CN1711396A - 用于功能性平面的支撑件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磁悬浮轨道的功能性平面的支撑件(1)。在该轨道中包括的定子包(11)以特别紧凑且有益生产的方式悬挂在定子支撑带(9)上，该定子包通过布置在其中的孔(15)和穿过所述孔(15)的保持元件(16、38)而连接到定子支撑带(9、10)上。借助于额外悬挂件(30，…，34)和/或通过为定子包(11)的面向行驶方向的表面提供一轮廓而在相邻定子包(11)之间形成非刚性连接，从而可以多余的方式固定所述定子包(11)。

Description

用于功能性平面的支撑件

技术领域

本发明涉及一种用于磁悬浮车辆的轨道的功能性平面梁(functional plane beam)。该轨道由包括主梁的轨道支撑部件构成，该主梁插入在两个功能性平面梁之间。因此，基于此，所述功能性平面梁限定了轨道，即磁悬浮铁路的路线，或者换言之，快速磁性铁轨。

背景技术

快速磁性铁轨形成了均为非接触方式的支撑、引导和驱动系统。基于电磁悬浮的原理，采用纵向定子线性电机。在该应用中，长定子线性电机与沿着行驶方向缠绕的电动机相对应。该线性电机产生沿着整个轨道的长度延伸的电磁场而不是旋转磁场。借助于电子控制系统，磁悬浮车辆悬浮在轨道的上表面上方大约10mm处。通过使磁场反向，车辆可以在无需接触的情况下制动或加速。在该操作中，将驱动主要部件(具体指定子包)嵌入到轨道中。为了容纳所述定子包，所述功能性平面梁承担承载、导向和提升车辆的主要操作。另外，功能性平面梁例如通过在主梁上的连接托架来传导所有的工作负载，而连接托架通过支柱和底座将所述负载传递到地面。

图5示出了一个常规的功能性平面梁。为了实现其期望，该功能性平面梁具有面向上方的滑动表面，如果完全断开驱动(即，电流供应)，则磁悬浮车辆可在该滑动表面上滑动。在这种情况下，磁悬浮车辆自身支撑在专门的滑动元件上以与所述滑动表面相配合，并且沿着其滑动直到逐渐静止。侧向引导凸缘用于磁悬浮车辆的侧向引导，所述侧向引导凸缘具有沿着行驶方向延伸并垂直于所述滑动表面对齐的活动表面。由磁悬浮车辆的导瓦中的导向磁铁实现所述导向，所述导瓦布置在所述侧向引导凸缘附近。

定子包布置在功能性平面梁的下部区域中，所述定子包提升并驱动车辆。这些定子包布置成，使得它们通过设置在导瓦中的基本组磁铁来提升车辆，它们在导瓦中拉动磁铁。由于在该区域中，仅允许最小可能的间隙，因此定子包且因此功能性平面梁自身特别对准并固定。

最后，功能性平面梁自身调节并紧固在面向主梁的安装表面上。尽管在功能性平面梁的情况下钢因为公差原因而证实其自身有效，但是单独的主梁在由钢制成的情况下一样，也可以由混凝土(混合梁结构)制成。

DE 19 735 471中所示出的悬挂系统过去成功地用作保持定子包的悬挂装置。该悬挂系统将定子包设置成封装在塑料中并使其装配有沿横向于行驶方向延伸的水平T形凹槽。另外，功能性平面梁具有所谓的定子承载部件，其在下面具有两个平行的沿行驶方向延伸的梯形杆(横梁)，这两个梯形杆同样具有沿横向于行驶方向延伸的所述T形凹槽。所述凹槽间隔开与定子包相同的距离。

尽管在其制造期间所述凹槽布置在定子包中，但是因为形成定子包的各个金属板为形成凹槽而承受冲压，所以在定子承载部件中的其它凹槽根据定子包的所需定位而被机械研磨。通过凹槽配合来实现在定子包和定子承载部件之间的接合，这是由于承载部件的凹槽具有与定子包T形凹槽相同的轮廓。这样，所述凹槽互补地接合，并且部件(即，定子和定子承载件)在限定的位置处结合在一起。这样，该凹槽装配通过螺纹连接到功能性平面梁上而被额外地固定。

DE 19 931 367还公知了另一种定子承载悬挂件，其中结合到定子包上的凹槽横梁布置在两个平行的腹板凸缘之间，所述腹板凸缘位于定子承载部件的下面并螺接在其上。这里通过平行于所述螺纹连接布置的固定销来实现额外的固定。

上述两个定子悬挂件固定的目的在于，当紧固装置失效时，可以允许定子包进行一个限定的且可检测的垂直位移，从而可以继续使用轨道，并且可以使悬浮损失局部化。这例如可以对应于沿着轨道适当分布的传感器来执行。

该较多采用的方案的主要缺点在于，通过凹槽横梁部件或者通过将其它插入件安装到定子承载部件上而紧固定子包，这对于以机械方式实现并维持而言相对复杂。这种情况的缺点还在于，通过任何这种插入元件而大大地减少了可用的定子高度。

这在为了加速的目的而必须需要以高电流加载定子线圈的情况下尤为重要。然而，电流强度受到电导线的有效截面限制，并且伴随着温度升高。太高的电流将导致系统过热。然而，因为定子包的有限高度，所以较大的导体截面是不可行的。整体高度较大的定子包仅可以在这种情况下安装，其中功能性平面梁的轮廓将相应地增加。这种改变将因大量设计变动而受到阻碍，甚至包括车辆导瓦自身变动。另外，采用耐高温材料也受到技术和经济原因的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能性平面梁，其可以容纳较大的定子包，即具有较高容量的定子包。在这些情况下，可以有其他优点，例如简化定子包的悬挂、安装和对准，并且至少可以补偿常规的功能性平面梁设计的缺点。

通过根据权利要求1设计的功能性平面梁来实现该目的。其中的原则是将定子包的悬挂件直接接合在定子主体自身中。这样，可以完全使用定子包自身来完全填充定子的上表面和定子梁的下面之间有效的空间，定子梁在理论上自身可以延伸到远至滑动表面。即使使用当前系统通常允许的有效空间，现在也可以获得定子包，其中结合有两个定子线圈而不只是一个定子线圈。

由此，可以获得较高的加速度值，而不存在需要更大或者更复杂的定子线圈的缺点。另外，可以缩短加速周期，并且可以增加轨道可能的向上爬坡段，从而轨道轮廓可以更接近现有的地面轮廓。后者也可以简化轨道的结构。

根据权利要求2、3实施例的结构涉及一种定子包，其被夹板保持在一起。可以廉价地制造这种定子包，因为它们对密封具有较少的要求。在这种情况下，保持件自身可用于分散连接力。

在权利要求3、4中所述的方案涉及一种外壳，其首先吸收夹板之间的夹紧力，其次用作用于穿过的连接件(以下称为“螺栓”)的封装件。

该外壳使得可以精确调节定子包(即，定子梁)，基于此可以确定在其已调节的状态下外壳自身的最终孔几何形状，从而可以通过所述螺栓来实现精确的位置固定。

根据权利要求6，可能的是，可以完全通过压配合来固定定子包或者定子梁。

权利要求7和8涉及这样的方案，其中在用于定子线圈的凹口形成得较深的情况下，可以防止定子金属板展开。

根据权利要求9至11的改进方案涉及结构尤为简单的且有利于固定的定子梁。

在权利要求12和13中可知用于附加的紧固和/或固定的实施方式的依据。

权利要求14涉及本发明的功能性平面梁，其中最重要的功能(即，承载、导向、驱动)仅结合在两个核心部件中。根据权利要求15、16的实施方式涉及定子包的成形，这在定子包的双侧支撑失效的情况下提供了安全保障性，并同时生成可检测的凹槽宽度移位信号，通过该信号可以使适当的传感器在轨道上的安装局部化。

附图说明

下面参照附图更加详细地描述并说明本发明。在附图中：

图1是本发明的功能性平面梁的立体图；

图2是具有多余悬架的功能性平面梁的立体图；

图3是通过本发明的功能性平面梁的剖视图，并具有双定子线圈；

图4表示沿行驶方向的定子包的凹槽和弹簧连接；以及

图5表示具有已知定子悬挂装置的常规功能性平面梁。

具体实施方式

图1表示通过焊接结构而组装成的功能性平面梁，其具有上凸缘3。上凸缘3的顶表面用作滑动表面2，该滑动表面沿行驶方向水平地延伸。在上凸缘3的外边缘上设置有垂直侧向引导凸缘4，其也沿着行驶方向延伸。安装表面5是垂直凸缘6的表面，该安装表面自身与侧向引导凸缘4平行地延伸，并布置在轨道组件内侧。凸缘6及其安装表面5用于连接到主梁7(参见图3)上，并为了安装目的而进一步穿有孔8。在凸缘6的下边缘上紧固有定子梁9。定子梁9形成为倒U形，因此具有两个侧壁10。定子梁9的所述侧壁10包含定子包11，该定子包由板状金属定子层压板12构成，这些定子层压板垂直对齐并且沿行驶方向延伸(图3)。通过冲压，首先限定用于定子线圈14(图3)的凹口13，其次设置用于孔15(该孔沿横向于行驶方向的方向穿过定子包)的位置，从而形成定子层压板12。

如图1中所示，通过对所述定子层压板涂覆粘合剂并将其封装在塑料浇注件中而将定子包11形成为块件(block)。螺栓16提供了用于紧固到定子梁上的装置，其中所述紧固件包括螺钉、带螺纹的螺栓、筒形销、定位销等。螺栓16穿过定子包11的孔15和临近的，在定子梁9的侧凸缘10中的相应孔17。

上凸缘3、垂直凸缘6、定子梁9和侧向引导凸缘4都恰当地焊接在一起。为了加固，还焊接有横向放置的肋板18和横向拉杆18a。

通过连接件(adapter piecer)19来实现将整个功能性平面梁连接到主梁上，该连接件19如图3中所示模制在主梁7中的相应固定支座20中。所述连接件19同样可以以接合结构钢部件(未示出)的常用方式连接到主梁7上。

为了连接功能性平面梁1，连接件19的向外延伸端面21可以被这样加工，从而当连接功能性平面梁1的安装表面5时，可以以对于两个相应的功能性平面梁1所需的精度来构造用于磁悬浮车辆的轨道，所述功能性平面梁1安装在主梁7的各个外侧上。

在安装过程中，相对于功能性平面梁1额外地调节定子包11，从而可以获得应用于定子包11的作用表面22的所需的特别小的间隙。在图1中所示的实施例显示出，可以在定子包11的上侧23和定子梁9的下侧24之间存在有空闲空间，该空闲空间具有与常规的通过凹槽横梁进行紧固的(图5)几乎相同的自由高度。现在可以利用该空闲空间，因为现在定子包11填充了该空间并且螺栓16根据定子梁9的下侧24被重新定位。用于定子线圈14的凹口13可以向内延伸地更深，从而可以容纳两个定子线圈14，而不必改变功能性平面梁1的轮廓。可以从图2、3中推断出该结构的原理。

图2表示进一步改进的定子包11，其中定子层压板12夹在两个夹板25之间。所述夹紧力由连接元件26产生，所述连接元件26使它们自身以(一个或多个)螺栓16或者以附加的连接杆27为基座，所述螺栓穿过定子包和夹板。在这种情况下，也可以通过螺纹连接或者其它常规的方式来施加所述夹紧力。

在用于容纳更多的定子线圈14的所述加深的凹口的情况下，克服了尤其在凹口13之间的凸起区域28中定子的层压板12自身会松开的危险，这是因为在这些所述凸起区域28中安装有附加的连接杆27。

还可以设置以类似于夹子的方式起作用的夹紧元件(未示出)，并且所述夹紧元件包围凸起28而使它们自身不会凸出超过外表面，但是仍将定子薄板保持在一起。这些夹子可以同时用于容纳并固定定子线圈14。

借助位于侧部的托架(console)10a来实现图2中定子包11的紧固，该托架10a与定子梁9一样以U形容纳区域沿周向包围定子包11。在该功能中，侧托架10a具有槽形切口，相应加长的螺栓16可以插入其中。可以通过悬挂元件30(例如，由吊环螺栓31构成)将螺栓连接到定子梁9上，从而额外地固定以这种方式安装的定子包11。选择这些悬挂元件30的力的方向，从而使其可通过螺栓16将定子包11固定在指定插入位置。在根据图2的实施例中，螺栓16自身延伸进入小孔31a中，并通过螺母32紧固在其中，从而吊环螺栓31b的螺纹卷绕部分自身接合到定子梁9中的槽33中，并且通过楔形物34和螺母31c固定在那里。该楔形物用于在螺栓16上施加水平力分量，通过该分量其将定子包11固定在指定位置。

图3表示本发明的功能性平面梁1的附加实施例示例，其中功能结合到两个主要元件35、36中。上凸缘3和侧向引导凸缘4组合成单个角材35，而垂直凸缘6和定子梁9在具有侧凸缘10的状态下组合成T形结构部件，所述凸缘10至少部分地包围定子包11。该T形部件也可以不带有侧凸缘10。在这种情况下，侧托架10a和/或悬挂元件30(参见图2)可以安装在基本平坦的定子梁9上。同样，其它结构元件布置也是可以的。例如，可以允许上凸缘3、垂直凸缘6和定子梁9组可形成为双T形梁(未示出)，通过侧向引导凸缘4将该双T形梁封闭在形成轨道边缘的侧边上。为了加固这种类型的结构，可以安装肋板18和横向拉杆18a。

图3表示本发明的尤为有利的另一实施例。

在该示例中，存在定子包11，其层压板12压缩在两个夹板25之间。在这种情况下，由穿过孔15的外壳37生成夹紧力。所述外壳37在其端部焊接到夹板25上。还可能的是，外壳37仅需要在其一端与夹板25焊接，而另一端通过套环和相应凹口(其沿孔15的方向延伸)而固定在另一夹板25中。通过螺栓38来实现定子梁9的悬挂，该螺栓38经过安装孔17和外壳37。可以特别简单且安全地实现螺栓38的安装，因为所述螺栓可以被冷却(例如用液态氮)并因此以减小的尺寸插入。随着周围温度变暖，由所述外壳37以及孔17实现压缩座。这样，在螺栓38和定子梁9，10之间，以及在螺栓38和外壳37之间形成压配合连接。显然，无需其它紧固元件。即使定子包的操作环境变暖所述压缩座也不会松开，这是由于螺栓和定子包的温度以彼此相同的速率增加。

通过适当的结构构造，外壳37可以允许后加工其内表面，甚至在已经组装好了定子包11之后。这是有利的，因为例如通过磨损也不至于损坏定子层压板，并因此在微调了定子包11的内部位置之后，可以在单个工作操作中完成安装孔17和通过外壳37的内通道，并随后仅需要使螺栓38穿过。当这些完成时，有利的是，仅需要在端部研磨或者碾磨安装孔17以及外壳37中的通道。

图4表示沿着行驶方向按顺序布置的两个定子包11的立体图，它们被构造成具有横向延伸的凹槽39，在凹槽39的端面处组合有横向延伸的弹簧40。为了更好地观察方向，还示出了用于定子线圈的凹口13。没有示出容纳孔、夹紧装置和定子层压板。在各个定子包11之间的凹槽与弹簧组合在定子包11紧固失效时提供了额外的安装措施。这里涉及的是凹槽39，即相邻定子包11的弹簧40。然后，发生悬挂失效的定子包11必须依靠宽度为b的裂缝的垂直组成部分，以在功能性平面梁1中移动。该位移可以通过适当的传感器检测到，所述传感器然后发出局部化信号，通过该信号可以识别有缺陷的轨道段。在这种结构的情况下，在0.5和10mm之间的裂缝宽度b尤为有利。凹槽和弹簧组合的几何形状并不限于图4中所示的梯形形状。可以选择任何结构元件形状，其在彼此相邻的定子包的垂直运动中允许形状配合干涉。

Claims (16)

1、一种用于磁悬浮轨道的功能性平面梁，其中限定一个轨道的功能性平面梁(1)具有滑动表面(2)、侧向引导凸缘(4)、定子梁(9、10、10a)和用于接合到主梁(7)上的安装表面(5)，所述定子梁用于承载定子包(11)，该定子包由垂直的且行驶指向的定子层压板(12)构成，其特征在于，所述定子包(11)具有孔(15)，该孔与所述层压板(12)的垂直对准方向基本垂直地穿过所述层压板，并且定子包(11)通过在定子梁(9、10、10a)上的穿透螺栓(16、38)而结合在一起。

2、根据权利要求1所述的功能性平面梁，其特征在于，所述定子包(11)通过在两块夹板(25)之间的规定夹紧力而压在一起，这两块夹板与定子层压板(12)基本平行地延伸，并且其中所述螺栓(16、38)也穿过夹板(25)。

3、根据权利要求2所述的功能性平面梁，其特征在于，所述夹紧力通过放置在螺栓(16)上的夹紧元件(26)而传递给夹板(25)。

4、根据权利要求2或3所述的功能性平面梁，其特征在于，所述夹紧力通过与螺栓(16、38)同轴延伸的外壳(37)被指向，所述外壳穿过定子包(11)和夹板(25)。

5、根据权利要求4所述的功能性平面梁，其特征在于，所述外壳(37)与一夹板(25)相焊接。

6、根据前述权利要求中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，在组装期间，所述螺栓(16、38)通过定子包(11)和夹板(25)而与外壳(37)形成压缩结合。

7、根据前述权利要求中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，所述定子包(11)在用于定子线圈(14)的凹口(13)之间的凸起区域(28)中具有额外的夹紧元件。

8、根据权利要求7所述的功能性平面梁，其特征在于，所述夹紧元件以类似于夹子的方式包围凸起(28)和/或结合到定子层压板(12)上，并且如果需要还结合到在连接杆(27)穿过区域中的夹板(25)上。

9、根据前述权利要求中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，所述定子梁(9、10、10a)构造成U形结构部件，并且螺栓(16、38)穿过其两个臂(10)。

10、根据权利要求9所述的功能性平面梁，其特征在于，所述螺栓(16、38)与定子梁(9、10、10a)形成压配合。

11、根据权利要求9所述的功能性平面梁，其特征在于，所述螺栓(16、38)自身接合在U形结构部件(10、10a)中的槽形切口中。

12、根据权利要求9至11中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，所述螺栓(16、38)通过额外悬挂件(30、31a、31b、31c、32、33、34)而结合到功能性平面梁上。

13、根据权利要求12所述的功能性平面梁，其特征在于，所述额外悬挂件(30、31a、31b、31c、32、33、34)设计成将螺栓(16、38)固定在其插入位置。

14、根据前述权利要求中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，所述功能性平面梁(1)由基本两个滚轧结构形状件(35、36)构成，具体包括结合有滑动表面(2)和侧向引导凸缘(4)的结构角部件(35)以及T形部件(36)，该T形部件(36)承载安装表面(5)和定子梁(9、10)。

15、根据前述权利要求中任一项所述的功能性平面梁，其特征在于，在定子包(11)的一端面中构造有横向于行驶方向延伸的水平凹槽(39)，而在其相对端面中，构造有定位成横向于行驶方向的水平弹簧(40)，从而通过按顺序地布置定子包(11)，在所述凹槽(39)中的弹簧(40)与相应相邻的定子包(11)接合。

16、根据权利要求15所述的功能性平面梁，其特征在于，所述凹槽(39)和弹簧(40)之间具有宽度为b的间隔距离，所述距离的宽度在0.5和10mm之间。

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