專利名稱：設(shè)有用于從軌道到磁懸浮車輛的無接觸感應(yīng)能量傳遞裝置的磁懸浮鐵路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分中所述類型的磁懸浮鐵路。
背景技術(shù)：
普通磁懸浮車輛的車載能量通常借助于直線發(fā)電機(jī)以無接觸方式產(chǎn)生，該直線發(fā)電機(jī)集成到目的在于承載和/或?qū)虼艖腋≤囕v的至少一個(gè)磁體裝置的磁極中，并且例如與長(zhǎng)定子共同作用(例如，DE 34 10119 A1)。能量的傳遞取決于磁懸浮車輛的速度，這就是為什么現(xiàn)有技術(shù)裝置僅從近似100km/h的速度起覆蓋磁懸浮車輛的(例如對(duì)于“承載”、“導(dǎo)向”及“制動(dòng)”功能必需的)全部能量需要的原因。因此，在磁懸浮車輛的速度較小或是零的地方(例如在鐵路車站中)，需要輔助能量源。這一方面包括在磁懸浮車輛中攜帶的大功率電池，另一方面包括外部裝置，例如沿軌道的低速段鋪設(shè)的接觸軌，在磁懸浮車輛上安裝的集流器分配給所述接觸軌。后者可使得僅在可獲得這樣一種外部電源的地方在操作失效的情況下才必須停止磁懸浮車輛。而且，對(duì)于這樣的裝置的資金費(fèi)用比較大。最后，這些裝置由于在電池中的放電過程或由于機(jī)械磨損或撕裂要求時(shí)常維護(hù)，從而它們不能以適當(dāng)?shù)陌踩怨ぷ?。因此即使在磁懸浮車輛中提供幾個(gè)冗余車載電網(wǎng)，也不能保證防故障的車載能量的供給。
對(duì)上述能量供給的一個(gè)特定干擾由緩沖蓄電池引起。在它們的體積、重量、成本及維護(hù)費(fèi)用方面，它們帶來特別是對(duì)經(jīng)濟(jì)效率具有不利影響的顯著缺點(diǎn)。
除此之外，一般知道的是，交通系統(tǒng)借助于安裝到導(dǎo)軌上的線環(huán)提供從導(dǎo)軌到車輛的無接觸能量傳遞，對(duì)于該導(dǎo)軌施加高頻交流電壓，并且安裝在車輛上的拾取環(huán)路被分配給導(dǎo)軌用來能量輸出。至今還不可能單獨(dú)通過這些裝置進(jìn)行安全的能量供給。

發(fā)明內(nèi)容
構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的技術(shù)問題是，提供一種具有可靠防故障的能量(動(dòng)力)供給單元的磁懸浮鐵路，該供給單元特別使得有可能在車輛中沒有至今不可避免的緩沖蓄電池并且如果要求則甚至沒有輔助直線發(fā)電機(jī)等而操作。
在權(quán)利要求1中概述的特征化特征用來解決這個(gè)問題。
本發(fā)明產(chǎn)生于這樣的想法，即代替直線發(fā)電機(jī)或者甚至除它之外為用于無接觸動(dòng)力傳遞的裝置提供電子工作裝置，該裝置在以下軌道段中保證從導(dǎo)軌到車輛的充分的能量傳遞，即對(duì)于車載能量的需要不能通過直線發(fā)電機(jī)或其它裝置覆蓋或不能完全覆蓋的那些軌道段中。這些裝置不僅在慢速下有效，而且甚至在磁懸浮車輛的靜止期間也有效，但它們也是冗余的，這就是為什么可完全省去可選擇措施(例如在車輛中的緩沖蓄電池、沿導(dǎo)軌的動(dòng)力軌等)的原因。希望的冗余度在原理上可定在任何選擇水平，而不會(huì)由此大大地增加車輛的體積、重量、成本及維護(hù)費(fèi)用。
本發(fā)明的其它有利特征由從屬權(quán)利要求成為顯然的。


下面借助于實(shí)施例和基于對(duì)其包括的附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中圖1示意地表示在設(shè)有長(zhǎng)定子的導(dǎo)軌的區(qū)域中穿過通常磁懸浮車輛的部分截面；圖2表示從導(dǎo)軌梁側(cè)看到的、帶有用于無接觸能量傳遞的接收機(jī)(拾取)線圈的磁體裝置的前視圖；圖3表示沿圖2的線III-III的截面；圖4表示按照?qǐng)D2的磁體裝置的立體前視圖；圖5表示圖4的放大細(xì)節(jié)X；及圖6表示用于根據(jù)本發(fā)明的車載電源的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示通過具有磁懸浮車輛1的磁懸浮鐵路的橫截面，該磁懸浮車輛1按照常規(guī)可運(yùn)動(dòng)地安裝到在路線的縱向方向上延伸的導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌包括由鋼和/或混凝土制成的支撐2以及安裝在其上的導(dǎo)軌板3。磁懸浮車輛1的推力例如由長(zhǎng)定子電機(jī)實(shí)現(xiàn)，該長(zhǎng)定子電機(jī)包括附加到所述導(dǎo)軌板3下面的并且連續(xù)地布置在其縱向方向上的定子疊片4。定子疊片4具有交替接續(xù)的齒和槽，這里未表示，供有可變幅值和頻率的三相電流的繞組插入在這些齒和槽中。長(zhǎng)定子電機(jī)的實(shí)際激勵(lì)場(chǎng)由至少一個(gè)承載磁體6產(chǎn)生，該承載磁體6以這里未詳細(xì)表示的方式附加到所述磁懸浮車輛1上，并且包括面向定子疊片4的向下敞開槽的磁極，如圖1中所示。承載磁體6不僅提供激勵(lì)場(chǎng)，而且在磁懸浮車輛1的操作期間也通過在承載磁體6本身與所述定子疊片4之間保持例如10mm的給定支承間隙7而實(shí)現(xiàn)承載和懸浮功能。
為了磁懸浮車輛1在軌道上的適當(dāng)導(dǎo)向，導(dǎo)軌板3設(shè)有由導(dǎo)向磁體9面對(duì)的橫向附加導(dǎo)軌8，該導(dǎo)向磁體9也安裝到車輛1上并且用來在車輛的操作期間在導(dǎo)向磁體9本身與導(dǎo)軌8之間保持與間隙7相對(duì)應(yīng)的間隙。
根據(jù)圖2至圖5，在圖1中表示的承載磁體6形成緊固到車輛1上并且具有用于“承載”功能的磁體裝置9的模塊。然而，顯然從行駛的方向上看，多個(gè)這樣的模塊能以并排和一個(gè)在另一個(gè)后面的橫向排列安裝在磁懸浮車輛1處。
磁體裝置9包括例如一個(gè)布置在另一個(gè)后面的十二個(gè)磁極11，對(duì)于所述磁極的一個(gè)11a在圖4中示意指示的串聯(lián)電氣連接的繞組12和鐵芯14通常由澆鑄樹脂層等形式的防腐蝕保護(hù)層圍繞。各個(gè)磁極11的鐵芯14由這里未表示的磁極背彼此連接，并且由這里未表示的磁極頰板以及由穿過這些磁極頰板的桿附加到磁體裝置9的磁體后箱15上。
磁懸浮車輛1和其磁體排列對(duì)于專家一般是已知的，例如通過出版公報(bào)US-PS 4,698,895、DE 39 28 277C1、PCT WO 97/30504 A1、及ZEVrail Glasers Annalen，快速交通專集(special edition Transrapid)2003年10月，第34至87頁，為簡(jiǎn)單起見這些通過參考形成本公開的一部分。
通過方塊型電路圖在圖6中示意表示的動(dòng)力供給單元用來把電能供給到磁懸浮車輛1。其中，方塊16指示把能量供給到車輛的各種電氣設(shè)施的車載電網(wǎng)。車載電網(wǎng)16本身由至少一個(gè)直線發(fā)電機(jī)17供有要求的操作電壓。直線發(fā)電機(jī)17包括繞組18，該繞組18布置在至少一個(gè)磁極(例如在圖4中的11a)中，并且與長(zhǎng)定子相結(jié)合依據(jù)車輛1的速度供給交流電壓，例如高達(dá)300V。例如，這個(gè)電壓在包括升壓斬波器的變壓器(轉(zhuǎn)換器)中轉(zhuǎn)換到車載電網(wǎng)16的直接操作電壓，例如440V，該車載電網(wǎng)16把所述電壓經(jīng)電網(wǎng)16一方面例如借助于導(dǎo)體線19供給到用于磁極9的繞組12的控制器20，并且另一方面通過導(dǎo)體線21供給到在磁懸浮車輛1中的其它消耗裝置。
借助于直線發(fā)電機(jī)17產(chǎn)生車載能量?jī)H在其中磁懸浮車輛1的速度達(dá)到一定最小值的那些軌道段中是可行的。在其它軌道段中，能量因此借助于鋪設(shè)在軌道處的接觸軌產(chǎn)生，并且機(jī)械或機(jī)械-氣動(dòng)集流器被分配給該接觸軌。
由于接觸軌和機(jī)械集流器因?yàn)槠淠p和撕裂傾向(特別是在高速下)，不是總是希望的，所以本發(fā)明另外通過在圖1至圖5中表示的裝置來實(shí)現(xiàn)從導(dǎo)軌2、3到磁懸浮車輛1的能量傳遞。
例如，根據(jù)圖1，設(shè)計(jì)和建造成發(fā)射機(jī)線圈或線環(huán)的初級(jí)導(dǎo)體24分別提供在其中向來布置用于動(dòng)力收集器的接觸軌的導(dǎo)軌的位置處，并且優(yōu)選地包括在所述導(dǎo)軌2、3的整個(gè)長(zhǎng)度上往復(fù)伸展和便利延伸的直線段24a、24b。兩個(gè)直線段24a、24b借助于包括隔離體的保持器25緊固到支撐件2上。而且初級(jí)導(dǎo)體24優(yōu)選地與高頻電源26相連接，該高頻電源26例如在20kHz至200kHz下為300V到500V，并且僅示意地表示。
代替動(dòng)力收集器，接收機(jī)或拾取線圈27安裝在磁懸浮車輛1處。它優(yōu)選地構(gòu)造成，它不包圍初級(jí)導(dǎo)體24，而是相對(duì)于它以小距離站立。由此有可能把接收機(jī)線圈27容納在位于覆蓋物28內(nèi)的磁體后箱15中，所述覆蓋物28覆蓋箱15并且包括電隔離材料。
根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施例例子，保持器25具有這樣一種鉸接構(gòu)造，從而初級(jí)導(dǎo)體24以這樣一種方式安裝，從而它可折疊到在支撐件2處的頂部或底部，并且可分段式擺離。由此避免在初級(jí)導(dǎo)體24成為障礙的工作期間必須完全拆除它。
圖2至4表示包括分別分配給一半磁體A或B的兩個(gè)拾取線圈27a和27b的磁體裝置9。兩個(gè)拾取線圈27a和27b都優(yōu)選地彼此電氣隔離，并因此以這樣一種方式聯(lián)合地分配給初級(jí)導(dǎo)體24，從而它們都有助于分別對(duì)于其本身的能量傳遞。
在圖2和圖4中由粗線表明的每個(gè)接收機(jī)線圈27a、27b優(yōu)選地包括多個(gè)平行導(dǎo)體29(圖5)，該導(dǎo)體29形成相對(duì)于初級(jí)導(dǎo)體24如此布置的線環(huán)，從而它被由直線段24a、24b產(chǎn)生的同心磁力線穿過，并且它能夠在其未表示的連接端處輸出由初級(jí)導(dǎo)體24供給的近似300v的電壓。兩個(gè)連接端可分別連接到未表示的電壓轉(zhuǎn)換器上，該電壓轉(zhuǎn)換器在圖6中與相應(yīng)拾取線圈27a和27b結(jié)合以分別形成一個(gè)塊30a、30b。被輸出的整流電壓供給到車載電網(wǎng)16。
接收機(jī)線圈27、27a、27b優(yōu)選地與必要的接觸元件(例如插頭)，一起制造成預(yù)制模塊組，并且如此安裝在磁體后箱15或覆蓋物28處，從而它們形成由磁體裝置9形成的自主模塊的整體部分。
無接觸能量傳遞的基本優(yōu)點(diǎn)是，它以很小磨損或撕裂工作，并且如當(dāng)使用接觸軌時(shí)的情形那樣，輸出的能量獨(dú)立于行駛速度。另一個(gè)至少同樣重要的優(yōu)點(diǎn)在于，至此描述的用于能量傳遞的裝置的部分已經(jīng)冗余地工作，例如因?yàn)樵诮邮諜C(jī)線圈27a失效的情況下接收機(jī)線圈27b仍然工作(并且反之亦然)。
在圖1中的部分27、27僅表示在磁懸浮鐵路的右側(cè)上。然而，事實(shí)上，有意義的是，在磁懸浮鐵路的左側(cè)上提供相同布置，以便使冗余度加倍。這也由兩個(gè)輔助方塊30c和30d指示性地表示在圖6中。
如果在圖2至4中表示的接收機(jī)線圈27a、27b不在同一初級(jí)導(dǎo)體處聯(lián)合地工作，而是個(gè)別地分別分配給連接到一個(gè)高頻電源上的分離初級(jí)導(dǎo)體，則得到冗余度的進(jìn)一步增加。例如，這可通過把在圖2和圖4中的兩個(gè)接收機(jī)線圈27a、27b在兩個(gè)繞組水平中一個(gè)布置在另一個(gè)上方而不是并排布置而實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，兩個(gè)分離初級(jí)導(dǎo)體24提供在圖1中，并且以與兩個(gè)繞組水平的距離相對(duì)應(yīng)的距離一個(gè)布置在另一個(gè)上方。如果在車輛的另一側(cè)也采取相同的布置，則冗余度關(guān)于初級(jí)導(dǎo)體24成為四倍，并且關(guān)于接收機(jī)線圈27a、27b至少成為八倍。對(duì)于安全和可靠操作相關(guān)的功能因此能貫穿服務(wù)壽命安全地實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于接收機(jī)線圈27的冗余度對(duì)于通常的磁懸浮車輛仍然可顯著地增加，因?yàn)樗鼈兺ǔＴO(shè)有多個(gè)磁體裝置9，該磁體裝置9都能以上述方式設(shè)有接收機(jī)線圈27。由此可保證，用于車載電網(wǎng)16的緩沖蓄電池成為多余的，并且可簡(jiǎn)單地省去。如果要求，則緊急電源然后可由布置在導(dǎo)軌側(cè)的簡(jiǎn)單鉛蓄電池保證。
除此之外，初級(jí)導(dǎo)體24有利地在導(dǎo)軌的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。在這種情況下，磁懸浮車輛可停止在導(dǎo)軌的任何區(qū)域中，而與直線發(fā)電機(jī)的功能無關(guān)。由此得出，有可能完全省去車輛電池以及直線發(fā)電機(jī)等，只要設(shè)計(jì)正確并且根據(jù)本發(fā)明的能量供給的冗佘度足夠，因而與當(dāng)前認(rèn)為是最好的本發(fā)明的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的那樣，顯著減小關(guān)于在車輛中要求的安裝的費(fèi)用。
本發(fā)明不限于能以多種方式多樣化的所述實(shí)施例。特別是，這適用于每個(gè)磁懸浮車輛總共存在的多個(gè)接收機(jī)線圈27，并且適用于在導(dǎo)軌處存在并且分別連接到分離高頻電源上的多個(gè)初級(jí)導(dǎo)體24。認(rèn)為有利的是，把電源安裝在通常的子結(jié)構(gòu)中，該子結(jié)構(gòu)沿導(dǎo)軌以間隔關(guān)系安裝，并且例如容納給長(zhǎng)定子繞組饋電的變頻器等。連接和/或可連接到初級(jí)導(dǎo)體24上的簡(jiǎn)單鉛酸蓄電池便利地布置在相同的子結(jié)構(gòu)中，在緊急等情況下用作緩沖蓄電池。而且，為了冗余度起見，特別有利的是，在每個(gè)磁懸浮車輛中提供兩個(gè)或多個(gè)分離的車載電網(wǎng)16、16a和/或16b，該車載電網(wǎng)16、16a和/或16b分別連接到至少一個(gè)分離接收機(jī)線圈27上，如打算通過在圖6中的另外方塊30e、30f及30g指示表示的那樣。最后，不言自明的是，不同的特征也能以除以上描述和表示的那些之外的組合應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮鐵路，包括導(dǎo)軌(2，3)、至少一個(gè)磁懸浮車輛(1)、以及用于電能從所述導(dǎo)軌(2，3)到所述車輛(1)的無接觸感應(yīng)傳遞的裝置，其特征在于，所述裝置包括由導(dǎo)體繞組形成的并且安裝在車輛上的兩個(gè)接收機(jī)線圈(27a，27b)、和在導(dǎo)軌的縱向方向上延伸并且連接到高頻交流電源(26)上的至少一個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)，其中，所述兩個(gè)接收機(jī)線圈(27a，27b)或者被聯(lián)合地分配給相同的初級(jí)導(dǎo)體，或者被個(gè)別地每個(gè)分配給兩個(gè)初級(jí)導(dǎo)體中的其中一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，每個(gè)連接到一個(gè)高頻電源(26)上的至少兩個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)被安裝在導(dǎo)軌(2，3)處，并且安裝在所述車輛(1)處的至少兩個(gè)接收機(jī)線圈(27a，27b)被分配給每個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，多于兩個(gè)的接收機(jī)線圈(27a，27b)被分配給每個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，每個(gè)連接到一個(gè)高頻電源(26)上的至少四個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)被安裝在導(dǎo)軌(2，3)處，并且至少兩個(gè)接收機(jī)線圈(27a，27b)被分配給每個(gè)初級(jí)導(dǎo)體(24)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，所述磁懸浮車輛(1)設(shè)有承載磁體(6)，并且接收機(jī)線圈(27a，27b)被安裝在所述承載磁體(6)處。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，至少提供與在磁懸浮車輛(1)中的獨(dú)立車載電網(wǎng)(16，16a，16b)的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)接收機(jī)線圈(27a，27b)，所述接收機(jī)線圈(27a，27b)與任何初級(jí)導(dǎo)體(24)合作。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，所述初級(jí)導(dǎo)體(24)在所述導(dǎo)軌(2，3)的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，如果有用于車輛能量的緩沖蓄電池的話，將它們?nèi)菁{在導(dǎo)軌(2，3)中而不是在車輛(1)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，所述緩沖蓄電池內(nèi)置于子結(jié)構(gòu)中，所述子結(jié)構(gòu)沿著所述導(dǎo)軌(2，3)以間隔開的布置安裝。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，所述緩沖蓄電池既不提供在車輛(1)中也不提供在導(dǎo)軌(2，3)處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁懸浮鐵路，該磁懸浮鐵路包括導(dǎo)軌、至少一個(gè)磁懸浮車輛、以及用來從導(dǎo)軌到車輛傳遞動(dòng)力的無接觸感應(yīng)裝置。所述發(fā)明的特征在于，該裝置包括由導(dǎo)體繞組形成的并且安裝在車輛上的至少兩個(gè)接收線圈(27a，27b)、和連接到高頻交流電壓上并且在車輛的縱向方向上延伸的至少一個(gè)初級(jí)導(dǎo)體，其中兩個(gè)接收線圈(27a，27b)或聯(lián)合地連接到相同的初級(jí)導(dǎo)體上，或個(gè)別地每個(gè)連接到兩個(gè)初級(jí)導(dǎo)體的其中一個(gè)上。
文檔編號(hào)B60L13/10GK1860665SQ200580001153
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者F·勒澤, L·米勒 申請(qǐng)人:蒂森克魯伯快速運(yùn)輸有限公司