專利名稱：用于驅(qū)動控制磁懸浮鐵路段上磁懸浮車輛的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分的、用于驅(qū)動控制磁懸浮鐵路路 段上的磁懸浮車輛的方法。
背景技術(shù)：
這樣的方法例如應(yīng)用在Transrapid中。
在較高速度的情況下，在Transrapid中觀察由運動的磁懸浮車輛的支承磁 場在路段側(cè)的定子中感應(yīng)的磁極電壓(Polradspannung )。為此，在路段側(cè)的定 子的接頭上并由此在驅(qū)動變流器的輸出端上測量電流和電壓并且送到驅(qū)動系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模型中。該所謂的"向上方法(Up-Verfahren)"對于較高的速度是合適 的，但是前提條件是磁懸浮車輛的最小速度，因為否則在路段側(cè)的定子中感應(yīng) 的電壓對分析來說太小。利用感應(yīng)的i茲極電壓的測量值，測量在車輛和在行駛 方向上運動的定子磁場之間的相關(guān)的極位置；在此如果確定，車輛比定子磁場 快還是慢地運動，則可以重新調(diào)節(jié)定子磁場的速度，以避免車輛相對于定子磁 場的擺動運動。
在低速情況下在Transrapid中考慮混合的遞增的/絕對的定位系統(tǒng)，該定位 系統(tǒng)使用參考標(biāo)記和路段側(cè)定子的槽來確定磁懸浮車輛的位置。從行波場繞組 (Wanderfeldwicklung)相對于行駛路徑的位置和定子電流的相位角的知識中， 獲得作為電角度和機械角度的差的極位置信息。然而由于該差的形成，該公知 的方法在很大程度上依賴于從車輛到位置固定的、或者說路段側(cè)的驅(qū)動調(diào)節(jié)裝 置的具有實時能力的數(shù)據(jù)傳輸通道，從而衰減車輛的擺動運動是開銷大的。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種用于驅(qū)動控制磁懸浮車輛的 方法，用該方法在車輛速度極小或者在車輛停止的情況下也能避免或者至少降 低車輛相對于定子磁場的擺動運動 上述技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法解決。本發(fā)明的優(yōu)選實施 方式在從屬權(quán)利要求中給出。
按照本發(fā)明，通過在車輛側(cè)利用至少兩個不同大小的單個支承^磁鐵電流驅(qū) 動支承磁鐵在車輛側(cè)改變定子磁場和支承磁場之間的磁耦合，來衰減,茲懸浮車 輛相對于定子磁場的擺動運動。
按照本發(fā)明方法的一個主要優(yōu)點是，僅僅在車輛側(cè)就能避免例如在受控制
地啟動車輛時可能出現(xiàn)的擺動運動；由此不需要在車輛和路段側(cè)的驅(qū)動調(diào)節(jié)裝 置之間進行開銷大的數(shù)據(jù)傳輸。即，如果在車輛側(cè)識別擺動運動，則可以通過 在定子磁場和支承磁場之間的起相反作用的耦合改變來衰減擺動運動，而無需 改變定子磁場的速度。換言之，也就是與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的公知方法不同，不是 改變定子磁場的速度來降低或避免擺動運動，而是改變在定子磁場和支承磁場 之間的磁耦合來降低或避免擺動運動。在此本發(fā)明使用以下知識，即，電機常 數(shù)，也就是在作用于車輛的推力和定子電流之間的比取決于相關(guān)的支承磁鐵電 流支承磁鐵電流越大，在支承磁場和驅(qū)動的定子磁場之間的耦合越大以及由 此電機常數(shù)越大。此外本發(fā)明還利用以下知識，即，改變支承^磁場和驅(qū)動的定 子磁場之間的耦合，而不必整體改變支承磁鐵的支承作用如果用不同的支承 磁鐵電流驅(qū)動不同的支承磁鐵，則在合適的電流分布的情況下可以保持所有的 支承磁鐵的力的總和恒定，但在此還是修改了支承磁場和驅(qū)動的定子磁場之間 的磁耦合。在此本發(fā)明提出，如果要衰減擺動運動，在車輛側(cè)用至少兩個不同 大小的單個支承磁鐵電流驅(qū)動支承磁鐵，來改變支承磁場和驅(qū)動的定子磁場之 間的磁耦合。
按照本發(fā)明的方法的另一個主要優(yōu)點是，就是在車輛和路段側(cè)的驅(qū)動調(diào)節(jié) 裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生完全故障的情況下，也可以通過在車輛側(cè)衰減可能出 現(xiàn)的擺動運動，從相應(yīng)的行駛路徑段由人員負(fù)責(zé)地在從車輛上來救援車輛。
為了避免抗擺動調(diào)節(jié)不利地影響車輛的行駛特性，優(yōu)選這樣調(diào)整支承磁鐵 上的電流分布，使得在磁懸浮車輛和反應(yīng)軌之間的空氣隙獨立于各個調(diào)整的磁 耦合保持恒定。
為了避免擺動運動，優(yōu)選克服定子磁場和磁懸浮車輛的磁參考軸之間的極 位置角(Pollagewinkd )的角度變化。
優(yōu)選測量極位置角的時間上的改變以形成改變量，并且根據(jù)該改變量來改 變定子磁場和支承磁場之間的耦合。為了避免擺動運動，優(yōu)選當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快 時降低耦合，并且當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢時提高耦合。
按照一種特別優(yōu)選的變形，在預(yù)先給定的特殊運行狀態(tài)(例如在啟動車輛 時)將至少兩個不同大小的單個支承磁鐵電流饋入支承磁鐵中并且調(diào)整相對于 最大可能的耦合降低了的、定子磁場和支承磁場之間的特殊耦合，使得當(dāng)磁懸 浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快時，通過提高單個支承磁鐵電流中的 電流差別來降低耦合，并且當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢時， 通過降低在單個支承磁鐵電流中的電流差別來提高耦合。
優(yōu)選這樣成對地控制支承石茲鐵，使得支7 U茲鐵對的支承力分別保持恒定。 例如這樣形成支承磁鐵對，使得每個支承磁鐵對的支承磁鐵分別緊鄰地并排設(shè) 置。
優(yōu)選這樣形成支承磁鐵對，使得在每個支承磁鐵對的支承磁鐵之間分別設(shè) 置一個用于在磁懸浮車輛的框架和相關(guān)的支承磁鐵對之間傳輸力的力傳輸裝 置。
為了確保均衡的負(fù)載和穩(wěn)定的磨損，具有優(yōu)勢的是，在時間上這樣控制通 過支承磁鐵的電流，使得從時間上平均來看，相同的電流流過所有的支承磁鐵。
來選擇單個支承磁鐵電流之間的調(diào)整的電流差別，并且各個所需的控制作用越
小，就越小地調(diào)整電流差別。
本發(fā)明此外還涉及一種磁懸浮車輛，該磁懸浮車輛包括用于測量》茲懸浮車 輛的支承磁鐵和路段側(cè)的反應(yīng)軌之間的空氣隙的氣隙測量裝置和與該氣隙測量 裝置相連的、用于控制對于磁懸浮車輛的支承磁鐵的支承磁鐵電流的控制裝置。
按照本發(fā)明，這樣構(gòu)造控制裝置，使得為了衰減磁懸浮車輛相對于定子磁 場的擺動運動，通過控制裝置將不同大小的單個支承磁鐵電流饋入到支承磁鐵 中，可以改變在定子磁場和支承磁場之間的磁耦合。
關(guān)于按照本發(fā)明的磁懸浮車輛的優(yōu)點和關(guān)于磁懸浮車輛的優(yōu)選實施方式 的優(yōu)點參見結(jié)合按照本發(fā)明的方法的上述實施方式，因為按照本發(fā)明的方法的 優(yōu)點基本上相應(yīng)于按照本發(fā)明的磁懸浮車輛的優(yōu)點。
控制裝置優(yōu)選適合于，測量單個支承磁鐵電流，使得磁懸浮車輛的所有支 承磁鐵的總支承力和在磁懸浮車輛與反應(yīng)軌之間的空氣隙獨立于各個調(diào)整的磁 耦合保持恒定。例如極位置改變測量裝置與控制裝置相連，該極位置改變測量裝置測量極 位置角的時間上的改變以形成改變量。極位置改變測量裝置例如可以包括極位 置測量裝置和微分單元。
作為替換或者附加地，極位置改變裝置可以包括用于測量磁懸浮車輛的加 速度的加速傳感器、連接在加速傳感器之后的差形成器，和連接在差形成器之 后的積分器，所述差形成器形成加速度傳感器的相關(guān)加速度值和預(yù)先給定的或 者測量的定子磁場的加速度值之間的差值。
極位置改變測量裝置也可以包括兩個感應(yīng)線圈和在其后連接的分析裝置。
就均勻的支承力分布來說，具有優(yōu)勢的是，每個支承磁鐵對的支承磁鐵分 別緊鄰地并排設(shè)置。在每個支承磁鐵對的支承磁鐵之間優(yōu)選分別設(shè)置一個力傳 輸裝置，用于磁懸浮車輛的框架和相關(guān)的支承磁鐵對之間的力傳輸。例如通過 彈簧形成磁懸浮車輛的至少 一個力傳輸裝置。


以下結(jié)合實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明；在此示例性示出 圖1示出用于一般性解釋的磁懸浮車輛， 圖2詳細(xì)示出根據(jù)圖1的磁懸浮車輛的支承磁鐵和定子， 圖3示出用于按照本發(fā)明的、具有用于衰減擺動運動的控制裝置的磁懸浮 車輛的實施例，
圖4示出了推力與調(diào)制系數(shù)的依賴關(guān)系，
圖5示出了具有微分單元的極位置改變測量裝置的第一實施例， 圖6示出了具有積分器的極位置改變測量裝置的第二實施例，以及 圖7示出了具有兩個感應(yīng)線圈的極位置改變測量裝置的第三實施例。 在圖1至7中為清楚起見對相同或相似的組件采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
在圖1中可以看出位于磁懸浮鐵路路段20上的磁懸浮車輛10的前面區(qū)域。 在圖1中從磁懸浮鐵路路段可以看出路段側(cè)的定子30,其被構(gòu)造為具有定子槽 40和定子齒50。
在圖1中未進一步示出的用于產(chǎn)生定子磁場的勵磁線圈位于定子槽40中。 定子磁場的基波在圖1中用附圖標(biāo)記S表示。通過勵磁線圈的設(shè)置或者說位置
9來定義定子30的磁參考軸Bs。
在圖1中僅示出定子30的一段；定子30經(jīng)過磁懸浮鐵路的整個路段延伸并由此(如在圖1中可以看出的)在磁懸浮車輛IO之前也產(chǎn)生定子磁場S。
此外，在圖1中示出磁懸浮車輛10的前面的支承磁鐵60;該支承磁鐵具有產(chǎn)生用于舉起磁懸浮車輛10的支承磁場的勵磁線圈70。支承磁場在圖1中用附圖標(biāo)記T表示。通過支承磁鐵60的設(shè)置或者說位置定義了磁懸浮車輛10的磁參考軸Bf。支承磁鐵60固定在支架110上。
圖2再次更詳細(xì)地示出了路段側(cè)的定子30和支承》茲鐵60?？梢钥闯鲇酶綀D標(biāo)記L1、 L2和L3表示的定子30的定子繞組；附圖標(biāo)記L1、 L2和L3同時給出定子繞組對三相交流電系統(tǒng)各個電相的歸屬。
支承磁場的磁通量仍用附圖標(biāo)記T表示。此外，在支承磁鐵60和定子30之間的空氣隙用附圖標(biāo)記SP標(biāo)記。
在圖3中示例性詳細(xì)示出了車輛IO的電氣控制?？梢钥闯鲇糜诳刂拼艖腋≤囕v的控制裝置300和連接在前面的極位置改變測量裝置310。
支承磁鐵60與控制裝置300相連，在圖3中示例性示出了其中四個支承磁鐵60并用附圖標(biāo)記60a、 60b、 60c和60d表示。
以支承磁鐵對的形式設(shè)置支承磁鐵，示例性地用附圖標(biāo)記350表示其中的一個支承磁鐵對。每個支承磁鐵對的支承磁鐵分別緊鄰地并排設(shè)置?？梢钥闯?，在每個支承磁鐵對的支承磁鐵之間分別設(shè)置了一個軟彈簧360形式的力傳輸裝置，用于在圖3中未進一步示出的磁懸浮車輛的框架和相關(guān)的支承磁鐵對之間的力傳輸。連接支承磁鐵對的兩個支承磁鐵的部分370僅允許支承磁鐵的共同的提升運動。這意味著，在框架上所需的、用于支承框架的和由此用于支承車廂的支承力可以以可自由選擇的分量分配到兩個支承磁鐵60b和60c上。
對于磁懸浮車輛10的懸浮運行，借助勵磁電流調(diào)節(jié)單元(Magnetregeleinheit) 410、 420、 430和440分別將支承磁鐵電流饋入到支承磁鐵60中，使得利用各個對應(yīng)的氣隙傳感器450對支承磁鐵單獨(tragmagnetindividudl)測量的空氣隙SP始終相當(dāng)于預(yù)先給出的額定值。勵磁電流調(diào)節(jié)單元410、 420、 430和440例如可以是控制裝置300的組成部分、如在圖3中示例性示出的，或者屬于控制裝置300或者可選地作為單獨的組件連接在控制裝置300后面。
此時可以不同地調(diào)整支承磁鐵對的支承磁鐵電流Imag 1和Imag2,來影響與定子磁場的磁耦合，而不必接受支承磁鐵和反應(yīng)軌之間的氣隙SP的改變。
以下詳細(xì)解釋這一點
對于由定子磁場和支承磁場之間的磁耦合引起的、在行駛方向x上的推力或者說驅(qū)動力Fx成立
1 ) Fx = fee x O/i x A, (推力)
其中kx表示耦合系數(shù)，(Dh表示支承磁場的磁通，而Ist表示定子電流。對于使車輛10懸浮的支承力Fy,有
2) /^ = ^3^(0>/0、/^=>支承力
其中ky表示耦合系數(shù)并且(Dh表示支承磁場。對于支承/磁場(Ph成立
3) 柳=》/呵
其中Wmag和Rmag表示支承磁鐵系統(tǒng)的常數(shù)而Imag表示相關(guān)的支承磁鐵電
,、六
將公式3 )代入公式1 )和2 ),得到
4) F;c-fccx x/麼x/w和
"、
X m紹
對于具有兩個支承磁鐵60b和60c的支承/磁鐵對350應(yīng)該滿足6) +《)
其中Imagl表示在支承^磁鐵對350的兩個支承^磁鐵中的 一個60b上的支承^磁鐵電流，Imag2表示在支承磁鐵對350的兩個支承磁鐵中的另一個60c上的支承磁鐵電流。5表示給出兩個支承磁鐵電流之間的半偏差的調(diào)制系數(shù)。
由此得出用于支承磁鐵對的兩個支承磁鐵60b和60c的總力的以下公式
在x方向上
ii9)<formula>formula see original document page 12</formula>在y方向上<formula>formula see original document page 12</formula>
因為總支承力Fy在y方向上必須保持恒定，以便保持支岸a茲鐵和反應(yīng)軌之間的氣隙SP為恒定，所以相對用于預(yù)先給出的氣隙所必須的未調(diào)制的支承電流Imag設(shè)置新的平均勵磁電流Imag(5)，以保持氣隙為恒定
13 ) <formula>formula see original document page 12</formula>
由此如下得出總力
14) Z^;—5 =《..=常數(shù)-條件
15) <formula>formula see original document page 12</formula>
禾口由it匕
如從公式16)可以看出的，相對推力取決于調(diào)制系數(shù)5的絕對值。為了獲得對稱的控制范圍，具有優(yōu)勢的是，將工作點置為平均的調(diào)制系數(shù)Sm (例如5m=0.5)，也就是說， 一開始就不對稱地選擇電流分布。
在圖4中描繪了相對的磁鐵電流Imagl和Imag2和得到的推力Fx根據(jù)調(diào)制系數(shù)5的原理變化。
由控制裝置300的處理單元400對每個石茲鐵對350的兩個勵磁電流調(diào)節(jié)單元420和430相應(yīng)地施加不同的控制信號，這些控制信號在圖3中用附圖標(biāo)記S+和S-表示；在此成立
S+ — Imag， + 5* Imag<formula>formula see original document page 13</formula>
其中Imag，給出平均所需的勵磁電流，該勵磁電流是對于預(yù)期的氣隙SP所必須的。
因為在用于推力的公式16)中的調(diào)制系數(shù)5僅僅以平方形式出現(xiàn)，調(diào)制系數(shù)5具有哪個符號是不重要的；即在懸浮框架上在哪個勵磁電流調(diào)節(jié)單元中提高電流和在哪個勵磁電流調(diào)節(jié)單元中降低電流是不重要的。在調(diào)制系數(shù)S的符號沿著車輛的分布中的尚保留的自由度可以用于運行的利益為了盡可能小地保持支承磁鐵的平均熱附加負(fù)載并且均勻地分布到所有支承磁鐵上，例如可以以一定的時間間隔交換調(diào)制的符號。為了盡可能小地保持勵磁電流的不對稱性，同樣可以根據(jù)用于衰減擺動運動的正好需要的衰減力來選擇調(diào)整的調(diào)制系數(shù)5,使得在穩(wěn)定的狀態(tài)(eingeschwungenenZustand)，例如在結(jié)束啟動過程之后，當(dāng)預(yù)期不會有擺動時，將調(diào)制系數(shù)5調(diào)整為近似為零，并且由此避免支承磁鐵的熱超載。此外在具有高的驅(qū)動力的過程(加速過程/或制動過程)期間，在選擇調(diào)制系統(tǒng)5的符號時的自由度，作為上面的利益的替換，還可以用于縮小引入到汽車底盤結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動力關(guān)于空氣隙改變的運動學(xué)上的影響。
處理裝置400例如可以實施為微處理器，其從極位置改變測量裝置310的輸入信號vj及位置(v一Pollage)為勵磁電流調(diào)節(jié)單元計算用于調(diào)制系數(shù)5和用于支承磁鐵電流Imag，合適的值。在最簡單的情況下，只要主動地接通用于衰減擺動運動的調(diào)制功能(特殊運行方式)，則將調(diào)制系數(shù)S置為+0.5并且與具有匹配的振幅的信號v一極位置相加，并且將在控制導(dǎo)線460上的得到的調(diào)制系數(shù)5和控制導(dǎo)線470上的平均支承磁鐵電流Imag，分別作為控制信號輸出，例如如以下
19) 5 = 0.5 + "v—極位置
在這種情況下在正的極位置速度(車輛超過驅(qū)動的定子場)時得到初始驅(qū)動力Fx的縮小和由此期望的運動衰減。系數(shù)k是預(yù)先給出的正數(shù)，用來將調(diào)節(jié)特性與相關(guān)的磁懸浮鐵路路段的具體的路段參數(shù)匹配。
當(dāng)驅(qū)動的基本力Fx改變其符號時，即，當(dāng)車輛從驅(qū)動駛?cè)胫苿臃秶鷷r，可能出現(xiàn)控制問題。在這種情況下也就是衰減調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)(Regelsinn)反向并且產(chǎn)生一個激起的力；調(diào)節(jié)就不穩(wěn)定。因為此處描述的用于衰減擺動運動的方法從基本思路來說是交通系統(tǒng)的緊急運行，所以可以在行駛開始前虛擬地確定
13一個恒定的正的加速度并且在達(dá)到最小速度之后切換到本文開頭提到的公知的向上方法。在該實施方式中調(diào)制系數(shù)S僅僅在啟動時取不為零的值(特殊運行
方式)，以便能夠抑制可能出現(xiàn)的擺動運動；在啟動結(jié)束之后例如通過將調(diào)制系數(shù)5置為零(例如作為正常運行方式)來關(guān)閉調(diào)制。
還可以連續(xù)地觀察力方向并且作為用于公式19)的符號產(chǎn)生器(Vorzeichengeber )引入。在這種情況下對于調(diào)制系數(shù)S得到
21) 5 = 0.5 + "v—極位置豐sig"(FJ
在測量極位置速度時力Fx以極位置的形式本身方便地下降，因為在同步電機中如下計算驅(qū)動力
22 ) & =<^電機*57'"(/極位置)相應(yīng)地得到
23 ) 5 = 0.5 + A*v—豐及j立置承sig"(sinO極位置》
如根據(jù)公式23 )可以看出的，調(diào)節(jié)電路和由此最佳的系數(shù)k取決于平均的極位置角。其同樣可以在處理裝置400中被考慮。
此外加法單元480的功能不僅在于，使得可以將單個勵磁電流調(diào)節(jié)單元與控制導(dǎo)線460和470耦合。此外它還保證無反作用(無反饋作用)，從而確保不會干擾勵磁電流調(diào)節(jié)單元的基本功能。
利用極位置改變測量裝置310,如已經(jīng)提到的，測量給出極位置改變的速度的改變量v一極位置。這可以不同的方式進行，如現(xiàn)在要解釋的
在圖5中示出了極位置改變測量裝置310的實施例，其中通過在車輛上安裝的極位置測量裝置600、例如雜散場測量探針上的極位置角y的時間上的求導(dǎo)(Ableiten),形成改變量v一極位置。設(shè)置微分單元610用于求導(dǎo)。極位置測量裝置310關(guān)于車輛坐標(biāo)軸測量定子繞組的雜散場，形成極位置角y并且通過求導(dǎo)形成給出極位置角的改變速度的改變量v—極位置。
在圖6中示出了極位置改變測量裝置310的一種實施例，其中通過分析在車輛上利用加速度傳感器620測量的加速度a車輛在行駛方向上形成改變量vj及位置。然而為此需要驅(qū)動側(cè)的信息，多快地加速定子場，以便能夠區(qū)分車輛的擺動和定子場的加速度a力。速度。加速度a加速度可以被測量或者作為固定的規(guī)定值從存儲器630中被讀出。在以下的公式31)中給出定子場的加速度。在公式32)中給出車輛的加速度，具體來說分為一個與驅(qū)動場同步運^f亍的組件和一個與此的偏差，即擺動運動delta_x(t)(關(guān)于各個機械長度的所有值)
31 ) a — ，XI/LJ1 乂 a驅(qū)動一 jf x
32 ) a槐=
車輛一,車輛，^
-+Ax,
33 )
a車輛='
34) fl車輛一c 驅(qū)動=_^lAx(,)
如果在連接在差形成器640之后的積分器650中對公式34 )積分，則得到表示擺動運動的速度的度量的參數(shù)。
為了最后得到期望的改變量v一極位置，還要將結(jié)果與電角度和機械線角度之間的比例系數(shù)、即兀/xp(i:p:極距間隔)相乘。得到
35) v一豐及4立置二一^x J(a車輛一fl驅(qū)動)^
在圖7中示出了極位置改變裝置310的一個實施例，其中使用兩個基于感性、例如測量線圈的傳感器670和680,其探測車輛相對于定子磁場的行波的轉(zhuǎn)差速度dy/dt。兩個傳感器具有tP/2的距離并且優(yōu)選位于支承^磁鐵影響之外；兩個傳感器中的一個具有與車輛的磁參考軸的距離，該距離等于2*兀的整數(shù)倍。
當(dāng)示例性地假定定子磁場為余弦形變化時，在兩個傳感器上例如出現(xiàn)以下電壓Ul和U2:
-sm
、 、
禾
:口
L/2 = TVx
—cos
乂
Ax(,) * ;r
x承r。
此時如果將兩個線圈電壓Ul和U2理解為復(fù)數(shù)向量測量量的實部和虛部，則可以在在后連接的分析裝置690中根據(jù)以下來確定極位置角Y和改變量v—極位置
15<formula>formula see original document page 16</formula>
函數(shù)atan2在此以公知的方式理解為三角函數(shù)的正切反函數(shù)，其中除了商 tan(x)二sin(x)/cos(x)之外，通過考慮分子的符號達(dá)到-兀至+兀的有效區(qū)間，也就是 所求的角Yl的完整周期；而函數(shù)atan(x)僅被定義在區(qū)間-兀/2至+兀/2中。
如果擺動的振幅很小，則通常不能可靠地確定極位置角y,因為感應(yīng)的電 壓Ul和U2變得太小。這會導(dǎo)致，按照圖3的控制裝置300的處理裝置400可 能將錯誤的操作信號輸出到控制導(dǎo)線460和470上，由此擺動又可能變大。然 后產(chǎn)生具有持續(xù)的操作千預(yù)的準(zhǔn)靜態(tài)的過程，這可能會造成干擾。如果形成感 應(yīng)電壓的絕對值并且監(jiān)視下邊界值，則可以避免這樣的特性。如果對于預(yù)先給 定的時間段(例如擺動的周期)低于該下邊界值，則丟棄改變量v—極位置，并 且將調(diào)制系數(shù)S置為零。附圖標(biāo)記列表
10磁懸浮車輛
20磁懸浮鐵路路段
30路段側(cè)的定子
40定子槽
50定子齒
60支承磁鐵
60a， 60b支承磁鐵
60c, 60d支承磁鐵
70勵磁線圈
110支架
300控制裝置
310極位置改變測量裝置
350支承磁鐵對
360力傳輸裝置'
370連接的部分
400處理裝置
410, 420勵磁電流調(diào)節(jié)單元
430， 440勵;茲電流調(diào)節(jié)單元
450氣隙傳感器
460， 470控制導(dǎo)線
600極位置測量裝置
610微分單元
620加速度傳感器
630存儲器
640差形成器
650積分器
670， 680傳感器
690分析裝置
Bs定子的磁參考軸
Bf磁懸浮車輛的磁參考軸S 定子磁場的基波
T 支 ia茲場
Y 極位置角(Pollagewinkel)
Fx 推力或者說驅(qū)動力
Fy 支 K力
SP 氣隙
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動控制磁懸浮鐵路路段上的磁懸浮車輛(10)的方法，在該方法中通過分別將一個車輛側(cè)的支承磁鐵電流饋入到磁懸浮車輛的至少兩個支承磁鐵(60b，60c)中，在磁懸浮車輛上產(chǎn)生支承磁場(T)，以建立在磁懸浮車輛和路段側(cè)的反應(yīng)軌(20)之間的空氣隙(SP)；以及將定子電流饋入到磁懸浮鐵路路段的路段側(cè)的定子(30)中，以產(chǎn)生作用于磁懸浮鐵路路段的推力(Fx)；其中，該作用于磁懸浮車輛的推力由定子磁場和支承磁場之間的磁耦合來確定；其特征在于，通過在車輛側(cè)利用至少兩個不同大小的單個支承磁鐵電流(Imag1，Imag2)驅(qū)動所述支承磁鐵(60b，60c)，在車輛側(cè)改變定子磁場和支承磁場之間的磁耦合，來衰減磁懸浮車輛相對于定子磁場的擺動運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)整支承磁鐵上的電流分布， 使得磁懸浮車輛和反應(yīng)軌之間的空氣隙(sp)獨立于各個調(diào)整的磁耦合保持恒 定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在驅(qū)動控制的范圍內(nèi)克 服定子磁場(s)和磁懸浮車輛的磁參考軸(Bf)之間的極位置角(y)的角度 變化。
4. 根據(jù)上迷權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 測量極位置角在時間上的改變以形成改變量(v一極位置)；并且 根據(jù)所述改變量來改變定子磁場和支承磁場之間的耦合。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快時降低所述耦合；并且 當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢時提高所述耦合。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 在預(yù)先給定的特殊運行狀態(tài)將至少兩個不同大小的單個支承磁鐵電流饋入到支承磁鐵中并調(diào)整相對于最大可能的耦合降低了的、定子磁場和支承磁場之間的特殊耦合；在磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快的情況下，通過提高在單 個支承磁鐵電流中的電流差別來降低所述耦合；并且在磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢的情況下，通過降低在單 個支承磁鐵電流中的電流差別來提高所述耦合。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，成對地控制所述 支承磁鐵，使得支承磁鐵對(350 )的支承力分別保持恒定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，這樣形成所述支承磁鐵對， 使得每個支承磁鐵對的支承磁鐵分別緊鄰地并排設(shè)置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，這樣形成所述支承磁鐵 對，使得在每個支承磁鐵對的支承磁鐵之間分別設(shè)置一個用于在磁懸浮車輛的 框架和相關(guān)的支承磁鐵對之間傳輸力的力傳輸裝置(360 )。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，這樣在時間上 控制通過所述支承磁鐵的電流，使得從時間上平均來看，相同的電流流過所有 的支承磁鐵。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)在相應(yīng)的間的被調(diào)整的電流差別，并且所需的控制作用越小，就越小地調(diào)整電流差別。
12. —種磁懸浮車輛(10)，該磁懸浮車輛包括用于測量磁懸浮車輛的支承磁鐵和路段側(cè)的反應(yīng)軌(20)之間的空氣隙 (SP)的氣隙測量裝置(450);和與該氣隙測量裝置相連的、產(chǎn)生用于磁懸浮車輛的支承磁鐵的支承磁鐵電 流的控制裝置(300); 其特征在于，該控制裝置構(gòu)造成，為了衰減磁懸浮車輛相對于定子磁場的擺動運動，通 過將不同大小的單個支承磁鐵電流(Imagl, Imag2)饋入到支承磁鐵中而改變 定子》茲場和支7lU茲場之間的》茲耦合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所述控制裝置適合 于，對單個支承磁鐵電流進行測量，使得磁懸浮車輛的所有支承磁鐵的總支承 力和磁懸浮車輛與反應(yīng)軌之間的空氣隙獨立于各個經(jīng)調(diào)整的磁耦合而保持恒 定。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所述控制裝 置適用于，通過改變所述耦合，克服在定子磁場(S)和磁懸浮車輛的磁參考 軸(Bf)之間的極位置角(Y)的角度改變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的磁懸浮車輛，其特征在于，極位置改變 測量裝置(310)與所述控制裝置相連，該極位置改變測量裝置(310)測量極 位置角在時間上的改變以形成改變量(vj及位置)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所述極位置改變測 量裝置包括極位置測量裝置(600)和微分單元(610)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所述極位置 改變測量裝置(310)包括用于測量磁懸浮車輛的加速度的加速度傳感器(620 );連接在該加速度傳感器之后的差形成器(640),該差形成器(640)形成 加速度傳感器的相應(yīng)加速度值和預(yù)先給出的定子磁場的加速度值之間的差；以 及連接在所述差形成器之后的積分器(650)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所 述極位置改變測量裝置包括兩個感應(yīng)線圈(670, 680)和連接在后的分析裝置(690 )。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所 述控制裝置構(gòu)成為，當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快時降低所述耦合；并且 當(dāng)磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢時提高所述耦合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13至19中任一項所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所 述控制裝置構(gòu)成為，在預(yù)先給定的特殊運行狀態(tài)將至少兩個不同大小的單個支承磁鐵電流饋 入支承磁鐵中并調(diào)整相對于最大可能的耦合降低了的定子磁場和支承磁場之間 的特殊耦合；在磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得快的情況下，通過提高單個 支承磁鐵電流中的電流差別來降低所述耦合；并且在磁懸浮車輛在行駛方向上比定子磁場運動得慢的情況下，通過降低單個 支承磁鐵電流中的電流差別來提高所述耦合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項所述的磁懸浮車輛，其特征在于，成 對地控制所述支承磁鐵，使得每個支承磁鐵對的支承力分別保持恒定。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁懸浮車輛，其特征在于，每個支承磁鐵對的 支承磁鐵分別緊鄰地并排設(shè)置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的磁懸浮車輛，其特征在于，在每個支承 磁鐵對的支承磁鐵之間分別設(shè)置一個用于在磁懸浮車輛的框架和相關(guān)的支承磁 鐵對之間傳輸力的力傳輸裝置(360)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁懸浮車輛，其特征在于，所述磁懸浮車輛的 至少 一個力傳輸裝置通過彈簧形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動控制磁懸浮鐵路路段上的磁懸浮車輛(10)的方法，通過分別將一個車輛側(cè)的支承磁鐵電流饋入到磁懸浮車輛的至少兩個支承磁鐵(60b，60c)中，在磁懸浮車輛上產(chǎn)生支承磁場(T)，以建立磁懸浮車輛和路段側(cè)的反應(yīng)軌(20)之間的空氣隙(SP)；以及將定子電流饋入到磁懸浮鐵路路段的路段側(cè)的定子(30)中，以產(chǎn)生作用于磁懸浮鐵路路段的推力(Fx)；其中作用于磁懸浮車輛的推力由定子磁場和支承磁場之間的磁耦合確定。按照本發(fā)明，通過在車輛側(cè)利用至少兩個不同大小的單個支承磁鐵電流(Imag1，Imag2)驅(qū)動所述支承磁鐵(60b，60c)，在車輛側(cè)改變定子磁場和支承磁場之間的磁耦合，來衰減磁懸浮車輛相對于定子磁場的擺動運動。
文檔編號B60L13/03GK101652265SQ200880010171
公開日2010年2月17日 申請日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者羅伯特·施密德 申請人:西門子公司