CN102015357B - 包括许多引导磁铁和制动磁铁的磁悬浮列车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁悬浮列车(1)，包括许多引导磁铁和制动磁铁。按照本发明，在列车(1)中设置至少一列磁铁单元(15、16、19、26、25)，这些磁铁单元在第一平面内仅具有引导磁铁线圈(20至22、27、28)而在第二平面内仅具有制动磁铁(30)，其中至少各引导磁铁线圈(20至22、27、28)构成一个在列车全长延伸的磁通带。但最多在磁悬浮列车(1)的车头侧端部(2)上的磁铁单元(15)构成对此的例外。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括许多引导磁铁和制动磁铁的磁悬浮列车。
背景技术
已知的这种型式的磁悬浮列车(DE 102004013994A1)具有多个起电磁式涡流制动器作用的制动磁铁。这些制动磁铁安装在磁悬浮列车的多个预选的位置上并且与安装在车行道上的导电且导磁的反作用轨道共同作用。此外，磁悬浮列车配备多个引导磁铁/驱动磁铁，这些引导磁铁与这些反作用轨道或者说侧面导轨共同作用(DE 102004056438A1)。引导磁铁安装在许多沿列车纵向方向或行驶方向依次设置的磁铁单元中，这些磁铁单元在两个平面内可以容纳各四个、亦即总共八个引导磁铁线圈。该布置特别是用于这样的目的，即各引导磁铁线圈成对相互电连接并由此在磁悬浮列车运行时可以确保相当大程度的冗余。在一种实际的应用情况中，在每个区段和在列车的每一侧面上存在两组各三个这样的磁铁单元，其中这两组通过处在它们之间的制动磁铁分开。在两个区段之间的过渡部中同样可以设置多个引导磁铁单元。各制动磁铁可以不仅设置在列车的两个悬浮支架之内而且可以设置在这两个悬浮支架之间，以便将制动力经由这些悬浮支架传递到磁悬浮列车的车厢上。
所描述的结构的缺点在于，通常在列车全长上延伸的、引导磁铁的列被每个制动磁铁中断。由此决定的两个负荷变换特别是在高速行驶的磁悬浮列车中导致非所希望的力矩和力，这些力矩和力附加于不可避免的在各列车端部上产生的负荷变换必须由车行道和/或由列车承受。此外，由各制动磁铁决定的没有引导磁铁的区域主要由于冗余原因需要附加的措施，例如邻接制动磁铁的引导磁铁单元的不同的构型和/或安装机械式引导辅助装置(滑板)，该引导辅助装置在位于这些区域内的引导磁铁失灵时起作用。
发明内容
由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，构成开头所述类型的磁悬浮列车，使得基本上可以避免所述的附加的措施。
按照本发明，利用如下所述的特征解决该技术问题，即，所述磁悬浮列车包括许多沿行驶方向彼此相继的引导磁铁和制动磁铁，引导磁铁的引导磁铁线圈安置在具有两个设置用于容纳磁铁的平面的磁铁单元中；其特征在于，各所述磁铁单元依次设置在一列中，引导磁铁线圈仅安置在磁铁单元的两个平面中的第一平面中并构成一个在列车全长上延伸的磁通带，并且制动磁铁仅设置在磁铁单元的两个平面中的第二平面中。
本发明特别是带来三个优点。由于各制动磁极仅安置在各磁铁单元的一个平面内，而各引导磁铁线圈(优选除了在列车端部上外)安置在各磁铁单元的另一个平面内，引导磁铁的列可以在列车端部之间无间隙地、即在列车全长上连续地构成。因此消除了通常在制动磁铁的安装位置出现的负荷变换。此外，除了各端部区域外，结构相同的各磁铁单元可以连贯地设置，这降低了制造成本。最后，可以比至今更均匀地沿列车分配制动力，因为各制动磁铁的位置不再限于列车的中央区域，这同时对制动力的所希望的冗余产生有利的影响。
按照一种优选的实施方案，所述磁悬浮列车包括至少一个具有车头侧端部的端部区段，在该车头侧端部中分别设置一个磁铁单元，该磁铁单元具有至少一个设置在第二平面内的引导磁铁。
按照一种优选的实施方案，所述磁悬浮列车包括两个这样的端部区段。
按照一种优选的实施方案，所述磁悬浮列车在两个端部区段之间包括至少一个中间区段并且中间区段的磁铁单元构成一个在其全长上延伸的、位于第一平面内的引导磁铁线圈的带。
按照一种优选的实施方案，在两个区段之间的过渡区域内分别设置一个磁铁单元，该磁铁单元包括仅位于第一平面内的引导磁铁线圈。
按照一种优选的实施方案，各制动磁铁在列车全长上均匀地分布到各磁铁单元上。
按照一种优选的实施方案，在每个磁铁单元中安置至少一个制动磁铁。
按照一种优选的实施方案，各制动磁铁仅设置在各悬浮支架内。
按照一种优选的实施方案，各制动磁铁仅设置在各悬浮支架之间。
按照一种优选的实施方案，所述两个平面上下叠置，并且各引导磁铁线圈仅安置在各磁铁单元的上面的或下面的平面内。
按照一种优选的实施方案，各磁铁单元构成结构相同的并且在所述两个平面内具有预选数量的安装位置用于引导磁铁和制动磁铁。
按照一种优选的实施方案，各磁铁单元依次设置在一个不中断的列中，并且各引导磁铁线圈构成一个在列车全长上连贯的磁通带。
附图说明
以下结合附图对各实施例更详细说明本发明。其中：
图1示出一已知的具有多个引导磁铁和制动磁铁的磁悬浮列车的端部区段的一部分的示意性侧视图；
图2示出一按照本发明的磁悬浮列车的端部区段的一部分的与图1对应的侧视图；
图3示出一按照本发明的磁悬浮列车的中间区段的大大简化的侧视图；
图4示出按照本发明的磁铁单元的第一实施例在不仅设有引导磁铁而且设有制动磁铁的部分中的放大的横剖面图；
图5示出按图4的磁铁装置的一部分在省略侧面导轨时的正视图；以及
图6和7示出按照本发明的磁铁单元的第二实施例的与图4和5对应的视图。
具体实施方式
图1借助一具有车头侧端部2的端部区段示出一已知的磁悬浮列车1的一部分。通过箭头v表明磁悬浮列车1的纵向方向，该纵向方向同时是磁悬浮列车的行驶方向。此外大致示意示出几个悬浮支架3至5，这些悬浮支架沿列车1的纵向方向依次设置并且经由未示出的空气弹簧连接在磁悬浮列车1的车厢6上。位于前面最远处的悬浮支架3具有沿纵向方向间隔开的通过纵梁7连接的以悬浮框架8和9的形式的支承元件，这些支承元件设有各一个前面的和后面的支承件10、11或12、14。接在其后面的悬浮支架4和5相应地构成。
在该实施例中，沿行驶方向v最前面的磁铁单元15这样连接于悬浮支架3，即该磁铁单元的前端部固定连接在前面的悬浮框架8的后面的支承件11上，而该磁铁单元的后端部固定连接于后面的悬浮框架9的前面的支承件12。下一个磁铁单元16在其前端部上与后面的悬浮框架9的后面的支承件14相应铰链连接，而在其后端部上与沿行驶方向随后的悬浮支架4的前面的悬浮框架18的前面的支承件17相应铰链连接。第三个磁铁单元19类似于第一磁铁单元15地固定连接于悬浮支架4。全部三个磁铁单元15、16和19根据相应的需要设有用阴影线表示的引导磁铁线圈20、21和22。为此目的，每个磁铁单元在两个在这里上下叠置的平面内具有各四个紧挨着且上下叠置的安装位置23用于引导磁铁线圈20至22或其磁芯和绕组。按照图1，在磁铁单元15和19中例如未占用这些安装位置23中的两个，相反在磁铁单元16中相应未占用四个位于下面的平面内的安装位置。
所描述的布置结构止于一个制动磁铁24，该制动磁铁的长度符合目的地等于一个磁铁单元15、16、19的长度。沿列车纵向方向v在该制动磁铁24之后以磁铁单元25开始地连接相应的磁铁单元包括镜面对称设置的各引导磁铁线圈，它们一直延伸到列车另一端部。由此得出一列磁铁单元15、16、19、25等和在这些磁铁单元中安装的引导磁铁线圈20、21、22等，该列在制动磁铁24的区域内中断，从而在那里存在没有引导磁铁的区，该区在磁悬浮列车1运行时导致开头所述的负荷变换。
如图1还示出，处在磁悬浮列车1的车头侧端部2上的磁铁单元5和邻接制动磁铁24的磁铁单元19具有总共各六个分布在两个平面上的引导磁铁线圈20或22，而磁铁单元16只在一个、在这里上面的平面内设有总共四个引导磁铁线圈21。相应地，在图1中处在制动磁铁24右边的未完全示出的磁悬浮列车1的侧面上采取该布置，其中只示出邻接制动磁铁24的磁铁单元25。由此实现，在特别暴露的邻接无磁区的各区域上比在较少暴露的各区域上邻接较大数量的引导磁铁线圈。
设置在磁悬浮列车1的中间区域内的制动磁铁24优选构成为涡流制动器。该制动磁铁特别是用于这样的目的，即当所述型式的磁悬浮列车1通常配备的也可用于制动的长定子直线电机失灵时能够可靠地制动和停止磁悬浮列车1。
所述布置结构的细节及其优点可以特别是由文件DE 102004056438A1和DE 102004013994A1得出，为了避免重复在此通过引用这些文献使它们成为本公开文本的内容。
图2示意示出一引导和制动系统的按照本发明的一个实施例。不同于图1，在这里没有中间的制动磁铁24。取而代之设有另一个根据图1与悬浮支架4和5铰接连接的磁铁单元26，该磁铁单元26如同磁铁单元15、16、19和25那样在两个平面内具有各四个安装位置23用于引导磁铁线圈27。在这总共八个安装位置23中，仅位于上面的平面内的四个安装位置23被以引导磁铁线圈27占用，而其余的安装位置23没有引导磁铁线圈27。按照本发明还规定，两个邻接于磁铁单元26的磁铁单元19和25只在一个、在这里在上面的平面内设有引导磁铁线圈22或28，从而在这些磁铁单元19和25中下面的安装位置23也没有引导磁铁线圈。
由此实现，仅在唯一一个、在这里上面的平面内在全部四个安装位置23上被以引导磁铁线圈21、22、27、28占用的磁铁单元16、19、26、25等位于设置在列车端部上的两个磁铁单元15之间。如果在列车前端部和后端部上的磁铁单元15同时至少在同一个上面的平面内完全被以引导磁铁线圈20占用，则全部这些引导磁铁线圈20、21、22、27、28等(这是特别优选的)构成一个从前至后连续的连贯的引导磁铁列，该列除了在各磁铁单元之间的较窄的在这里基本上微小的缝隙之外没有任何间隙并因此构成一个连贯的磁通带。
尽管引导磁铁线圈20、21、22、27、28等原则上只应设置在磁铁单元15、16、19、26、25等的同一个、在这里上面的平面内，但由于冗余和其他的原因适宜的可以是，第一个和最后一个磁铁单元15也可以在第二个、在这里下面的安装平面内设有例如两个引导磁铁线圈20。而全部其他的磁铁单元仅在上面的平面内被以引导磁铁线圈占用。
由于引导磁铁线圈20至22、27、28等仅设置在上面的第一平面内，磁铁单元15、16、19、26、25等的安装位置23的下面的第二平面是空的。这些空着的安装位置23按照本发明用于安装制动磁铁30，如在图2中对于磁铁单元16和26所示。由此得到这样的优点，即实际上制动磁铁30也可以在列车全长上分布，借此制动力可以几乎均匀地分布到列车全长上并且局部施加到侧面导轨上的负荷可以以大大降低。此外由于磁铁单元15、16、19、25等及其安装位置23(如图1所示)在已知的磁悬浮列车中本就已经存在，但在那里部分地保持空着，所以制动磁铁30在空着的安装位置23中的安装也不带来显著的结构上的额外耗费。此外，本发明导致较高的功能冗余，因为代替唯一一个中间的制动磁铁24(图1)现在存在多个小的制动磁铁30(图2)。可以容忍由所述多个制动磁铁30引起的对敷设电缆的额外耗费，特别是该额外耗费通过用于引导磁铁线圈22在中间制动磁铁24的区域内的敷设电缆的降低的耗费和中间制动磁铁24(图1)的敷设电缆的取消而被至少部分地补偿。
此外，各制动磁铁30可以按已知的方式由交替地通过北极和南极构成的电磁铁构成(DE 102004013994A1)，但或者也至少部分地设有永久磁铁(附如参见同一申请人的DE 102007025793.8和DE 102007034939.6的尚未公开的专利申请)。此外，各制动磁铁本身可以具有任意的结构形式和也可设有齿形极装置。
图2示出在一辆磁悬浮列车1中的引导磁铁和制动磁铁的按照本发明的构型，该磁悬浮列车构成为具有一个车头侧端部2作为端部区段，而图3示意示出一辆磁悬浮列车31包括一个前端部区段32、一个中间区段33和一个后端部区段34，其中磁悬浮列车31不仅能沿箭头v的方向行驶而且能与该方向相反地行驶。端部区段32和34优选如同按图2的磁悬浮列车1那样构成，而中间区段33优选包括多个相同构成的磁铁单元35。它们例如如同图2中的磁铁单元16和26那样、但在本实施例中有区别地构成，区别在于，在这里各引导磁铁线圈36仅设置在安装位置的下面的平面内，而各制动磁铁37仅设置在安装位置的上面的平面内。在图3中，相应地适用于前端部区段32和后端部区段34的引导磁铁和制动磁铁。因此应该指出，相应设置有引导磁铁或制动磁铁的平面可以根据个别情况的需要来选择。
图3还示出，在中间区段33内优选下面的平面的所有安装位置被以引导磁铁线圈36占用，从而它们也构成一个连贯的磁通带。此外，在这里所有磁铁单元35被以至少各一个制动磁铁37占用。借此有可能的是，将整个列车的所有磁铁单元构成相同的，除了处在车头侧端部2上(图2)的磁铁单元15外，如果这由于冗余和其他的原因例如由于负荷要求的原因是符合目的的。
如果希望在按图3的两个端部区段32、34之间设置其他的中间区段，则其引导和制动磁铁单元符合目的地全部如同中间区段33的各磁铁单元35那样构成。
为了在通过垂直线(图3)标明的在两个区段之间的各过渡区域38中也得到由引导磁铁构成的磁通带的不中断，在那里按照一个目前被认为是最好的实施例优选设置其他的磁铁单元39，这些磁铁单元例如如同磁铁单元35那样构成。由于该原因，在有关区段的邻接这些过渡区域38的各端部上无疑也可以设有磁铁单元(例如35a、35b)，这些磁铁单元的引导磁铁线圈36设置在一个平面内，亦即在这里可以避免与磁铁单元15(图1和2)相应的磁铁单元(也参见DE 102004056438A1)。
制动磁铁30、37的数量和布置可以选择成不同的。各制动磁铁30在图2中仅设置在安装在两个悬浮支架3、4或4、5之间的磁铁单元16、36中，而图3示出各制动磁铁37也可以仅设置在一个悬浮支架(例如40)中或者不仅可以设置在各悬浮支架内部而且可以设置在两个悬浮支架(例如40、41)之间。此外，可以将制动磁铁30、37安装在不同磁铁单元的选择的安装位置上或也可安装在不同磁铁单元的所有存在的安装位置23上。就此而言，每种符合目的的组合都是可能的。对于按照本发明的不仅构成有引导磁铁而且构成有制动磁铁的磁铁单元43的构成和布置的第一实施例示意性地示于图4和5中。
磁铁单元43在一个下面的平面内包括多个沿磁悬浮列车的纵向方向和行驶方向延伸的、横截面例如为U形的磁芯44，该磁芯包括两个臂44a和44b，这两个臂的自由端面处在一个平面内，该平面确定位于磁铁单元43与侧面导轨45之间的导向缝隙46。磁芯44的将臂44a和44b连接的各一个板条部分44c用一个线圈47缠绕，该线圈构成上述的引导磁铁线圈20至22、27、28、36之一。就此而言，磁铁单元43的下面的平面相当于常见的通常在两个平面内设有的引导磁铁线圈的磁铁装置的下面的平面(例如DE 102004056438A1，图4和5)。而磁铁单元43在一个上面的平面内具有许多沿纵向方向或行驶方向彼此相继的、优选通过极背(Polrücken)相互连接的磁极，这些磁极包括各一个磁芯48和一个围绕该磁芯的绕组49。不同的绕组49电串联连接并且这样连接在直流电源上，使得交替地产生磁性北极和南极。在上面的平面内，磁铁单元43因此基本上相当于一个常见的制动磁铁(例如DE 102004013994A1，图3)。
按照图6和7的第二实施例，按照本发明的磁铁单元50在下面的平面内类似于图4和5地构成，而设置在上面的平面内的制动磁铁由齿形极构成。为此目的，磁芯44的横截面构成为E形的，其中两个下面的臂44a、44b和线圈47根据图4和5构成，而第三个臂44d关于磁芯44的中间平面镜面对称于臂44a设置。如同板条部分44c沿纵向方向连贯的在臂44b与44d之间的板条部分44e用线圈51缠绕。该线圈与线圈47比较沿相反的方向由直流电流过，从而臂44d、44b具有相反的磁极性。从臂44b、44d沿纵向方向交替地伸出爪齿52和53，这些爪齿具有交替的磁极性并且如臂44a、44b和44d的自由端部那样与导轨45相对置而形成导向缝隙46。因此，爪齿52、53构成相当于按图4和5的制动磁极48、49的制动磁极。
本发明并不限于所描述的实施例，这些实施例可以按多种方式加以改变。这特别是适用于这样的措施，借助这些措施提供用于各引导磁铁和制动磁铁的安装位置；以及这适用于在个别情况下设置的引导磁铁和制动磁铁的尺寸、数量和构成。此外可以符合目的的是，各引导磁铁和/或制动磁铁设置在比仅各一个平面多的平面内。这在按照本发明的结构上并不改变，根据该结构各引导磁铁构成一个连贯的磁通带并且制动力分布到多个较小的而不是一个大的制动磁铁上。还清楚的是，沿列车纵向方向依次设置的磁铁单元的数量并不限于由图2和3可见的数量，而是可以在宽的限度内加以改变。同样地适用于每个磁铁单元设置的引导磁铁和制动磁铁的数量。此外，本发明以类似的方式还涉及这样的磁悬浮列车，该磁悬浮列车在其两侧装备各一个描述的且基本上相同构成的引导和制动系统，或者在该磁悬浮列车中仅沿列车的中轴线设置引导和制动系统。最后显然，各个不同的特征也可以以不同于所述和所示的组合使用。
Claims (12)
1.磁悬浮列车，包括许多沿行驶方向(v)彼此相继的引导磁铁和制动磁铁，引导磁铁的引导磁铁线圈(20至22、27、28、36)安置在具有两个设置用于容纳磁铁的平面的磁铁单元(15、16、19、25、26、35)中；其特征在于，各所述磁铁单元(15、16、19、25、26、35)依次设置在一列中，引导磁铁线圈(20至22、27、28、36)仅安置在磁铁单元(15、16、19、25、26、35)的两个平面中的第一平面中并构成一个在列车全长上延伸的磁通带，并且制动磁铁(30、37)仅设置在磁铁单元(15、16、19、25、26、35)的两个平面中的第二平面中。
2.按照权利要求1所述的磁悬浮列车，其特征在于，所述磁悬浮列车包括至少一个具有车头侧端部(2)的端部区段，在该车头侧端部中分别设置一个磁铁单元(15)，该磁铁单元具有至少一个设置在第二平面内的引导磁铁(20)。
3.按照权利要求2所述的磁悬浮列车，其特征在于，所述磁悬浮列车包括两个这样的端部区段(32、34)。
4.按照权利要求3所述的磁悬浮列车，其特征在于，所述磁悬浮列车在两个端部区段(32、34)之间包括至少一个中间区段(33)并且中间区段(33)的磁铁单元(35)构成一个在其全长上延伸的、位于第一平面内的引导磁铁线圈(36)的带。
5.按照权利要求4所述的磁悬浮列车，其特征在于，在端部区段(32、34)和所述至少一个中间区段(33)之间的过渡区域(38)内分别设置一个磁铁单元(39)，该磁铁单元包括仅位于第一平面内的引导磁铁线圈(36)。
6.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，各制动磁铁(30、37)在列车全长上均匀地分布到各磁铁单元(15、16、19、25、26、35)上。
7.按照权利要求6所述的磁悬浮列车，其特征在于，在每个磁铁单元(16、19、26、25、35)中安置至少一个制动磁铁(30、37)。
8.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，各制动磁铁(30、37)仅设置在各悬浮支架(3、4、5、40、41)内。
9.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，各制动磁铁(30、37)仅设置在各悬浮支架(3、4、5、40、41)之间。
10.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，所述两个平面上下叠置，并且各引导磁铁线圈(36)仅安置在各磁铁单元(35)的上面的或下面的平面内。
11.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，各磁铁单元(16、19、25、26、35)构成结构相同的并且在所述两个平面内具有预选数量的安装位置(23)用于引导磁铁和制动磁铁。
12.按照权利要求1至4之一项所述的磁悬浮列车，其特征在于，各磁铁单元(15、16、19、25、26、35)依次设置在一个不中断的列中，并且各引导磁铁线圈(20至22、27、28、36)构成一个在列车全长上连贯的磁通带。
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