DE2551009A1

DE2551009A1 - Kombination eines hochpoligen permanent erregten wechselspannungsgenerators und eines digitalen drehwinkelgebers

Info

Publication number: DE2551009A1
Application number: DE19752551009
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing Grad Bajorat
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1977-05-18
Also published as: DE2551009B2; DE2551009C3

Description

Kombination eines hochpoligen permanent erregten Wechsel-
spannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers Die Erfindung betrifft eine Xombination eines hochpoligen permanent erregten We chs el sp annungs generators und eines digitalen Drehwinkelgebers zum Anbau an eine Achse und in einen Achslagerdeckel eines Eisenbahnwagens.
Viele der im Einsatz befindlichen Eisenbahnwagen, insbesondere Güterwagen, haben keine elektriscbeEnergieversorgung. Soll Jedoch die Betriebssicherheit der Eisenbahnwagen elektrisch überwacht und eine automatische datenlose Wagenadressierung durchgeführt werden, so wird hierfür elektrische Energie benötigt. So besteht der Wunsch nach Datenübertragungssystemen und wagenspezifischen Meßaufgaben wie Überwachung der Achslagertemperaturen, Erkennen von Flachstellen in den Radkränzen, Entgleisungsmeldung, Ladegutfehler u. a. im Interesse einer erhöhten Betriebssicherheit sowie einer Erhöhung der Wagenumlauffrequenz.
Es ist schon ein Wechselstromgenerator unter Verwendung der Achse eines Eisenbahnwagens bekannt, bei dem die Druckmutter auf die Innenringe des Achslagers mit einer Anzahl von Permanentmagneten in radialer Anordnung als Rotor ausgebildet und mit Dämpfungselementen fixiert, und der magnetisch geblechte Stator mit seinen Induktionskupferwicklungen in einem Achslagerdeckel achszentrisch fixiert durch Dämpfungselemente eingebaut ist. Dieser Wechselstromgenerator ist für die zur Zeit gebräuchlichen Achsen verwendbar, nicht jedoch für die geplanten einheitlichen Achsen im europäischen Roum. Zudem ist für seinen Einbau eine Vergrößerung des Achslagerdeckels erforderlich.
Die Aufgabe besteht daher darin, eine Kombination eines hochpoligen permanent erregten Wechselspannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers zum Anbau an eine Achse und in einen Achslagerdeckel eines Eisenbahnwagens zu schaffen, der ohne Vergrößerung des Achslagerdeckels sowohl an die zur Zeit gebräuchlichen als auch an die geplanten einheitlichen Achsen der Eisenbahnwagen angebaut werden kann. Die Aufgabe wird nach dgErfindung dadurch gelöst, daßan die Achse des Eisenbahnwagens als Rotor eine Anzahl Permanentmagnete, deren magnetischer Rückschluß über einen Polradträger erfolgt, ringförmig mit wechselnder Polarität und mit axialer.Magnetflußrichtung, angeordnet sind, denen gegenüber, durch einen Luftspalt getrennt, in den Achslagerdeckel als Stator fest eingebaut, auf weichmagnetischen Ferritkernen, deren magnetischer Rückschluß über einen Bandringkern erfolgt, eine gleiche Anzahl Induktionsspulen im wechselnden Wicklungssinn miteinander verbunden, angeordnet sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels einer Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt die Kombination des Wechselspannungsgenerators mit dem digitalen Drehwinkelgeber nach der Erfindung in Verbindung mit einem derzeit gebräuchlichen UIC-Lager ?4, im rechten unteren Teil der Zeichnung in Verbindung mit einem geplanten Lager Ore B 136.
In einem Lagergehäuse 1 befinden sich Rollenlager 2, welche eine Achse 3 tragen. An das eine Rollenlager ist ein Bordring 4 durch eine Schlitzmutter 5 über einen Polradträger 8 und ein daran angebrachtes Polrad 10 gepreßt.
Der Polradträger wird damit zentrisch axial drückend fixiert auf der Achse gehalten. Bei einer Serienfertigung können die Schlitzmutter 5 und der Polradträger 8 zu einem Teil vereinigt werden.
Das Polrad 10 besteht aus Messingguß, also einem magnetisch nicht leitenden Material. Es wird im Polradträger 8 aus magnetisch gut kitendem Stahl formschlüssig und zusätzlich geklebt, durch Bördelränder 11 gehalten. In das Polrad 10 sind Permanentmagnete 12 in wechselnder Magnetflußrichtung eingeklebt und anschließend planparallel übergeschliffen. Der magnetische Rückschluß erfolgt über den Polradträger 8.
Bei dem geplanten Achslager Ore B 136 ist die Schlitzmutter 5 durch eine Druckkappe 6 ersetzt. Diese drückt das Polrad 10 über einen Polradträger 9 gegen den Bordring 4. Auch in dieser Ausführung kann die Druckkappe 6 und der Polradträger 9 zu einem Teil vereinigt werden.
In ein Achslagerdeckel 7 sind, durch einen Luftspalt 22 von den Permanentmagneten 12 getrennt, weichmagnetische Ferritkerne 13 eingebaut, die von Induktionsspulen 14 umgeben sind, welche im wechselnden Wicklungssinn miteinander verbunden sind. Der magnetische Rückschluß für die Ferritkerne 13 erfolgt über einen Bandringkern 15, der in einen Generatorträger 16 eingelassen ist. Die Induktionsspulen 14 und der Generatorträger 16 werden durch Druckkontakte 17 verbunden. Der so entstandene Stator besteht demnach aus den Ferritkernen 13, den Induktionsspulen 14, dem Bandringkern 15 und dem Generatorträger 16.
Nach dem elektrischen Anschluß der radialorientierten Druckkontakte 17 wird er mit Gießharz 18 zu einer Einheit verbunden und anschließend planparallel übergeschliffen. Die Zahl der Ferritkerne 13 entspricht der Zahl der Permanentmagnete 12.
Der Generatorträger 16 wird mittels Schrauben 19 am Achslagerdeckel 7 und durch zusätzliche Verklebung befestigt.
Die elektrischen Anschlüsse werden durch Bohrungen 20 an einen Druckkontaktkabelanschluß 21 geführt. Dieser kann von Unbefugten nicht gelöst werden.
Die Kombination des Wechselspannungsgenerators und des Drehwinkelgebers nach der Erfindung liefert bei Drehung der Achse sowohl elektrische Wechsel- oder Drehspannung als auch eine digitale Drehwinkelinformation. Der Wechselspannungsgenerator kann sowohl einphasig als auch dreiphasig ausgeführt sein. Er ist unter geringem Aufwand mit der Achse und dem Achsdeckel verbindbar, ohne die Höhe des Achslagerdeckels zu vergrößern. Er benötigt keine eigene Lagerung und wenig Platz, ist einfach aufgebaut, dazu sehr robust und wartungsfrei. Seine Dimensionierung reicht aus, um die benötigte elektrische Energie für die beabsichtigten Aufgaben während der Traktion zu liefern.
Er kann auch als autarker digitaler Geschwindigkeitsmesser eingesetzt werden. Er kann ferner zum Laden einer Batterie benutzt werden und er kann ein elektronisches Gerät zur aktiven Wagenadressierung speisen.
4 Seiten Beschreibung 4 Patentanspruche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Fig.

Claims

Patentansprüche: rn 1.Xombination eines hochpoligen permanent erregten Wechselspannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers zum Anbau an eine Achse und in einen Achslagerdeckel eines Eisenbahnwangens, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß an die Achse des Eisenbahnwagens als Rotor eine Anzahl Permanentmagnete, deren magnetischer Rückschluß über einen magnetisierbaren Polradträger erfolgt, ringförmig, mit wechselnder Polarität und mit axialer Magnetflußrichtung, angeordnet sind, denen gegenüber durch einen Luftspalt getrennt, in den Achslagerdeckel als Stator fest eingebaut, auf weichmagnetischen Ferritkernen, deren magnetischer Rückschluß über einen Bandringkern erfolgt, eine gleiche Anzahl Induktionsspulen im wechselnden Wicklungssinn miteinander verbunden, angeordnet sind.
2. Kombination eines hochpoligen permanent erregten Wechselspannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Permanentmagnete in Bohrungen in einen planparallel geschliffenen nichtmagnetischen Ring eingebettet sind, der auf der der Achse zugeordneten Seite formschlüssig von einem magnetisch leitenden Polradträger verdrehungsfest gefaßt ist, welcher über Stifte verdrehungsfest mit der Schlitzmutter, durch welche er zentriert gegen den Bordring des Achsrollenlagers gepreßt wird, verbunden ist.
3. Kombination eines hochpoligen permanent erregten Wechselspannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers nach Anspruch 1 und. 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Polradträger auf der Achse zentriert und durch Stifte verdrehungsfest mit einer Druckkappe, durch welche er gegen den Rollenlager-Bordring gepreßt wird, verbunden ist.
4. Kombination eines hochpoligen permanent erregten Wechselspannungsgenerators und eines digitalen Drehwinkelgebers nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Polradträger und die axialen Fixierungselemente zu einen Bauteil vereinigt sind.