DE102020135044A1

DE102020135044A1 - Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn

Info

Publication number: DE102020135044A1
Application number: DE102020135044.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bögl; Bert Zamzow; Stefan Friess; Dominik Sippl; Peter Nagelmüller
Original assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Current assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-06-30
Also published as: TW202224982A; CN116829402A; WO2022144389A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Primäreinheit (2) einer Antriebsvorrichtung (1) einer Magnetschwebebahn mit einem Primärteil (38) eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, und einem Aktivteil (36) einer Trageinrichtung, wobei das Aktivteil (36) mindestens ein, insbesondere U-förmiges Joch (6), das mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel (7) und einen diese miteinander verbindenden Querabschnitt (8) umfasst, die zusammen einen Innenraum (41) des Jochs (6) ausbilden, sowie mindestens eine Spule (9) aufweist, und der Primärteil (38) des Linearmotors zumindest teilweise im Innenraum (41) des Jochs (6) angeordnet ist. Die zumindest eine Spule (9) ist an mindestens einem der Schenkel (7) des Jochs (6) angeordnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung (1) einer Magnetschwebebahn mit einer fahrzeugseitigen Primäreinheit (2) und einer Schienenanordnung (3). Ferner betrifft die Erfindung eine Magnetschwebebahn mit einem Fahrzeug (10), an dem eine Primäreinheit (2) einer Antriebsvorrichtung (1) angeordnet ist und einem Fahrweg (4), der eine Schienenanordnung (3) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn mit einem Primärteil eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, und einem Aktivteil einer Trageinrichtung, wobei das Aktivteil mindestens ein insbesondere U-förmiges Joch, das mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel und einen diese miteinander verbindenden Querabschnitt umfasst, die zusammen einen Innenraum des Jochs ausbilden, sowie mindestens eine Spule aufweist, und der Primärteil des Linearmotors zumindest teilweise im Innenraum des insbesondere U-förmigen Jochs angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn mit einer fahrzeugseitigen Primäreinheit und einer Schienenanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Magnetschwebebahn mit einem Fahrzeug, an dem eine Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung angeordnet ist und einem Fahrweg, der eine Schienenanordnung umfasst.
Linearmotoren sind im Stand der Technik vielfach bekannt. So ist aus der WO 2013/083757 A2 eine Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn bekannt, die eine gattungsgemäße Primäreinheit eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, aufweist. Die Antriebsvorrichtung weist einen Kurzstator-Linearmotor sowie eine Trageinrichtung auf, wobei die Trageinrichtung ein U-förmiges Joch, das zwei voneinander beabstandete Schenkel und einen diese miteinander verbindenden Querabschnitt umfasst, und eine elektromagnetische Spule aufweist. Die magnetische Spule ist an einem Querabschnitt des insbesondere U-förmigen Jochs angeordnet. Nachteilig daran ist, dass die Bauhöhe, also die Höhe der Primäreinheit, in Richtung der Längsachse der beabstandeten Schenkel und somit der Platzbedarf in diese Richtung sehr groß ist. Ferner wird durch eine derartige Anordnung das insbesondere U-förmige Joch nicht gekühlt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn zu schaffen, die sich durch eine geringe Bauhöhe und/oder verbesserte Kühlung auszeichnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Primäreinheit, eine Antriebsvorrichtung, und eine Magnetschwebebahn mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird eine Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn mit einem Primärteil eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, und einem Aktivteil einer Trageinrichtung. Bei der vorteilhaften Ausführung durch einen Kurzstator-Linearmotor befindet sich das mit Strom versorgte Primärteil des Linearmotors an dem Fahrzeug. Das technisch weniger aufwändige Sekundärteil des Linearmotors ist am Fahrweg angeordnet. Der Fahrweg ist daher im Gegensatz zu einem Langstator-Linearmotor, bei welchem das Primärteil an dem Fahrweg angeordnet ist, wesentlich kostengünstiger herzustellen. Der Primärteil des Linearmotors dient zum Antreiben eines Fahrzeugs der Magnetschwebebahn entlang eines Fahrwegs. Der Aktivteil der Trageinrichtung dient zum Schweben des Fahrzeugs der Magnetschwebebahn auf dem Fahrweg und/oder zur elektromagnetischen Seitenführung. Sowohl der Primärteil des Linearmotors als auch der Aktivteil der Trageinrichtung werden im bestimmungsgemäßen Gebrauch über das Fahrzeug mit Strom versorgt. Der Aktivteil der Trageinrichtung umfasst mindestens ein insbesondere U-förmiges Joch, mit mindestens zwei voneinander beabstandeten Schenkeln und einen diese Schenkel miteinander verbindenden Querabschnitt. Das Joch umfasst einen Innenraum. Dieser ist durch die beiden Schenkel und den Querabschnitt ausgebildet. Die beiden Schenkel und der Querabschnitt umrahmen hierfür den Innenraum vorzugsweise. In einem von den beiden Schenkeln und dem Querabschnitt nicht-umrahmten Umfangsabschnitt des Innenraums ist dieser vorzugsweise offen. Des Weiteren umfasst das Aktivteil zumindest eine Spule. Vorzugsweise umfasst das Aktivteil zumindest zwei Spulen. Die zumindest eine Spule ist im bestimmungsgemäßen Gebrauch, insbesondere zum Anheben, zum Schweben und/oder zur Seitenführung des Fahrzeugs, bestrombar. Das insbesondere U-förmige Joch ist vorteilhafterweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Durch das Beaufschlagen der zumindest einen Spule mit Strom wird eine elektromagnetische Wirkung erzeugt. Die elektromagnetische Wirkung kann zum Schweben des Fahrzeugs der Magnetschwebebahn auf dem Fahrweg und/oder zur Seitenführung des Fahrzeugs führen. Der Primärteil des Linearmotors ist zumindest teilweise, insbesondere in einer Querschnittsansicht des Primärteils, im Inneren bzw. im Innenraum des insbesondere U-förmigen Jochs angeordnet. Die zumindest eine Spule ist an einem der beiden Schenkel des insbesondere U-förmigen Jochs angeordnet. Vorzugsweise ist jedem der beiden Schenkel eine Spule zugeordnet. Durch diese seitlich nach außen in den Bereich der Schenkel geführte Anordnung der zumindest einen Spule ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise in Richtung der Längsachse der Schenkel bzw. in einer Hochrichtung der Primäreinheit. Ferner ergibt sich aus dieser Anordnung ein sehr materialsparendes Befestigungssystem zwischen Primärteil des Linearmotors und dem Aktivteil der Trageinrichtung.
Vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Primärteil des Linearmotors und dem Aktivteil der Trageinrichtung ein Kühlkörper angeordnet ist. Da sowohl der Primärteil des Linearmotors als auch der Aktivteil der Trageinrichtung mit Strom versorgt werden, wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Dadurch, dass die zumindest eine Spule, insbesondere beide Spulen, im Bereich der Schenkel des insbesondere U-förmigen Jochs angeordnet sind, kann der freigewordene Bauraum vom Kühlkörper genutzt werden. Vorteilhafterweise kann der Kühlkörper somit sowohl am Primärteil als auch am Aktivteil angeordnet und/oder mit diesen in Berührungskontakt gebracht werden. Hierdurch können mit dem einen Kühlkörper beide Teile, nämlich Primärteil und Aktivteil, gekühlt werden. Vorteilhafterweise kann somit die Kühlung der Primäreinheit konstruktiv einfach verbessert werden. Der Kühlkörper zwischen dem Primärteil und dem Aktivteil hat den Vorteil, diese Wärme abzuführen.
Vorzugsweise weist der Kühlkörper eine erste Kühlfläche zum Kühlen des Primärteils des Linearmotors und/oder eine zweite Kühlfläche zum Kühlen des Aktivteils der Trageinrichtung auf.
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Kühlfläche zum Kühlen des Primärteils mit dem Primärteil in Kühlverbindung steht und/oder wenn die zweite Kühlfläche zum Kühlen des Jochs mit dem Querabschnitt des Jochs in Kühlverbindung steht. Hierdurch kann sowohl für das Primärteil als auch für das Joch auf konstruktiv einfache sowie kompakte weise eine effektive sowie effiziente Kühlung bewirkt werden.
Auch ist es von Vorteil, wenn die erste Kühlfläche des Kühlkörpers, insbesondere unmittelbar, an dem Primärteil des Linearmotors und/oder die zweite Kühlfläche des Kühlkörpers, insbesondere unmittelbar, an dem Querabschnitt des insbesondere U-förmigen Jochs des Aktivteils der Trageinrichtung anliegt. So ist ein gleichzeitiges Kühlen des Primärteils des Linearmotors und des Aktivteils der Trageinrichtung mit vorzugsweise einem Kühlkörper möglich. Die Verwendung eines Kühlerkörpers sowohl für den Primärteil des Linearmotors, als auch für den Aktivteil der Trageinrichtung hat zusätzlich positiven Einfluss auf die kompakte Bauweise der Primäreinheit.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die zumindest eine Spule im Bereich eines Endes eines Schenkels angeordnet ist, im Wesentlichen bündig mit dem Ende des Schenkels des insbesondere U-förmigen Jochs abschließt und/oder sich über die komplette Höhe bzw. Länge des Schenkels erstreckt. Auf diese Weise ist ein möglichst hoher Wirkungsgrad gewährleistet. Zudem ist bei einer Erstreckung der Spule über die komplette Höhe bzw. Länge des Schenkels eine sehr einfache und wenig kostenintensive Befestigung untereinander realisierbar.
Vorteilhaft ist es, wenn der Kühlkörper einen Grundkörper und einen Deckel umfasst. Hierdurch kann unabhängig voneinander jeweils für den Grundkörper und/oder den Deckel die kostengünstigste und/oder am besten geeignetste Herstellungsmethode gewählt werden. Vorzugsweise weist der Grundkörper hierbei die erste Kühlfläche und/oder der Deckel die zweite Kühlfläche auf. Ebenso ist es vorstellbar, dass der Grundkörper die zweite Kühlfläche und/oder der Deckel die erste Kühlfläche aufweist.
Vorteile bringt es mit sich, wenn der Grundkörper und/oder der Deckel des Kühlkörpers einen ersten und/oder einen zweiten Kühlkanal aufweist. Vorzugsweise ist zwischen diesen beiden Kühlkanälen ein Verbindungsbereich angeordnet. Durch diesen Verbindungsbereich wird ein optimaler Kühlmittelfluss vom ersten zum zweiten Kühlkanal gefördert. Ferner wird der Wärmeübergang gesteigert.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn im Verbindungsbereich Stege angeordnet sind. So kann durch diese Stege der Wärmeübergang weiter gesteigert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn am ersten Kühlkanal wenigstens ein Einlass und/oder am zweiten Kühlkanal wenigstens ein Auslass angeordnet ist. So kann durch den Einlass eine kühle Flüssigkeit in den Kühlkörper einströmen. Diese Flüssigkeit wird im Kühlkörper erwärmt und kann durch den Auslass wieder ausströmen. Die dadurch abgeführte Energie führt zu einer Kühlwirkung der Primäreinheit.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn zwischen dem Grundkörper und dem Deckel des Kühlkörpers ein Hohlraum gebildet ist. Der Hohlraum ist insbesondere zur Aufnahme der Flüssigkeit zum Wärmeabtransport gebildet.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Kühlkörper und/oder das insbesondere U-förmige Joch zumindest eine Aussparung aufweist, durch die vorzugsweise der Primärteil des Linearmotors ragt. Diese Aussparung kann sowohl durchgängig, als auch teildurchgängig ausgeführt sein. So kann das Aktivteil der Trageinrichtung mit dem Primärteil des Linearmotors und/oder dem Kühlkörper stabil verbunden werden.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Primäreinheit ein Wärmeleitelement umfasst, das zwischen dem Kühlkörper und dem Primärteil des Linearmotors angeordnet ist. Hierdurch kann der Wärmeübergang vom Primärteil zum Kühlkörper gesteigert und trotzdem eine kompakte Bauweise beibehalten werden. Ferner können durch das Wärmeleitelement schwer zugängliche Bereiche am Primärteil mit dem Kühlkörper verbunden werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Primärteil des Linearmotors mit zumindest einer Wicklung in zumindest einem Eisenkern versehen ist. Der Eisenkern weist in bekannter Weise eine Vielzahl von aneinander angeordneten Blechen auf. Die Bleche weisen Nuten auf, in welchen die Wicklung für den Linearmotor angeordnet ist.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der Primärteil des Linearmotors in einem Gehäuse angeordnet ist. So ist gewährleistet, dass sich dieser nicht durch andere naheliegende elektrische Systeme, insbesondere dem Aktivteil der Trageinrichtung, beeinflussen lässt. Das Gehäuse, das vorzugsweise aus nicht oder kaum magnetisierbaren Metall besteht, schirmt wenigstens zwei Systeme ausreichend voneinander ab.
Vorgeschlagen wird ferner eine Antriebsvorrichtung einer Magnetschwebebahn mit einer fahrzeugseitigen Primäreinheit und einer Schienenanordnung. Die Primäreinheit ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Vorgeschlagen wird auch eine Magnetschwebebahn mit einem Fahrzeug, an dem eine Primäreinheit einer Antriebsvorrichtung angeordnet ist, und einem Fahrweg, der eine Schienenanordnung umfasst. Die Antriebsvorrichtung ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn mehrere Module, welche vorzugsweise einen oder mehrere Linearmotoren mit deren Primärteil/-en und/oder einen oder mehrere Trageinrichtungen mit deren Aktivteil/-en umfassen, an dem Fahrzeug angeordnet sind.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Module einen oder mehrere Kühlkörper aufweisen, welcher insbesondere gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Module über wenigstens einen Kühlkreislauf miteinander verbunden sind. Der wenigstens eine Kühlkreislauf umfasst vorzugsweise wenigstens einen Wärmetauscher und/oder ein Förderelement, insbesondere eine Pumpe. Hierdurch ist eine optimale Wärmeabgabe an die Umgebung gewährleistet.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine Antriebsvorrichtung mit einer Primäreinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und einer Schienenanordnung,
2 einen Querschnitt durch eine Primäreinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die mit der in 1 dargestellten Schienenanordnung korrespondierend ausgebildet sein kann,
3 einen Querschnitt durch eine Primäreinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, die mit der in 1 dargestellten Schienenanordnung korrespondierend ausgebildet sein kann,
4a einen Querschnitt durch einen Kühlkörper der in 1, 2 und/oder 3 dargestellten Primäreinheit,
4b einen Längsschnitt des in 4a dargestellten Kühlkörpers in einer Draufsicht,
5 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit mehreren Modulen und
6 eine schematische Darstellung mehrerer Module in einem Kühlkreislauf.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine Antriebsvorrichtung 1 einer Magnetschwebebahn mit einer Primäreinheit 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und einer Schienenanordnung 3. Sowohl die Primäreinheit 2 als auch die Schienenanordnung 3 weisen jeweils Bestandteile eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, und einer Trageinrichtung auf. Der Linearmotor dient zum Fortbewegen eines schematisch in 5 dargestellten Fahrzeugs 10. Die Trageinrichtung hat den Zweck, das Fahrzeug 10 anzuheben und in einem Schwebezustand zu halten. Zusätzlich kann die Trageinrichtung zur Seitenführung des Fahrzeugs 10 ausgebildet sein. Die Primäreinheit 2 ist hierbei der aktive, d.h. mit Strom versorgte Teil der Antriebsvorrichtung 1. Die Schienenanordnung 3 ist der passive, d.h. auf die Primäreinheit 2 reagierende Teil der Antriebsvorrichtung 1.
An einem Fahrweg 4 der Schienenanordnung 3 ist ein Passivteil 37 der Trageinrichtung befestigt. Der Passivteil 37 der Trageinrichtung weist eine Reaktionsschiene 5 auf. Die Reaktionsschiene 5 ist U-förmig ausgebildet. Die freien Schenkel der Reaktionsschiene 5 erstrecken sich in z-Richtung, d.h. im bestimmungsgemäßen Gebrauch in Hochrichtung.
Ein Aktivteil 36 der Trageinrichtung umfasst ein insbesondere U-förmiges Joch 6. Das insbesondere U-förmige Joch 6 umfasst zwei voneinander, insbesondere in Querrichtung der Primäreinheit 2, beabstandete Schenkel 7 und einen diese miteinander verbindenden Querabschnitt 8. Das Joch 6 weist einen Innenraum 41 auf. Dieser ist durch die beiden Schenkel 7 und den Querabschnitt 8 ausgebildet. Die beiden Schenkel 7 und der Querabschnitt 8 umrahmen hierfür den Innenraum 41. In einem von den beiden Schenkeln 7 und dem Querabschnitt 8 nicht-umrahmten oberen Abschnitt des Innenraums 41 ist dieser offen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Joch 6, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in einer Querschnittansicht U-förmig ausgebildet ist. Ferner weist der Aktivteil 36 der Trageinrichtung zumindest ein Spule 9 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Aktivteil 36 zwei Spulen 9, so dass sich die nachfolgende Beschreibung im Wesentlichen auf diese zumindest zwei Spulen 9 bezieht. In einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Aktivteil 36 aber auch nur eine Spule 9 aufweisen. In diesem Fall ist die nachfolgende Beschreibung in analoger Art und Weise auch auf nur eine Spule 9 zu lesen.
Die beiden Schenkel 7 weisen jeweils ein Ende 40 auf. Die beiden Spulen 9 sind jeweils an einem der beiden Schenkel 7 angeordnet und/oder um diesen gewickelt. Durch die Beaufschlagung dieser beiden Spulen 9 mit Strom, entsteht eine elektromagnetische Kraft, welche zu einer Anziehung des Aktivteils 36 zum Passivteil 37 der Trageinrichtung führt. Der Aktivteil 36 der Trageinrichtung wirkt hierbei auf die Reaktionsschiene 5. Der Aktivteil 36 ist somit der aktive Bestandteil und der Passivteil 37 der passive Bestandteil der Trageinrichtung. Der Passivteil 37 reagiert hierbei auf den mit Strom versorgten Aktivteil 36. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen, enden die Spulen und/oder erstrecken sich jeweils bis in den Bereich eines Endes 40 des jeweiligen Schenkels 7. Die Spulen 9 können je nach Anwendungsfall ebenso im Wesentlichen bündig mit den Enden 40 des jeweiligen Schenkels 7 abschließen und/oder sich über die komplette Höhe der Schenkel 7 erstrecken, wie beispielsweise in 3 dargestellt.
Ist der Aktivteil 36 der Trageinrichtung an einem Fahrzeug 10 (vgl. 5) und der Passivteil 37 am Fahrweg 4 angeordnet, kann durch eine entsprechend große Anziehungskraft ein Schwebezustand des Fahrzeugs 10 hergestellt werden. Die Anziehungskraft ist dabei so geregelt, dass das Fahrzeug 10 vom Fahrweg 4 abhebt. Andererseits erfährt der Aktivteil 36 keine Berührung mit dem Passivteil 37 der Trageinrichtung.
Innerhalb des Passivteils 37 und des Aktivteils 36 der Trageinrichtung ist ein Linearmotor, insbesondere ein Linearmotor, angeordnet. Der Linearmotor weist einen Sekundärteil 39 und einen Primärteil 38 auf. Der Sekundärteil 39 ist am Passivteil 37, insbesondere an der Reaktionsschiene 5, der Trageinrichtung angeordnet. Der Sekundärteil 39 weist eine Reaktionsplatte 11, vorteilhafterweise bestehend aus Aluminium, und/oder eine Eisenplatte 12 auf. Die Eisenplatte 12 gewährleistet den magnetischen Rückfluss. Der Primärteil 38 des Linearmotors, welcher insbesondere im und/oder am Aktivteil 36 der Trageinrichtung angeordnet ist, umfasst einen Eisenkern 13 und eine Vielzahl von Wicklungen 14, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine dargestellt ist. Werden die Wicklungen bestromt, so wird ein Vortrieb in x-Richtung generiert.
Ist der Primärteil 38 des Linearmotors an dem Fahrzeug 10 (vgl. 5) und der Sekundärteil 39 am Fahrweg 4 angeordnet, kann durch deren Reaktion ein Vortrieb des Fahrzeugs 10 resultieren.
Um eine Überhitzung der Primäreinheit 2 zu vermeiden, ist zwischen dem Aktivteil 36 der Trageinrichtung und dem Primärteil 38 des Linearmotors ein Kühlkörper 15 angeordnet. Um eine möglichst große Wärmeabfuhr zu gewährleisten, weist der Kühlkörper 15 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste Kühlfläche 16, welche vorzugsweise unmittelbar am Primärteil 38 anliegt und eine zweite Kühlfläche 17, welche vorzugsweise unmittelbar am Sekundärteil 39 anliegt, auf. Um mögliche Bauteilunebenheiten und Toleranzen auszugleichen und/oder einen besseren Wärmefluss zu bewirken, können zusätzlich Mittel, wie beispielsweise Wärmeleitpasten oder -pads, zwischen dem Kühlkörper 15 und dem benachbarten Bauteil, insbesondere dem Primärteil 38 und/oder dem Sekundärteil 39, angeordnet sein.
In 2 ist ein Querschnitt durch die Primäreinheit 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Primäreinheit 2 kann mit der in 1 dargestellten Schienenanordnung 3 interagieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eingegangen. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Spulen 9 des Aktivteils 36 der Trageinrichtung im Wesentlichen über die komplette Höhe der Schenkel 7. Die mögliche Höhe der Spulen 9 kann dabei durch notwendige Befestigungselemente und/oder vorhandene Radien am insbesondere U-förmigen Joch 6 begrenzt sein. Zur Befestigung der Sputen 9 ist im gezeigten Anwendungsbeispiel am Ende 40 der Schenkel 7 ein Befestigungsmittel 18, insbesondere eine Befestigungsplatte, angeordnet. Die vorstehend in Bezug auf 1 und nachfolgend in Bezug auf 3 beschriebenen Spulen 9 können ebenfalls mit solchen Befestigungsmittel 18, insbesondere einer Befestigungsplatte, am insbesondere U-förmigen Joch 6 befestigt sein.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 15 im Detail dargestellt. Der in 1 nur schematisch dargestellte Kühlkörper 15 könnte wie in 2, 3, 4a und 4b dargestellt und beschrieben ausgebildet sein. Gleiches trifft auf die nachfolgend beschriebenen Kühlkörper 15 zu.
Gemäß 2, 3, 4a und 4b weist der Kühlkörper 15 einen Grundkörper 19 und einen Deckel 20 auf. Dadurch kann für den Grundkörper 19 und den Deckel 20 eine unterschiedliche, für die jeweilige Form geeignete Herstellungsmethode gewählt werden. Im gezeigten Anwendungsbeispiel weist der Grundkörper 19 die erste Kühlfläche 16 und der Deckel 20 die zweite Kühlfläche 17 auf. Zur Förderung der Kühlflüssigkeit weist der Grundkörper 19 einen ersten Kühlkanal 21 und einen zweiten Kühlkanal 22 auf. Die beiden Kühlkanäle 21, 22 erstrecken sich gemäß 2 und 3 jeweils zu beiden Seiten des Eisenkerns 13 in Längsrichtung der Primäreinheit 2, die abbildungsgemäß der x-Richtung entspricht. Zwischen diesen beiden Kühlkanälen 21, 22 ist ein Verbindungsbereich 23 ausgebildet, welcher zur Beförderung der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Der Verbindungsbereich 23 weist mehrere kleine Kühlkanäle auf, die voneinander vorzugsweise durch Stege 24 abgetrennt sind. Durch die kleinen Kühlkanäle strömt die Kühlflüssigkeit und kühlt so über die erste Kühlfläche 16 am Grundkörper 19 den Primärteil 38 des Linearmotors sowie zusätzlich über die zweite Kühlfläche 17 am Deckel 20 das Aktivteil 36 der Trageinrichtung. Zwischen dem Grundkörper 19 und dem Deckel 20 ist ein Hohlraum gebildet, welcher zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit dient. Der Grundkörper 19 und der Deckel 20 sind hierfür vorzugweise so ausgebildet und miteinander verbunden, dass der gebildete Hohlraum flüssigkeits- und/oder gasdicht ist.
Wie insbesondere aus 2, 3 und 4b hervorgeht, weist das insbesondere U-förmige Joch 6 und/oder der Kühlkörper 15 eine Aussparung 25 auf. Durch die Aussparung 25 ragt der Eisenkern 13 des Primärteils 38. Im gezeigten Anwendungsbeispiel wird der Eisenkern 13 auf der gegenüberliegenden Seite mit dem insbesondere U-förmigen Joch 6 über ein Haltemittel 26, insbesondere eine Halteschale, gehalten. Dadurch sind der Primärteil 38 des Linearmotors, das Aktivteil 36 der Trageinrichtung und der Kühlkörper 15 fest miteinander verbunden.
3 zeigt einen Querschnitt durch die Primäreinheit 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Primäreinheit 2 mit der in 1 dargestellten Schienenanordnung 3 interagieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zu den in 1 und/oder 2 dargestellten Ausführungsbeispielen in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale. Nachfolgend wir im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen eingegangen.
Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das insbesondere U-förmige Joch 6 mehrteilig ausgebildet. So weist das insbesondere U-förmige Joch 6 einen Querabschnitt 8 und zwei Schenkel 7 auf, welche voneinander getrennt werden können. Die Spulen 9 des Aktivteils 36 der Trageinrichtung erstrecken sich im Wesentlichen über die komplette Höhe der Schenkel 7. Die Spulen 9 sind im Wesentlichen bündig mit den Enden 40 der jeweiligen Schenkel 7 des insbesondere U-förmigen Jochs 6. Die vorstehend in Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Spulen 9 können ebenfalls, wie in diesem Anwendungsbeispiel gezeigt, im Wesentlichen mit den Enden 40 der Schenkel 7 des insbesondere U-förmigen Jochs 6 bündig und/oder über die komplette Höhe der Schenkel 7 angeordnet sein.
Die mehrteilige Ausführung hat den Vorteil, dass fertigungstechnisch mehr Freiheiten gegeben sind. So ist an der Verbindungsstelle zwischen dem Querabschnitt 8 und den Schenkeln 7 kein Radius notwendig. Dies führt zur Erhöhung der möglichen Höhe der Spulen 9. Auch die in 1 und 2 dargestellten insbesondere U-förmigen Jochs 6 könnten mehrteilig ausgebildet sein.
Der in 3 dargestellte Kühlkörper 15 ist ähnlich zu dem in 2 dargestellten Kühlkörper 15 mit einem Grundkörper 19 und einem Deckel 20 ausgeführt. Zusätzlich ist jedoch ein Wärmeleitelement 27 zwischen dem Grundkörper 19 des Kühlkörpers 15 und dem Eisenkern 13 des Primärteils 38 des Linearmotors angeordnet. Dieses Wärmeleitelement 27 verbessert die Wärmeleitung zwischen dem Primärteil 38 des Linearmotors und dem Kühlkörper 15. Dieser Effekt wird zusätzlich verstärkt, wenn wie in vorliegendem Anwendungsbeispiel das Wärmeleitelement 27 den Primärteil 38 des Linearmotors direkt mit den beiden seitlich vom Primärteil 38 angeordneten Kühlkanälen 21, 22 wärmeleitend verbindet. Dies führt zu einer direkten thermischen Koppelung des Primärteils 38 des Linearmotors mit der Kühlflüssigkeit, insbesondere im Bereich der beiden Kühlkanäle 21, 22. Die in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele können ebenfalls ein solches Wärmeleitelement 27 aufweisen.
Wie aus 3 hervorgeht, ist der Primärteil 38 des Linearmotors in einem Gehäuse 28 angeordnet. Das Gehäuse 28 umschließt die Wicklungen 14 und den Eisenkern 13 seitlich und/oder an der dem Kühlkörper 15 abgewandten Oberseite. An der dem Kühlkörper 15 zugewandten Unterseite ist das Gehäuse 28 durch den Kühlkörper 15 verschlossen. So bildet das Gehäuse 28 zusammen mit dem Kühlkörper 15, insbesondere mit dessen Grundkörper 19, eine geschlossene Einheit. Der dabei entstehende Raum zwischen Eisenkern 13, Wicklung 14 und dem Gehäuse 28 kann mit einer Masse, beispielsweise Harz oder Silikon, ausgefüllt sein.
Wie auch in 2 weisen bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das insbesondere U-förmige Joch 6 und der Kühlkörper 15 die Aussparung 25 auf, durch die der Eisenkern 13 des Primärteils 38 ragt. Im Gegensatz zu 2 ist die Aussparung 25 im insbesondere U-förmigen Joch 6 nicht durchgängig ausgeführt. Dies hat zur Folge, dass das Haltemittel 26 aus 2 nicht benötigt wird, um eine Verbindung zwischen dem Primärteil 38 des Linearmotors, dem Aktivteil 36 der Trageinrichtung und dem Kühlkörper 15 zu schaffen.
4a zeigt einen Querschnitt und 4b einen Längsschnitt in der Draufsicht des in 3 dargestellten Kühlkörper 15. Dieser Kühlkörper 15 könnte aber auch bei den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet werden. Der Kühlkörper 15 ist, wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen, mit einem Grundkörper 19 und einem Deckel 20 ausgeführt. Zur Förderung der Kühlflüssigkeit weist der Grundkörper 19 den ersten Kühlkanal 21 und den zweiten Kühlkanal 22 auf. Die Kühlkanäle 21, 22 erstrecken sich jeweils in Längsrichtung der Primäreinheit 2, die abbildungsgemäß der x-Richtung entspricht. Zwischen diesen beiden Kühlkanälen 21, 22 ist ein Verbindungsbereich 23 angeordnet, welcher insbesondere zur Aufnahme und/oder Beförderung der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Um eine möglichst große Kontaktfläche zu schaffen und eine mehrfache Umlenkung der Kühlflüssigkeit zu erreichen, sind im Verbindungsbereich 23 Stege 24 angeordnet. Diese können, wie in der 4b gezeigt, als einzelne Stege 24 ausgebildet sein und so eine ungezwungene Umströmung schaffen. Ebenso können die Stege 24 auch labyrinthartig ausgebildet sein und so eine Durchströmung zwischen den einzelnen Stegen 24 erzwingen.
Zum Einströmen der Kühlflüssigkeit in den Kühlkörper 15 ist am ersten Kühlkanal 21 ein Einlass 29 angeordnet. Zum Ausströmen der Kühlflüssigkeit ist am zweiten Kühlkanal 22 ein Auslass 30 angeordnet. So kann vom Einlass 29 stets Kühlflüssigkeit mit einer geringen Temperatur einströmen. Nach erfolgter Durchströmung des Kühlkörpers 15 kann die Kühlflüssigkeit mit einer erhöhten Temperatur am Auslass 30 ausströmen. Mittig im Kühlkörper 15 ist die Aussparung 25 angeordnet, die, wie in 2 und 3 gezeigt, die Aufnahme des Eisenkerns 13 des Primärteils 38 ermöglicht. Die Aussparung 25 kann durchgängig oder als Sackloch ausgebildet sein.
In 5 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 10 einer Magnetschwebebahn skizziert. An der Unterseite des Fahrzeugs 10 sind mehrere Module 31 angeordnet. Das Fahrzeug 10 ist durch eine Halterung 32 mit jeweils einem Modul 31 verbunden. Jedes Modul 31 weist vorzugsweise wenigstens einen Primärteil 38 des Linearmotors und/oder einen Aktivteil 36 der Trageinrichtung auf. Diese können gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet sein. Die Module 31 können wie hier dargestellt mechanisch und/oder hydraulisch miteinander verbunden sein.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf mehrere Module 31 in einem Kühlkreislauf 33. Jedes Modul 31 weist wenigstens einen Kühlkörper 15 nach der vorhergehenden Beschreibung und Figuren auf. Die Kühlkörper 15 der Module 31 werden über die in 4b dargestellten Einlässe 29 und Auslässe 30 im Kühlkreislauf 33 miteinander verbunden. Der Kühlkreislauf 33 weist einen Wärmetauscher 34 auf, welcher bevorzugt ein Kühler ist. Der Wärmetauscher 34 gibt die, aus dem Aktivteil 36 der Trageinrichtung und dem Primärteil 38 des Linearmotors entstandene, überschüssige thermische Energie an die Umgebung ab. Im Kühlkreislauf 33 ist ferner ein Förderelement 35, insbesondere eine Pumpe, angeordnet, welche die Kühlflüssigkeit durch den Kühlkreislauf 33 befördert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: Primäreinheit
3: Schienenanordnung
4: Fahrweg
5: Reaktionsschiene
6: Joch
7: Schenkel
8: Querabschnitt
9: Spulen
10: Fahrzeug
11: Reaktionsplatte
12: Eisenplatte
13: Eisenkern
14: Wicklungen
15: Kühlkörper
16: Erste Kühlfläche
17: Zweite Kühlfläche
18: Befestigungsmittel
19: Grundkörper des Kühlkörpers
20: Deckel des Kühlkörpers
21: Erster Kühlkanal
22: Zweiter Kühlkanal
23: Verbindungsbereich
24: Stege
25: Aussparung
26: Haltemittel
27: Wärmeleitelement
28: Gehäuse
29: Einlass
30: Auslass
31: Module
32: Halterung
33: Kühlkreislauf
34: Wärmetauscher
35: Förderelement
36: Aktivteil
37: Passivteil
38: Primärteil
39: Sekundärteil
40: Ende des Schenkels
41: Innenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/083757 A2 [0002]

Claims

Primäreinheit (2) einer Antriebsvorrichtung (1) einer Magnetschwebebahn mit einem Primärteil (38) eines Linearmotors, insbesondere eines Kurzstator-Linearmotors, und einem Aktivteil (36) einer Trageinrichtung, wobei das Aktivteil (36) mindestens ein, insbesondere U-förmiges, Joch (6), das mindestens zwei voneinander beabstandete Schenkel (7) und einen diese miteinander verbindenden Querabschnitt (8) umfasst, die zusammen einen Innenraum (41) des Jochs (6) ausbilden, sowie mindestens eine Spule (9) aufweist, und der Primärteil (38) des Linearmotors zumindest teilweise im Innenraum (41) des Jochs (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Spule (9) an mindestens einem der Schenkel (7) des Jochs (6) angeordnet ist.
Primäreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärteil (38) des Linearmotors und dem Aktivteil (36) der Trageinrichtung ein Kühlkörper (15), vorzugsweise mit einer ersten Kühlfläche (16) zum Kühlen des Primärteils (38) und/oder einer zweiten Kühlfläche (17) zum Kühlen des Aktivteils (36), angeordnet ist.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlfläche (16) zum Kühlen des Primärteils (38) mit dem Primärteil in Kühlverbindung steht und/oder dass die zweite Kühlfläche (17) zum Kühlen des Jochs (6) mit dem Querabschnitt (8) des Jochs (6) in Kühlverbindung steht und/oder dass die erste Kühlfläche (16), insbesondere unmittelbar, an dem Primärteil (38) und/oder die zweite Kühlfläche (17) an dem Querabschnitt (8) des Jochs (6) anliegt.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Spule (9) im Bereich eines Endes (40) eines Schenkels (7) angeordnet ist, im Wesentlichen bündig mit dem Ende (40) des Schenkels (7) abschließt und/oder sich über die komplette Länge des Schenkels (7) erstreckt.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (15) einen Grundkörper (19) und einen Deckel (20) umfasst, wobei vorzugsweise der Grundkörper (19) die erste Kühlfläche (16) und/oder der Deckel (20) die zweite Kühlfläche (17) aufweist.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (19) und/oder der Deckel (20) des Kühlkörpers (15) einen ersten Kühlkanal (21) und/oder einen zweiten Kühlkanal (22) sowie vorzugsweise zumindest einen zwischen diesen beiden Kühlkanälen (21, 22) angeordneten Verbindungsbereich (23) aufweist.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Kühlkanal (21) wenigstens ein Einlass (29) und/oder am zweiten Kühlkanal (22) wenigstens ein Auslass (30) angeordnet ist.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundkörper (19) und dem Deckel (20) des Kühlkörpers (15) ein Hohlraum gebildet ist, insbesondere zur Aufnahme einer Flüssigkeit zum Wärmeabtransport.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (15) und/oder das Joch (6) zumindest eine Aussparung (25) aufweist, durch die vorzugsweise der Primärteil (38) des Linearmotors ragt.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäreinheit (2) ein Wärmeleitelement (27) umfasst, das zwischen dem Kühlkörper (15) und dem Primärteil (38) des Linearmotors angeordnet ist.
Primäreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärteil (38) des Linearmotors mit zumindest einer Wicklung (14) in zumindest einem Eisenkern (13) versehen ist und/oder in einem Gehäuse (28) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (1) einer Magnetschwebebahn mit einer fahrzeugseitigen Primäreinheit (2) und einer Schienenanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Primäreinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Magnetschwebebahn mit einem Fahrzeug (10), an dem eine Primäreinheit (2) einer Antriebsvorrichtung (1) angeordnet ist und einem Fahrweg (4), der eine Schienenanordnung (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1) und die Schienenanordnung (3) nach dem vorherigen Anspruch ausgebildet ist.
Magnetschwebebahn nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Module (31), welche vorzugsweise wenigstens einen Primärteil (38) des Linearmotors und/oder wenigstens einen Aktivteil (36) der Trageinrichtung umfassen, an dem Fahrzeug (10) angeordnet sind.
Magnetschwebebahn nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (31) wenigstens einen Kühlkörper (15) aufweisen, welcher insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, welche über wenigstens einen Kühlkreislauf (33) miteinander verbunden sind, wobei der wenigstens eine Kühlkreislauf (33) vorzugsweise wenigstens einen Wärmetauscher (34) und/oder ein Förderelement (35) umfasst.