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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Pollagemesseinrichtung für ein Magnetschwebefahrzeug
einer Magnetschwebebahn mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Pollagemesseinrichtungen für
Magnetschwebefahrzeuge sind beispielsweise beim Transrapid im Einsatz.
Die Pollagemesseinrichtungen sind vorne und hinten, und zwar auf
beiden Fahrzeugseiten – also
in Fahrtrichtung gesehen links und rechts – angebracht sowie jeweils
mit einem Magnetfeldsensorpaar zum Messen des Statormagnetfeldes des
streckenseitigen Stators der Magnetbahnstrecke ausgestattet. Die
Positionierung und Funktionsweise der Sensorpaare soll nachfolgend
beispielhaft anhand des vorderen rechten Sensorpaars beschrieben
werden; die Erläuterungen
gelten aber für
die übrigen
Sensorpaare analog. Die Magnetfeldsensoren des vorderen rechten
Magnetfeldsensorpaares sind jeweils für sich an einem Träger befestigt,
an dem auch der vordere rechte Tragmagnet des Magnetschwebefahrzeugs
montiert ist. Der Abstand zwischen den beiden Magnetfeldsensoren
beträgt τ/2, also
konkret 129 mm, wobei τ die
Wellenlänge
der Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes bezeichnet
und 258 mm beträgt.
Mit den beiden Magnetfeldsensoren des Magnetfeldsensorpaares steht eine
Auswerteinrichtung in Verbindung, die mit den Messwerten der beiden
Magnetfeldsensoren den Pollagewinkel zwischen dem Statormagnetfeld
des streckenseitigen Stators und der magnetischen Bezugsachse des
Magnetschwebefahrzeugs ermittelt. Zwischen der Pollagemesseinrichtung
und dem benachbarten Tragmagneten befindet sich bei den Magnetschwebefahrzeugen des
Typs Transrapid außerdem
eine aktive Messspule zum Erzeugen eines Magnetfeldes; mit dieser
Messspule steht eine Detektionseinrichtung in Verbindung, mit der
ermittelt wird, ob sich in unmittelbarer Nähe der Messspule eine Statornut
oder ein Statorzahn des streckenseitigen Stators befindet. Die Detektionseinrichtung
führt durch
Abzählen
von Statornuten und/oder Statorzähnen
eine inkrementale Ortsmessung durch. Die Messspule und die Detektionseinrichtung
befinden sich in einem Gehäuse,
das – in
Fahrzeuglängsrichtung
gesehen – eine
Länge von
120 mm aufweist und zwischen Tragmagnet und Pollagemesseinrichtung angeordnet
ist.
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Ausgehend
von einer Pollagemesseinrichtung der beschriebenen Art liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese derart weiterzuentwickeln, dass
Platz eingespart wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Danach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
der Abstand zwischen den beiden Magnetfeldsensoren kleiner als die
halbe Wellenlänge
der Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes ist und dass
die Auswerteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie mit den
Messwerten der derart angeordneten Magnetfeldsensoren den Pollagewinkel
ermittelt.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch
die dichtere Anordnung der Magnetfeldsensoren als bisher Platz für andere
Anwendungen geschaffen wird; sind andere Anwendungen nicht gewünscht, so
kann der frei werdende Platz alternativ beispielsweise dazu genutzt
werden, den Bug- bzw.
Heckbereich des Magnetschwebefahrzeugs zu verkürzen.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
dass es durch die dichtere Anordnung der Magnetfeldsensoren möglich wird, diese
anders als bisher am Magnetschwebefahrzeug zu positionieren; beispielsweise
ist es möglich,
diese innerhalb des bereits eingangs erwähnten Gehäuses unterzubringen, in dem
sich beim Transrapid die Messspule und die Detektionseinrichtung
für die
inkrementale Ortsmessung befinden. Ein solches Positionieren ist
bisher beim Transrapid nicht möglich, weil
der Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren größer als das Gehäuse ist.
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Besonders
einfach und damit vorteilhaft kann die Auswerteinrichtung den Pollagewinkel
bilden, indem sie mit den Messwerten der beiden Magnetfeldsensoren
Hilfsmesswerte ermittelt, die Messwerten entsprechen, wie sie im
Falle einer Anordnung der Magnetfeldsensoren im Abstand von einer halben
Wellenlänge
der Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes auftreten
würden,
und indem sie mit den in dieser Weise gebildeten Hilfsmesswerten
den Pollagewinkel ermittelt.
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Im
Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Montage wird es als
vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Magnetfeldsensoren in einem
gemeinsamen Gehäuse
angeordnet werden und das Gehäuse
im oder am Schienenfahrzeug befestigt wird. Beispielsweise wird
das Gehäuse
an einem Träger,
der auch zumindest einen Tragmagneten des Magnetschwebefahrzeugs
trägt,
befestigt.
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Da
der Abstand zwischen den beiden Magnetfeldsensoren der halben Wellenlänge der
Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes abzüglich eines
Differenzabstandes entspricht, wird es als vorteilhaft angesehen,
wenn die Auswerteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie mit
einem dem Differenzabstandswert entsprechenden bzw. einen diesen
be rücksichtigenden
Korrekturwinkel und mit den Messwerten der beiden Magnetfeldsensoren den
Pollagewinkel ermittelt.
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Beispielsweise
weist die Auswerteinrichtung einen Eingabeanschluss auf, an dem
ein den Abstand zwischen den beiden Magnetfeldsensoren angebender
Abstandswert oder der Differenzabstandswert eingebbar ist; in diesem
Falle ist die Auswerteinrichtung vorzugsweise derart ausgestaltet,
dass sie aus dem Abstandswert oder dem Differenzabstandswert und
der Wellenlänge
der Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes den Korrekturwinkel
selbst ermittelt.
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Alternativ
kann die Auswerteinrichtung einen Eingabeanschluss aufweisen, an
dem der Korrekturwinkel unmittelbar, also als solcher, eingebbar
ist; bei dieser Ausgestaltung entfällt eine rechnerische Ermittlung
des Korrekturwinkels innerhalb der Auswerteinrichtung bzw. durch
diese.
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Besonders
einfach und damit vorteilhaft kann die Auswerteinrichtung mit den
Hilfsmesswerten einen Hilfspollagewinkel ermitteln gemäß γ1
= atan2(H1/H2)wobei γ1
den Hilfspollagewinkel und H1 und H2 die Hilfsmesswerte bezeichnen.
Mit dem Hilfspollagewinkel γ1
wird dann der gesuchte Pollagewinkel γ errechnet. Unter der Funktion
atan2 ist dabei bekanntermaßen
die Umkehrfunktion der Winkelfunktion Tangens zu verstehen, bei
der zusätzlich
zum Quotienten tan(x) = sin(x)/cos(x) durch die Berücksichtigung
des Vorzeichens des Zählers
ein Gültigkeitsbereich
von –n
bis +n, also einer kompletten Periode des gesuchten Winkels γ1, erreicht wird;
die Funktion atan(x) ist demgegenüber nur im Bereich –π/2 bis +π/2 definiert.
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Die
Hilfsmesswerte werden unter Heranziehung der Messwerte der beiden
Magnetfeldsensoren mit der Auswerteinrichtung vorzugsweise wie folgt
ermittelt:
wobei Sm und Cm die Messwerte
der beiden Messsensoren und β den
bereits erwähnten
Korrekturwinkel bezeichnen.
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Die
Auswerteinrichtung ermittelt den Korrekturwinkel beispielsweise
wie folgt:
wobei A den Abstand und τ die Wellenlänge der Grundwelle
des streckenseitigen Statormagnetfeldes bezeichnen.
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Im
Hinblick auf eine besonders große
Platzeinsparung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die eingangs
im Zusammenhang mit dem Transrapid bereits erwähnte Messspule zur inkrementalen
Ortsmessung zwischen den beiden Magnetfeldsensoren des Sensorpaares
angeordnet wird. Die resultierende Anordnung wird vorzugsweise in
demselben Gehäuse
untergebracht.
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Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf ein Verfahren zum Messen des Pollagewinkels zwischen dem Magnetfeld
eines streckenseitigen Stators einer Magnetschwebebahnstrecke und
der magnetischen Bezugsachse eines auf der Magnetschwebebahnstrecke
befindlichen Magnetschwebefahrzeugs, wobei mit einem Magnetfeldsensorpaar
das Magnetfeld des streckenseitigen Stators gemessen wird und mit den
Messwerten der beiden Magnetfeldsensoren der Pollagewinkel ermittelt
wird.
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Der
Erfindung liegt diesbezüglich
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das mit einem möglichst
geringen Platzbedarf durchführbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mit Messwerten von Magnetfeldsensoren, deren Abstand zueinander
kleiner als die halbe Wellenlänge
der Grundwelle des streckenseitigen Statormagnetfeldes ist, der
Pollagewinkel ermittelt wird.
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Bezüglich der
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
und bezüglich
vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die
obigen Ausführungen
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pollagemesseinrichtung verwiesen.
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Die
Erfindung wir nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei
zeigen beispielhaft:
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1 ein
Magnetschwebefahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pollagemesseinrichtung,
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2 die
Pollagemesseinrichtung gemäß der 1 in
einer vergrößerten Darstellung,
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3 Messwertverläufe zur
Erläuterung
der Arbeitsweise der Pollagemesseinrichtung gemäß 2 für den Fall
einer Sensoranordnung in einem Abstand von τ/2,
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4 Komplexe
Messzeiger zu den Messwertverläufen
gemäß der 3,
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5 Messzeiger
für den
Fall, dass der Abstand der Magnetfeldsensoren kleiner als τ/2 ist, und
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Pollagemesseinrichtung.
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In
den 1 bis 6 werden für identische oder vergleichbare
Komponenten aus Gründen
der Übersicht
dieselben Bezugszeichen verwendet.
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In
der 1 erkennt man den vorderen Bereich eines Magnetschwebefahrzeugs 10,
das sich auf einer Magnetschwebebahnstrecke 20 befindet. Von
der Magnetschwebebahnstrecke erkennt man in der 1 einen
streckenseitigen Stator 30, der mit Statornuten 40 und
Statorzähnen 50 ausgestattet
ist.
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In
den Statornuten 40 befinden sich in der 1 nicht
weiter dargestellte Magnetspulen zum Erzeugen eines Statormagnetfeldes.
Die Grundwelle des Statormagnetfeldes ist in der 1 mit
dem Bezugszeichen S gekennzeichnet. Durch die Anordnung bzw. die
Lage der Magnetspulen wird eine magnetische Bezugsachse Bs des Stators 30 definiert.
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Außerdem ist
in der 1 ein vorderer Tragmagnet 60 des Magnetschwebefahrzeugs 10 dargestellt;
dieser ist mit Mag netspulen 70 ausgestattet, die ein Tragmagnetfeld
zum Anheben des Magnetschwebefahrzeugs 10 erzeugen. Das
Tragmagnetfeld ist in der 1 mit dem
Bezugszeichen T gekennzeichnet. Durch die Anordnung bzw. die Lage des
Tragmagneten 60 wird eine magnetische Bezugsachse Bf des
Magnetschwebefahrzeugs 10 definiert.
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In
Fahrtrichtung F vor dem Tragmagneten 60 ist eine Pollagemesseinrichtung 100 angebracht;
die Aufgabe der Pollagemesseinrichtung 100 besteht darin,
den Pollagewinkel γ zwischen
der magnetischen Bezugsachse Bs des Stators und der magnetischen Bezugsachse
Bf des Magnetschwebefahrzeugs 10 zu ermitteln.
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Die
Pollagemesseinrichtung 100 ist ebenso wie der Tragmagnet 60 an
einem gemeinsamen Träger 110 des
Magnetschwebefahrzeugs 10 montiert.
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Ein
Ausführungsbeispiel
für die
Pollagemesseinrichtung 100 gemäß der 1 ist näher in der 2 in
einer vergrößerten Darstellung
gezeigt. Die Pollagemesseinrichtung 100 weist ein Magnetfeldsensorpaar
zum Messen des Statormagnetfeldes S des streckenseitigen Stators 30 (vgl. 1)
auf; die beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 des
Magnetfeldsensorpaares sind in einem vorgegebenen Abstand A zueinander
angeordnet. Einer der beiden Magnetfeldsensoren 120 oder 130,
hier beispielsweise der Magnetfeldsensor 120, bildet eine
messtechnische Bezugsachse Bm der Pollagemesseinrichtung 100.
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Die
Pollagemesseinrichtung 100 weist außerdem eine mit den beiden
Magnetfeldsensoren 120 oder 130 verbundene Auswerteinrichtung 140 auf,
deren Aufgabe darin besteht, mit den Mess werten Sm und Cm der Magnetfeldsensoren 120 und 130 den
Pollagewinkel γ zu
ermitteln, beispielsweise zu errechnen.
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Der
Abstand A der beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 beträgt vorzugsweise
weniger als 120 mm, so dass die beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 mit
der Auswerteinrichtung 140 in einem Gehäuse 150 mit einer – in Fahrtrichtung
gesehen – Länge L von
120 mm untergebracht werden können.
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Die
Auswerteinrichtung 140 ermittelt mit den Messwerten Sm
und Cm der beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 den
Pollagewinkel γ.
Hierzu misst sie zunächst
einen Hilfspollagewinkel γ1
zwischen der messtechnischen Bezugsachse Bm der Pollagemesseinrichtung 100 und
einer zu der magnetischen Bezugsachse Bs des Stators 30 um
ein Mehrfaches von 2π versetzten
Hilfsbezugsachse BS' (vgl. 1).
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Zum
dem Hilfspollagewinkel γ1
addiert sie einen Versatzwinkel γ2,
der den phasenwinkelmäßigen Versatz
zwischen der magnetischen Bezugsachse Bf des Magnetschwebefahrzeugs 10 und
der messtechnischen Bezugsachse Bm der Pollagemesseinrichtung 100 angibt.
Von dem sich ergebenden Summenwert γ1 + γ2 werden darin enthaltene ganzzahlige Vielfache
von 2π abgezogen,
wodurch der gesuchte Pollagewinkel γ gebildet wird. Mathematisch
lautet die Gleichung zur Berechnung des Pollagewinkel γ also: γ =
(γ1 + γ2)Modulo(2·π)
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Der
Versatzwinkel γ2,
der den phasenwinkelmäßigen Versatz
zwischen der magnetischen Bezugsachse Bf des Magnetschwebefahrzeugs 10 und der
messtechnischen Bezugsachse Bm der Pol lagemesseinrichtung 100 angibt,
wird in Abhängigkeit
von dem mechanischen Versatz V ermittelt gemäß: γ2 = V/τ·πwobei τ die Wellenlänge der
Grundwelle des Statormagnetfeldes bezeichnet und beispielsweise
258 mm beträgt.
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Der
Versatzwinkel γ2
wird der Auswerteinrichtung 140 beispielsweise fest vorgegeben
und in der Auswerteinrichtung 140 gespeichert. Alternativ kann
auch der Versatz V der Auswerteinrichtung 140 fest vorgegeben
und in dieser abgespeichert werden; in diesem Falle errechnet die
Auswerteinrichtung 140 den Versatzwinkel γ2 gemäß der angegebenen
Formel selbst. Zur Eingabe des Versatzes V oder des Versatzwinkels γ2 weist die
Auswerteinrichtung 140 einen Eingabeanschluss E140 auf.
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Um
zu erläutern,
wie die Auswerteinrichtung 140 mit den Messwerten Sm und
Cm den Hilfspollagewinkel γ1
bilden kann, wird nachfolgend anhand der 3 und 4 zunächst erklärt, wie
dies bei einem im Stand der Technik üblichen Sensorabstand A = τ/2 durchgeführt werden
kann. Darauf aufbauend wird anschließend anhand der 5 beispielhaft
erklärt,
wie die Vorgehensweise bei einem kleineren Abstand A als τ/2 aussehen
kann.
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Im
oberen Teil der 3 erkennt man den streckenseitigen
Stator 30; beispielhaft ist eine Leitung 200 eingezeichnet,
die zu den im Stator 30 angeordneten Leiterspulen gehört. Außerdem ist
der Feldverlauf der magnetischen Feldstärke H des Statormagnetfeldes
S eingezeichnet.
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Im
mittleren Abschnitt der 3 erkennt man den Verlauf der
Amplitude der magnetischen Feldstärke H in Fahrzeuglängsrichtung
x. Es lässt
sich erkennen, dass die Feldstärke
sinusförmig
verläuft.
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Im
unteren Abschnitt der 3 ist die Pollagemesseinrichtung 100 mit
den beiden Magnetfeldsensoren 120 oder 130 skizziert;
der Abstand A beträgt
hier τ/2,
so dass die beiden Magnetfeldsensoren zueinander orthogonale Messsignale
erzeugen. Es wird nun beispielhaft davon ausgegangen, dass der in
der 3 linke Magnetfeldsensor 120 Messwerte
Sm auf der Sinus-Spur und der in der 3 rechte
Magnetfeldsensor 130 Messwerte Cm auf der Cosinus-Spur
liefert; damit ist gemeint, dass der Magnetfeldsensor 120 als
Messsignal einen Sinusverlauf erzeugt, wenn er ausgehend von der
Stelle x = 0 in Fahrtrichtung nach vorn verschoben wird, und dass
der Magnetfeldsensor 130 als Messsignal einen Cosinusverlauf
erzeugt, wenn er ausgehend von der Stelle x = 0 in Fahrtrichtung
nach vorn verschoben wird. Mit einem Verschieben in x-Richtung verändert sich
der Hilfspollagewinkel γ1
relativ zur Bezugsachse Bs entsprechend.
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Die
Messwertverläufe
lauten in diesem Falle mathematisch:
wobei B0 die Signalamplitude
des Magnetfeldes bezeichnet, die bei beiden Magnetfeldsensoren näherungsweise
gleich ist.
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Damit
kann der Hilfspollagewinkel γ1
ermittelt werden gemäß:
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Zur
weiteren Veranschaulichung ist in der 4 außerdem noch
die zugehörige
Zeigerdarstellung der Messwerte Sm und Cm gezeigt. Man sieht, dass
die beiden Zeiger Sm und Cm senkrecht aufeinander stehen.
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Im
Folgenden wird erläutert,
wie die Auswerteinrichtung 140 den Hilfspollagewinkel γ1 ermitteln kann,
wenn der Abstand A zwischen den beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 nicht
genau τ/2
beträgt,
sondern stattdessen um einen Differenzabstand D kleiner ist. Es
gilt also: A = τ/2 – D
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Aufgrund
des Differenzabstands D kommt es zu einer Veränderung der Messzeiger Sm und
Cm, wie sich in der
5 erkennen lässt. Man sieht, dass die Zeiger
zueinander gedreht sind und nicht mehr senkrecht aufeinander stehen.
Die Ermittlung des Hilfspollagewinkels γ1 wie im senkrechten Fall, also gemäß:
ist somit nun nicht mehr
möglich.
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Um
dennoch eine Bestimmung des Hilfspollagewinkels γ1 mit den Messwerten Sm und
Cm zu ermöglichen,
werden mit diesen zunächst
Hilfsmesswerte H1 und H2 gebildet gemäß:
wobei Sm und Cm die Messwerte
der beiden Messsensoren und β einen
Korrekturwinkel bezeichnen. Die beiden Gleichungen für H1 und
H2 lassen sich unter Verwendung der Additionstheoreme für trigonometrische
Funktionen mathematisch herleiten.
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Der
Korrekturwinkel β beschreibt
die Abweichung des Abstandes A von dem „Sollabstand" τ/2. Der Korrekturwinkel β lässt sich
aus dem Differenzabstand D ermitteln gemäß
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Alternativ
kann der Korrekturwinkel β mit dem
Abstand A und τ berechnet
werden gemäß
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Mit
den Hilfsmesswerten H1 und H2 lässt sich
anschließend
der gesuchte Hilfspollagewinkels γ1
wie im Falle senkrecht aufeinander stehender Messzeiger ermitteln
gemäß γ =
atan2(H1/H2)
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Die
Hilfsmesswerte H1 und H2 entsprechen anschaulich Messwerten, wie
man sie erhielte, wenn die beiden Magnetfeldsensoren einen Abstand
von τ/2
aufwiesen.
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Dieser
Zusammenhang ist ebenfalls in der 5 veranschaulicht.
Man erkennt die Messwertzeiger Sm und Cm, die nicht senkrecht aufeinander stehen,
sowie die damit ermittelten Hilfszeiger H1 und H2. Die Messwertzeiger Sm und Cm müssen
betragsmäßig und
winkelmäßig korrigiert
werden, um die senkrecht aufeinander stehenden Hilfszeiger H1 und
H2 zu erhalten. Dies geschieht anschaulich durch eine „Zeigerverlängerung" um den Faktor β / β – β und
durch eine Addition eines Korrekturzeigers K1 bzw. K2, wobei K2
und Sm sowie K1 und Cm kollinear bzw. parallel sind.
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In
der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Pollagemesseinrichtung 100 im
Detail gezeigt. Man erkennt die beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130,
die an den beiden äußeren Rändern 300 und 310 des
Gehäuses 150 angeordnet
sind. In Fahrtrichtung gesehen beträgt die Länge L des Gehäuses beispielsweise
120 mm, so dass der Abstand A zwischen den Magnetfeldsensoren 120 und 130 also
kleiner als τ/2
ist.
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Mit
den beiden Magnetfeldsensoren 120 und 130 ist
die Auswerteinrichtung 140 verbunden, die beispielsweise
durch eine programmierbare Mikroprozessoreinrichtung gebildet ist.
Zur Eingabe des Versatzes V bzw. des Versatzwinkels γ2 weist diese vorzugsweise
einen entsprechenden Eingabeanschluss E140 auf.
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Außerdem erkennt
man in der 6, dass zwischen den beiden
Magnetfeldsensoren 120 und 130, vorzugsweise mittig
dazwischen, eine aktive Messspule 330 zum Erzeugen eines
Magnetfeldes angeordnet ist. Die aktive Messspule 330 wird
mit einer relativ hohen Frequenz von einigen MHz betrieben, die
weit über
der Frequenz des Statormagnetfeldes S liegt.
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Mit
der Messspule 330 steht eine Detektionseinrichtung 340 in
Verbindung, mit der ermittelt wird, ob sich in unmittelbarer Nähe der Messspule eine
Statornut 40 oder ein Statorzahn 50 des Stators 30 (vgl. 1)
befindet. Die Detektionseinrichtung 340 führt durch
Abzählen
von Statornuten und/oder Statorzähnen
eine inkrementale Ortsmessung durch.
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Beispielsweise
ist für
die inkrementale Ortsmessung in der Detektionseinrichtung 340 eine
elektrische Schaltung vorhanden, die zusammen mit der Messspule 330 einen
elektrischen Schwingkreis bildet. In diesem Falle liegt an der Messspule 330 eine für den Schwingkreis
charakteristische Schwingspannung an. Sobald nun die Induktivität der Messspule 330 durch
eine Veränderung
des von der Messspule erzeugten Magnetfeldes verändert wird, so wird sich auch
die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verändern: Wird beispielsweise
die Messspule 330 in den Bereich eines Statorzahns 50 des
Stators 30 gebracht, so wird sich aufgrund des zusätzlichen
Eisenmaterials im Bereich der Messspule 330 deren Induktivität verändern und
somit die Resonanzfrequenz verschieben. Darüber hinaus kommt es zu Wirbelstromverlusten
in dem zusätzlichen
Eisen des Stators 30, so dass der Schwingkreis nicht nur
verstimmt, sondern auch gedämpft
wird. Die entsprechende Änderung
der Resonanzfrequenz des Schwingkreises sowie auch die Änderung
der Amplitude der an der Messspule 330 anliegenden Spannung
kann nun gemessen und ausgewertet werden, um das Auftreten von Statorzähnen 50 bzw.
Statornuten 40 zu erkennen. Durch ein Abzählen der
Statorzähne 50 bzw.
der Statornuten 40, an denen das Fahrzeug 10 vorbeifährt, kann
eine Ortung durchgeführt
werden.
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Um
eine Verfälschung
des Statormagnetfeldes S durch die Pollagemesseinrichtung 100 zu
vermeiden, ist diese – also
das Gehäuse 150 sowie
das gesamte Gehäuseinnere,
vorzugsweise eisenfrei.
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- 10
- Magnetschwebefahrzeug
- 20
- Magnetschwebebahnstrecke
- 30
- streckenseitiger
Stator
- 40
- Statornuten
- 50
- Statorzähne
- 60
- Tragmagnet
- 70
- Magnetspulen
- 100
- Pollagemesseinrichtung
- 110
- Träger
- 120,
130
- Magnetfeldsensoren
- 140
- Auswerteinrichtung
- E140
- Eingabeanschluss
- 150
- Gehäuse
- 200
- Leitung
- 330
- aktive
Messspule
- 340
- Detektionseinrichtung
- A
- Abstand
- Bm
- magnetische
Bezugsachse der Pollagemesseinrichtung
- Bs
- magnetische
Bezugsachse des Stators
- BS'
- Hilfsbezugsachse
- Bf
- magnetische
Bezugsachse des Magnetschwebefahrzeugs
- D
- Differenzabstand
- H
- magnetische
Feldstärke
- S
- Grundwelle
des Statormagnetfeldes
- T
- Tragmagnetfeld
- V
- Versatz
- Sm,
Cm
- Messwerte
- Sm, Cm
- Zeiger
- β
- Korrekturwinkel
- γ
- Pollagewinkel
- γ2
- Versatzwinkel
- γ1
- Hilfspollagewinkel
- K1,
K2
- Korrekturzeiger
