DE2163832A1

DE2163832A1 - MAGNETIC SUPPORT AND GUIDANCE SYSTEM FOR VEHICLES DRIVEN BY LINEAR MOTORS

Info

Publication number: DE2163832A1
Application number: DE19712163832
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Kuemmel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1973-07-26

Description

"Magnetisches Trag- und Führungssystem für über-Linearmotoren angetriebene Fahrzeuge" Einige Vorteile des Linearmotors beim Antrieb von Fahrzeugen, wie hohe Geschwindigkeit, ruhiger, sto3freier Lauf kommen erst dann voll zur Wirkung, wenn die Abstützung und die Führung des Falirzeuges nicht über Räder, sondern mit Hilfe von Elektromagneten erfolgt. Daneben gibt es noch mit Uber- und Unterdruck arbeitende, pneumatische Trag- und Führungssysteme, die jedoch sehr hohen Leistungsbedarf haben -und- außerdem einen erheblichen Lärmpegel verursachen. Auf der anderen Seite muß ein magnetisces -Tragesystem, um den technischen-Aufwand -klein zu halten, mit. verhältnismäßig kleinen Luftspalten zwischen Bezugsebene und Fahrzeug arbeiten. Dazu kommt, daß die Aufgabe, eine Last mit einem Magneten in der Schwebe zu halten, zu;einem labilen, im Grunde instabilen System führt."Magnetic support and guide system for linear motors driven by Vehicles "Some of the advantages of the linear motor when driving vehicles, such as high Speed, smooth, shock-free running only come into their own when the support and the guidance of the equipment not on wheels, but with help done by electromagnets. There are also those working with overpressure and underpressure, pneumatic support and guide systems, which, however, have a very high power requirement -and- also cause a considerable level of noise. On the other hand must a magnetisces carrying system to minimize the technical effort to keep up with. relatively small air gaps between the reference plane and the vehicle work. In addition, the task of holding a load with a magnet in suspension to hold, to; leads to an unstable, basically unstable system.

Es ist bereits ein-Magnetschwebefahrze-ug bekannt-geworden. A magnetic levitation vehicle has already become known.

Hierbei wird .das Fahrzeug von einer Anzahl von Magneten getragen und über einen asynchronen-Linearmotor angetrieben. Here, the vehicle is carried by a number of magnets and driven by an asynchronous linear motor.

Das Fahrzeug wird im Betrieb zwischen waagerechten und senkrechten Führungsebenen schwebend gehalten. The vehicle is in operation between horizontal and vertical Management levels kept floating.

Die Schwierigkeit der,Ausführung solcher Fahrzeuge, welche für sehr hohe Bewegungsgeschwindigkeiten ausgelegt werden, besteht neben der berührungslosen, schwebenden Halterung und Führung durch magnetische Mittel, insbesondere darin, daß verhältnismäßig geringe Abstände zwischen dem Fahrzeug und dem feststehenden Teil, der das Fahrzeug führenden Anlage eingehalten werden müssen. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, daß die Ansprechempfindlichkeit äußerst hoch getrieben sein muß, weil insbesondere auch der Luftspalt, beispielsweise eines Linearmotorantriebes aus wirtschaftlichen Gründen klein gehalten sein muß. Eine hohe- Lagegenauigkeit des mit hoher Geschwindigkeit fortbewegten Fahrzeuges, gegenüber dem feststehenden Teil der Anlage ist aber auch aus Gründen der hohen Geschwindigkeit und der Gefahr der Berührung des Fahrzeuges mit feststehenden eilen der Anlage erforderlich. The difficulty of making such vehicles, which for very high movement speeds are designed, in addition to the non-contact, floating bracket and guidance by magnetic means, in particular in that relatively small distances between the vehicle and the stationary Part that the vehicle leading system must be adhered to. Here is also to take into account that the response sensitivity can be driven extremely high must, because in particular the air gap, for example a linear motor drive must be kept small for economic reasons. A high positional accuracy of the vehicle moving at high speed, compared to the stationary one However, it is also part of the system for reasons of high speed and danger the contact of the vehicle with fixed parts of the system is necessary.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Schaffung von meß- und regelungstechnischen Mitteln zugrunde, mit welchen bei einer schnellen Ansprechempfindlichkeit der magnetischen Trag und Führungsvorgang des Fahrzeuges so geregelt wird, daß bestimmte Mindestabstände praktisch verzögerungsfrei eingehalten werden und ein störungsloser Betrieb solcher Fahrzeuge auch bei hohen- Fortbewegungsgeschwindigkeiten gewährleistet wird. The present invention is accordingly the creation of measuring and control engineering means, with which at a fast response sensitivity the magnetic support and guidance process of the vehicle is regulated so that certain Minimum clearances practical are complied with without delay and trouble-free operation of such vehicles even at high speeds is guaranteed.

Ausgehend von einem magnetischen Trag- und Führungssystem für berührungslos geführte Fahrzeuge, insbesondere für über Linearmotoren angetriebene Fahrzeuge, wobei die Abstände zwischen dem Fahrzeug und waagerechten sowie senkrechten Bezugsebenen gemessen und die Magnete des Trag- und Führungssystems so erregt werden, daß bestimmte Sollabstände eingehalten werden, besteht die Erfindung darin, daß die Messung der Abstände durch induktive Initiatoren erfolgt, deren Streufeld durch einen zweiten nicht mit der Bezugsebene in Eingriff befindlichen Initiatoren zu Null kompensiert wird, um die Ausgangssignale der Initiatoren Frequenz- und Phasenselektiv verstärkt bzw. gleichgerichtet werden und das so- gewonnene Gleichsignal zur Fein- Abstandsregelung des durch unterlagerte Regelkreise und durch Störgrößenaufschaltung im Gleichgewicht gehaltene Magnetsysten verwendet wird.Based on a magnetic support and guide system for contactless guided vehicles, especially for vehicles driven by linear motors, where the distances between the vehicle and horizontal and vertical reference planes measured and the magnets of the support and guide system are excited so that certain Target distances are maintained, the invention is that the measurement of the Distances are made by inductive initiators, their stray field by a second Initiators not in engagement with the reference plane are compensated to zero is amplified to the output signals of the initiators frequency and phase selectively or rectified and the DC signal obtained in this way for fine distance control through subordinate control loops and through feedforward control in equilibrium held magnet systems is used.

Das Gewicht des Fahrzeuges-wird vorteilhaft in an-sich bekannter Weise von vertikal wirkenden Hupmagneten gehalten.The weight of the vehicle is advantageous in a manner known per se held by vertically acting horn magnets.

Die Ausbildung ist ferner derar-ts daß zwischen den Tragmagneten und dem Fahrzeug Zu-Meßgeber vorgesehen sind..The training is also such that between the support magnets and sensors are provided for the vehicle ..

Die Ausbildung des das Fahrzeug tragenden Magnetsystems ist vorteilhaft derart, daß zwei Gruppen von in horizontaler Richtung wirkenden gegeneinander gerichteten Magneten vorgesehen sind.The design of the magnet system supporting the vehicle is advantageous such that two groups of acting in the horizontal direction are directed against each other Magnets are provided.

Im Falle der Anwendung eines Linearmotors zum Antrieb des Fahrzeuges, wird vorteilhaft ein linearer Doppelmotor angewendet, der auf eine senkrecht stehende Sekundärschiene arbeitet, wobei jeder der beiden Einzelmotoren eine eigene Einspeisung mit Spannungsregeleinrichtung besitzt und durch ungleiche Speisespannung der beiden Motoren ein horizontaler, senkrecht zur Bewegungsrichtung stehender Schub ausgeführt wird, durch welchen waagerechte Abstandsabweichungen ausgeglichen.In the case of using a linear motor to drive the vehicle, a linear double motor is advantageously used, which is based on a vertical Secondary rail works, with each of the two individual motors having its own feed with voltage regulating device and by unequal supply voltage of the two Motors have a horizontal thrust that is perpendicular to the direction of movement is used to compensate for horizontal spacing deviations.

werden Als Initiatoren werden vorteilhaft solche mit einem E-förmigen Blechkern eingesetzt, der eine um den mittleren Schenkel verlaufende Wicklung besitzt, wobei jedes der beiden Wicklungsfenster einen Kurzschlußring besitzt, der den Wickelkörper umfaßt und dessen Ebene senkrecht zur Wicklungsebene der Hauptwicklung liegt, so daB die Kurzschlußringe nicht vom Hauptfluß, sondern nur von dem quer durch die Wickelfenster verlaufenden Streufluß durchsetzt werden.The initiators are advantageously those with an E-shaped Sheet metal core is used, which has a winding running around the middle leg, wherein each of the two winding windows has a short-circuit ring, which the winding body includes and the plane of which is perpendicular to the winding plane of the main winding, so that the short-circuit rings do not come from the main river, but only from the one across the river Winding window running stray flux are penetrated.

Vorteilhaft ist mit dem den Abstand messenden Nährungsinitiator ein zweiter gleichartiger Initiator zusammengebaut, der keine Gegenplatte aufweist, derart, daß die E-förmigen Mechkerne mit ihren Jochen zusammenliegen und die mechanische Konstrucktion so gewählt ist, daß sich megnetische Streufelder und Temperaturschwankungen im gleichen Maße auf beide Einzelinitiatoren auswirken.A proximity initiator that measures the distance is advantageous second similar initiator assembled, which does not have a counter plate, such that the E-shaped Mech cores lie together with their yokes and the mechanical Construction is chosen so that there are megnetic stray fields and temperature fluctuations affect both individual initiators to the same extent.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung liegen die- beiden Einz'elinit,iatoren parallel an einer Hittelfmequenz-Wechselspannungsquellej wobei äe ein Stromwandler zwischengeschaltet ist und die beiden Wandler- Sekundärwicklungen an einem gemeinsamen Bürdenwiderstand so angeschlossen sind, daß er von der Differenz der beiden Initiatorströme durchflossen wird.According to a further feature of the present invention, these- two individual switches in parallel on a central frequency alternating voltage source where a current transformer is interposed and the two transformer Secondary windings are connected to a common load resistor so that it depends on the difference of the two initiator currents is flowed through.

Weitere i-lerkmale der Erfindung ergeben sich aus der beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen.Further features of the invention emerge from the description, the claims and the drawings.

Die erfindung ist in den Figuren 1 bis 11 beispielsweise dargestellt.The invention is shown in FIGS. 1 to 11, for example.

Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines über einen Linearmotor 11 und 12 angetriebenen Fahrzeuges 2, dessen Tragmagneten 3 das Fahrzeug im konstanten Abstand Sv von der Führungsschiene 4 halten. Zwischen den Magneten -3 und dem Fahrzeug sind Zugmeßgeber 5 angeordnet,~mit denen die gesamte Gewichtskraft -des Fahrzeuges ermittelt werden kann. Die horizontale Führung- kann über die Magneten 5 erfolgen. Es ist aber ansh möglich-, die horizontale Führung nur mit Hilfe des Linearmotors zu erreichen, indem die beiden Einzelmotoren 11 bzw. 12 an unterschiedliche Speisespannungen gelegt werden.Figure 1 shows the basic structure of a linear motor 11 and 12 driven vehicle 2, the support magnet 3 of the vehicle in the constant Maintain the distance Sv from the guide rail 4. Between the magnets -3 and the vehicle Tensile sensors 5 are arranged, ~ with which the total weight of the vehicle can be determined. The horizontal guidance can take place via the magnets 5. But it is still possible, the horizontal guidance only with the help of the linear motor to be achieved by connecting the two individual motors 11 and 12 to different supply voltages be placed.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, die Tr'ag- und Führungsmagnete 3, 6 so zu erregen, daß bestimmte Sollabstände zwischen dem Fahrzeug 2 und-dem feststehenden Teil der Anlage eingehalten werden und zwar dadurch, daß die Messung der Abstände durch induktive Initiatoren erfolgt, deren Streufeld unterdrückt ist-und deren abstandsabhängiges Nullsignal durch einen zweiten, nicht mit der Bezugsebene im Eingriff befindlichen'Initiator zu Null kompensiert wird. Die Ausgangssignale der Initiatoren werden frequenz- und phasenselektiv verstärkt bzw. gleichgerichtet und das so gewonnene. Gleichsignal zur Fein-Abstandsregelung des Magnetsystems verwendet, das bereits durch unterlagerte Regelkreise und durch Stórgröße,naufschaltung im Gleichgewicht gehalten wird.The solution according to the invention provides the support and guide magnets 3, 6 to excite so that certain target distances between the vehicle 2 and -the fixed Part of the system are complied with by measuring the distances takes place by inductive initiators whose stray field is suppressed - and whose distance-dependent Zero signal by a second initiator not in engagement with the reference plane is compensated to zero. The output signals of the initiators are frequency and phase-selectively amplified or rectified and the thus obtained. DC signal used for fine distance control of the magnet system, which is already subordinate to Control loops and is kept in equilibrium by disturbance variable.

In Figur 2 ist das Meßprinzip wiedergegeben. Mit 1- ist die Bezugsebene bezeichnet, Sie besteht vorzugsweise aus ferromagnetischem Werkstoff. Es kann sich hierbei jedoch auch um ein nichtferromagnetischen Leiter handeln. Der Initiator 21 besteht aus einem E-förmigen Kern, um dessen V£ittelschenkel die Wicklung aufgebracht ist. Die Drossel liegt an eier Mittelfrequenz-Spannungsquelle.The measuring principle is shown in FIG. With 1- is the reference plane It is preferably made of ferromagnetic material. It can however, this also involves a non-ferromagnetic conductor. The initiator 21 consists of an E-shaped core with the winding applied to its V £ ittelschenkel is. The choke is connected to a medium-frequency voltage source.

Der von ihr aufgenommene Strom ist von dem Abstand zwischen der Bezugsebene 1 und dem Initiator 21 abhängig. Als Störgrößen wirken auf den Initiator in erster Linie magnetische Kraftfelder und Temperaturschwankungen. Beide Einflüsse werden nach Figur 2 dadurch kompensiert, daß ein zweiter Initiator 22 in'unmittelbarer Nähe von Initiator .21 angeordnet wird.The current drawn by it is from the distance between the reference plane 1 and the initiator 21 dependent. The initiator is primarily affected by disturbance variables Line magnetic force fields and temperature fluctuations. Both influences will be compensated according to Figure 2 in that a second initiator 22 in'immediate Near initiator .21.

Der Initiator 22 hat keine Gegenplatte für den mag- -netischen Rückschluß, er nimmt somit -einen Strom auf, den der Initiator 21 für Sv =°o führt. Liegen beide Initiatoren 21, 22 mit ihren Jochen gegeneinander, so werden Streufelder beide Wicklungen in gleicher Weise durchsetzen und rufen in beiden Drosseln gleiche Störströme hervor.The initiator 22 has no counterplate for the magnetic return path, it thus takes up a current which the initiator 21 carries for Sv = ° o. Both lie Initiators 21, 22 with their yokes against each other, then stray fields are both windings prevail in the same way and cause the same interference currents in both chokes.

Sie heben sich aiso bei der Subtraktion-beider Initiatorströme auf. Der Differenzstrom wird der Regelungseinrichtung 4 zugeführt, die den Magneten 5 so erregt, daß Sv gleich seinem Sollwert ist.As a result, they cancel each other out when subtracting the two initiator currents. The differential current is fed to the control device 4, which controls the magnet 5 excited so that Sv is equal to its setpoint.

Die doppelte Empfindlichkeit und darüber hinaus das resultierende oignal O in der Soll-Lage erhält man, wenn nach Figur 3 je ein Initiatorpaar zu beiden Seiten der Bezugsplatte. angeordnet ist. In diesem Fall haben auch Schwankungen der Mittelfrequenz-Versorgungsspannung nur einen geringen Einfluß auf den Meßvorgang.Twice the sensitivity and, moreover, the resulting Signal O in the target position is obtained if, according to FIG. 3, one initiator pair is added both sides of the reference plate. is arranged. In this case also have fluctuations the medium-frequency supply voltage only has a minor influence on the measurement process.

In Figur 4 ist der Verlauf des die Bezugsplafte 2 durchsetzenden Hauptflußes 7h und des sich im Winkelfenster und die Luft schließenden Streuflußes #s angedeutet. Mit 3 ist die den Strom I führende Wicklung bezeichnet. Der Streufluß Os begrenzt den Drosselstrom bei Sv = # auf niedrige Werte, wie auch aus dem Ersatzschaltbild Figur 5 hervorgeht. Der Streufluß wird erfindungsgemäß dadurch gesperrt, daß nach Figur 7 jedes der beiden Wicklungsfenster einen Kurzschlußring besitzt, der den Wickelkörper umfaßt und dessen Ebene senkrecht zur Wicklungsebene der Hauptwicklung liegt, so daß die Kurzschlußringe nicht vom Haptfluß, sondern nur von dem quer durch die Wickelfenster verlaufende Streufluß durchsetzt werden.FIG. 4 shows the course of the main flow passing through the reference plate 2 7h and the in the corner window and the air closing leakage flux #s indicated. The winding carrying the current I is denoted by 3. The leakage flux Os limits the choke current at Sv = # to low values, as also from the equivalent circuit diagram Figure 5 is evident. The leakage flux is blocked according to the invention that after Figure 7 each of the two winding window has a short-circuit ring that the Includes winding body and its plane perpendicular to the winding plane of the main winding lies, so that the short-circuit rings are not from the haptic flow, but only from that across the winding window running stray flux are penetrated.

Die Kurzschlußringe erhöhen den magnetischen Widerstand der Wickelfenster. Bei einer vollständigen Verkettung des gesamten Streuflusses mit den Kurzschlußringen würde #s zu Null werden. In Wirklichkeit verläuft auch außerhalb der Fenster ein Streufluß, so daß #@ nicht zu Null gemacht, wohl aber erheblich herabgesetzt wird. Es gibt dann das Ersatzschaltbild Figur 6, wobei Ls* wesentlich kleiner als Ls ist. Durch die Kurzschlußringe wird der Meßbereich der Initiatoren erweitert.The short-circuit rings increase the magnetic resistance of the winding window. With a complete linkage of the entire leakage flux with the short-circuit rings #s would become zero. In reality, there is also a run outside the window Stray flux, so that # @ is not made to zero, but is considerably reduced. There is then the equivalent circuit diagram in FIG. 6, where Ls * is significantly smaller than Ls. The measuring range of the initiators is extended by the short-circuit rings.

In Figur 8 ist die Abstandsmeßeinrichtung für den Fall wiedergegeben, daß die Bezugsplatte aus ferromagnetischem Werkstoff besteht. Dann wird erfindungsgemäß die Blindkomponente des Initiatorstromes als Meßgröße für den Abstand genommen. Dadurch wird die Bandbreite der zu übertragenden Signale eingeengt und somit auch der Fehlergehalt vermindert, ohne daß der Nutz-Nachrichtengehalt beeinträchtigt wird.In Figure 8, the distance measuring device is shown for the case, that the reference plate is made of ferromagnetic material. Then according to the invention the reactive component of the initiator current is taken as a measured variable for the distance. This narrows the bandwidth of the signals to be transmitted and thus also the error content is reduced without the useful message content being impaired will.

In Figur 8 wird die Differentialanordnung der Initiatoren nach Figur 3 angenommen. Did Drosselströme werden über die Stromwandler 21, 22, 41, 42 erfaßt. Die Sekundärwicklungen sind so mit den Bürdenwiderständen 6, 7 verbunden, daX an dem Bürdenwiderstand 6 eine Spannung proportional der Differenz der Ströme der Drosseln 31 und 33, sowie an dem Bürdenwiderstand 7 eine Spannung proportional der Differenz der Ströme der Drosseln 11 und 12, abfällt. In dem Summierglied 10 wird, da die beiden Initiatorgruppen gegenphasiwg an der Mittelfrequenz-Spannungsquelle 5 angeschlossen sind, die Differenz der beiden Bürdenspannungen gebildet.In FIG. 8, the differential arrangement of the initiators according to FIG 3 accepted. Did choke currents are recorded via the current transformers 21, 22, 41, 42. The secondary windings are connected to the load resistors 6, 7, daX at the load resistor 6 a voltage proportional to the difference in the currents of the Chokes 31 and 33, and a voltage proportional to the load resistor 7 Difference in the currents of the chokes 11 and 12 drops. In the summing element 10, because the two initiator groups are in phase opposition to the medium-frequency voltage source 5 are connected, the difference between the two burden voltages is formed.

Durch die Verwendung von Initiator-Paaren und im vorliegenden Fall durch die Differentialschaltung, wird der Einfluß von Störfeldern und Fremdspannungen auf die Meßgröße bereits stark herabgesetzt. Der Störschutz läßt sich nun noch dadurch verstärken, daß hinter dem Summierglied 10 ein Bandpaßfilter angeordnet wird. Dieses ist auf die Frequenz des Speisegerätes 5 abgestimmt, Da eine möglichst hohe Selektivität erwünscht ist, wird an Stelle von passiven Elementen ein aktiver Filter v-orgesehen. -D--ieses besteht aus den drei Verstärkern 15, -18, 23von denen die Verstärker 18 und 23 als Integratoren arbeiten, während der Verstärker 15 als s ierglied geschaltet ist. Die Durchlaßfrequenz des Filters wird über die Widerstände 16, 19 und die Kapazitäten 17, 20 eingestellt. Bei der Durchlaßfrequenz verursacht das Filtern keine Phasendrehung.Through the use of initiator pairs and in the present case through the differential circuit, the influence of interference fields and external voltages already greatly reduced to the measurand. The interference protection can now still be thereby reinforce that after the summing element 10, a bandpass filter is arranged. This is matched to the frequency of the supply unit 5, because the highest possible selectivity is desired, an active filter is provided instead of passive elements. -D - this consists of the three amplifiers 15, -18, 23 of which the amplifiers 18 and 23 work as integrators, while the amplifier 15 is connected as a s ierelement is. The pass frequency of the filter is via the resistors 16, 19 and the capacitors 17, 20 set. At the pass frequency, the filtering does not cause a phase shift.

Das so gewonnene, am Überträger 25 lie-gen de Nutzsignal wird durch die Ringschaltung 26 phasenabhängig gleichgerichtet.The useful signal obtained in this way and located at the transmitter 25 is transmitted the ring circuit 26 rectified as a function of the phase.

Hierzu ist eine Hilfsspannung der Signalfrequenz notwendig, die aus dem Versorgungsgerät 5 entnommen werden kann, wenn die Versorgungsspannung in der aus dem Widerständen 35, 36, 39 und dem Kondensator 40 gebildeten Phasenbrücke um 90° gedreht wird. Die Kennlinie des aus dem Überträger 25, der Ringschaltung 26 und den Widerständen 27, 28 gebildeten phasenabhängigen Gleichrichters läßt sich im Bereich kleiner Signalspannungen linearisieren, wenn die Hilfs-Spannung nicht sinusförmigen Verlauf, sondern Rechteckform hat. Die Versorgungsspannung wird durch den aus dem Widerstand 37 und den Zener-Dioaen 38 gebildeten nichtlinearen Spannungsteiler entsprechend umgeformt.For this purpose an auxiliary voltage of the signal frequency is necessary, which from the supply device 5 can be taken when the supply voltage in the phase bridge formed from resistors 35, 36, 39 and capacitor 40 Is rotated 90 °. The characteristic curve of the from the transmitter 25, the ring circuit 26 and the resistors 27, 28 formed phase-dependent rectifier can in the area linearize smaller signal voltages if the auxiliary voltage does not have a sinusoidal shape, but a rectangular shape. The supply voltage is by the non-linear formed from the resistor 37 and the Zener diodes 38 Voltage divider transformed accordingly.

Das Abstandssignal steht als Gleichspannung an wen Widerständen 27 und 28 -an und steuert über den Widerstand 29 den Abstandsregler 30 aus.The distance signal is available as a direct voltage to whom resistors 27 and 28 -on and controls distance controller 30 via resistor 29.

Werden nur zwei Initiatoren vorgesehen, also z. B. die Drosseln 31 und 33 fortgelassen, so ist bei Sollabstand as an den Widerständen 27, 28 -liegende- Signal ungleich null. Der über den Widerstand 29 fließende Steuerstrom muß durch einen entgegengerichteten, gleich großen Vorstrom Io zu Null ergänzt werden.If only two initiators are provided, e.g. B. the throttles 31 and 33 are omitted, then at the target distance as at the resistors 27, 28 -located- Signal not equal to zero. The control current flowing through the resistor 29 must through an opposing, equally large bias current Io can be supplemented to zero.

Besteht die Bezugsschiene aus einem nicht ferromagnetischen Leiter, so ist der von dem Initiator aufgenommene Blindstrom, unabhängig von Abstand beider. Dagegen ruft der mittelfrequente Wechselfluß in der Bezugsschiene Wirbelströme hervor, die die Wirkkomponente des Initiatostromes vergrößern. Da- andererseits die Blindkomponente wesentlich größer ist, ist hier eine phasenabhängige Gleichrichtung unbedingt notwendig, anderenfails wird die-Signalgröße von dem informationsfreien Blindstrom überdeckt. Figur 9 zeigt die vorgeschlagene Meßschaltung.If the reference rail consists of a non-ferromagnetic conductor, so the reactive current consumed by the initiator is independent of the distance between the two. In contrast, the medium-frequency alternating flow causes eddy currents in the reference rail, which increase the active component of the initiator current. On the other hand, the reactive component is much larger, a phase-dependent rectification is absolutely necessary here, Otherwise, the signal size is covered by the information-free reactive current. Figure 9 shows the proposed measuring circuit.

In vorliegendem Fall werden, wegen des kleineren Nutzsignales , phasenabhängige Gleichrichter unter Verwendung von Iransistor-Ringschaltungen 61 bis-64 bzw. 71 bis 74 angewendet. Die Gleichrichtung erfolgt für jede Initiatorgruppe getrennt. Die beiden Ausgangsspannungen an den Widerständen 66 und 75 werden in dem Summierverstärker 81 subtrahiert und verstärkt. Die so gebildete Regelabweichung liegt an dem Abstands-Regler 91.In the present case, due to the smaller useful signal, phase-dependent Rectifier using transistor ring circuits 61 to -64 or 71 to 74 applied. The rectification is carried out separately for each initiator group. The two output voltages at resistors 66 and 75 are used in the summing amplifier 81 subtracted and amplified. The control deviation formed in this way is due to the distance controller 91.

Soll eine Last-- durch einen Elektromagneten in der Schwebegehalten werden, so ist der Gleichgewichts zustand bei einem ganz bestimmten Erregerstrom vorhanden. Eine geringe Vergrößerung der Last führt zu einer Vergrößerung des Luftspaltes und danit zu einer Verringerung der Haltekraft, wodurch der Abfali des Magneten noch begünstigt -veird. Verrringert sich umgekehrt die Last, so nimmt der Luftspalt ab und die Haltekraft zu, was wiederum die Differenz zwischen beiden Kräften vergrößert, so daß der Magnets an die Bezugsplatte gezogen wird. Erfindungsgemäß wird deshalb zunächst die Abhängigkeit der Haltekraft von dem Luftspalt Sv beseitigt. Das geschieht durch die in Figur 1-0 gezeigte Regelkreisanordnung.A load is supposed to be kept in suspension by an electromagnet the equilibrium is at a very specific excitation current available. A slight increase in the load leads to an increase in the air gap and this leads to a reduction in the holding force, thereby reducing the waste of the magnet still favored -veird. Conversely, if the load decreases, the air gap increases off and the holding force increases, which in turn increases the difference between the two forces, so that the magnet is drawn to the reference plate. According to the invention is therefore First of all, the dependency of the holding force on the air gap Sv is eliminated. This happens by the control loop arrangement shown in Figure 1-0.

Der Elektromagnet 11 mit der Erregerwicklung 12 besitzt eine Sonde 1f, mit der der Fluß bzw. die magnetische Induktion gemessen wird. Hierzu eignet sich z. B. eine Hall-Sonde, deren elektronisches Zusatzgerät 6 eine fluß-bzw. induktionsabhängige Gleichspannung liefert. Mit diesem Istwert ist es möglich, unabhängig von dem Luftspalt die magnetische Induktion auf einem vorgegebenen Wert zu halten.The electromagnet 11 with the excitation winding 12 has a probe 1f, with which the flux or the magnetic induction is measured. Suitable for this z. B. a Hall probe, the electronic accessory 6 a flow or. induction-dependent DC voltage supplies. With this actual value it is possible regardless of the air gap to keep the magnetic induction at a predetermined value.

Dazu ist es allerdings erforderlich, den Erregerstrom zwischen dem minimalen und maximalen Wert in einer Zeit ändern zu können, die kleiner ist als die Zeit in der das belastete Fahrzeug unter den ungünstigsten Verhältnissen, den vom Magneten erfaßten Luftspaltweg durchfällt.However, this requires the excitation current between the to be able to change the minimum and maximum value in a time that is less than the time in which the loaded vehicle under the most unfavorable conditions, the The air gap path detected by the magnet falls through.

Zur Überwindung der großen Erregerwicklungs-Induktivität ist deshalb in Figur 10 ein Stromregelkreis, bestehend aus dem Thyristor-Stellglied 2 und dem Stromregler 31 vorgesehen. Durch Wahl einer entsprechend hohen Deckenspannung für den Stromrichter 2 läßt sich-die wirksame Erreger zeitkonstante auf sehr kleine Werte herabdrücken.To overcome the large field winding inductance is therefore in Figure 10, a current control circuit consisting of the thyristor actuator 2 and the Current regulator 31 is provided. By choosing a correspondingly high ceiling tension for the converter 2 can-the effective exciter time constant to very small Push down values.

Dem Stromregelkreis ist oder Induktionsregelkreis mit dem Induktionsregler 41 übergeordnet. Bei einer willkürlichen Vergrößerung der Last des Fahrzeuges wird der dann eintretenden Luftspaltvergrößerung und Induktionsverminderung der Induktionsregelkreis durch eine sofortige Erhöhung des Erregerstromes entgegenarbeiten. Damit ist allerdings nur erreicht, daß die Haltekraft konstant geblieben ist, was nicht ausreicht, die erhöhte Last auszugleichen.The current control loop is or induction control loop with the induction controller 41 superior. In the event of an arbitrary increase in the load of the vehicle the then occurring air gap enlargement and induction reduction of the induction control loop counteract this by immediately increasing the excitation current. With that, however only achieved that the holding force has remained constant, which is not enough to compensate for increased load.

Die Haltekraft läßt sich auf zwei Wagen den neuen Lastbedingungen anpassen. Erfindungsgemäß wird zunächst vorgeschlagen, wie bereits in Figur 1 gezeigt, die Gewichtskraft des gesamten Fahrzeuges durch, an den Unterstützungspunkten angeordnete Zugmeßgeber zu bestimmen. Sie sind in Figur 10 mit 8 bezeichnet. Die Haltekraft des Magneten ist proportional dem Quadrat der magnetischen Induktion.The holding force can be adjusted to the new load conditions on two trolleys adjust. According to the invention, it is initially proposed, as already shown in FIG. 1, the weight of the entire vehicle through, arranged at the support points To determine tension sensor. They are denoted by 8 in FIG. The holding power of the magnet is proportional to the square of the magnetic induction.

Soll durch die Störgrößenaufschaltung der Gewichtskraft auf den Indu#ktionsragelkreis, das mechanische System im Gleichgewicht gehalten werden, so muß zwischen Zugmaßgeber und Induktionsgeber ein die Wurzelfunktion nachbildender Funktionsgeber angeordnet werden. Durch genauen Abgleich der Störgrößenaufschaltung läßt sich lastunabhängig ein bestimmter Luftspalt einhalten. Verschieben sich dagegen einzelne Kennlinien, so wird der Abgleich gefährdet.Should the weight force be applied to the induction cantilever circuit by the disturbance variable the mechanical system must be kept in equilibrium, so between Zugmessgeber and induction generator, a function generator that simulates the root function is arranged will. By precisely comparing the feedforward control, it can be made independent of the load keep a certain air gap. If, on the other hand, individual characteristics shift, this jeopardizes the comparison.

Erfindungsgemäß gewährleistet ein zusätzlicher Abstandsregelkreis, dessen Soll-Istwertbildung und Reglerschaltung in Figur 8 und Figur 9 wiedergegeben sind, die Einhaltung der Sollposition. Der Regler istin Figur 10 mit 71 bezeichnet. Auch für den Abstandsregelkreis ist erfindungsgemäß der Funktionsgeber 5 wirksam, damit die Kreisverstärkung unabhängig von dem Induktions-Sollwert konstant bleibt. Der Abstandsregelkreis enthält eine zweifach integrierende Regelstrecke. Die Stabilisierung erfolgt am günstigsten durch einen Regler mit proportionaldifferenziellem Zeitverhalten.According to the invention, an additional distance control loop ensures its nominal / actual value formation and controller circuit are shown in FIG. 8 and FIG are compliance with the target position. The controller is labeled 71 in FIG. According to the invention, the function generator 5 is also effective for the distance control loop, so that the loop gain remains constant regardless of the induction setpoint. The distance control loop contains a control system that integrates twice. The stabilization is best done by a controller with proportionally differential time behavior.

Die seitliche Führung kann nach Figur 10 durch zwei horizontal wirkende Magneten erfolgen. Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, die seitliche Führung mit dem Linearmotor durchzuführen und auf die seitlichen Führungsmagnete zu verzichten. Die grundsätzliche Anordnung zeigt Figur 11. Jeder der beiden linearen Sinzelmotoren 11 und 12 erhält seine Spannung über die Stromrichter mit antiparallelen Thyristoren 21 bzw. 22, mit denen durch Anschnittssteuerung die an den Motoren liegende Spannung trägheitsfrei eingestellt werden kann.The lateral guide can according to Figure 10 by two horizontally acting Magnets are made. According to the invention, however, it is also possible to use the lateral guidance to be carried out with the linear motor and to do without the guide magnets on the side. The basic arrangement is shown in FIG. 11. Each of the two linear single motors 11 and 12 receives its voltage via the converters with anti-parallel thyristors 21 and 22, with which the voltage applied to the motors is controlled by the gate control can be adjusted without inertia.

Der Steuerwinkel wird über die Impulssteuergeräte 31, 32 durch die Spannungsregler 51, 52 bestimmt. Der Spannungs-Istwert wird mit Hilfe der Meßglieder 41, 42 bestimmt.The control angle is controlled by the pulse control devices 31, 32 Voltage regulator 51, 52 determined. The actual voltage value is measured with the aid of the measuring elements 41, 42 determined.

Die Spannungsregelkreise sind oft bereits für die Regelungen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorhanden. Der Geschwindigkeitsregler 6, an dessen Eingang die Geschwindigkeits-Regelabweichung liegt, steuert in diesem Fall gleichsinnig die beiden Spannungsregler 51 und 52 aus.The voltage control loops are often already used to regulate the vehicle speed available. The speed controller 6, at whose input the speed control deviation in this case controls the two voltage regulators 51 and 52 in the same direction the end.

Der Linearmotor erzeugt nicht nur einen Schub längs des Fahrweges, sondern übt auch eine Kraft- senkrecht auf die Sekundärschiene aus. Liegen die beiden gleichartigen Einzelmotoren an der gleichen Spannung, so heben sich die Querkräfte in etwa auf. Sind die Spannungen dagegen unterschiedlich, so bleibt eine resultierende Querkraft übrig die geeignet ist, bei horizontalen Lageabweichungen das Fadrzeuc wieder in seine Sollposition zurückzuführen. In Figur ist mit 8 der Abstandsregler bezeichnet. Er steuert infolge des Vorzeichen Umkehrgliedes 7 die beiden Spannung regler 51 und 52 im entgegengesetzten Sinn aus. In der Sollposition ist das Ausgangssignal Null na beide Motoren erhalten die gleiche, von dem Geschwindigkeitsregler 6 bestiini:ite Spannung. Da # 5h nur kurzzeitig ungleich null sein wird erfolgt durch die zeitweilige Unsymmetrie der Speisespannung nur eine unwesentliche Minderung des Längsschubes.The linear motor not only generates a thrust along the travel path, but also exerts a force perpendicular to the secondary splint. Are the two lying single motors of the same type at the same voltage, the transverse forces increase roughly on. If, on the other hand, the tensions are different, a resulting one remains Shear force remaining which is suitable, the Fadrzeuc for horizontal position deviations returned to its target position. In the figure, 8 is the distance controller designated. As a result of the sign reversal element 7, it controls the two voltages controller 51 and 52 in the opposite sense. The output signal is in the set position Zero na both engines get the same, determined by the speed controller 6 Tension. Since # 5h will only be unequal to zero for a short time, the temporary Asymmetry in the supply voltage only insignificantly reduces the longitudinal thrust.

Claims

P a t e n t a n 8 p r ü c h e

1. Magnetic carrying and guiding system for contactless guided, in particular vehicles driven by linear motors, the distances between the vehicle and horizontal and vertical reference planes measured and the magnets of the support and guide system are excited in such a way that certain target distances are maintained are, characterized in that the measurement of the distances by inductive initiators takes place whose stray field through a second, not in engagement with the reference plane initiators located is compensated to zero, the output signals of the initiators frequency- and phase-selective amplified or be rectified and what is gained in this way DC signal for fine distance control through subordinate control loops and through Disturbance variable injection is used in a balanced magnet system.

3. System according to claim 1, characterized in that the weight is held by vertically acting horn magnets.

3. System according to claims 1 and 2, characterized in that are arranged between the support members and the Fahr-stuff train transducers.

4. System according to claims 1 to 3, characterized in that two groups of magnets directed against each other in the horizontal direction are provided.

5. System according to claims 1 to 4, characterized in that a linear double motor operates as a drive on a vertical secondary rail and each of the two individual motors has its own feed with voltage regulating device possesses, whereby due to the unequal supply voltage of the two motors a horizontal, The horizontal thrust is executed perpendicular to the direction of movement Compensates for spacing deviations.

6.System according to claims 1 to 5, characterized in that als ein.solcher is used with an E-shaped sheet metal core, the one around the middle Leg has ongoing winding, each of the two winding windows has a short-circuit ring possesses, which includes the winding body and its plane perpendicular to the winding plane the main winding is so that the Eurzschlussringe not from the main flow, but only be penetrated by the stray flux running transversely through the winding window.

7. System according to claims 1 to 6, characterized in that with the proximity initiator measuring the distance, a second similar initiator, which has no counter-plate, is assembled so that they lie together with their yokes and the mechanical construction is chosen so that magnetic stray fields and temperature fluctuations act equally on both individual initiators.

8. System according to claims 1 to 7, characterized in that aaß the two individual initiators in parallel on a medium-frequency AC voltage source lie, with one current transformer each being interposed and the two other secondary windings are connected to a common Buruen resistor so that it depends on the difference of the two initiator currents flow through - is.

9. System according to claims 1 to 8, characterized in that One distance initiator each from both sides on the reference plane against which the distance is to be measured, is directed, so that when there is a shift, a distance enlarged and the other reduced and those falling across the load resistors Voltages are switched against each other.

10. System according to claims 1 to 9, characterized in that the reference plane against which the distance is to be measured is made of ferromagnetic Material consists only of the reactive current component of the initiator current as a distance signal is used.

11. System according to claims 1 to 10, characterized in that in the event that the reference plane against which the distance is to be measured a highly conductive, non-ferromagnetic material is only the active component of the initiator current is used as a distance signal, 12. System according to the claims 1 to 12, characterized in that the rectification of the alternating signal in a phase-dependent demodulator designed as a diode or trans, istor ring demodulator Rectifier takes place, its itIlfs AC voltage from the medium frequency AC voltage source to which the initiators are connected.

13. System according to claims 10 to 12, characterized in that that a nose bridge is provided between the voltage source and the ring circuit, which causes a phase rotation of the voltage of 90 °.

4. System according to claims 1 to 13, characterized in that between initiator, and phase-dependent Rectifier a bandpass filter is arranged, which is matched to the feed frequency of the initiators and preferably is designed as a Mrtivfilter.

15. System according to claims 1 to 14, characterized in that daR the feeding of each of the lifting magnets is carried out by a current loop, which preferably has thyristors as an actuator and its AC voltage is selected as high is that the excitation current change at one against the mechanical time constants negligible time takes place.

16. System according to claims 1 to 15, characterized in that the 'magnetic induction generated by a magnet measured via a Hall probe' and this life variable is used as an actual value for an induction control loop, which corresponds to the Current control loop is superimposed.

17. System according to claims 1 to 16, characterized in that the output signal of the tension transducers after passing through a function that simulates the root function Function generator is applied as a setpoint to the controller of the induction control loop.

18. System according to claims 1 to 17, characterized in that the distance deviation is at the input of a distance controller whose output variable is after passing through a function generator that simulates the root function as another Setpoint acts on the controller of the induction control loop.

19. System according to claims 1 to 18, characterized in that the distance controller receives proportional-differential time behavior.

29. System according to claims 1 to 5, characterized in that anti-parallel controlled in the feed lines of the two single linear motors in the cutout Thyristors lie.

21. System according to claims 1 to 5 and 20, characterized in that that there is a voltage control circuit for each individual motor.

22. System according to claims 1 to 5, 20 and 21, characterized in that that the two voltage control loops have a common speed control loop is superimposed and the output signal of the speed controller in the same direction the two voltage regulator acts.

23. System according to claims 1 to 5 and 20 to 22, characterized in that that the output of the controller for the horizontal distance to the one voltage regulator directly and to the other voltage regulator with the interposition of a Amplifier acts with a gain factor V = 1.

L e r s e i t e