CN1842438A - 磁悬浮列车中用于调节支持间隙的方法和具有以所述方法工作的调节电路的磁悬浮列车 - Google Patents

磁悬浮列车中用于调节支持间隙的方法和具有以所述方法工作的调节电路的磁悬浮列车 Download PDF

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Abstract

本发明介绍了一种方法和以所述方法运行的磁悬浮列车。为调节在磁悬浮列车(1)的运行中在轨道(2、3、4)和多个被固定在所述的磁悬浮列车(1)上的具有绕组(16a、16b)的支撑磁体(6a、6b)之间形成的支持间隙(10a、10b)，其中在相邻位置的至少两个支撑磁体(6a、6b)作用于所述磁悬浮列车(1)的悬浮框架上，其中流经绕组(16a 16b)的电流被这样调节，使得两个支撑磁体(6a、6b)和轨道(2、3、4)之间的支持间隙(10a、10b)具有预先确定的额定值(na、nb)。依据本发明并在正常条件下流经相邻支撑磁体(6a及/或6b)的绕组(16a及/或16b)的电流不同时，支持间隙(10a、10b)的额定值(na、nb)被这样改变，使得流经具有较低电流的支撑磁体(6a、6b)的绕组(16a及/或16b)中的电流被增加，并且/或者流经具有较大电流的支撑磁体(6a及/或6b)的绕组(16a及/或16b)中的电流被减小。

Description

磁悬浮列车中用于调节支持间隙的方法和 具有以所述方法工作的调节电路的磁悬浮列车
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的方法以及一种根据权利要求4的前序部分的磁悬浮列车。
背景技术
磁悬浮列车，特别是装备有长定子线性电动机的磁悬浮列车，具有多个在行驶方向上连续设置的支撑(支持)磁体，它们与磁悬浮列车的轨道、特别是安装在轨道上的长定子相对。在驱动磁悬浮列车时，支撑磁体首先被激活，以便在轨道和磁悬浮列车之间形成预定大小的支持间隙(support gaps)(例如10mm)。然后，磁悬浮列车被起动，其中在长定子线性电动机的情形下，支撑磁体同时提供线性电动机的激励场(例如DE 39 17 058 C1)。通过间隙传感器(例如DE 35 16 036C2)和与其连接的调节电路来确保保持为支持间隙所预给定的额定值，其中调节电路这样控制支撑磁体的绕组中的电流，使得支持间隙在运行期间基本上保持相同大小(例如“MagnetschnellbahnTransrapid-Technik und System”，Thyssen Transrapid GmbH，MSBTr 10/96)。
这样的磁悬浮列车的支撑磁体一般被安装在支架(Gestellbuegeln)上，其中支架在它那侧被固定在车厢的悬浮框架(suspension frame)或是类似装置上。其中，优选地这样选择机械结构，使得在悬浮框架的纵向端上设置两个固定在不同支撑磁体上的支架，从而在那里至少两个相邻支撑磁体作用于悬浮框架。
由于例如指示支持间隙实际值的传感器信号中、与该传感器相连的调节电路中、以及机械结构中不可避免的公差，所以发生以下情况，即相邻支撑磁体的绕组被不同大小的电流流经，尽管它们建立相同支持间隙。这是不期望的，因为不同电流导致绕组的不同负载，例如通过放热。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，这样改进前面所述类型的方法和磁悬浮列车，使得尽管存在上述公差，也尽可能减小流经相邻支撑磁体的绕组的电流之间可能的差别，或者甚至将其减小为零。
权利要求1和4的区别特征用于解决该问题。
本发明具有这样的优点，即在相邻支撑磁体的绕组电流之间出现不期望的差别时，执行励磁电流的调平，而容忍由相应支撑磁体所产生的支持间隙中的微小区别。这种与支持间隙额定值的偏差被悬浮支架(Schebebegestelle)的机械结构吸收，而不影响行驶舒适性或导致其他缺点，并因此可以毫无问题地被容忍。
本发明的其他有利特征在从属权利要求中给出。
附图说明
图1示意性地示出了设置有长定子的轨道区域中通常磁悬浮列车的局部剖视图。
图2示意性地示出了磁悬浮列车的相邻支撑磁体的两个调节电路；以及
图3以不同的图解显示示出了本发明进行的调节策略。
具体实施方式
图1和图2示意性地示出了磁悬浮列车1，它通常可移动地被安装到在线路的纵向上延伸的轨道上，轨道包含由钢及/或混凝土制造的支座2以及安装在其上的轨道板3。例如借助于长定子电动机来实现磁悬浮列车1的驱动，其中长定子电动机包括被固定在轨道的轨道轨板3下方、在其纵向上连续排列的定子叠片4。定子叠片4具有根据图2交替连续排列的齿5a和凹槽5b，以已知方式将未示出的三相交流电绕组***其中，其中三相交流电绕组被供以可变幅度和频率的三相电流。长定子电动机的实际激励场由作为支撑磁体6a、6b的磁性装置产生，其中磁性装置被至少一个侧支架7固定在磁悬浮列车1的悬浮框架8上，并且磁性装置具有面向定子叠片4的凹槽5b的磁极9a、9b。支撑磁体6a、6b不仅提供激励场，而且还通过在磁悬浮列车1的运行期间在支撑磁体6a、6b和轨道或其定子叠片4之间维持大小为sa或sb(图2)的预定间隙10a或10b而实现支承和悬浮功能。
为了正确引导(Spurfuehrung)磁悬浮列车1，轨道板3具有被侧面安装的引导条(Fuehrschiene)11，其与同样被安装在支架7上的引导磁体12相对，其中引导磁体12在运行时用于在其与引导条10之间维持对应于间隙10a、10b的间隙14。
本领域技术人员例如从文献US-PS4,698,895，DE 3928278A1和PCT WO 97/30504A1中已知磁悬浮列车1及其磁性装置，这里为了简单起见将其包括在此引作参考。
根据图2的实施例示出了两个相邻的或在磁悬浮列车1的行驶方向上连续设置的支撑磁体6a和6b，其中分别仅示出了各具有一个磁极9a或9b的两个相对的端部6a，6b。实际上，每个支撑磁体6a、6b优选地分别包含具有许多、例如12个，在行驶方向上间隔开的磁极9a或9b的磁性装置。每一磁极9a、9b具有磁芯15a、15b和围绕它的绕组16a或16b。
例如，支撑磁体6a、6b这样面向定子叠片4，使得在磁悬浮列车停止运转状态中-即当它处于停止在导轨上的状态时-支持间隙10a、10b的大小sa或sb例如为17mm，然而在车辆1运行时，保持例如10mm的值，该值产生对于磁悬浮列车1典型的悬浮状态。
在图2中示意性地示出的调节电路17a和17b用于维持支持间隙10a、10b的例如10mm的预定额定值。调节电路17a包括间隙传感器18a，该间隙传感器测量支撑磁体6a或其磁极9a与定子叠片4之间间隙10a的实际大小或实际值sa，并提供对应于大小实际值sa的电信号。间隙传感器18a通过比较电路19a被连接至调节器21a，其中间隙10a的额定值经由线路20a被输送到比较电路19a。比较电路19a比较间隙传感器18a的实际值sa与额定值na，并且在其输出端提供差动信号，借助于该差动信号在调节器21a中生成控制信号，并将控制信号输送至执行器22a。执行器22a为支撑磁体6a的绕组16a产生电流，并向该绕组16a尤其提供这样的电流，使得支持间隙10a的大小在运行期间始终基本上对应于经由线路20a所预定的额定值na。
调节电路17b被相应地构建，因此它的部件以相应的参考标号18b至22b以及nb表示。调节电路17b用于调节支撑磁体6b和定子叠片4之间大小为sb的间隙10b。
最后，在图2中示出了磁悬浮列车1的悬浮框架8之一，该悬浮框架在一端被支撑磁体6a支撑，而在另一端由相邻的支撑磁体6b支撑。因此，在通常情况下，两个支撑磁体6a和6b应该将各自的支撑间隙10a、10b调整和设置为基本上相等的值na和nb，如在图3b中示意性所示。其中，由于开始所提到的公差(例如间隙传感器18a、18b的测量信号中的误差)，可能发生，流经这两个作用于悬浮框架8的支撑磁体6a或6b的绕组16a、16b的电流不同。这示例性地在图3a中表示，其中参考数字23a表示流经绕组16a的电流，而参考数字23b表示流经绕组16b的电流。为了避免这种不同的电流，根据本发明如下执行。
首先，设置校正电路24(图1)，它包括两个与执行器22a、22b的输出端相连的输入端和两个输出端，这两个输出端分别连接到两个比较电路19a、19b其中之一，线路20a，20b也被连接到这两个比较电路上，线路20a，20b为支持间隙10a，10b预给定额定值na、nb。在校正电路24中，借助于与流经绕组16a、16b的电流23a、23b(图2a)成比例的执行器22a或22b的不同输出值，计算用于支持间隙10a、10b的额定值na、nb的校正值。在特定情况下(电流23a＞电流23b)，由这个电流差计算用于比较电路19b的信号，通过这个用于比较电路19b的信号，支持间隙10b的额定值nb被减小。从而，绕组16b接收更多的电流，因此支持间隙10b与支持间隙10a相比变得更小，如图3d所示。这种对额定值nb的影响一直进行，直到流经这两个绕组16a、16b的电流基本上相同为止。
然而，对于支持间隙10b，预先确定下限值，即预先选定的最小值，该值例如为9mm而不是通常的10mm，并且在图3d中用uG表示。如果在达到这个极限值uG时还没有实现流经绕组16a、16b的电流的平衡，则现在也向比较电路19a输送校正值，通过该校正值，流经绕组6a的电流的额定值na被减小。结果是，支持间隙10a的大小sa变得比对应于额定值na更大(图2d)。同样，该校正也执行，直到达到上限值oG，即例如预定最大值11mm而不是通常的10mm。
通常，以所述方式总是能够实现对应于图3c中值25的绕组电流的平衡，于是磁悬浮列车1以略微不同的支持间隙10a、10b运行。即使在流经两个绕组16a、16b的电流在执行所述校正之后仍然不相同，但是它们至少如此相互接近，使得一方面，在绕组16a、16b中所得到的不同热损失可以被容忍，并且另一方面，所获得的支持间隙10a、10b的值sa、sb足够接近于所期望的额定值na、nb，使得与其相连的不同负载分配也可以被容忍。
之前由校正电路24所确定的绕组电流之间的差异通常被永久地保持。但是如果它们在磁悬浮列车运行期间变化，则首先支持间隙10a的增大被取消，并且如果必要的话，随后支持间隙10b的减小也被取消。此外，在相关支撑磁体6a、6b发生故障的情况下，额定值na、nb的所述校正立刻被取消。
因此，如果不可避免的制造公差和同类的事情发生的时候，所述调节策略不旨在将支持间隙10a、10b保持恒定地等于预先确定的值sa或sb，而是在容忍较小间隙偏差的同时提供尽可能相同的绕组电流25(图3c)。
本发明并不局限于所述的实施例，所述实施例可以多种方式被改进。特别地，这适用于仅仅示例地被给出的支持间隙10a、10b的大小na、nb的值，以及它们的上限值或下限值。此外，校正电路24仅代表用于校正额定值na，nb的一种可能的方法，因为调节工程领域中的技术人员也可以以任意其它有利的方式进行这些校正。此外，可以想到，将所描述的调节在适当的变化下也应用于多于两个相邻支撑磁体的绕组电流的调整中。除此之外，显然，每个支撑磁体6a、6b的绕组16a、16b的数量可以被不同地选择，特别是每个支撑磁体6a、6b例如可以是半磁体，其绕组被连接至分配给它、并且独立于各自另外半磁体的调节电路。还可能将校正电路24分成分别被分配给调节电路17a或17b的两个部分。最后，当然，不同特征也可以以与所描述和示出的不同的组合被应用。

Claims (7)

1、磁悬浮列车(1)中用于调节支持间隙(10a、10b)的方法，其中所述支持间隙在磁悬浮列车(1)运行时被形成在轨道(2、3、4)和多个被固定在所述磁悬浮列车(1)上的具有绕组(16a、16b)的支撑磁体(6a、6b)之间，其中相邻位置上的至少两个支撑磁体(6a、6b)作用于所述磁悬浮列车(1)的悬浮框架(8)，并且流经绕组(16a、16b)的电流被这样调节，使得这两个支撑磁体(6a、6b)和轨道(2、3、4)之间的支持间隙(10a、10b)具有预定的额定值(na、nb)，其特征在于，在正常条件下流经相邻支撑磁体(6a及/或6b)的绕组(16a及/或16b)的电流不同时，支持间隙(10a、10b)的额定值(na、nb)被这样改变，使得流经具有较低电流的支撑磁体(6a、6b)的绕组(16a及/或16b)的电流被增加，并且/或者流经具有较大电流的支撑磁体(6b及/或6a)的绕组(16b及/或16a)的电流被减小。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，在两个绕组(16a 16b)中的电流出现差异时，首先尝试通过以下方式使两个绕组(16a、16b)中的电流彼此相等，即将流经具有较低电流的绕组(16a或16b)的电流增大，最多直到达到最小间隙(uG)。
3、根据权利要求2的方法，其特征在于，如果通过增加具有较低电流的绕组(16a及/或16b)中的电流不能使两个电流相等，则流经具有较高电流的绕组(16b及/或16a)中的电流被减少，最多直到达到最大间隙(oG)。
4、具有用于调节支持间隙(10a、10b)的调节电路的磁悬浮列车(17a、17b)，其中所述支持间隙在列车运行期间被形成在轨道(2、3、4)和多个被固定在列车(1)上并且具有绕组(16a、16b)的支撑磁体(6a、6b)之间，其中所述调节电路(17a、17b)包括调节装置(19a到22a及/或19b到22b)，用于这样调节流经所述绕组(16a、16b)的电流，使得所述支持间隙(10a、10b)具有预定的额定值(n a、nb)，其特征在于，用于根据流经所述绕组(16a、16b)的电流校正相应额定值(na、nb)的装置(24)被分配给至少两个相邻支撑磁体(6a、6b)的调节电路(17a、17b)。
5、根据权利要求4的磁悬浮列车，其特征在于，所述调节电路(17a、17b)具有输出端被连接到绕组(16a、16b)的执行器(22a、22b)和用于比较所述支持间隙(10a、10b)的额定值和实际值(na、nb和sa、sb)的比较电路(19a、19b)，其中所述装置(24)包含校正电路，所述校正电路在输入端侧被连接至执行器(22a、22b)的输出端，并且在输出端侧被连接至比较电路(19a、19b)。
6、根据权利要求4或5的磁悬浮列车，其特征在于，如果流经相关支撑磁体(6a、6b)的绕组(16a、16b)的电流比流经另一支撑磁体(6b及/或6a)的绕组(16b及/或16a)的电流小(大)，则校正电路在电流增加(减小)的意义上起作用。
7、根据前述权利要求4至6中任一项的磁悬浮列车，其特征在于，为所述支持间隙(10a，10b)分配上下极限值(oG、uG)。
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