CN112243564A - 具有以可在轨道部件上运动的方式布置的轨道车辆的系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有以能在轨道部件上运动的方式布置的轨道车辆的系统和设备，该系统包括第一部件和第二部件，其中，第一部件和第二部件以能在一运动方向上平行于彼此运动的方式布置，其中，第一部件具有围绕线圈芯的腿部、特别是中间腿部的绕组，其中，第一部件具有引导部、特别是直线引导部，以及以能平行于运动方向运动、特别是直线运动的方式布置的永磁体，其中，永磁体——特别是沿运动方向——被引导部引导，且——特别是在运动方向上在前方和后方——被引导部限制。

Description

具有以可在轨道部件上运动的方式布置的轨道车辆的系统和 设备

技术领域

本发明涉及一种具有以可在轨道部件上运动的方式布置的轨道车辆的系统和设备。

背景技术

普遍已知的是，轨道车辆可在轨道部件上运动。

从文献DE 10 2012 203 862 A1中已知一种感应发电机的制动装置。

从文献DE 101 47 720 A1中已知一种自己自足的能量获得系统。

发明内容

因此，本发明的目的在于，即使在供电故障时也能维持轨道设备的与安全相关的功能。

上述目的根据本发明通过根据在权利要求1或2中所述的特征的系统和根据在权利要求14中所述的特征的设备实现。

本发明在系统方面的重要特征是，系统包括第一部件和第二部件，

其中，第一部件和第二部件被布置成能在一运动方向上相对彼此平行地运动，

其中，第一部件具有围绕线圈芯的一腿部、特别是中间腿部的绕组，

其中，第一部件具有引导部、特别是直线引导部和被布置成能平行于运动方向运动、特别是直线运动的永磁体，

其中，该永磁体被引导部特别是沿运动方向引导，并且被引导部特别是沿运动方向在前方和后方进行限制。

在此优点是，电能与两个部件相对彼此的速度的大小无关。即可以缓慢或快速地实施偏压(Vorspannen)；与为偏压所使用的时间无关地，所产生的能量脉冲基本上相同。各个脉冲的能量也独立于相对于彼此的相对运动方向。此外，即使在同一方向上多次驶过，也可以提供相同的能量脉冲。根据本发明的系统无磨损且无接触地工作。能量线圈在两侧同步生成。

在一个有利的设计方案中，永磁体的磁化方向平行于永磁体在引导部内的运动方向。在此优点是，第一部件的永磁体与由第二部件、特别是由第二部件的永磁体产生的磁场彼此排斥。因此，第一部件的永磁体在由引导部为第一部件提供的到边界为止的运动空间中这样运动，使得首先建立磁偏压/偏磁(magnetische Vorspannung)，并在超过不稳定的位置后立即消除该磁偏压，其中在消除时引起流过第一部件的绕组的磁通的尽可能大的变化。这由下述方式实现，即：使永磁体的运动间隙大到使得在一个位置中北极比南极更靠近腿部，而在另一位置中南极比北极更靠近腿部。

在一个有利的设计方案中，永磁体在引导部中具有如此大的运动间隙，使得在第一位置中，永磁体的北极比永磁体的南极更靠近腿部布置，以及在第二位置中，永磁体的南极比永磁体的北极更靠近腿部布置。在此优点是，运动间隙实现了磁通的反转/倒转。

在一个有利的设计方案中，永磁体在引导部中的运动间隙小于永磁体在运动方向上的长度。在此优点是，在永磁体止挡在相应的边界上时，在磁场中建立偏压。机械地做的功即被存储在磁通密度中并在弛豫时才转换成电能。

在一个有利的设计方案中，由永磁体产生的磁通通过线圈芯的腿部传导，

其中，腿部中的磁通方向与永磁体在引导部中的位置、特别是直线位置有关，

特别是其中，腿部中的在永磁体的第一位置、特别是第一直线位置中产生的磁通方向与腿部中的在永磁体的第二位置、特别是第二直线位置中产生的磁通方向相反地指向。在此优点是，通过位置变化触发磁通变化，并因此触发高电压。

在一个有利的设计方案中，在第一位置中，永磁体止挡在引导部的第一边界处，在第二位置中，永磁体止挡在引导部的另外的边界处。在此优点是，在止挡在边界处时可以进一步建立偏压。

在一个有利的设计方案中，第二部件具有特别是静止地布置的第二永磁体，或第二部件与第一部件镜像对称地设计，

其中，第二部件的永磁体的磁化方向平行于、特别是对齐地平行于第一部件的永磁体的磁化方向。在此优点是，在设置静止的、特别即是固定布置在轨道部件上的永磁体时可以特别简单地构造第二部件。

在一个有利的设计方案中，第一部件与第二部件间隔开。在此优点是，在两个永磁体之间存在气隙，并因此可以无接触地实施偏压。

在一个有利的设计方案中，第二部件具有围绕第二线圈芯的第二腿部、特别是中间腿部的第二绕组，

其中，第二部件具有第二引导部、特别是第二直线引导部，

其中，第二永磁体布置成能平行于运动方向运动、特别是线性运动，

其中，第二永磁体被第二引导部特别是沿运动方向引导，特别是在运动方向上在前方和后方被第二引导部限制。在此优点是，可以在两侧实施同步的脉冲触发，并因此可以在两侧为相应的电子电路供电。

在一个有利的设计方案中，第二永磁体的磁化方向平行于该第二永磁体在第二引导部内的运动方向取向。在此优点是，第二部件的永磁体与由第一部件、特别是第一部件的永磁体产生的磁场彼此排斥。因此第二部件的永磁体在由引导部为第二部件提供的直到边界的运动空间中这样运动，使得首先建立磁偏压，并在超过不稳定的位置之后立即消除，其中，在消除时引起流过第二部件的绕组的磁通的尽可能大的变化。这由下述方式实现，即：在两个永磁体之间的运动间隙大到使得在一个位置中北极比南极更靠近第二部件的线圈芯的腿部，而在另一位置中南极比北极更靠近该腿部。

在一个有利的设计方案中，由第二永磁体产生的磁通通过第二线圈芯的腿部传导，

其中，由第二永磁体在第二腿部中产生的磁通的方向与第二永磁体在第二引导部中的位置、特别是直线位置有关，

特别是其中，第二腿部中的在第二永磁体的第一位置、特别是直线位置中产生的磁通方向与第二腿部中的在第二永磁体的第二位置、特别是直线位置中产生的磁通方向相反地指向。在此优点是，第二磁体的运动间隙能够实现第二部件的线圈芯的腿部中的磁通反转。

在一个有利的设计方案中，第二永磁体在第二引导部中具有如此大的运动间隙，使得在第一位置中，第二永磁体的北极比第二永磁体的南极更靠近腿部布置，在第二位置中，第二永磁体的南极比第二永磁体的北极更靠近腿部布置。在此优点是，该运动间隙能实现磁通反转。

在一个有利的设计方案中，第二永磁体在引导部中的运动间隙小于第二永磁体沿运动方向的长度。在此优点是，当第二永磁体止挡在相应的边界处时，在磁场中建立偏压。机械地做的功即存储在磁通密度中并在弛豫时才转换为电能。

在一个有利的设计方案中，在第一位置中，第二永磁体止挡在第二引导部的第一边界处，在第二位置中，第二永磁体止挡在第二引导部的另外的边界处。在此优点是，在止挡后可以提高磁偏压。

在具有被布置成可在轨道部件上运动的轨道车辆的设备的重要特征是，第一部件布置在轨道车辆上，第二部件布置在轨道部件上。

在此优点是，即使在电能供应故障时也可以保证安全功能。

在一个有利的设计方案中，由第一部件的绕组对电子电路馈电，

特别是，该电子电路具有传感器并将传感器的信号无接触地传输给特别是第二部件的电子电路。在此优点是，即使在供电故障时也可以维持安全功能。

在一个有利的设计方案中，由第二部件的绕组为第二电子电路馈电，

特别是，该第二电子电路具有第二传感器并将第二传感器的信号无接触地传输给特别是第一部件的第一电子电路。在此优点是，即使在供电故障时也可以维持安全功能。

在一个有利的设计方案中，轨道部件被系统的道岔所包括。在此优点是，可以维持道岔的安全功能和切换功能。

其它优点由从属权利要求得出。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，特别是从任务提出和/或通过与现有技术比较而提出的任务中，可得到权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其他有意义的组合可能性。

附图说明

现在借助于示意图详细解释本发明：

在图1中示意性示出根据本发明的用于产生电能的系统、特别是发电机的纵剖面。

在图2至图5中示出在系统的两个部件相对彼此沿第一方向运动时脉冲触发的流程图。

在图6和图7中示出在根据图2至图5的流程之前设置的两个不同的起始位置。

在图8至图11中示出在系统的两个部件相对彼此沿第一方向运动时脉冲触发的流程图。

在图12和图13中示出在根据图8至图11的流程图之前设置的两个不同的起始位置。

具体实施方式

如在附图中所示，系统、特别是发电机具有两个能相对彼此线性运动的部件。

因此，当两个部件彼此平行地线性运动时，可以由这两个部件产生能量。在这些部件运动经过彼此时，永磁体被偏压，并在突然弛豫期间，在相应的绕组6中感生出电压，利用该电压可以对电子电路和/或传感器供电和评估。

例如，轨道道路、特别是单轨高架道路配备有根据本发明的发电机。在此，发电机的第一部件布置在轨道车辆上，第二部件布置在轨道道路的轨道部件上，特别是直接或间接地布置。因此第二部件静止地布置，而第一部件随着轨道车辆运动。

第一部件和第二部件均以相同的方式设计。因此在轨道道路供电故障时，可在轨道车辆上提供供电，并且当轨道车辆手动地或由其他动力源运动时，也稳定地提供供电。

这是因为借助于运动使两个部件的永磁体相对彼此产生磁偏压，该磁偏压在进一步移动时突然弛豫。

因此即使在能量供应故障时，也能在轨道车辆与静止布置的电子电路之间实现数据传输。这特别是在通过道岔时时特别有利，因此也可以在断电情况下操纵该道岔。

部件中的每个都具有永磁体1，该永磁体在引导部2中特别是平行于轨道部件的轨道方向直线地被引导。在此引导部2也用作在两个方向上的边界，即在运动方向、特别是在轨道方向上，和反向于运动方向、特别是反向于轨道方向。

如在图1中所示，第一部件的永磁体1的磁化方向反向于相对运动方向4取向。

被实施成E形芯的线圈芯7围绕其中间腿部支承绕组6。

如在图1中所示，由永磁体1的北极产生的磁通流入线圈芯7的中间腿部中，通过该E形芯的轭部流向E形芯的在运动方向上位于前方的外腿部中，并从该外腿部流回永磁体1的南极。

镜像对称地构造的第二部件相对于第一部件向右运动。因此，两个南极相互排斥，第二部件的永磁体在第二部件的引导部内尽可能向右移动，直到止挡在其引导部上，从而第二部件的永磁体的南极尽可能远离第一部件的永磁体1的南极，并尽可能靠近第一部件的永磁体1的北极。

第一部件的永磁体1以相应的方式被压向引导部2的左侧的、即沿运动方向4布置在前方的边界上。

在图2至图5中以前后相继的状态的顺序示出了两个部件的永磁体的偏压和随后的弛豫。在此可看出，在从图2到图3的相互错身而过的运动中，中间腿部中的磁通反转。同样，在图4到图5的相互错身而过的运动中，磁通反转。

在磁通反转时，相应发生磁通的突然的、强烈的变化，该变化因此在绕组5中感生出电压，该电压为相应的电子电路供电。

这种反转同步地发生在两个部件中。

如在图3中看到的，两个部件沿着公共的直线轴线彼此错身而过。永磁体在其自由度内对齐。因此第一部件的永磁体1向右压向边界，而第二部件的永磁体向左压向边界。因此永磁体贴靠在各自的止挡部上。与从图2的状态到图3的状态的运动的速度相关地在绕组6中感生出电压。

现在，进一步的运动建立磁偏压，直至到达图4的状态。在建立磁偏压期间，在部件的相对移动中必须做机械功，该机械功被存储在磁场的偏压中。

在超过根据图4的具有最大的磁偏压的不稳定的位置后，突然到达图5的状态，其中，永磁体彼此排斥，并冲撞在相背离地布置的边界上。同时中间腿部中的磁通反向，从而在绕组6中感生出电压，该电压由于磁场的突然快速的反转而具有大的峰值。以这种方式提供的相应的电压脉冲为相应的电子电路供电。

另外的起始位置在图6和图7中示出。

在图8至图12中示出了在部件相对彼此的相反的运动方向下、与图2至图7相对应的状态。

引导部特别是设计为直线轴。

如在附图中所示，第二部件通过其壳体9与轨道部件固定连接，第一部件相对于第二部件运动。另选地，第二部件也布置成可运动。

在另外的根据本发明的实施例中，第二部件被固定地布置在轨道部件上的永磁体代替。上述的作用机制对于第一部件保持不变。

附图标记列表：

1 第一部件的永磁体

2 引导部

3 磁通

4 相对运动方向

5 壳体

6 绕组

7 线圈芯

8 作用在永磁体上的磁力

9 第二壳体

Claims (15)

1.一种用于产生电能的系统、特别是发电机，该系统包括第一部件和第二部件，

第一部件和第二部件以能在一运动方向上彼此平行地相对运动的方式布置，

第一部件具有绕组，该绕组围绕线圈芯的腿部、特别是中间腿部，

其特征在于，

第一部件具有引导部以及永磁体，所述引导部特别是直线引导部，所述永磁体以能平行于运动方向运动、特别是直线运动的方式布置，

永磁体——特别是沿运动方向——被引导部引导，永磁体——特别是在运动方向上在前方和后方——被引导部限制，

特别是，第二部件具有第二绕组，该第二绕组围绕第二线圈芯的第二腿部、特别是中间腿部，

第二部件具有第二引导部、特别是直线引导部，

第二永磁体以能平行于运动方向运动、特别是直线运动的方式布置，

第二永磁体——特别是沿运动方向——被第二引导部引导，第二永磁体——特别是沿运动方向在前方和后方——被第二引导部限制。

2.一种用于产生电能的系统、特别是发电机，该系统包括第一部件和第二部件，

第一部件和第二部件以能在一运动方向上彼此平行地相对运动的方式布置，

第一部件具有围绕线圈芯的腿部的绕组，

第一部件具有引导部和以能平行于运动方向运动的方式布置的永磁体，

永磁体被引导部引导和限制，

其特征在于，

第二部件具有围绕第二线圈芯的第二腿部的第二绕组，

第二部件具有第二引导部，

第二永磁体以能平行于运动方向运动的方式布置，

第二永磁体被第二引导部引导和限制。

3.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，

永磁体的磁化方向平行于永磁体在引导部内的运动方向。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

永磁体在引导部中具有的运动间隙大到使得在第一位置中永磁体的北极比永磁体的南极更靠近腿部，而在第二位置中永磁体的南极比永磁体的北极更靠近腿部。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

永磁体在引导部中的运动间隙小于永磁体在运动方向上的长度。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

由永磁体产生的磁通被传导通过线圈芯的腿部，

腿部中的磁通方向与永磁体在引导部中的位置、特别是直线位置有关，

特别是，在永磁体的第一位置——特别是直线位置——中在腿部中产生的磁通方向与在永磁体的第二位置——特别是直线位置——中在腿部中产生的磁通方向相反地指向。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

在第一位置中，永磁体止挡在引导部的第一边界处，而在第二位置中，永磁体止挡在引导部的另外的边界处。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

第二部件具有——特别是静止地布置的——第二永磁体，或者第二部件与第一部件镜像对称地设计，

第二部件的永磁体的磁化方向平行于、特别是对齐地平行于第一部件的永磁体的磁化方向。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

第一部件与第二部件间隔开。

10.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

第二部件具有绕组，该绕组围绕第二线圈芯的第二腿部、特别是中间腿部，

第二部件具有第二引导部、特别是直线引导部，

第二永磁体以能平行于运行方向运动、特别是直线运动的方式布置，

第二永磁体——特别是在运动方向上——被第二引导部引导，第二第二永磁体——特别是在运动方向上在前方和后方——被第二引导部限制。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

第二永磁体的磁化方向平行于其在第二引导部内的运动方向。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

由第二永磁体产生的磁通被传导通过第二线圈芯的腿部，

在第二腿部中由第二永磁体产生的磁通的方向与第二永磁体在第二引导部中的位置、特别是直线位置有关，

特别是，在第二永磁体的第一位置——特别是直线位置——中在第二腿部中产生的磁通方向与在第二永磁体的第二位置——特别是直线位置——中在第二腿部中产生的磁通方向反向地指向。

13.根据前述权利要求中至少一项所述的系统，

其特征在于，

第一永磁体和/或第二永磁体在引导部中具有的运动间隙大到使得在第一位置中，第一永磁体和/或第二永磁体的北极比第一永磁体和/或第二永磁体的南极更靠近腿部，而在第二位置中，第一永磁体和/或第二永磁体的南极比第一永磁体和/或第二永磁体的北极更靠近腿部，

和/或

第一永磁体和/或第二永磁体在引导部中的运动间隙小于第一永磁体和/或第二永磁体在运动方向上的长度。

和/或

在第一位置中，第二永磁体止挡在第二引导部的第一边界处，而在第二位置中，第二永磁体止挡在第二引导部的另外的边界处。

14.一种具有以能在轨道部件上运动的方式布置的轨道车辆和根据前述权利要求中至少一项所述的系统的设备，

其特征在于，

第一部件布置在轨道车辆上，第二部件布置在轨道部件上。

15.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，

其特征在于，

由第一部件的绕组为电子电路馈电，

特别是，该电子电路具有传感器并——特别是向第二部件的电子电路——无接触地传输传感器的信号，

和/或

由第二部件的绕组为第二电子电路馈电，

特别是，该第二电子电路具有第二传感器并——特别是向第一部件的电子电路——无接触地传输第二传感器的信号，

和/或

轨道部件由设备的道岔所包括。

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