DE3025334C2 - Meßeinrichtung für den Abstand zwischen einem Schwebemagneten und seinem Bezugsobjekt - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen durch die DE-OS 28 03 877 bekannten Meßeinrichtung sind die beiden Spulen zu einem sogenannten Aufnehmer an der Magnetpolfläche zusammengefaßt. Hierbei ist die jeweilige Spule aus einem Leiterabschnitt in Verbindung mit einem den Leiterabschnitten beider Spulen gemeinsamen, relativ großflächigen Rückleiter geb^:ldet, über den also die beiden Spulen als flache Leiterschleifen eine bauliche Einheit bilden.

Im Anwendungsfall eines elektromagnetischen Schwebefahrzeugs mit aus Gründen des elektrischen Leistungsaufwandes äußerst gering zu haltenden Werten der Schwebefreiheit bzw. des Nominalabstandes, allenfalls von 10 mm, zwischen dem Schwebemagneten und seinem Bezugsobjekt »Schiene« wird man diesen Aufnehmer bei seiner (angenommenen) demgegenüber großen Dicke etwa von 2 mm, wie schon in der DE-OS angedeutet, im Schwebemagneten einlassen müssen. M Das bedingt jedoch wegen der großflächigen Aufnehmerausbildung ein Abtragen von Kernmaterial an der Magnetpolfläche in solchem Ausmaß, daß sich der zwischen der Magnetpolfläche und der Schiene wirksame Luftspalt nahezu um die Dicke des Aufnehmers und folglich der Leistungsbedarf des Schwebemagneten beträchtlich, d. h. etwa um 20% erhöht.

Mit solchem Mangel ist auch die durch die DE-AS 29 16 289 bekannte Meßeinrichtung behaftet, bei der zwei Spulen auf einer Platine aus Isolationsmaterial mi angebracht sind, wobei diese für die beiden Hälften der einen als Leiterschleife geformten Spule zugleich als Abstandhalter fungiert. Folglich kann diese Meßeinrichtung auch nur dann ohne Minderung des mechanisch nutzbaren Luftspaltes zwischen dem Magneten und ni seiner Schiene auf der Magnetpolfläche angeordnet werden, wenn hier eine Ausfräsung nach Maßgabe der Platinenabmessungen vorgesehen wird, mit der Folge einer entsprechenden Erhöhung des magnetisch wirksamen Luftspaltes. Somit muß auch bei dieser Meßeinrichtung zu dem mechanisch erforderlichen Luftspalt (der Energiebedarf und Magneigewicht bestimmt) die Dicke der Platine addiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 phne nennenswertes Verändern des zwischen Schwebemagnet und Bezugsobjekt wirksamen Luftspaltes im Magnetkern einzulassen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach der Grundgedanke der Erfindung nicht bloß in einer Trennung der beiden Spulen, d. h. in einer Einsparung an (Rück-)Leitermaterial zu sehen ist, um den für das Versenken nötigen Materialabtrag an der Magnetpolfläche entsprechend reduzieren zu können. Vielmehr geschieht das durch diese Trennung ermöglichte raumsparende Versenken der Spulen im Sinne einer Beschränkung der Verteilung der von der felderzeugenden Spule ausgehenden Feldlinien auf das Meöobjekt »Raum zwischen Magnetpolfläche und Bezugsobjekt (Schiene)«, also im Sinne einer Minimierung unerwünschten Streuflusses bzw. einer Unterbindung eines Verlaufs von Feldlinien von der felderzeugenden Spule aus direkt über den Magnetkern zur zweiten Spule. Für die mittels dieser zweiten als Meßwertgeber fungierenden Spule erhaltenen Meßspannung sind somit praktisch nur, wie angestrebt, Änderungen beim Feldverlauf durch den vorgenannten Raum maßgebend.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und deren im Unteranspruch gekennzeichneten baulichen Weiterbildung wird nachfolgend näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung perspektivisch in Fig. la bloß Polabschnitte 1 des Magnetkerns eines sogenannten Längsflußmagneten, d. h. eines Elektromagneten mit in seiner Bewegungsrichtung wechselnder Polung. Um diesen Elektromagneten im Abstand gegenüber einer nicht dargestellten stationären ferromagnetischen Schiene (als Bezugsobjekt) zu regeln, ist in der Polfläche 2 eine in Mangetlängsrichtung (bzw. -bewegungsrichtung) sich erstreckende Abstandsmeßeinrichtung angeordnet, bei der zwei Spulen 3 und 4 im Grunde nach dem in der DE-OS 28 03 877 beschriebenen Meßprinzip arbeiten: Die eine Spule 3 soll im Raum zwischen der Polfläche 2 und der nicht dargestellten Schiene des Elektromagneten ein hochfrequentes Wechselfeld erzeugen und die zweite in diesem Wechselfeld befindliche Spule 4 soll die aus Abstandsänderungen zwischen dem Elektromagneten bzw. seiner Polfläche 2 und der Schiene resultierenden Änderungen im Feldverlauf erfassen bzw. analoge Spannungen liefern, deren Amplituden ein Maß für den jeweiligen Abstand sind. Die entsprechende Meßschaltung ist in der vorgenannten DE-OS hinlänglich beschrieben, so daß hierauf nicht eingegangen zu werden braucht. Die Erfindung ist demgegenüber durch die Anordnung der beiden Spulen 3 und 4 verschieden, welche, als flache Leiterschleifen in linearer Erstreckung zur Magnetpolfläche 2 bei hierzu paralleler Anordnung der Wicklungsachsen 3.1, 4.1, an der Magnetpolfläche 2 in den Polabschnitten 1 des Magnetkerns getrennt versenkt sind. Hierbei wird, wie insbesondere der eine vergrößerte Ausschnitt Fig. Ib der perspektivischen Ansicht Fig. la zeigt, die felderzeugende Spule 3 aus zwei Leiterabschnitten 3.2. 3.3 gebildet, deren einer als U-förmiger Rückleiter 3.3 zugleich die Funktion einer allseitigen HF-Abschirmung der Spule 3 gegenüber den Polabschnitten 1 bzw. den hierin für die Versenkung

ausgesparten Längsnuten erfüllt. Wie bereits erwähnt, hat diese Art des getrennten Versenkens der Spulen 3,4 keine nennenswerte Vergrößerung des Raumes zwischen der Magneipolfläche 2 und der nicht dargestellten Schiene des Elektromagneten zur Fc'ge, d. h. der elektrische Leistungsaufwand für den Elektromagneten braucht nicht gesteigert zu werden.

Für die als Meßwertgeber fungierende Spule 4 braucht natürlich, wie der zweite vergrößerte Ausschnitt F i g. Ic zeigt, keine Abschirmung vorgesehen zu werden. Allerdings wird man beide Spulen 3,4 jeweils in einer (nicht dargestellten) elektrischen Isolierung einbetten, was beispielsweise mittels eines Schrumpfschlauchüberzuges geschehen kann. Im übrigen ist die dargestellte Ausbildung der Spulen 3, 4 jeweils nur aus einer einzigen Leiterschleife lim eine isolierende Zwischenlage 5 nicht bindend. So können durchaus je Spule mehrere Windungen vorhanden sein, wobei man für den Rückleiter 33 der felderzeugenden Spule 3 die H F-Abschirmungsfunktion beibehalten oder auch eine solche Abschirmung bzw. den (oder die) Rückleiter gesondert vorsehen kann. Auch ist die vorbeschriebene Meßeinrichtung nicht auf die Magnetschwebetechnik beschränkt, sondern kann vielmehr in Verbindung mit jeder Art magnetischer Abstandsregelung, z. B. auch bei rotierenden elektrischen Maschinen, Verwendung finden mit dem Vorteil, daß der effektive Luftspalt klein gehalten und somit der Wirkungsgrad der Maschine erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum berührungslosen Messen des Abstandes eines Schwebemagneten zu einem wenigstens eine elektrisch leitende Oberfläche aufweisenden Bezugsobjekt, wie Trag- und/oder Führungsschiene einer Magnetschwebebahn, mittels zweier Spulen in Form von flachen Leiterschleifen in linearer Erstreckung zur Magnetpolfläche bei hierzu paralleler Anordnung der Wicklungsachsen, von denen die eine Spule im wesentlichen im Raum zwischen Magnet und Bezugsobjek* ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt, in welchem die andere Spule, in paralleler Erstreckung zu dieser felderzeugenden Spule, als Meßwertgeber von der Feldstärke analogen Spannungen fungiert, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule (3 bzv. 4) gesondert in der Magnttpolfläche versenkt angeordnet und dabei die felderzeugende Spule (3) dem Magnetkern gegenüber allseitig elektromagnetisch abgeschirmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die felderzeugende Spule (3) aus einem oder mehreren Leiterabschnitten (3.2) in Verbindung mit der zugleich als deren Rückleiter (33) fungierenden Abschirmung gebildet ist.