of claim 4, each component of the embodiment regulate according to claim 3 in two degrees of freedom, whereby the assigned generator is guided. the Embodiment according to claim 5 has the advantage of minimal over other material variants Weight with fraudulently comparable load capacity and energy generation.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte Einrichtung zum Tragen und Antreiben eines Magnet-Schwebefahrzeugs sowie zu dessen Stromversorgung;F i g. 1 shows a longitudinal section through a known device for supporting and driving a magnetic levitation vehicle as well as its power supply;
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Einrichtung nach Fig. l.undF i g. 2 shows a cross section through the device according to FIGS
Fig.3 einen Längsschnitt ähnlich wie in Fig. 1 für eine erfindungsgemäße Einrichtung.3 shows a longitudinal section similar to that in FIG. 1 for a device according to the invention.
Die in Fig. 3 veranschaulichte erfindungsgemäße Einrichtung besitzt in gleicher Weise wie die bekannte Einrichtung nach F i g. 1 und 2 einen fahrwegseitigen Langstator 10, in dessen Nuten 12 eine 3-phasige Wechselstromwicklung 11 eingelegt istThe device according to the invention illustrated in FIG. 3 has the same properties as the known one Device according to fig. 1 and 2 one on the guideway Long stator 10, in whose slots 12 a 3-phase alternating current winding 11 is inserted
im Unterschied zu der Einrichtung nach F i g. 1 und 2 ist der Tragmagnet 30 der erfindungsgemäßen Einrichtung in mehrere Teiimagnete 30A bis 3OC unterteilt, welche jeweils einen Teilkern 32A bis 32C aufweisen. Jeder Teilkern 32A bis 32C besitzt mehrere, im dargestellten Beispielsfall zwei Nord-Südpolpaare, wobei auch hier in Übereinstimmung mit der bekannten Einrichtung nach F i g. 1 und 2 jeder Pol 33 von einer Gleichstromwicklung 34 umgeben ist. Die Polflächen 31 der Pole 33 sind bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ungenutet, d. h. glatt wodurch die Sättigungsgrenze der Teilkerne 32A bis 32Cgegenüber dem Tragmagnetkern 32 mit genuteter Polfläche 31 gemäß Fig. 1 erst bei einer höheren Magnetflußdichte erreicht wird.in contrast to the device according to FIG. 1 and 2 the support magnet 30 of the device according to the invention is divided into several partial magnets 30A to 3OC, which each have a partial core 32A to 32C. Each sub-core 32A to 32C has several, shown in FIG Example case two north-south pole pairs, here also in accordance with the known device according to FIG. 1 and 2, each pole 33 is surrounded by a direct current winding 34. The pole faces 31 the poles 33 are in the device according to the invention not grooved, d. H. smooth as a result of which the saturation limit of the partial cores 32A to 32C compared to the supporting magnet core 32 with a grooved pole face 31 according to FIG. 1 is only achieved at a higher magnetic flux density.
Zur berührungsfreien Stromübertragung von dem Fahrweg auf das Magnetschwebefahrzeug ist bei der Einrichtung nach F i g. 3 zwischen jeweils zwei benachbarten Teilmagneten 30/4,305 bzw. 30/? 3OC ein gesonderter Lineargenerator 40 angeordnet welcher baulich von den benachbarten Teilmagneten 3OA ->05 bzw. 305, 30C getrennt ist Jeder Lineargenerator 40 besitzt einen Kern 45, der an seiner den Zähnen 16 des LangsUtorkerns 13 zugewandten Polfläche mit Nuten 42 versehen ist, in weiche die dreiphasige Stromabnehmer-Wicklung 41 eingelegt ist. Die Polteilung der Teilmagneten 3OA bis 3OC entspricht einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung der Zähne 43. Der Kern 45 jedes Lineargenerators 40 ist U-förmig ausgebildet und an seinem Joch mit einer Erregerwicklung 44 versehen. Die in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander liegenden Schenkel jedes Kerns 45 bilden die Nord- bzw. Südpole. Da der Kern 45 jedes Lineargenerators 40 bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht mehr von dem Tragmagnetfluß, sondern nur noch von dem eigenen Magnetfluß durchsetzt ist, kann die im Vergleich zum Stand der Technik verringerte Anzahl von Lineargeneratoren 40 bezogen auf gleiche Fahrzeuglängen durch eine entsprechend höhere Leistung der Lineargeneratoren kompensiert werden. For contact-free power transmission from the track to the magnetic levitation vehicle, the Device according to fig. 3 between two adjacent partial magnets 30 / 4,305 or 30 /? 3OC a separate Linear generator 40 is arranged which is structurally supported by the neighboring partial magnets 3OA -> 05 or 305, 30C is separate. Each linear generator 40 has a core 45, which is attached to the teeth 16 of the LangsUtorkern 13 facing pole face is provided with grooves 42, in which the three-phase current collector winding 41 is inserted. The pole pitch of the partial magnets 3OA to 3OC corresponds to an integral multiple of Pitch of the teeth 43. The core 45 of each linear generator 40 is U-shaped and with its yoke an excitation winding 44 is provided. The legs lying one behind the other in the vehicle longitudinal direction each Kerns 45 form the north and south poles. Since the core 45 of each linear generator 40 in the inventive Facility no longer penetrated by the carrying magnetic flux, but only by its own magnetic flux is, the reduced number of linear generators 40 compared to the prior art can be based on equal vehicle lengths can be compensated for by a correspondingly higher output of the linear generators.
In zweckmäßiger Weise können jeweils zwei Teilmagneten z. B. 3OA, 305 zusammen mit einem Lineargenerator 40 zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden, indem die Bauteile 3OA, 305 und 40 auf einen gemeinsamen Support 50 angebracht werden. Um eine Regelung einer solchen Baueinheit in zwei Freiheitsgraden zu ermöglichen, kann, wie in F i g. 3 dai gestellt ist, jeder Teilmagnet 3OA, 305 jeder Baueinheit elektrisch in den Regelkreis einer gesonderten Regeleinrichtung 60 geschaltet werden. Jede Regeleinrichtung 60 stellt dabei den Erregerstrom der zugeordneten Gleichstrom-Wicklungen 34 in Abhängigkeit der Spaltbreite des Luftspalts 20 zwischen dem zugeordneten Teilmagnet 30A bzw. 305 und dem Langstator tO. Mittels dieser Regeli-ng in zwei Freiheitsgraden läßt sich der zugeordnete Generator 40 jeder Baueinheit führen. In zweckmäßiger Weise können die Gleichstromwicklungen 34 für jeden der Teilkerne 32A bis 32C aus Aluminium bestehen, um ein möglichst geringes Gewicht der Wicklungen 34 zu erreichen. Dagegen sollte die Erregerwicklung 44 jedes Lineargenerators 40 aus Kupfer bestehen, um die hohen Erregerströme führen zu können.Conveniently, two partial magnets z. B. 30A, 305 together with a linear generator 40 can be combined into a structural unit by the components 30A, 305 and 40 on a common Support 50 can be attached. In order to enable such a structural unit to be controlled in two degrees of freedom, can, as in FIG. 3 dai is set, each partial magnet 30A, 305 of each structural unit electrically in the control loop a separate control device 60 can be switched. Each control device 60 represents the Excitation current of the assigned direct current windings 34 as a function of the gap width of the air gap 20 between the assigned partial magnet 30A or 305 and the long stator tO. By means of this rule in two The associated generator 40 of each structural unit can be guided with degrees of freedom. In an expedient manner you can the direct current windings 34 for each of the split cores 32A to 32C are made of aluminum to achieve the lowest possible weight of the windings 34. In contrast, the excitation winding 44 of each linear generator 40 made of copper in order to be able to carry the high excitation currents.
Hierzu 1 .Blatt ZeichnungenFor this, 1 sheet of drawings
Claims (5)
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