Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung und ein mit einem solchen Fahrzeug betriebenes, spurgebundenes
Verkehrssystem, insbesondere in Form einer Magnetschwebebahn.The
The invention relates to a vehicle in the preamble of claim
1 specified genus and operated with such a vehicle, track bound
Traffic system, in particular in the form of a maglev train.
Fahrzeuge
dieser Art werden insbesondere im Fall einer Magnetschwebebahn z.
B. durch Langstator-Linearmotoren angetrieben und weisen zum Antrieb
der Fahrzeuge bestimmte Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklungen auf,
die längs des Fahrwegs in einem Langstator verlegt sind.
Das Erregerfeld der Linearmotoren wird von gleichzeitig als Erregermagneten
wirkenden, im Fahrzeug angeordneten Tragmagneten geliefert, die
eine erste Magnetanordnung bilden (z. B. DE-A-39 17 058 C2 ). Die
Linearmotoren können außer für den Antrieb
auch zum Bremsen der Fahrzeuge verwendet werden.Vehicles of this type are in particular in the case of a maglev z. B. driven by long stator linear motors and have to drive the vehicles certain three-phase AC windings, which are laid along the track in a long stator. The exciter field of the linear motors is supplied by simultaneously acting as an exciter magnet, arranged in the vehicle supporting magnet forming a first magnet arrangement (eg. DE-A-39 17 058 C2 ). The linear motors can be used except for the drive for braking the vehicles.
Daneben
weisen die Fahrzeuge der eingangs bezeichneten Gattung vorzugsweise
auf beiden Seiten je eine zweite Magnetanordnung auf, die der Funktion
"Führen" dient und eine Mehrzahl von in Fahrtrichtung hintereinander
angeordneten Magnetpolen und diesen zugeordneten Wicklungen aufweist (z.
B. DE-A-10 2004
056 438 ). Diese werden derart mit Strom betrieben, dass
alle jeweils in einer zur Fahrtrichtung parallelen Reihe bzw. Ebene
liegenden Magnetpole dieselbe Polarität bzw. Orientierung
aufweisen. Außerdem werden diese Magnetanordnungen mit
Hilfe von Regelkreisen und zugeordneten Spaltsensoren so gesteuert,
dass als Führspalte bezeichnete Spalte zwischen den Magnetpolen
und beidseitig am Fahrweg angebrachten, ferromagnetischen Seitenführschienen
stets auf gleich großen Werten gehalten werden.In addition, the vehicles of the type described at the beginning preferably each have a second magnet arrangement on both sides which serves the function "guiding" and has a plurality of magnetic poles arranged one after the other in the direction of travel and windings associated therewith (eg. DE-A-10 2004 056 438 ). These are operated in such a way that all in each case in a row parallel to the direction of travel or plane magnetic poles have the same polarity or orientation. In addition, these magnet arrangements are controlled with the aid of control loops and associated gap sensors in such a way that gaps designated as guide gaps are always kept at equal values between the magnetic poles and ferromagnetic side guide rails mounted on both sides of the track.
Des
weiteren weisen die Fahrzeuge der eingangs erwähnten Gattung
eine Bordenergieversorgung mittels Lineargeneratoren auf. Typische
Eigenschaften sind die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Leistung
und die Ausfallsicherheit aufgrund der Wandlung von Bewegungsenergie
des Fahrzeugs in elektrische Energie und der hohen Redundanz aufgrund
der Zahl der Generatoren (ein Generator je Tragmagnetpol). Bei hohen
Fahrgeschwindigkeiten weisen die Fahrzeuge folglich eine ausfallsichere, zur
Versorgung aller Bordverbraucher ausreichende Energieversorgung
auf. Um auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten eine ausfallsichere
und ausreichende Energieversorgung sicherzustellen, werden Pufferbatterien
eingesetzt, die im oberen Geschwindigkeitsbereich und im Bahnhofsbereich
nachgeladen werden.Of
further have the vehicles of the type mentioned
an on-board power supply by means of linear generators. typical
Properties are the speed dependency of the performance
and the reliability due to the transformation of kinetic energy
of the vehicle due to electrical energy and high redundancy
the number of generators (one generator per supporting magnetic pole). At high
Driving speeds, the vehicles thus have a fail-safe, to
Supplying all shipboard consumers with sufficient energy
on. Even at lower speeds a fail-safe
and ensuring adequate power supply become backup batteries
used in the upper speed range and in the station area
be reloaded.
Zum
sicheren Halt bei Ausfall des Antriebssystems sind bestimmte Magnetschwebefahrzeuge zusätzlich
mit einer so genannten "sicheren" Bremse ausgerüstet, die
vorzugsweise aus einer Wirbelstrombremse besteht ( DE-A-10 2004 013 994 ).
Eine derartige Wirbelstrombremse wird aus einer dritten Magnetanordnung
gebildet, die z. B. zwischen den Magnetanordnungen für
die Funktion "Führen" angeordnet werden. Diese dritte Magnetanordnung
wirkt mit einer elektrisch leitenden Reaktionsschiene, vorzugsweise
mit der Seitenführschiene zusammen und weist eine Mehrzahl
von in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Magnetpolen auf,
die im Gegensatz zu denen der Führmagnetanordnung mit unterschiedlichen
Polaritäten, vorzugsweise abwechselnd mit Nord- und Südpolen
betrieben werden. Dadurch werden im Bremsfall Wirbelströme
in der Reaktionsschiene erzeugt, die in Abhängigkeit von
der Geschwindigkeit des Magnetschwebefahrzeugs und der Größe
des Gleichstroms, der durch die Wicklungen der Bremsmagnetanordnung
geleitet wird, das Magnetschwebe fahrzeug mehr oder weniger stark
abbremsen.For safe hold in case of failure of the drive system certain magnetic levitation vehicles are additionally equipped with a so-called "safe" brake, which preferably consists of an eddy current brake ( DE-A-10 2004 013 994 ). Such an eddy current brake is formed from a third magnet arrangement, the z. B. between the magnet assemblies for the function "guiding" are arranged. This third magnet arrangement interacts with an electrically conductive reaction rail, preferably with the side guide rail and has a plurality of magnetic poles arranged behind one another in the direction of travel, which are operated with different polarities, preferably alternately with north and south poles, in contrast to those of the guide magnet arrangement. As a result, eddy currents are generated in the reaction rail in the case of braking, which brake depending on the speed of the magnetic levitation vehicle and the size of the direct current through the windings of the brake magnet assembly, the magnetic levitation vehicle more or less.
Aufgrund
der beschriebenen Konstruktion üblicher Wirbelstrombremsen
müssen deren Elektromagnetpole in einem Bremsfall durch
das Einschalten vergleichsweise hoher elektrischer Ströme
(z. B. 80 A Gleichstrom) aktiviert werden. Das hat zur Folge, dass
in den Magnetschwebefahrzeugen elektrische Energiespeicher mit erheblichen
Speicherkapazitäten in Form von Batterien vorgesehen werden müssen,
die nur in einem Notfall benötigt werden. Das ist unwirtschaftlich,
mit einer erheblichen Steigerung des Gesamtgewichts und des Raumbedarfs verbunden
und wegen der erforderlichen ständigen Wartung unerwünscht.by virtue of
the described construction of conventional eddy current brakes
must their electromagnetic poles in a case of braking
the switching on comparatively high electrical currents
(eg 80 A DC) are activated. This has the consequence that
in the magnetic levitation vehicles electrical energy storage with considerable
Storage capacities must be provided in the form of batteries,
which are needed only in an emergency. This is uneconomical
associated with a significant increase in total weight and space requirements
and undesirable because of the required constant maintenance.
Entsprechende
Wirbelstrombremsen können auch bei anderen spurgebundenen
Verkehrssystemen vorgesehen werden. Im Falle eines Rad/Schiene-Systems
könnten die Fahrzeuge beispielsweise mit Wirbelstrombremsen
ausgerüstet sein, die mit den üblichen Schienen
zusammenwirken, die somit hier gleichzeitig als Fahr- und Reaktionsschienen dienen.Appropriate
Eddy current brakes can also be used on other track-bound ones
Be provided for transport systems. In the case of a wheel / rail system
For example, the vehicles could use eddy current brakes
equipped with the usual rails
interact, thus serving here simultaneously as driving and reaction rails.
Ausgehend
davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, das Fahrzeug
der eingangs bezeichneten Gattung und das damit betriebene Verkehrssystem
so auszubilden, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten, falls die
Energie ganz oder zum größten Teil durch Batterien
bereitgestellt werden muss, zur Aktivierung der Wirbelstrombremse nur
ein Minimum an elektrischer Energie benötigt wird.outgoing
The invention is based on the technical problem of the vehicle
the type described at the beginning and the traffic system operated therewith
form so that at low speeds, if the
Energy entirely or for the most part by batteries
must be provided to activate the eddy current brake only
a minimum of electrical energy is needed.
Gelöst
wird dieses Problem erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen der Ansprüche 1 und 12.Solved
This problem is inventively with the characterizing
Features of claims 1 and 12.
Die
Erfindung beruht auf dem Prinzip, die von Permanentmagneten bewirkte
Magnet- und Bremskraft während des normalen Betriebs des Fahrzeugs
mittels eines von einer elektromagnetischen, stromdurchflossenen
Steuerwicklung erzeugten, entgegengerichteten Magnetfelds zumindest
zu schwächen, vorzugsweise vollständig zu kompensieren.
Dadurch wird die Bremskraft der Wirbelstrombremse normalerweise
neutralisiert.The invention is based on the principle that caused by permanent magnet magnetic and At least to weaken braking power during normal operation of the vehicle by means of an opposing magnetic field generated by an electromagnetic, current-carrying control winding at least, preferably completely compensate. As a result, the braking force of the eddy current brake is normally neutralized.
Ist
dagegen eine Abbremsung des Fahrzeugs, insbesondere eine Notbremsung
erforderlich, dann wird der Strom durch die elektrische Wicklung ganz
oder teilweise abgeschaltet, wodurch die Bremskraft der Permanentmagnete
ganz oder teilweise wirksam wird. Ein dadurch erzielter Vorteil
besteht darin, dass das Fahrzeug bei Ausfall des Antriebssystems
und damit der berührungsfreien Betriebsbremse allein mit
Hilfe der Permanentmagnete sicher zum Stillstand gebracht werden
kann. Während des normalen Betriebs steht dagegen meistens genügend
elektrische Energie zur Speisung der Steuerwicklungen zur Verfügung,
da diese Energie z. B. den am Fahrzeug montierten Lineargeneratoren entnommen
werden kann. Dadurch werden wesentlich geringere Anforderungen an
die Bordbatterien gestellt, so dass die Anwendung preisgünstiger
Bleiakkumulatoren in Verbindung mit einem einfacheren Batteriemanagement
und geringeren Investition- und Instandhaltungskosten möglich
ist.is
however, a deceleration of the vehicle, in particular an emergency stop
required, then the current through the electrical winding is quite
or partially off, reducing the braking force of the permanent magnets
in whole or in part becomes effective. An advantage achieved thereby
is that the vehicle in case of failure of the drive system
and thus the non-contact service brake alone with
Help the permanent magnets are brought to a safe stop
can. During normal operation, however, is usually sufficient
electrical energy is available for feeding the control windings,
because this energy z. B. removed from the vehicle-mounted linear generators
can be. As a result, much lower requirements
put the onboard batteries, making the application cheaper
Lead-acid batteries combined with a simpler battery management
and lower investment and maintenance costs possible
is.
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further
advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:The
The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings
explained in more detail in one embodiment.
Show it:
1 einen
schematischen Teilquerschnitt durch ein übliches Magnetschwebefahrzeug; 1 a schematic partial cross-section through a conventional magnetic levitation vehicle;
2 eine
schematische Seitenansicht eines Teils des mit einer bekannten Führ-
und Bremsanordnung ausgebildeten Magnetschwebefahrzeugs nach 1; 2 a schematic side view of a portion of the formed with a known guide and brake assembly magnetic levitation vehicle according to 1 ;
3 schematisch
die Anordnung einer erfindungsgemäßen Wirbelstrombremse
an einem Magnetschwebefahrzeug nach 1 und 2; 3 schematically the arrangement of an eddy current brake according to the invention on a magnetic levitation vehicle according to 1 and 2 ;
4 schematisch
die Lage und Ausbildung der erfindungsgemäßen
Wirbelstrombremse in einer Draufsicht; 4 schematically the position and design of the eddy current brake according to the invention in a plan view;
5 und 6 zwei
teilweise geschnitten dargestellte Ausführungsbeispiele
eines mit einem Permanentmagneten und einer Steuerwicklung ausgerüsteten,
erfindungsgemäßen Bremsmagneten der Wirbelstrombremse;
und 5 and 6 two partially-sectioned embodiments of an equipped with a permanent magnet and a control winding, the invention brake magnet of the eddy current brake; and
7 schematisch
eine Einrichtung zur Einstellung eines zwischen der Wirbelstrombremse
und einer Reaktionsschiene bestehenden Spalts. 7 schematically a device for adjusting a gap between the eddy current brake and a reaction rail.
1 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch ein Magnetschwebefahrzeug 1,
das in üblicher Weise auf einem Fahrweg fahrbar montiert
ist, der aus Stahl und/oder Beton hergestellte Träger 2 und auf
diesen montierte Fahrwergplatten 3 enthält. Der Antrieb
des Magnetschwebefahrzeugs 1 erfolgt mittels eines Langstatormotors,
der unterhalb der Fahrwegplatten 3 befestigte, in deren
Längsrichtung aufeinander folgende Statorpakete 4 aufweist.
Die Statorpakete 4 weisen abwechselnd aufeinander folgende,
nicht dargestellte Zähne und Nuten auf, in die Wicklungen
eingelegt sind, die mit Drehstrom variabler Amplitude und Frequenz
gespeist werden. Das eigentliche Erregerfeld des Langstatormotors
wird durch wenigstens einen Tragmagneten 5 erzeugt, der
mit wenigstens einem seitlichen Gestellbügel 6 am
Magnetschwebefahrzeug 1 befestigt ist und den in 1 nach
unten offenen Nuten der Statorpakete 4 zugewandte Magnetpole
aufweist. Der Tragmagnet 5 stellt nicht nur das Erregerfeld
bereit, sondern erfüllt auch die Funktion des Schwebens,
indem er beim Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs 1 einen
vorgegebenen Spalt 7 von z. B. 10 mm zwischen dem Tragmagneten 5 und
den Statorpaketen 4 aufrecht erhält. 1 schematically shows a cross section through a magnetic levitation vehicle 1 , which is mounted in a customary manner on a guideway, made of steel and / or concrete carrier 2 and mounted on these Fahrergergplatten 3 contains. The drive of the magnetic levitation vehicle 1 by means of a long-stator motor, which is below the track plates 3 fixed, in the longitudinal direction of successive stator packets 4 having. The stator packages 4 have alternately successive, not shown teeth and grooves, are inserted in the windings, which are fed with three-phase variable amplitude and frequency. The actual exciter field of the long stator motor is at least one support magnet 5 generated, with at least one side frame bracket 6 on the magnetic levitation vehicle 1 is attached and the in 1 downwardly open grooves of the stator packs 4 having facing magnetic poles. The carrying magnet 5 not only provides the excitement field, but also fulfills the function of hovering while operating the magnetic levitation vehicle 1 a predetermined gap 7 from Z. B. 10 mm between the support magnet 5 and the stator packs 4 maintains.
Zur
Spurführung des Magnetschwebefahrzeugs 1 weisen
die Fahrwegplatten 3 seitlich angebrachte Reaktions- bzw.
Seitenführschienen 8 auf, denen ebenfalls an den
Gestellbügeln 6 montierte Fährmagnete 9 gegenüberstehen,
die beim Betrieb dazu dienen, zwischen sich und der Reaktionsschiene 8 einen
dem Spalt 7 entsprechenden Spalt 7a aufrecht zu
erhalten. Dabei bilden der in 1 gezeigte Tragmagnet 5 und
der Fährmagnet 9 jeweils eine an den Gestellbügeln 6 befestigte
Magnetanordnung für die Funktionen "Tragen" bzw. "Führen".
Es ist jedoch klar, dass am Magnetschwebefahrzeug 1 seitlichen nebeneinander
und in Fahrtrichtung hintereinander in der Regel eine Mehrzahl derartiger
Magnetanordnungen angebracht sein kann. Jede Magnet anordnung ist
vorzugsweise mit einem Magnetrückenkasten verbunden, mit
dem sie an den Gestellbügeln 6 befestigt ist,
die ihrerseits mit einem biegesteifen, Längs- und Querverbinder
aufweisenden Unter- bzw. Schwebegestell 16 verbunden sind,
auf dem ein mit einer Fahrgastzelle versehener Wagenkasten 17 des Magnetschwebefahrzeugs 1 (1)
abgestützt ist.For tracking the magnetic levitation vehicle 1 have the track plates 3 laterally mounted reaction or side guide rails 8th on, which also on the frame brackets 6 Mounted ferry magnets 9 facing each other during operation, between themselves and the reaction rail 8th a the gap 7 corresponding gap 7a to maintain. The form in 1 shown carrying magnet 5 and the ferry magnet 9 one on the frame brackets 6 fixed magnet arrangement for the functions "carrying" or "guiding". However, it is clear that the magnetic levitation vehicle 1 lateral side by side and in the direction of travel one behind the other usually a plurality of such magnet arrangements can be attached. Each magnet arrangement is preferably connected to a magnetic back box, with which they on the frame brackets 6 is attached, in turn, with a rigid, longitudinal and transverse connector having lower or Schwebegestell 16 are connected, on which provided with a passenger compartment car body 17 of the magnetic levitation vehicle 1 ( 1 ) is supported.
Für
ein praktisches Ausführungsbeispiel des Magnetschwebefahrzeugs 1 nach 1 ergibt
sich etwa die in 2 dargestellte Anordnung. Die
Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeugs 1 wird durch die
Koordinate x eines gedachten Koordinatensystems und sein Vorderende
durch das Bezugszeichen 18 angegeben. Weiter sind grob
schematisch einige Schwebegestellabschnitte 19 des Schwebegestells 16 (1)
gezeigt, die in Längsrichtung des Fahrzeugs 1 hintereinander
angeordnet und über nicht dargestellte Luftfedern an den
Wagenkasten 17 des Magnetschwebefahrzeugs 1 angekoppelt
sind. Die Schwebegestellabschnitte 19 weisen in Längsrichtung
beabstandete, durch Längsträger 20 verbundene
Abstützelemente 21 in Form von Rahmenteilen auf,
an denen in bekannter Weise die Fährmagnete 9 und
zusätzlich die Magnetanordnungen von Wirbelstrombremsen 23 befestigt
sind. Im Ausführungsbeispiel ist eine Wirbelstrombremse 23 zwischen
je drei vorderen und hinteren Fährmagneten 9 angeordnet.For a practical embodiment of the magnetic levitation vehicle 1 to 1 results approximately in the 2 illustrated arrangement. The direction of travel of the magnetic levitation vehicle 1 is denoted by the coordinate x of an imaginary coordinate system and its front end by the reference numeral 18 specified. Next are roughly schematically some Schwebegestellabschnitte 19 of the hovering stall 16 ( 1 ) shown in the longitudinal direction of the drive zeugs 1 arranged one behind the other and not shown air springs to the car body 17 of the magnetic levitation vehicle 1 are coupled. The Schwebegestellabschnitte 19 have longitudinally spaced, by longitudinal beams 20 connected support elements 21 in the form of frame parts on which in a known manner the Fährmagnete 9 and additionally the magnet arrangements of eddy current brakes 23 are attached. In the exemplary embodiment is an eddy current brake 23 between each three front and rear ferries 9 arranged.
Magnetschwebefahrzeuge
sowie Führ- und Bremsmagnetanordnungen der beschriebenen
Art sind dem Fachmann aus den Druckschriften DE 10 2004 056 438 A1 und DE 10 2004 013 994
A1 bekannt, die hiermit der Einfachheit halber durch Referenz
auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.Magnetic levitation vehicles and guide and brake magnet arrangements of the type described are those skilled in the publications DE 10 2004 056 438 A1 and DE 10 2004 013 994 A1 For the sake of simplicity, reference is hereby made to the subject matter of the present disclosure for the sake of simplicity.
3 zeigt
schematisch die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen
Wirbelstrombremsen 23, die an je einer der beiden Seiten
des Schwebegestells 16 angeordnet sind und den Reaktionsschienen 8 unter
Bildung je eines Spalts 7c gegenüberstehen. Beim
normalen Betrieb befinden sich die Wirbelstrombremsen 23 in
einem inaktiven Zustand bezüglich der Reaktionsschienen 8.
Ist eine Notbremsung erforderlich oder eine Anwendung der Wirbelstrombremsen 23 aus
anderen Gründen erwünscht, dann werden die Wirbelstrombremsen 23 erfindungsgemäß derart
in einen aktiven Zustand bezüglich der Reaktionsschienen 8 gebracht,
dass in Fahrtrichtung x des Magnetschwebefahrzeugs 1 in
einer vorgewählten Anzahl und Reihenfolge abwechselnd Magnetpole
der einen oder anderen Polarität (Nord- oder Südpole)
den Reaktionsschienen 8 gegenüberstehen. Dadurch
werden in den massiven, aus ferromagnetischem Material bestehenden
Reaktionsschienen 8 Wirbelströme erzeugt, die
das Magnetschwebefahrzeug 1 abbremsen. 3 shows schematically the arrangement of two eddy current brakes according to the invention 23 on each of the two sides of the hovering stall 16 are arranged and the reaction rails 8th forming one gap each 7c face. During normal operation, the eddy current brakes are located 23 in an inactive state with respect to the reaction rails 8th , Emergency braking is required or an application of the eddy current brakes 23 desired for other reasons, then the eddy current brakes 23 according to the invention in such an active state with respect to the reaction rails 8th brought that in the direction of travel x of the magnetic levitation vehicle 1 in a preselected number and order alternating magnetic poles of one or the other polarity (north or south poles) the reaction rails 8th face. As a result, in the massive, consisting of ferromagnetic material reaction rails 8th Eddy currents generated by the magnetic levitation vehicle 1 decelerate.
4 und 5 zeigen
schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wirbelstrombremse 23. Diese enthält gemäß 4 ein
Gehäuse- oder Rahmenteil 24, das zur Reaktionsschiene 8 hin
offen ist, sich in Fahrtrichtung x des hier nicht dargestellten
Fahrzeugs 1 erstreckt und mit diesem fest verbunden ist.
In dem Rahmenteil 24 ist wenigstens ein Bremsmagnet 25 montiert.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl derartiger Bremsmagnete 25 in
das Rahmenteil 24 eingebaut, wobei die Bremsmagnete 25 in
Fahrtrichtung x hintereinander angeordnet sind und der Reaktionsschiene 8 zugewandte
Polflächen mit in Fahrtrichtung x abwechselnd entgegengesetzten
Polaritäten aufweisen. 4 and 5 schematically show an embodiment of the eddy current brake according to the invention 23 , This contains according to 4 a housing or frame part 24 that to the reaction rail 8th is open, in the direction of travel x of the vehicle, not shown here 1 extends and is firmly connected to this. In the frame part 24 is at least a brake magnet 25 assembled. Preferably, a plurality of such brake magnets 25 in the frame part 24 installed, the brake magnets 25 are arranged in the direction of travel x in succession and the reaction rail 8th facing pole faces having in the direction of travel x alternately opposite polarities.
Gemäß 5 enthält
ein Bremsmagnet 25 einen z. B. Weicheisenkern 26 mit
zwei seitlichen, stabförmigen Schenkeln 26a und 26b,
die an ihren einen Enden durch einen vorzugsweise aus Samarium-Kobalt
od. dgl. bestehenden Permanentmagneten 27 miteinander verbunden
sind. Der Permanentmagnet 27 ist so ausgerichtet, dass
das freie Ende des einen Schenkels 26a z. B. aus einer
Polfläche 26c in Form eines magnetischen Nordpols
N und das freie Ende des anderen Schenkels 26b aus einer
Polfläche in Form eines magnetischen Südpols S
steht, wobei die Polaritäten natürlich auch vertauscht
werden können. Die Polflächen 26c stehen
analog zu 3 der Reaktionsschiene 8 unter
Bildung des Spalts 7c gegenüber und liegen vorzugsweise
in einer gemeinsamen, zur Reaktionsschiene 8 parallelen Ebene.According to 5 contains a brake magnet 25 a z. B. soft iron core 26 with two lateral, rod-shaped thighs 26a and 26b , the od at one end by a preferably of samarium cobalt. Like. Existing permanent magnet 27 connected to each other. The permanent magnet 27 is oriented so that the free end of the one leg 26a z. B. from a pole surface 26c in the form of a magnetic north pole N and the free end of the other leg 26b from a pole face in the form of a magnetic south pole S, the polarities can of course be reversed. The pole faces 26c are analogous to 3 the reaction rail 8th forming the gap 7c opposite and are preferably in a common, to the reaction rail 8th parallel plane.
Die
Wirbelstrombremse 23 weist ferner Mittel zur Aktivierung
und Deaktivierung der Bremsmagnete 25 auf. Diese Mittel
enthalten insbesondere elektromagnetische Steuer wicklungen, die
dazu geeignet sind, in einem erregten, von Strom durchflossenen Zustand
die durch die Permanentmagnete 27 erzeugte Magnet- bzw.
Bremskraft zu schwächen, zu kompensieren oder im oberen
Geschwindigkeitsbereich, in dem die Lineargeneratoren ausreichend
Energie generieren, durch Umkehr der Durchflutungsrichtung in den
Steuerwicklungen die Magnet- bzw. Bremskraft zu verstärken,
alternativ im entregten, d. h. stromlosen Zustand das Magnetfeld
der Permanentmagnete gar nicht zu schwächen und dadurch die
Magnet- bzw. Bremskraft, generiert durch die Permanentmagnete, voll
wirksam werden zu lassen, so dass kein bemerkenswerter Energiebedarf
aus dem Bordnetz entsteht. Zu diesem Zweck sind z. B. die beiden
Schenkel 26a, 26b des Weicheisenkerns 26 mit
je einer Wicklung 28a, 28b umwickelt, die im normalen
Betrieb des Fahrzeugs 1 so von Gleichstrom durchflossen
ist, dass sie die von dem Permanentmagneten 27 im Bereich
der zugeordneten Polflächen 26c entwickelten Magnet-
und damit auch Bremskräfte schwächen oder völlig
kompensieren. Dadurch ist die Wirbelstrombremse 23 bei
normaler Fahrt im Wesentlichen unwirksam. Ist dagegen eine schnelle
Abbremsung des Fahrzeugs 1 erforderlich, dann werden die
Steuerwicklungen 28a, 28b bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
durch Umkehr der Richtung des sie durchfließenden Stroms
erregt, wodurch eine verstärkte Wirkung des Bremsmagneten
erzielt wird und bei niedrigeren Geschwindigkeiten zur Minimierung
des Bordenergiebedarfs ganz oder teilweise entregt, wodurch die
Magnet- und damit auch die Bremskraft des Permanentmagneten (Bremsmagneten 25)
ganz oder teilweise wirksam wird.The eddy current brake 23 further comprises means for activating and deactivating the brake magnets 25 on. These means include in particular electromagnetic control windings, which are adapted to, in an energized energized state passing through the permanent magnets 27 to weaken generated magnetic or braking force to compensate or in the upper speed range, in which the linear generators generate sufficient energy to reverse by reversing the direction of flux in the control windings to strengthen the magnetic or braking force, alternatively in the de-energized, ie de-energized state, the magnetic field Permanent magnets not to weaken and thereby the magnetic or braking force generated by the permanent magnets, to be fully effective, so that no remarkable energy needs from the electrical system. For this purpose, z. B. the two legs 26a . 26b of the soft iron core 26 with one winding each 28a . 28b wrapped in the normal operation of the vehicle 1 so DC is traversed by that of the permanent magnet 27 in the area of the associated pole faces 26c weaken or completely compensate magnetic and thus also braking forces developed. This is the eddy current brake 23 during normal driving essentially ineffective. On the other hand, is a quick deceleration of the vehicle 1 required, then the control windings 28a . 28b At high speeds by reversing the direction of the current flowing through them energized, whereby an increased effect of the brake magnet is achieved and at lower speeds to minimize the energy demand Bordenergieb completely or partially de-energized, whereby the magnetic and thus the braking force of the permanent magnet (brake magnet 25 ) becomes fully or partially effective.
Ein
Vorteil der beschriebenen Bremsmagnete 25 besteht darin,
dass sie in einem Notfall, der mit einem totalen Ausfall der elektrischen
Energie verbunden ist, voll wirksam werden, ohne dass irgendwelche
Tätigkeiten erforderlich sind, und dadurch eine "sichere"
Abbremsung des Fahrzeugs 1 bewirken. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass die Möglichkeit besteht, die Steuerwicklungen 28a, 28b mit Hilfe üblicher
Steuer- und Regeleinheiten dosiert mit Strom variabler Polarität
zu versorgen. Dadurch kann das Feld der Permanentmagnete 27 je
nach Bedarf verstärkt, teilweise geschwächt oder
ganz unwirksam gemacht, damit die Bremskraft je nach Bedarf ganz oder
teilweise wirksam oder unwirksam gemacht und, solange die Bordnetze
des Fahrzeugs 1 über genügend Energie
verfügen, das Fahrzeug 1 gezielt mehr oder weniger
schnell abgebremst werden, beispielsweise um es am nächsten
folgenden, längs des Fahrwegs 2 eingerichteten
Haltepunkt zum Stillstand zu bringen. Im Übrigen können
zur Erregung bzw. Entregung der Steuerwicklungen 28a, 28b z.
B. Einrichtungen dienen, die analog auch zur Steuerung bzw. Regelung
der Trag- und Fährmagnete 5 bzw. 9 (1)
verwendet werden und z. B. als 2-Quadranten- oder 4-Quadranten-Stromsteller
aufgebaut sind.An advantage of the described brake magnets 25 is that they become fully effective in an emergency associated with a total loss of electrical energy without requiring any activities, and thereby a "safe" deceleration of the vehicle 1 cause. Another advantage is that the possibility there is the tax windings 28a . 28b supplied with the help of conventional control units dosed with power of variable polarity. This allows the field of permanent magnets 27 amplified as needed, partially weakened or made completely ineffective, so that the braking force as needed fully or partially made effective or ineffective and as long as the vehicle electrical system of the vehicle 1 have enough energy, the vehicle 1 be slowed down more or less quickly, for example, it next, along the track 2 to halt the established breakpoint. Incidentally, to excite or de-energize the tax windings 28a . 28b z. B. facilities serve the analog also for the control or regulation of the support and Fährmagnete 5 respectively. 9 ( 1 ) are used and z. B. are constructed as 2-quadrant or 4-quadrant power controller.
Zur
Reduzierung des Energieverbrauchs durch die Steuerwicklungen 28a, 28b werden
diese vorzugsweise aus Kupfer hergestellt.To reduce energy consumption through the control windings 28a . 28b these are preferably made of copper.
Die
Bremsmagnete 25 können in an sich beliebiger Weise
mit Permanentmagneten und diesen zugeordneten Steuerwicklungen versehen
werden. Möglich wäre es z. B., wie in 6 angedeutet
ist, einen insgesamt U-förmigen Weicheisenkern zu verwenden,
der zwei mit Steuerwicklungen 29a, 29b versehene
Schenkel 30a, 30b aufweist, deren der Reaktionsschiene 8 zugewandte
Polflächen von an ihnen befestigten oder in sie eingelassenen
Permanentmagneten 31a, 31b gebildet sind. Die
Schenkel 30a, 30b sind vorzugsweise durch ein
Weicheisenjoch 32 analog zu 5 zu einer
U-förmigen Konstruktion zusammengefasst.The brake magnets 25 can be provided in any manner with permanent magnets and associated control windings. It would be possible z. B., as in 6 is suggested to use an overall U-shaped soft iron core, the two with control windings 29a . 29b provided thighs 30a . 30b having, whose the reaction rail 8th facing pole faces of attached to them or embedded in them permanent magnet 31a . 31b are formed. The thigh 30a . 30b are preferably by a soft iron yoke 32 analogous to 5 summarized to a U-shaped construction.
Wie 4 zeigt,
kann es weiter zweckmäßig sein, die Bremsmagnete 25 mit
Hilfe von Federn 33 in einer gegenüber der Reaktionsschiene 8 etwas
zurückgezogenen Position zu halten, in der ihre der Reaktionsschiene 8 zugewandten
Polflächen 26c einen größeren
Spalt 7c bilden, als im Bremsfall erwünscht ist.
Das kann vorteilhaft sein, um die von den Bremsmagneten 25 auf
die Reaktionsschiene 8 ausgeübten Normalkräfte
zu reduzieren. Im Bremsfall und bei entregten Steuerwicklungen könnten
die Bremsmagnete 25 dann gegen die Federkraft bis zur Berührung
an die Reaktionsschiene 8 herangezogen werden, wodurch
die Normalkräfte ihre Wirkung verlieren, um die Reaktionsschiene 8 und
deren Verankerungen vor zu starken mechanischen Belastungen zu schützen. Insbesondere
in diesem Fall kann es außerdem zweckmäßig
sein, die der Reaktionsschiene 8 zugewandten Polflächen
der Bremsmagnete 25 mit einer Beschichtung oder Gleitplatte 34 aus
einem gut gleitfähigen, verschleißarmen Material
zu versehen (4 bis 6). Geeignete
Materialien für diesen Zweck sind z. B. solche, die auch
für die Gleitpaarung Gleitfläche/Gleitkufe der
Magnetschwebebahn verwendet werden (z. B. DE-A-103 14 068 , DE-A-10 2004 028 948 ).
Abgesehen davon werden die Bremsmagnete 25 zur Vermeidung
von Zwängungen bei Kurvenfahrten und beim Durchfahren von
Kuppen oder Tälern vorzugsweise auf einem flexiblen Band 35,
insbesondere einem Stahlband montiert, das in 4 den
Boden des Rahmenteils 24 bilden könnte.As 4 shows, it may still be appropriate, the brake magnets 25 with the help of springs 33 in one opposite the reaction rail 8th to hold some withdrawn position in which their reaction rail 8th facing pole faces 26c a bigger gap 7c form, as is desirable in case of braking. This can be advantageous to those of the brake magnets 25 on the reaction rail 8th to reduce applied normal forces. In case of braking and de-energized control windings, the brake magnets could 25 then against the spring force until it touches the reaction rail 8th be used, whereby the normal forces lose their effect to the reaction rail 8th and their anchorages to protect against excessive mechanical loads. In particular, in this case, it may also be appropriate, that of the reaction rail 8th facing pole faces of the brake magnets 25 with a coating or sliding plate 34 from a good lubricious, low-wear material to provide ( 4 to 6 ). Suitable materials for this purpose are, for. For example, those that are also used for the sliding surface sliding surface / skid of the maglev train (z. DE-A-103 14 068 . DE-A-10 2004 028 948 ). Apart from that, the brake magnets 25 to avoid jolts when cornering and when driving through hills or valleys preferably on a flexible band 35 , in particular a steel band mounted in 4 the bottom of the frame part 24 could form.
Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Bremsmagneten ist in 7 dargestellt. Als Besonderheit
ist hier eine Einrichtung 36 zur aktiven Einstellung des
Spalts 7c zwischen den Bremsmagneten 25 und der
Reaktionsschiene 8 vorgesehen. Diese Einrichtung 36 enthält
einerseits die z. B. mechanische (Speicher-)Feder 33 entsprechend 4,
deren Enden mit dem Fahrzeug 1 oder dem starr mit diesem
verbundenen Rahmenteil 24 und einem zugeordneten Bremsmagneten 25 verbunden
sind. Andererseits enthält die Einrichtung 36 eine
Luftfeder 39 in Form einer pneumatischen Zylinder/Kolben-Anordnung,
deren Kolbenstange z. B. mit einer am Bremsmagneten 25 befestigten
Halterung 37 und deren Zylinder z. B. mit einer am Fahrzeug 1 oder
am Rahmenteil 34 befestigten Halterung 38 fest
verbunden ist und die einen in Richtung der Reaktionsschiene 8 (y-Richtung)
vor- und zurückschiebbaren, mit der Kolbenstange verbundenen
Kolben 40 aufweist. Während des normalen Betriebs
ist der Kolben 40 auf seiner von der Kolbenstange abgewandten
Seite so mit einem Druck P beaufschlagt, dass der Spalt 7c zwischen
der Reaktionsschiene 8 und dem Bremsmagneten 25 einen vergleichsweise
großen Ruhewert von z. B. 40 mm besitzt und die mechanische
Feder 33 in einem vorgespannten Zustand ist. Soll ein Bremsvorgang
eingeleitet werden, dann wird die Luftfeder 39 entlüftet mit
der Folge, dass sich die mechanische Feder 33 automatisch
entspannt, den Bremsmagneten 23 in Richtung der Reaktionsschiene 8 verschiebt
und dadurch den Spalt 7c auf einen reduzierten Arbeitswert von
z. B. 8 mm einstellt. Auch in diesem Fall kann die Anordnung so
getroffen sein, dass die Entlüftung der Luftfeder 39 und
damit die durch Verschiebung des Bremsmagneten 25 verursachte
Aktivierung der Wirbelstrom bremse 23 beim Zusammenbruch
der Bordenergie automatisch erfolgt, d. h. der Bremsvorgang sicher
eingeleitet wird. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass
aufgrund des vergleichsweise großen Ruhespalts 7c die
zur Inaktivierung der Bremsmagnete aufzuwendende Energie entsprechend
kleiner ist.A particularly advantageous embodiment of a brake magnet according to the invention is in 7 shown. As a special feature here is a device 36 to actively adjust the gap 7c between the brake magnets 25 and the reaction rail 8th intended. This device 36 contains on the one hand the z. B. mechanical (storage) spring 33 corresponding 4 whose ends are connected to the vehicle 1 or rigidly connected to this frame part 24 and an associated brake magnet 25 are connected. On the other hand, the device contains 36 an air spring 39 in the form of a pneumatic cylinder / piston assembly whose piston rod z. B. with one on the brake magnet 25 attached bracket 37 and their cylinder z. B. with one on the vehicle 1 or on the frame part 34 attached bracket 38 is firmly connected and the one in the direction of the reaction rail 8th (y-direction) forward and zurückschiebbaren, connected to the piston rod piston 40 having. During normal operation, the piston is 40 on its side facing away from the piston rod side so subjected to a pressure P, that the gap 7c between the reaction rail 8th and the brake magnet 25 a relatively large resting value of z. B. 40 mm and the mechanical spring 33 is in a prestressed state. If a braking process to be initiated, then the air spring 39 vented with the result that the mechanical spring 33 automatically relaxes the brake magnet 23 in the direction of the reaction rail 8th shifts and thereby the gap 7c to a reduced labor value of z. B. 8 mm. Also in this case, the arrangement may be made such that the venting of the air spring 39 and thus by shifting the brake magnet 25 caused activation of the eddy current brake 23 occurs automatically at the collapse of the on-board energy, ie the braking process is initiated safely. In addition, there is the advantage that due to the comparatively large Ruhespalts 7c the energy to be expended for deactivating the brake magnets is correspondingly smaller.
Den
beschriebenen Ausführungsbeispielen ist somit gemeinsam,
dass keine für die Sicherheit relevanten Anforderungen
an die Versorgung des Fahrzeugs 1 mit Bordenergie gestellt
werden, da ein Ausfall der Bordenergie stets zur "sicheren" Seite,
d. h. zur maximalen Bremsverzögerung führt.The described embodiments are thus common that no relevant to safety requirements for the supply of the vehicle 1 be set with on-board energy, as a failure of the on-board energy always leads to the "safe" side, ie the maximum braking delay.
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden
können. Das gilt insbesondere für die Zahl und
die Ausbildung der Brems- und Permanentmagnete, die im Einzelfall
pro Wirbelstrombremse 23 bzw. pro Bremsmagnet 25 vorgesehen
werden, sowie für die Zahl der pro Fahrzeug 1 vorhandenen
Wirbelstrombremsen 23. Weiter können andere als
die beschriebenen Aktivierungsmittel, z. B. einfache Schalter vorgesehen
werden, mittels derer der Strom durch die Steuerwicklungen lediglich ein-
und ausgeschaltet werden kann. Weiter ist es möglich, die
Bremsmagnete 25 durch eine z. B. in z-Richtung anstatt
in y-Richtung (4 und 7) erfolgende
Bewegung in den Wirkungsbereich der Reaktionsschiene 8 zu
bewegen. Außerdem braucht im Prinzip jede Wirbelstrombremse 23 nur
je einen Bremsmagneten 25 aufzuweisen. Zur Herbeiführung einer
hohen maximalen Bremskraft wäre es ferner möglich,
wenigstens zwei quer zur Fahrtrichtung, d. h. in z-Richtung übereinander
liegende Reihen von Bremsmagneten vorzusehen. Dies könnte
z. B. dadurch erfolgen, dass die beiden aus 5 und 6 ersichtlichen
Polflächen N und S nicht in x-Richtung hintereinander,
sondern in z-Richtung übereinander angeordnet werden. Abgesehen
davon könnten den Wirbelstrombremsen 23 andere
Reaktionsschienen 8 als die zugeordnet werden, die auch
für die Führfunktion benutzt werden, wobei diese
anderen Reaktionsschienen auch parallel zu xy-Ebenen liegende Wirkungsflächen
aufweisen könnten. Die Wirbelstrombremsen 23 würden
in diesem Fall in einer entsprechend gedrehten Lage montiert. Weiterhin
ist klar, dass die aus 7 ersichtliche Einrichtung durch
zahlreiche andere zweck mäßige Einrichtungen ersetzt
werden könnte. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die
Erfindung auch ein mit dem beschriebenen Fahrzeug 1 ausgerüstetes,
spurgebundenes Verkehrssystem umfasst, das aus einer Kombination wenigstens
einer, am Fahrzeug 1 angebrachten Wirbelstrombremse 23 und
wenigstens einer am Fahrweg 2 angebrachten Reaktionsschiene 8 derart
besteht, dass die Wirbelstrombremse 23 in einem inaktiven
Zustand eine vergleichsweise kleine oder gar keine und in einem
aktiven Zustand eine vorgewählte oder maximale Bremskraft
ausübt. Im Fall eines üblichen Rad/Schiene-System
könnten die Wirbelstrombremsen z. B. unterhalb der Fahrzeuge
montiert und im Bremsfall derart in einen aktiven Zustand gebracht werden,
dass sie mit den jetzt auch als Reaktionsschienen wirkenden Fahrschienen
zusammenwirken. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen
Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten
Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which multiply Way can be modified. This applies in particular to the number and design of the brake and permanent magnets, which in each case per eddy current brake 23 or per brake magnet 25 and the number of cars per vehicle 1 existing eddy current brakes 23 , Further, other than the described activating agents, for. B. simple switches are provided, by means of which the current through the control windings can only be switched on and off. It is also possible to use the brake magnets 25 by a z. B. in the z direction instead of in the y direction ( 4 and 7 ) movement into the range of action of the reaction rail 8th to move. In addition, in principle, every eddy current brake needs 23 only one brake magnet each 25 exhibit. To bring about a high maximum braking force, it would also be possible to provide at least two transversely to the direction of travel, ie in the z-direction superimposed rows of brake magnets. This could be z. B. take place in that the two out 5 and 6 apparent pole faces N and S are not arranged in the x-direction one behind the other, but in the z-direction one above the other. Apart from that could be the eddy current brakes 23 other reaction rails 8th are assigned as those that are also used for the guiding function, these other reaction rails could also have parallel to xy planes lying action surfaces. The eddy current brakes 23 would be mounted in this case in a corresponding rotated position. It is also clear that the 7 could be replaced by many other appropriate means. It should also be noted that the invention also relates to the vehicle described 1 equipped, track-bound transport system comprising a combination of at least one, on the vehicle 1 attached eddy current brake 23 and at least one on the track 2 attached reaction rail 8th such that the eddy current brake 23 in an inactive state a comparatively small or no and in an active state exerts a preselected or maximum braking force. In the case of a conventional wheel / rail system, the eddy current brakes z. B. mounted below the vehicles and be brought in the event of braking so in an active state that they interact with the now acting as reaction rails rails. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.
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C2 [0002] - DE 3917058 C2 [0002]
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