WO2019228666A1 - System und anlage mit auf einem schienenteil bewegbar angeordnetem schienenfahrzeug - Google Patents

System und anlage mit auf einem schienenteil bewegbar angeordnetem schienenfahrzeug Download PDF

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WO2019228666A1
WO2019228666A1 PCT/EP2019/025151 EP2019025151W WO2019228666A1 WO 2019228666 A1 WO2019228666 A1 WO 2019228666A1 EP 2019025151 W EP2019025151 W EP 2019025151W WO 2019228666 A1 WO2019228666 A1 WO 2019228666A1
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WO
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permanent magnet
guide
leg
movement
magnetic flux
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Application number
PCT/EP2019/025151
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Enderle
Olaf Simon
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to US17/059,663 priority patent/US11063493B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1869—Linear generators; sectional generators
    • H02K7/1876—Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems

Definitions

  • the invention relates to a system and a system with a rail part movably arranged rail vehicle.
  • the invention is therefore based on the object to maintain safety-related functions of a rail system even in case of failure of the electrical supply.
  • the object is achieved in the system according to claim 1 or 2 and in the system according to the features indicated in claim 14.
  • Important features of the invention in the system are that it has a first part and a second part, wherein the first part and the second part are arranged movable parallel to each other in a direction of movement, wherein the first part is a winding around a leg, in particular middle leg, a coil core, the first part having a guide, in particular a linear guide, and a movable parallel to the direction of movement, in particular linearly movable, arranged permanent magnet, wherein the permanent magnet of the guide, in particular in the direction of movement, guided and, in particular in the direction of movement front and rear, limited.
  • the biasing is so slow or fast executable; however, regardless of the time used for biasing, the generated energy pulse is essentially similar.
  • the energy of each pulse is also independent of the relative direction of movement to each other. In addition, the same energy pulse is available even with multiple passes in the same direction.
  • the system according to the invention operates without wear and without contact.
  • the energy coil is generated synchronously on both sides.
  • the magnetization direction of the permanent magnet is aligned parallel to the direction of movement within the guide.
  • Preload is built up and instantaneously degraded after exceeding an unstable position, the largest possible change of the magnetic flux flowing through the winding of the first part is effected during dismantling. This is achieved by the fact that
  • Movement of the permanent magnet is so large that at one position the north pole is arranged closer than the south pole to the leg and that is arranged at a different position of the south pole closer than the north pole to the leg.
  • the permanent magnet has such a large
  • Permanent magnet is arranged closer than the south pole of the permanent magnet to the leg and that is arranged at a second position of the south pole of the permanent magnet closer than the north pole of the permanent magnet to the leg.
  • Movement allows a reversal of the magnetic flux.
  • the movement play of the permanent magnet in the guide is smaller than the length of the permanent magnet in the direction of movement.
  • a magnetic flux generated by the permanent magnet is passed through the leg of the spool core, wherein the direction of the magnetic flux in the leg is dependent on the position
  • the linear position of the permanent magnet in the guide in particular wherein the at a first position, in particular linear position, of the
  • Permanent magnet adjusting direction of the magnetic flux in the leg is directed opposite to the case of a second position, in particular linear position, the permanent magnet adjusting direction of the magnetic flux in the leg.
  • the advantage here is that the magnetic flux change is triggered by the position change and thus a high voltage is triggered.
  • the permanent magnet in the first position, abuts against a first boundary of the guide, and in the second position, the permanent magnet abuts the other boundary of the guide.
  • the second part has a second, in particular stationary, permanent magnet or the second part is mirror-symmetrical to the first part, wherein the magnetization direction of the permanent magnet of the second part parallel, in particular rectified parallel, aligned with the magnetization direction of the permanent magnet of the first part is.
  • the second part has a second winding around a second leg, in particular center leg, of a second coil core, the second part having a second guide, in particular a linear guide, the second permanent magnet being movable parallel to the direction of movement, in particular linearly movable, is arranged, wherein the second permanent magnet of the second guide, in particular in
  • Direction of movement, guided and, in particular in the direction of movement front and rear, is limited.
  • the advantage here is that a synchronous pulse release is executable on both sides and thus on both sides a respective electronic circuit can be supplied.
  • Permanent magnets aligned parallel to the direction of movement within the second guide.
  • the advantage here is that the permanent magnet of the second part is generated at one of the first part, in particular by a permanent magnet of the first part
  • the permanent magnet of the second part moves in the movement clearance provided by the guide up to the boundaries in such a way that initially a magnetic bias is built up and instantaneously degraded after an unstable position is exceeded, the largest possible change in the winding during disassembly the second part flowing through the magnetic flux is effected.
  • This is achieved in that the movement play of the second permanent magnet is so large that at one position the north pole is arranged closer than the south pole to the leg of the coil core of the second part and that in another position the south pole closer than the north pole to the leg is arranged.
  • Permanent magnet in the second guide in particular wherein the at a first position, in particular linear position, of the second permanent magnet adjusting direction of the magnetic flux in the second leg is directed opposite to at a second position, in particular linear position, the second permanent magnet adjusting direction of the magnetic flux in the second Leg.
  • the advantage here is that the movement of the second permanent magnet allows reversing the magnetic flux in the leg of the spool core of the second part.
  • the second permanent magnet has such a large one
  • Movement in the second guide on that is arranged at a first position of the north pole of the second permanent magnet closer than the south pole of the second permanent magnet to the leg and that in a second position of the south pole of the second permanent magnet closer than the north pole of the second permanent magnet to the leg out is arranged.
  • the advantage here is that the movement allows a reversal of the magnetic flux.
  • the movement play of the second permanent magnet in the guide is smaller than the length of the second permanent magnet in the direction of movement.
  • the second permanent magnet in the first position, abuts against a first boundary of the second guide, and in the second position, the second permanent magnet strikes against the other boundary of the second guide.
  • an electronic circuit is fed from the winding of the first part, in particular which has a sensor and transmits signals of the sensor without contact, in particular to an electronic circuit of the second part.
  • a second electronic circuit is fed from the winding of the second part, in particular which has a second sensor and signals of the second sensor transmits without contact in particular to the first electronic circuit of the first part.
  • the rail part is covered by a switch of the system.
  • the advantage here is that the safety or switching function of the switch is maintained upright.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive system for generating electrical energy, in particular generator, shown schematically.
  • FIGS. 2 to 5 show the sequence of a triggering of pulses when the two parts of the system move relative to one another in a first direction.
  • FIG. 6 and FIG. 7 two different starting positions are shown, which are provided before the sequence according to FIG. 2 to FIG.
  • FIGS. 8 to 11 show the sequence of a triggering of a pulse when the two parts of the system move relative to one another in a first direction.
  • FIG. 12 and FIG. 13 two different initial positions are shown, which are provided before the sequence according to FIG. 8 to FIG.
  • the system in particular generator, two relatively linearly movable parts.
  • a railroad in particular monorail, is equipped with the generator according to the invention.
  • the first part of the generator is arranged on the rail vehicle
  • the second part is arranged on a rail part of the rail track, in particular directly or indirectly.
  • the second part is arranged stationary and the first part with the rail vehicle mitbewegbar.
  • the first part and the second part are each carried out the same way.
  • an electrical supply is provided and also stationary when the rail vehicle is moved manually or from another source of power.
  • Each of the parts has a permanent magnet 1, which is guided linearly in a guide 2 in particular to the rail direction of the rail part.
  • the guide 2 also acts as a boundary in both directions, ie in the direction of movement, in particular in the rail direction and counter to the direction of movement, in particular the rail direction.
  • the direction of magnetization of the permanent magnet 1 of the first part is oriented counter to the relative direction of movement 4.
  • a coil core 7 designed as an E core carries a winding 6 around its middle leg.
  • the magnetic flux generated by the north pole of the permanent magnet 1 flows into the center leg of the spool core 7, via the yoke of the E core to in
  • the mirror-symmetrically structured second part is moved relative to the first part to the right.
  • the two south poles repel each other and the permanent magnet of the second part moves within the leadership of the second part to the right, to the stop on his leadership, so that the south pole of the permanent magnet of the second part as far away from the south pole of the permanent magnet 1 of the first Partly removed and as close to the north pole of the permanent magnet 1 of the first part.
  • the permanent magnet 1 of the first part is pressed in a corresponding manner to the left, so in the direction of movement 4 front, limiting the guide 2.
  • the inversion takes place synchronously in both parts.
  • the two parts are moved past one another along a common linear axis.
  • the permanent magnets align within their degree of freedom.
  • the permanent magnet 1 of the first part is pushed to the right to the limit and the permanent magnet of the second part is pressed to the left to its limit.
  • the permanent magnets are then at their respective stop.
  • a voltage in the winding 6 is induced.
  • FIGS. 8 to 12 show the states corresponding to FIGS. 2 to 7 in the opposite direction of movement of the parts relative to one another.
  • the guide is designed in particular as a linear axis.
  • the second part with its housing 9 is fixed to the first part
  • Rail part connected and the first part is moved relative to the second part.
  • the second part is arranged movable.
  • the second part is replaced by a permanently fixed to the rail part permanent magnet.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Abstract

System und Anlage mit auf einem Schienenteil bewegbar angeordnetem Schienenfahrzeug, aufweisend ein erstes Teil und ein zweites Teil, wobei das erste Teil und das zweite Teil parallel zueinander in einer Bewegungsrichtung bewegbar angeordnet sind, wobei das erste Teil eine Wicklung um einen Schenkel, insbesondere Mittelschenkel, eines Spulenkerns aufweist, wobei das erste Teil eine Führung, insbesondere Linearführung, und einen parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordneten Dauermagneten aufweist, wobei der Dauermagnet von der Führung, insbesondere in Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist.

Description

System und Anlage mit auf einem Schienenteil bewegbar angeordnetem
Schienenfahrzeug
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein System und eine Anlage mit auf einem Schienenteil bewegbar angeordnetem Schienenfahrzeug.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Schienenfahrzeug auf einem Schienenteil bewegbar ist.
Aus der DE 10 2012 203 862 A1 ist eine Betätigungseinrichtung für einen
induktionsgenerator bekannt.
Aus der DE 101 47 720 A1 ist ein autarkes Energiegewinnungssystem bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Sicherheitsrelevante Funktionen einer Schienenanlage auch bei Ausfall der elektrischen Versorgung aufrecht zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 oder 2 und bei der Anlage nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System sind, dass es ein erstes Teil und ein zweites Teil aufweist, wobei das erste Teil und das zweite Teil parallel zueinander in einer Bewegungsrichtung bewegbar angeordnet sind, wobei das erste Teil eine Wicklung um einen Schenkel, insbesondere Mittelschenkel, eines Spulenkerns aufweist, wobei das erste Teil eine Führung, insbesondere Linearführung, und einen parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordneten Dauermagneten aufweist, wobei der Dauermagnet von der Führung, insbesondere in Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die elektrische Energie unabhängig von dem Betrag der
Geschwindigkeit der beiden Teile zueinander ist. Das Vorspannen ist also langsam oder schnell ausführbar; unabhängig von der für das Vorspannen eingesetzten Zeit ist der erzeugte Energiepuls aber im Wesentlichen gleichartig. Die Energie des jeweiligen Pulses ist auch unabhängig von der relativen Bewegungsrichtung zueinander. Außerdem steht auch bei mehrfacher Durchfahrt in der gleichen Richtung derselbe Energiepuls zur Verfügung. Das erfindungsgemäße System arbeitet verschleißfrei und berührungslos. Die Energiespule wird beidseitig synchron erzeugt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten parallel zu dessen Bewegungsrichtung innerhalb der Führung ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass der Dauermagnet des ersten Teils sich an einem vom zweiten Teil, insbesondere von einem Dauermagneten des zweiten Teils erzeugten Magnetfelds, abstoßen. Somit bewegt sich der Dauermagnet des ersten Teils in dem ihm von der Führung bis zu den Begrenzungen zur Verfügung gestellten Bewegungsfreiraum derart, dass zunächst eine magnetische
Vorspannung aufgebaut und nach Überschreiten einer instabilen Position instantan abgebaut wird, wobei beim Abbauen eine möglichst große Änderung des die Wicklung des ersten Teils durchströmenden Magnetflusses bewirkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das
Bewegungsspiel des Dauermagneten derart groß ist, dass bei einer Position der Nordpol näher als der Südpol zum Schenkel hin angeordnet ist und dass bei einer anderen Position der Südpol näher als der Nordpol zum Schenkel hin angeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dauermagnet ein derart großes
Bewegungsspiel in der Führung auf, dass bei einer ersten Position der Nordpol des
Dauermagneten näher als der Südpol des Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist und dass bei einer zweiten Position der Südpol des Dauermagneten näher als der Nordpol des Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das
Bewegungsspiel ein Umkehren des Magnetflusses ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bewegungsspiel des Dauermagneten in der Führung kleiner als die Länge des Dauermagneten in Bewegungsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass bei Anschlag des Dauermagneten an die jeweilige Begrenzung eine Vorspannung im Magnetfeld aufgebaut wird. Die mechanisch geleistete Arbeit wird also in der
Magnetflussdichte eingespeichert und erst beim Entspannen in elektrische Energie umgewandelt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein vom Dauermagneten erzeugter Magnetfluss durch den Schenkel des Spulenkerns geleitet, wobei die Richtung des Magnetflusses im Schenkel abhängig ist von der Position,
insbesondere Linearposition, des Dauermagneten in der Führung, insbesondere wobei die bei einer ersten Position, insbesondere Linearposition, des
Dauermagneten sich einstellende Richtung des Magnetflusses im Schenkel entgegengesetzt gerichtet ist zur bei einer zweiten Position, insbesondere Linearposition, des Dauermagneten sich einstellenden Richtung des Magnetflusses im Schenkel. Von Vorteil ist dabei, dass durch den Positionswechsel der Magnetflusswechsel ausgelöst wird und somit eine hohe Spannung ausgelöst wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung schlägt bei der ersten Position der Dauermagnet an eine erste Begrenzung der Führung an und bei der zweiten Position schlägt der Dauermagnet an die andere Begrenzung der Führung an. Von Vorteil ist dabei, dass bei Anschlägen an eine Begrenzung Vorspannung weiter aufbaubar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Teil einen zweiten, insbesondere stationär angeordneten, Dauermagnet auf oder das zweite Teil ist spiegelsymmetrisch zum ersten Teil ausgeführt, wobei die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten des zweiten Teils parallel, insbesondere gleichgerichtet parallel, zur Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten des ersten Teils ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Vorsehen eines stationär, insbesondere also fest an einem Schienenteil angeordneten, Dauermagneten das zweite Teil besonders einfach aufbaubar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Teil vom zweiten Teil beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Luftspalt zwischen den beiden Dauermagneten ist und somit das Vorspannen berührungslos ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Teil eine zweite Wicklung um einen zweiten Schenkel, insbesondere Mittelschenkel, eines zweiten Spulenkerns auf, wobei das zweite Teil eine zweite Führung, insbesondere Linearführung, aufweist, wobei der zweite Dauermagnet parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordnet ist, wobei der zweite Dauermagnet von der zweiten Führung, insbesondere in
Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine synchrone Pulsauslösung beidseitig ausführbar ist und somit beidseitig eine jeweilige elektronische Schaltung versorgbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Magnetisierungsrichtung des zweiten
Dauermagneten parallel zu dessen Bewegungsrichtung innerhalb der zweiten Führung ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass der Dauermagnet des zweiten Teils sich an einem vom ersten Teil, insbesondere von einem Dauermagneten des ersten Teils erzeugten
Magnetfelds, abstoßen. Somit bewegt sich der Dauermagnet des zweiten Teils in dem ihm von der Führung bis zu den Begrenzungen zur Verfügung gestellten Bewegungsfreiraum derart, dass zunächst eine magnetische Vorspannung aufgebaut und nach Überschreiten einer instabilen Position instantan abgebaut wird, wobei beim Abbauen eine möglichst große Änderung des die Wicklung des zweiten Teils durchströmenden Magnetflusses bewirkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Bewegungsspiel des zweiten Dauermagneten derart groß ist, dass bei einer Position der Nordpol näher als der Südpol zum Schenkel des Spulenkerns des zweiten Teils hin angeordnet ist und dass bei einer anderen Position der Südpol näher als der Nordpol zum Schenkel hin angeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein vom zweiten Dauermagneten erzeugter
Magnetfluss durch den Schenkel des zweiten Spulenkerns geleitet, wobei die Richtung des vom zweiten Dauermagneten erzeugten Magnetflusses im zweiten Schenkel abhängig ist von der Position, insbesondere Linearposition, des zweiten
Dauermagneten in der zweiten Führung, insbesondere wobei die bei einer ersten Position, insbesondere Linearposition, des zweiten Dauermagneten sich einstellende Richtung des Magnetflusses im zweiten Schenkel entgegengesetzt gerichtet ist zur bei einer zweiten Position, insbesondere Linearposition, des zweiten Dauermagneten sich einstellenden Richtung des Magnetflusses im zweiten Schenkel. Von Vorteil ist dabei, dass das Bewegungsspiel des zweiten Dauermagneten ein Umkehren des Magnetflusses im Schenkel des Spulenkerns des zweiten Teils ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Dauermagnet ein derart großes
Bewegungsspiel in der zweiten Führung auf, dass bei einer ersten Position der Nordpol des zweiten Dauermagneten näher als der Südpol des zweiten Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist und dass bei einer zweiten Position der Südpol des zweiten Dauermagneten näher als der Nordpol des zweiten Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Bewegungsspiel ein Umkehren des Magnetflusses ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bewegungsspiel des zweiten Dauermagneten in der Führung kleiner als die Länge des zweiten Dauermagneten in Bewegungsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass bei Anschlag des zweiten Dauermagneten an die jeweilige Begrenzung eine Vorspannung im Magnetfeld aufgebaut wird. Die mechanisch geleistete Arbeit wird also in der Magnetflussdichte eingespeichert und erst beim Entspannen in elektrische Energie umgewandelt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung schlägt bei der ersten Position der zweite Dauermagnet an eine erste Begrenzung der zweiten Führung an und bei der zweiten Position schlägt der zweite Dauermagnet an die andere Begrenzung der zweiten Führung an. Von Vorteil ist dabei, dass nach Anschlägen die magnetische Vorspannung erhöhbar ist.
Wichtige Merkmale bei der Anlage mit auf einem Schienenteil bewegbar angeordnetem Schienenfahrzeug sind, dass das erste Teil am Schienenfahrzeug angeordnet ist und das zweite Teil am Schienenteil angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung Sicherheitsfunktionen gewährleistbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist aus der Wicklung des ersten Teils eine elektronische Schaltung gespeist, insbesondere welche einen Sensor aufweist und Signale des Sensors berührungslos überträgt, insbesondere an eine elektronische Schaltung des zweiten Teils. Von Vorteil ist dabei, dass Sicherheitsfunktionen auch bei Ausfall der elektrischen Versorgung aufrecht erhaltbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist aus der Wicklung des zweiten Teils eine zweite elektronische Schaltung gespeist, insbesondere welche einen zweiten Sensor aufweist und Signale des zweiten Sensors berührungslos überträgt insbesondere an die erste elektronische Schaltung des ersten Teils. Von Vorteil ist dabei, dass Sicherheitsfunktionen auch bei Ausfall der elektrischen Versorgung aufrecht erhaltbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schienenteil von einer Weiche der Anlage umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheits- oder Schaltfunktion der Weiche aufrecht erhaltbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes System zur Erzeugung elektrischer Energie, insbesondere Generator, schematisch dargestellt.
In den Figuren 2 bis 5 ist der Ablauf einer Impulsauslösung bei Bewegung der beiden Teile des Systems relativ zueinander in einer ersten Richtung dargestellt.
In der Figur 6 und Figur 7 sind zwei unterschiedliche Ausgangslagen dargestellt, welche vor dem Ablauf nach Figur 2 bis Figur 5 vorgesehen sind.
In den Figuren 8 bis 1 1 ist der Ablauf einer Impulsauslösung bei Bewegung der beiden Teile des Systems relativ zueinander in einer ersten Richtung dargestellt.
In der Figur 12 und Figur 13 sind zwei unterschiedliche Ausgangslagen dargestellt, welche vor dem Ablauf nach Figur 8 bis Figur 1 1 vorgesehen sind.
Wie in den Figuren dargestellt, weist das System, insbesondere Generator, zwei relativ zueinander linear bewegbare Teile auf.
Somit ist von beiden Teilen Energie erzeugbar, wenn sie parallel zueinander jeweils linear bewegt werden, Bei diesem Aneinandervorbeibewegen der Teile werden Dauermagnete vorgespannt und beim plötzlichen Entspannen in jeweiligen Wicklungen 6 Spannungen induziert, mit denen eine elektronische Schaltung und/oder ein Sensor versorgt und ausgewertet werden kann.
Beispielsweise wird eine Schienenbahn, insbesondere Einschienenhängebahn, mit dem erfindungsgemäßen Generator ausgestattet. Hierbei ist das erste Teil des Generators am Schienenfahrzeug angeordnet, das zweite Teil ist an einem Schienenteil der Schienenbahn angeordnet, insbesondere direkt oder indirekt. Somit ist das zweite Teil stationär angeordnet und das erste Teil mit dem Schienenfahrzeug mitbewegbar. Das erste Teil und das zweite Teil sind jeweils gleichartig ausgeführt. Somit ist bei Ausfall der elektrischen Versorgung der Schienenbahn auf dem Schienenfahrzeug eine elektrische Versorgung bereitgestellt und auch stationär, wenn das Schienenfahrzeug manuell oder aus einer sonstigen Kraftquelle bewegt wird.
Denn mittels der Bewegung wird eine magnetische Vorspannung der Dauermagnete der beiden Teile gegeneinander erzeugt, die beim weiteren Schieben plötzlich entspannt wird.
Somit ist auch bei Ausfall der Energieversorgung eine Datenübertragung zwischen dem Schienenfahrzeug und einer stationär angeordneten elektronischen Schaltung ermöglicht.
Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Durchfahren einer Weiche, damit diese auch im stromlosen Fall betätigbar ist.
Jedes der Teile weist einen Dauermagnet 1 auf, welcher in einer Führung 2 linear parallel insbesondere zur Schienenrichtung des Schienenteils geführt ist. Dabei fungiert die Führung 2 auch als Begrenzung in beide Richtungen, also in Bewegungsrichtung, insbesondere in Schienenrichtung und entgegen der Bewegungsrichtung, insbesondere der Schienenrichtung.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten 1 des ersten Teils entgegen der relativen Bewegungsrichtung 4 ausgerichtet.
Ein als E-Kern ausgeführter Spulenkern 7 trägt um seinen mittleren Schenkel eine Wicklung 6.
Wie in Figur 1 gezeigt, fließt der vom Nordpol des Dauermagneten 1 erzeugte Magnetfluss in den Mittelschenkel des Spulenkerns 7 hinein, über das Joch des E-Kerns zum in
Bewegungsrichtung vorne liegenden Außenschenkel des E-Kerns und von dort zum Südpol des Dauermagneten 1 zurück.
Das spiegelsymmetrisch aufgebaute zweite Teil wird relativ zum ersten Teil nach rechts bewegt. Somit stoßen sich die beiden Südpole ab und der Dauermagnet des zweiten Teils wandert innerhalb der Führung des zweiten Teils ganz nach rechts, bis zum Anschlag an seiner Führung, so dass der Südpol des Dauermagneten des zweiten Teils möglichst weit weg vom Südpol des Dauermagneten 1 des ersten Teils entfernt ist und möglichst nahe zum Nordpol des Dauermagneten 1 des ersten Teils. Der Dauermagnet 1 des ersten Teils wird in entsprechender Weise an die linke, also in Bewegungsrichtung 4 vorne angeordnete, Begrenzung der Führung 2 gedrückt.
In den Figuren 2 bis 5 ist ein Vorspannen und nachfolgendes Entspannen der Dauermagnete der beiden Teile als Abfolge von aufeinander folgenden Zuständen dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass bei der Vorbeibewegung von Figur 2 nach Figur 3 der Magnetfluss im
Mittelschenke umgekehrt wird. Ebenso wird der Magnetfluss umgekehrt bei der
Vorbeibewegung von Figur 4 nach Figur 5.
Bei der Umkehrung des Magnetflusses findet also jeweils eine plötzliche starke Änderung des Magnetflusses statt, welche somit eine Spannung in der Wicklung 6 induziert, welche eine jeweilige elektronische Schaltung versorgt.
Die Umkehrung findet bei beiden Teilen synchron statt.
Wie in Figur 3 ersichtlich, werden die beiden Teile entlang einer gemeinsamen Linearachse aneinander vorbeibewegt. Die Dauermagnete richten sich innerhalb ihres Freiheitsgrades aus. Somit wird der Dauermagnet 1 des ersten Teils nach rechts gedrückt an die Begrenzung und der Dauermagnet des zweiten Teils nach links gedrückt an seine Begrenzung. Somit liegen die Dauermagnete dann an ihrem jeweiligen Anschlag an. Abhängig von der Geschwindigkeit der Bewegung vom Zustand nach Figur 2 zum Zustand nach Figur 3 wird eine Spannung in der Wicklung 6 induziert.
Die weitere Bewegung baut nun eine magnetische Vorspannung auf, bis der Zustand nach Figur 4 erreicht ist. Während dieses Aufbaus magnetischer Vorspannung muss mechanische Arbeit beim gegeneinander Verschieben der Teile geleistet werden, die in der Vorspannung des Magnetfeldes gespeichert wird.
Nach Überschreiten der instabilen Position mit der maximalen magnetischen Vorspannung gemäß Figur 4 wird plötzlich der Zustand nach Figur 5 erreicht, wobei die Dauermagnete einander abstoßen und an die jeweiligen entgegengesetzt angeordneten Begrenzungen anstoßen. Gleichzeitig kehrt sich die Magnetflussrichtung im Mittelschenkel um, so dass in der Wicklung 6 eine Spannung induziert wird, welche eine hohen Spitzenwert aufweist wegen der plötzlichen schnellen Umkehr des Magnetfeldes. Der auf diese Weise zur Verfügung gestellte jeweilige Spannungsimpuls versorgt die jeweilige elektronische Schaltung.
Andere Ausgangslagen sind in Figur 6 und Figur 7 dargestellt.
In den Figuren 8 bis 12 sind die den Figuren 2 bis 7 entsprechenden Zustände bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung der Teile zueinander dargestellt.
Die Führung ist insbesondere als Linearachse ausgeführt.
Wie in den Figuren dargestellt, ist das zweite Teil mit seinem Gehäuse 9 fest mit dem
Schienenteil verbunden und das erste Teil wird relativ zum zweiten Teil bewegt. Alternativ ist auch das zweite Teil bewegbar angeordnet. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das zweite Teil ersetzt durch einen an dem Schienenteil fest angeordneten Dauermagneten. Der beschriebene
Wirkmechanismus bleibt für das erste Teil unverändert.
Bezugszeichenliste
1 Dauermagnet des ersten Teils
2 Führung
3 magnetischer Fluss
4 relative Bewegungsrichtung
5 Gehäuse
6 Wicklung
7 Spulenkern
8 auf den Dauermagneten wirkende Magnetkraft
9 zweites Gehäuse

Claims

Patentansprüche:
1. System, insbesondere Generator zur Erzeugung elektrischer Energie, aufweisend ein erstes Teil und ein zweites Teil, wobei das erste Teil und das zweite Teil relativ und parallel zueinander in einer
Bewegungsrichtung bewegbar angeordnet sind, wobei das erste Teil eine Wicklung um einen Schenkel, insbesondere Mittelschenkel, eines Spulenkerns aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil eine Führung, insbesondere Linearführung, und einen parallel zur
Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordneten Dauermagneten aufweist, wobei der Dauermagnet von der Führung, insbesondere in Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist, insbesondere wobei das zweite Teil eine zweite Wicklung um einen zweiten Schenkel, insbesondere Mittelschenkel, eines zweiten Spulenkerns aufweist, wobei das zweite Teil eine zweite Führung, insbesondere Linearführung, aufweist, wobei ein zweiter Dauermagnet parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordnet ist, wobei der zweite Dauermagnet von der zweiten Führung, insbesondere in
Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist.
2. System, insbesondere Generator zur Erzeugung elektrischer Energie, aufweisend ein erstes Teil und ein zweites Teil, wobei das erste Teil und das zweite Teil relativ und parallel zueinander in einer
Bewegungsrichtung bewegbar angeordnet sind, wobei das erste Teil eine Wicklung um einen Schenkel eines Spulenkerns aufweist, wobei das erste Teil eine Führung und einen parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar angeordneten Dauermagneten aufweist, wobei der Dauermagnet von der Führung geführt und begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wobei das zweite Teil eine zweite Wicklung um einen zweiten Schenkel eines zweiten Spulenkerns aufweist, wobei das zweite Teil eine zweite Führung aufweist, wobei ein zweiter Dauermagnet parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar angeordnet ist, wobei der zweite Dauermagnet von der zweiten Führung geführt und begrenzt ist.
3. System nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten parallel zu dessen Bewegungsrichtung innerhalb der Führung ausgerichtet ist.
4. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dauermagnet ein derart großes Bewegungsspiel in der Führung aufweist, dass bei einer ersten Position der Nordpol des Dauermagneten näher als der Südpol des Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist und dass bei einer zweiten Position der Südpol des
Dauermagneten näher als der Nordpol des Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist.
5. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bewegungsspiel des Dauermagneten in der Führung kleiner ist als die Länge des Dauermagneten in Bewegungsrichtung.
6. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein vom Dauermagneten erzeugter Magnetfluss durch den Schenkel des Spulenkerns geleitet wird, wobei die Richtung des Magnetflusses im Schenkel abhängig ist von der Position,
insbesondere Linearposition, des Dauermagneten in der Führung, insbesondere wobei die bei einer ersten Position, insbesondere Linearposition, des
Dauermagneten sich einstellende Richtung des Magnetflusses im Schenkel entgegengesetzt gerichtet ist zur bei einer zweiten Position, insbesondere Linearposition, des Dauermagneten sich einstellenden Richtung des Magnetflusses im Schenkel.
7. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei der ersten Position der Dauermagnet an eine erste Begrenzung der Führung anschlägt und bei der zweiten Position der Dauermagnet an die andere Begrenzung der Führung anschlägt.
8. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Teil einen zweiten, insbesondere stationär angeordneten, Dauermagnet aufweist oder das zweite Teil spiegelsymmetrisch zum ersten Teil ausgeführt ist, wobei die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten des zweiten Teils parallel,
insbesondere gleichgerichtet parallel, zur Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten des ersten Teils ausgerichtet ist.
9. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Teil vom zweiten Teil beabstandet ist.
10. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Teil eine zweite Wicklung um einen zweiten Schenkel, insbesondere
Mittelschenkel, eines zweiten Spulenkerns aufweist, wobei das zweite Teil eine zweite Führung, insbesondere Linearführung, aufweist, wobei der zweite Dauermagnet parallel zur Bewegungsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar, angeordnet ist, wobei der zweite Dauermagnet von der zweiten Führung, insbesondere in
Bewegungsrichtung, geführt und, insbesondere in Bewegungsrichtung vorne und hinten, begrenzt ist.
1 1. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Magnetisierungsrichtung des zweiten Dauermagneten parallel zu dessen
Bewegungsrichtung innerhalb der zweiten Führung ausgerichtet ist.
12. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein vom zweiten Dauermagneten erzeugter Magnetfluss durch den Schenkel des zweiten Spulenkerns geleitet wird, wobei die Richtung des vom zweiten Dauermagneten erzeugten Magnetflusses im zweiten Schenkel abhängig ist von der Position, insbesondere Linearposition, des zweiten
Dauermagneten in der zweiten Führung, insbesondere wobei die bei einer ersten Position, insbesondere Linearposition, des zweiten Dauermagneten sich einstellende Richtung des Magnetflusses im zweiten Schenkel entgegengesetzt gerichtet ist zur bei einer zweiten Position, insbesondere Linearposition, des zweiten Dauermagneten sich einstellenden Richtung des Magnetflusses im zweiten Schenkel.
13. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und/oder zweite Dauermagnet ein derart großes Bewegungsspiel in der Führung aufweist, dass bei einer ersten Position der Nordpol des ersten und/oder zweiten
Dauermagneten näher als der Südpol des ersten und/oder zweiten Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist und dass bei einer zweiten Position der Südpol des ersten und/oder zweiten Dauermagneten näher als der Nordpol des ersten und/oder zweiten
Dauermagneten zum Schenkel hin angeordnet ist, und/oder dass das Bewegungsspiel des ersten und/oder zweiten Dauermagneten in der Führung kleiner ist als die Länge des ersten und/oder zweiten Dauermagneten in Bewegungsrichtung, und/oder dass bei der ersten Position der zweite Dauermagnet an eine erste Begrenzung der zweiten Führung anschlägt und bei der zweiten Position der zweite Dauermagnet an die andere Begrenzung der zweiten Führung anschlägt.
14. Anlage mit auf einem Schienenteil bewegbar angeordnetem Schienenfahrzeug und mit einem System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil am Schienenfahrzeug angeordnet ist und das zweite Teil am Schienenteil angeordnet ist.
15. Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus der Wicklung des ersten Teils eine elektronische Schaltung gespeist ist, insbesondere welche einen Sensor aufweist und Signale des Sensors berührungslos überträgt insbesondere an eine elektronische Schaltung des zweiten Teils, und/oder dass aus der Wicklung des zweiten Teils eine zweite elektronische Schaltung gespeist ist, insbesondere welche einen zweiten Sensor aufweist und Signale des zweiten Sensors berührungslos überträgt insbesondere an die erste elektronische Schaltung des ersten Teils, und/oder dass das Schienenteil von einer Weiche der Anlage umfasst ist.
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