DE1806171A1

DE1806171A1 - Electric pantograph assembly

Info

Publication number: DE1806171A1
Application number: DE19681806171
Authority: DE
Inventors: Laithwaite Eric Roberts
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-10-30
Publication date: 1969-06-19
Also published as: FR1588119A

Description

Elektrische Stromabnehmeranodnung Die Erfindung betrifft elektrische Stromabnehmeranordnungen zur Zuführung von elektrischer Energie zu führungskörpergebundenen Fahrzeugen bzw. Bahnen, und zwar sowohl Ein- als auch Nehrschienenbahnen. Electrical Current Collector Arrangement The invention relates to electrical Current collector assemblies for supplying electrical energy to guide body-bound Vehicles or railways, both one-way and sub-railways.

Führungskörper können sowohl Eisenbahnschienen als auch Luftkissen-Führungskörper sein.Guide bodies can be railroad tracks as well Air cushion guide body be.

Bekannte elektrische Stromabneluneranordnungen benötigen jeweils Schleifkontakte, welche jeweils aus an dem betreffenden Fahrzeug vorgesehenen Bürsten oder Gleitschuhen und einem ortsfesten, längs des betreffenden Fuhrungskörpers verlaufenden Draht oder einer entsprechenden Stromschiene bestehen. Derartige Schleifkontakte sind einem starken Verschleiß ausgesetzt und neigen zur Funkenbildung. Known electrical Stromabneluneran assemblies each require Sliding contacts, each made from brushes provided on the vehicle in question or sliding shoes and a stationary one running along the guide body in question Wire or a corresponding busbar exist. Such sliding contacts are exposed to heavy wear and tear and tend to form sparks.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei elektrischen Stromabnehmeranordnungen der vorstehend kurz erwähnten Art ohne die Verwendung von Schleifkontakten eine elektrische Energieübertragung zu erzielen. The invention is intended to solve the problem with electrical Pantograph assemblies of the type briefly mentioned above without the use of Sliding contacts to achieve an electrical energy transfer.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine elektrische Stromabnehmeranordnung zur Zuführung von elektrischer Energie zu führungskörpergebundenen Fahrzeugen gemäß der Erfindung durch einen oder mehrere, längs eines Führungskörpers ortsfest angeordnete elektrische Zweiter und durch mindestens eine, eine Vielzahl von Windungen aufweisende, in bzw. an dem betreffenden Fahrzeug angeordnete Wicklung gekennzeichnet, deren Längsflanken (6, ?) jeweils parallel in der Nähe dieses bzw. dieser elektrischen Zweiter verlaufen, so daß dieser Wicklung bzw. diesen Wicklungen von diesem elektrischen Leiter bzw. diesen elektrischen Leitern her durch Transformatorwirkung elektrische Energie zuführbar ist. In terms of the solution to this problem, there is an electrical current collector arrangement for supplying electrical energy to guide-body-bound vehicles according to of the invention by one or more, fixedly arranged along a guide body electrical second and by at least one, a plurality of turns having, marked winding arranged in or on the vehicle concerned, whose Longitudinal flanks (6,?) Each parallel in the vicinity of this or this electrical Second run so that this winding or these windings from this electrical Conductor or these electrical conductors ago electrical through transformer effect Energy can be supplied.

Die genannten, längs des Führungskörpers verlaufenden elektrischen Leiter können in an sich bekannter Weise an eine Wechselstromquelle angeschlossen sein. The mentioned electrical ones running along the guide body Conductors can be connected to an alternating current source in a manner known per se be.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an dem betreffenden Fahrzeug im wesentlichen vertikal ausgerichtete Magnetflußdurchführungen aus magnetisched Material vorgesehen, durch welche der Magnetfluß jeweils nahe der Wicklungsaußenseiten der betreffenden Wicklung hindurchgeführt wird. According to a further feature of the invention are on the relevant Vehicle essentially vertically aligned magnetic flux feedthroughs made of magnetisched Material is provided through which the magnetic flux is close to the outer sides of the winding the winding concerned is passed through.

Die längs des Fhhrungskörpers verlaufenden Leiter können jeweils aus einzelnen Drähten oder aber jeweils aus Drahtgruppen bestehen. Die jeweils aus einem einzelnen Draht oder aus Drahtgruppen bestehenden Zweiter können an ihren Enden jeweils derart miteinander verbunden sein, daß die einzelnen Zweiter Jeweils eine aus mehreren Windungen bestehende Wicklung bilden. Die endseitigen Verbindungen der einzelnen Drähte können je nach Zweckmäßigkeit entweder unter dem betreffenden Fuhrungskörper hindurch- oder über diesen hinweggeführt sein. Eine komplette Anlage kann aus einer Vielzahl solcher Wicklungen bestehen, die in bestimmter Folge längs des betreffenden Fuhrungskörpers angeordnet sind. The conductors running along the guide body can each consist of individual wires or each of wire groups. The each off a single wire or a second group of wires can be attached to their Ends are connected to each other in such a way that that the individual Second each form a winding consisting of several turns. The end-side Connections of the individual wires can either be under the relevant guide body be passed through or over this. One complete system can consist of a large number of such windings, which in certain Sequence are arranged along the guide body in question.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben. An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described below.

Es stellen dar: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer elektrischen Stromabnehmerano rdnung nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Magnetflußführung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung in einer vertikalen Ebene normal zu dem betreffenden Führungskörper, Fig. 3 eine schematische Darstellung der in Fig. 2 dargestellten, parallel zum Führungskörper angeordneten Magnetflußführung von der Seite des betreffenden Führungskörpers her gesehen, und Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstellung der elektrischen Stromabnehmeranordnung nach der Erfindung.The figures show: FIG. 1 a schematic cross section of an electrical Current collector arrangement according to the invention, Fig. 2 is a schematic representation a magnetic flux guide of the arrangement shown in Fig. 1 in a vertical Plane normal to the relevant guide body, FIG. 3 is a schematic representation that shown in Fig. 2, parallel to Guide body arranged Magnetic flux guide seen from the side of the guide body in question, and 4 shows a schematic, perspective illustration of the electrical current collector arrangement according to the invention.

Zunächst sei auf ig. 1 Bezug genommen, in welcher ein luftkissenfahrzeug 1 dargestellt ist, das sich längs eines Luftkissenbettes bzw. eines Luftkissenführungskörpers 2 bewegt und in an sich bekannter Weise durch Luftkissenwirkung unmittelbar über dem Luftkissenführungskörper 2 gehalten wird. Um die erforderliche Seitenstabilität zu erhalten, können ebenfalls geeignete BuQtpolster Anwendung finden. First of all, be on ig. 1, in which a hovercraft 1 is shown, which extends along an air cushion bed or an air cushion guide body 2 moves and in a known manner by air cushion effect directly over the air cushion guide body 2 is held. To have the required lateral stability Suitable butt pads can also be used.

Das Fahrzeug 1 kann von einem linearen Motor, d.h. The vehicle 1 can be powered by a linear motor, i.

einem Motor mit linearer Relativbewegung zwischen einem Statorteil und einem Rotorteil, oder durch geeignete andere Antriebe angetrieben sein. Bei Verwendung eines linearen Motors ist eine ortsfeste Reaktionsschiene 3 erforderlich, welche beispielsweise als Rotor des linearen Motors angesehen werden und an dem Luftkissenführungskörper 2 befestigt sein kann.a motor with linear relative movement between a stator part and a rotor part, or be driven by other suitable drives. at Using a linear motor is a stationary reaction rail 3 necessary, which, for example, are regarded as the rotor of the linear motor and on which Air cushion guide body 2 can be attached.

Den zur Erregung des Fahrzeugmotors erforderlichen Strom erhält man über ein Beiterpaar 4, 5, das beispielsweise Jeweils aus einzelnen elektrischen Leiterdrähten bestehen kann, die zu beiden Seiten des Fahrzeuges längs des Führungskörpers montiert sind. Das Fahrzeug 1 selbst trägt eine aus einer Vielzahl von Windungen bestehende Wicklung, welche derart angeordnet ist, daß ihre Längsflanke 6 in unmittelbarer Nahe des Leiters 4 und ihre Längsflanke 7 in unmittelbarer Nähe des Leiters 5 liegt. Wie ohne weiteres einzusehen ist, wird durch Erregung der Zweiter 4 und 5 durch Wechselstrom in der Fahrzeugwicklung 6, 7 eine Wechselspannung induziert. The current required to excite the vehicle engine is obtained via a pair of conductors 4, 5, each consisting of, for example, individual electrical Conductor wires may exist on both sides of the vehicle along the guide body are mounted. The vehicle 1 itself carries one of a plurality of turns existing winding, which is arranged such that its longitudinal flank 6 in the immediate Near the conductor 4 and its longitudinal flank 7 is in the immediate vicinity of the conductor 5. As can be seen without further ado, excitement turns the second 4 and 5 through Alternating current induces an alternating voltage in the vehicle winding 6, 7.

Um sicherzustellen, daß ein größtmöglicher Anteil des die Zweiter 4 und 5 umgebenden Magnetfeldes die Flanken 6 und 7 der Fahrzeugwicklung durchdringt, sind an dem Fahrzeug 1 entsprechende Magnetflußführungen 8, 9 vorgesehen. Diese Magnetflußfuhrungen 8, 9 sind im wesentlichen vertikal ausgerichtet und bestehen aus einzelnen Lamellen aus magnetischem Material, Durch das Anordnen von magnetischem Material wird die induktive Kopplung zwischen den ortsfesten Leitern 4, 5 und der Fahrzeugwicklung 6, 7 wesentlich verstärkt. To ensure that as much as possible of the second 4 and 5 surrounding magnetic field penetrates the flanks 6 and 7 of the vehicle winding, Corresponding magnetic flux guides 8, 9 are provided on the vehicle 1. These Magnetflussfuhrungen 8, 9 are in essentially oriented vertically and consist of individual slats of magnetic material, by arranging them The inductive coupling between the stationary conductors is made of magnetic material 4, 5 and the vehicle winding 6, 7 are significantly reinforced.

Da der von den führungskörperseitigen Leitern 4, 5 erzeugte MagnetfluB in im wesentlichen zur Richtung des Führungskörpers 2 normalen vertikalen Ebenen verläuft, können die Magnetflußführungen 8, 9 derart lamelliert sein, daß ihre einzelnen Lamellen Jeweils in diesen Ebenen liegen, so daß die in Fig. 1 dargestellte Querschnittansicht einer Ebene dieser Lamellen entspricht. Abweichend hiervon ist es jedoch auch möglich, die MagnetfluB-. Since the magnetic flux generated by the guide body-side conductors 4, 5 in essentially normal vertical planes to the direction of the guide body 2 runs, the magnetic flux guides 8, 9 can be laminated so that their individual Lamellae each lie in these planes, so that the cross-sectional view shown in FIG. 1 corresponds to a plane of these slats. Notwithstanding this, however, it is also possible the magnetic flux.

führungen 8, 9 so auszubilden, daß die einzelnen Lamellen Jeweils in vertikalen Ebenen unter einem rechten Winkel zu dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt angeordnet sind, d.h. die einzelnen Lamellen jeweils in Ebenen liegen, die zur Richtung des Suhrungskörpers 2 im wesentlichen parallel verlaufen. Eine solche Anordnung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt.to train guides 8, 9 so that the individual slats each in vertical planes at a right angle to the cross section shown in FIG are arranged, i.e. the individual slats are each in planes that correspond to the direction of the Suhrungskörpers 2 run essentially parallel. Such an arrangement is shown in Figs.

Die Magnetflußführungen sind vorzugsweise in einzelne Blöcke 2G unterteilt, die längs des Fahrzeuges 1 mit Abstand zueinander angeordnet sind, wodurch das Gesamtgewicht an erforderlichem Material verringert wird. The magnetic flux guides are preferably divided into individual blocks 2G, the length of the vehicle 1 are arranged at a distance from one another, thereby reducing the total weight of material required.

Jeder Block 20 hat die Form eines Lamellenpaketes, dessen einzelne Lamellen parallel zur Richtung des Führungskörpers 2 liegen. Um eine geeignete Form für die Magnetflußführungen zu erhalten, sollten die einzelnen Blöcke 20 in zum Führungskörper 2 normalen, vertikalen Ebenen im Querschnitt Jeweils die Form halber Ellipsen haben und außerdem sollten diese Blöcke 20, von der Seite des Föhrungskörpers 2 her gesehen, Jeweils eine elliptische Umrißform haben. Im Zuge der Herstellung von Magnetflußführungen der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Art können die einzelnen Lamellen bereits vor ihrem Zusammensetzen auf die jeweils erforderliche Form ausgestanzt sein.Each block 20 has the shape of a lamella packet, its individual Lamellae lie parallel to the direction of the guide body 2. To find a suitable shape To get the magnetic flux guides, the individual blocks 20 should be in the Guide body 2 normal, vertical planes in cross section, each for the sake of shape Have ellipses and also these blocks should 20, from the side of the guide body 2 seen, each have an elliptical outline shape. In the course of manufacture of magnetic flux guides of the type shown in FIGS. 2 and 3, the individual Slats punched out to the required shape before they are put together be.

Abweichend hiervon können die einzelnen Lamellenpakete auch zunächst aus einzelnen rechtwinkeligen Naterialstreifen zusammengesetzt sein und anschließend die Ecken auf die erforderliche Form abgeschliffen und anschließend geätzt sein, damit Jegliche Verluste vermieden werden. Zum Zwecke des Zusammensetzens der einzelnen Lamellen können die einzelnen Lamellenpakete 20 beispielswei;se jeweils gebohrt und dann die Lamellen mittels elektrisch isolierter Bolzen miteinander verbunden sexno Abweichend hiervon können die einzelnen Lamellen vorzugsweise auch mittels eines aushärtenden Harzes zusammengeklebt sein. Gewünschtenfalls kann eine vollständige Wand, die eine Anzahl von Blöcken bzw. Lamellenpaketen aufweist, in ein Harz eingegossen sein, so daß sich die Zwischenräume zwischen den einzelnen Blöcken bzw. Lamellenpaketen jeweils von selbst ergeben. Damit ausreichend hohe Frequenzen Anwendung finden können, können die einzelnen Blöcke 20 der Nagnetfeldführungen auch im Sinterverfahren aus ferromagnetischem Material hergestellt sein.Notwithstanding this, the individual disk packs can also initially be composed of individual right-angled material strips and then the corners must be ground to the required shape and then etched, so that any losses are avoided. For the purpose of putting each one together The individual lamella stacks 20 can each be drilled, for example and then the slats are connected to one another by means of electrically isolated bolts sexno Notwithstanding this, the individual slats can preferably also be glued together by means of a hardening resin. If desired, can a complete wall that has a number of blocks or lamellas, be cast in a resin, so that the spaces between the individual Blocks or lamella packs each result by themselves. So that it is sufficiently high Frequencies can be used, the individual blocks 20 of the magnetic field guides also be made from ferromagnetic material in the sintering process.

Ein Vorteil der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung besteht darin, daß alle Magnetflußlinien durch die Lamellenseitenkanten in diese Lamellen eintreten. One advantage of the arrangement shown in FIGS. 2 and 3 is in that all lines of magnetic flux through the side edges of the lamellae into these lamellas enter.

Eine perspektivische Ansicht einer die Stromabnehmeranordnung nach Fig. 1 aufweisenden Installation ist in Fig. 4 dargestellt. Die Zweiter 4, 5 sind längs des Führungskörpers 2 Jeweils in einzelne Längen unterteilt und die Enden dieser einzelnen Längen sind durch Uberbrückungen Jeweils miteinander verbunden, welch letztere beispielsweise oberhalb des Fiihrungskörpers 2 über der Bahn des Fahrzeuges 1 hinweg verlaufen, so daß jeweils in sich geschlossene Beiterschleifen gebildet sind. A perspective view of the current collector assembly according to FIG Fig. 1 having installation is shown in FIG. The second 4, 5 are along the guide body 2 each divided into individual lengths and the ends these individual lengths are by bridging Each with each other connected, the latter for example above the guide body 2 above the The path of the vehicle 1 run away, so that each self-contained loop are formed.

Diese einzelnen Leiterschleifen werden jeweils von einer Stromquelle 10 her getrennt mit Strom beschickt, und zwar vorzugsweise mit Strom von höchstmöglicher Frequenz.These individual conductor loops are each powered by a power source 10 separately charged with electricity, preferably with electricity of the highest possible Frequency.

Die einzelnen Leiterschleifen brauchen jeweils nicht fortlaufend erregt zu werden, sondern können jeweils der Reihe nach ein- bzw. ausgeschaltet werden. Das- Ein-bzw. Ausschalten der einzelnen Leiterschleifen wird jeweils vorzugsweise durch das durchfahrende Fahrzeug-1 selbsttätig gesteuert. Anstelle einzelner Leiter 4 und 5 können jeweils auch eine Vielzahl von einzelnen Drähten Anwendung finden, die an ihren Enden Jeweils derart miteinander verbunden sind, daß eine Serie von ortsfesten, Jeweils aus einer Vielzahl von Windungen bestehenden Wicklungen gebildet wird.The individual conductor loops do not need to be continuously excited but can be switched on and off one after the other. The one or. Switching off the individual conductor loops is preferred in each case automatically controlled by the passing vehicle-1. Instead of individual conductors 4 and 5, a large number of individual wires can also be used, which are connected to each other at their ends in such a way that a series of stationary, each formed from a plurality of turns consisting of windings will.

Während die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einem luftkissenfahrzeug beschrieben wurde, das von einem linearen Motor angetrieben wird, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese einzelne Ausführungsform beschränkt, sondern in gleicher Weise auf jede andere Bahrzeug- und Führungskörperarten anwendbar. Zu den Führungskörpern zählen selbstverständlich auch herkömmliche Eisenbahnschienen. Ferner ist auch Jegliche Art eines elektrischen Antriebes denkbar, einschließlich mit Fahrzeugrädern gekuppelter Rotationsmotoren. While the invention is above in connection with a hovercraft which is driven by a linear motor is the invention of course not to this single embodiment limited, but equally applicable to any other types of vehicles and guides. The guide bodies naturally also include conventional railroad tracks. Any type of electrical drive is also conceivable, including rotary motors coupled to vehicle wheels.

Die Erfindung ist außerdem auch auf jede Art von Schwebe- bzw. Luftkissenbahnen und jeweils zugehörige Fuhrungskörperanordnungen anwendbar, beispielsweise also auch auf Systeme, wie sie in "New Scientist", Band 12, Seiten 541 bis 544 in einem Artikel von D.S. Bliss unter dem Titel "The Tracked Hovercar for Inter-City Transport" beschrieben und dargestellt sind. The invention is also applicable to any type of floating or air cushion web and respectively associated guide body assemblies applicable, for example also to systems as described in "New Scientist", Volume 12, Pages 541 to 544 in one Article by D.S. Bliss under the title "The Tracked Hovercar for Inter-City Transport" are described and illustrated.

Claims

Patent claims:

1. Electrical pantograph assembly for supplying electrical Energy to lead-body bound vehicles, characterized by a longitudinal a guide body (2) or several stationary electrical second (4, 5) and by at least one, a plurality of turns having, in or on the relevant vehicle (1) arranged winding, the longitudinal flanks (6, 7) each run parallel in the vicinity of this or these electrical conductors, see above that this winding or these windings from this electrical second or electrical energy can be supplied to these electrical conductors by means of a transformer effect is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the or the electrical conductors (4, 5) arranged on the side of the guide body (2) in individual conductor lengths are subdivided and that these individual conductor lengths each are separately electrically excitable.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that said vehicle (1) essentially vertically oriented Has magnetic flux guides (8, 9) made of magnetic material, through which the Magnetic flux generated by the conductors (4, 5) arranged on the side of the guide body (2) is passed through said vehicle winding (6, 7).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the magnetic flux guides (8, 9) along the vehicle (1) in individual, spaced apart Blocks (20) are divided.

5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the magnetic flux guides (8, 9) are laminated and that the individual lamellae each essentially parallel to the direction of the guide body (2) in vertical planes lie.

6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the individual blocks of the magnetic flux guides (8, 9) in the direction of the guide body (2) parallel planes are each elliptical.

7. Arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the magnetic flux guides (8, 9) normal to the direction of the guide body (2) Planes each have the shape of essentially half ellipses.

L e r s e i t e