专利名称：用于测量磁悬浮铁路的磁悬浮车辆的极位置角的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有按照权利要求1的上位概念的特征的用于测量极位置角(Pollagewinkel)的方法。
背景技术：
用于测量磁悬浮车辆的极位置角的极位置测量装置例如被应用于 Transrapid中。极位置测量装置被安装在前面和后面，具体说是在车辆两侧上(也 就是从行驶方向上看是左边和右边)，并且分别配备有用于测量磁悬浮铁路路段 的路段侧的定子的定子磁场的磁场传感器对。传感器对的定位和工作方式在以 下结合右前面的传感器对举例描述；但是对此的解释也类似地适合于其余的传 感器对。右前面的磁场传感器对的磁场传感器分别被固定在支架上，在该支架 上还安装了磁悬浮车辆的右前面的支承磁铁。两个磁场传感器之间的间隔通常 为t/2,其中t表示路段侧的定子磁场的基波的波长并且在Transrapid中例如为 258 mm。与磁场传感器对的两个磁场传感器相连的是分析装置，该分析装置利 用两个磁场传感器的测量值确定在路段侧的定子的定子磁场和磁悬浮车辆的磁 参考轴之间的极位置角。作为测量传感器在Transrapid中使用霍尔传感器，这 些霍尔传感器由于结构原因而方向^:感地测量并且相应地分别具有一个优先测 量方向，这些霍尔传感器对于该优先测量方向是敏感的。利用霍尔传感器测量 定子磁场的预定的方向分量，具体说是磁场的x分量，也就是在车辆纵向或者 说行驶方向上的分量，或者是z分量，也就是其垂直于车辆纵向向上或向下对 齐的分量。发明内容从所描述类型的方法出发，本发明要解决的技术问题是，就更进一步改进 的测量精确性而扩展该方法。按照本发明，上述技术问题是通过具有根据权利要求1的特征的方法解决的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。按照本发明，这样调整磁场传感器的优先测量方向，使得两个磁场传感器 中的至少 一个具有针对支承磁铁的支承磁场的最小测量灵敏度。本发明的一个主要优点是，通过至少一个磁场传感器的按照本发明设置的 取向，明显降低了通过支承磁铁的支承磁场的测量值错误，并且由此可以实现 与没有按照本发明的取向相比明显更精确的极位置测量值。在此，本发明基于 以下知识，当设置了对于^f兹场传感器的不利的测量方向并且由此测量了定子》兹 场的不利的方向分量时，支承磁场会对定子石兹场的测量具有并非不大的影响 例如，如果用石兹场传感器在如下测量方向上测量，在该测量方向情况下支承》兹 场具有高的场向量分量，则形成对于定子磁场的相当不精确的测量值，相反，在与之垂直的测量方向情况下可以实现用于确定极位置角的更好的测量值。通 过按照本发明如下有针对地设置磁场传感器的优先测量方向，使得支承磁铁的 影响是小的，本发明始于这一点上。如果测定，对于至少 一个磁场传感器的哪个测量方向测量针对支承磁场的 最小测量值并且如果该测量方向作为对于极位置角的优先测量方向测量被考 虑，则可以特别简单和由此具有优势地确定优先测量方向。作为替换，但同样可以简单和具有优势地确定优先测量方向，方法是测定， 对于至少一个磁场传感器的哪个测量方向测量对于支承磁场的最大测量值；在 这种情况下将与该测量方向垂直的方向作为用于极位置角的测量的优先测量方 向来考虑。因为支承磁场对位于支承磁铁附近的磁场传感器的测量结果比位于支承 磁铁较远处的磁场传感器的测量结果干扰更多，所以被认为具有优势的是，如 下选择优先测量方向，使得其对位于支承磁铁附近的磁场传感器具有对于支承 磁场的最小的测量灵敏度。优选地如位于附近的磁场传感器一样地设置位于远 处的磁场传感器的优先测量方向，从而两个石兹场传感器的优先测量方向相同或 者说平行。为了能够特别简单地设置期望的优先测量方向，在本方法的第一优选变形 中，使用可旋转的磁场传感器。优选地首先如下旋转一个磁场传感器，使得其 对于支承磁场具有最小的测量灵敏度，并且接着将两个磁场传感器中的另 一个 在相同的方向上旋转，由此两个》兹场传感器^皮带入相同的优先测量方向。在本方法的另一个优选变形中，使用分别通过两个互相垂直取向的单传感器形成的磁场传感器。优选地根据至少 一个磁场传感器的两个单传感器的测量 结果确定，对于哪个测量方向实现对于支承磁场的最小测量灵敏度；该这样确 定的测量方向被作为优先测量方向对待并且在以下分别分析每个磁场传感器的 单传感器的测量结果以形成对于该优先测量方向的观'J量值。
此外，^磁场传感器对的两个》兹场传感器不必是相同的；例如，两个,兹场传 感器的一个可以通过可旋转的^f兹场传感器形成，而两个^f兹场传感器的另一个通 过两个互相垂直取向的单传感器形成。
不管如何具体地构造^f兹场传感器，优选地在定子^f兹场断开的情况下确定优 先测量方向。也就是，如果在定子^t场断开的情况下测量，则可以特别精确地 确定支承〃磁场的方向，因为定子》兹场不会干扰；由此，以这种方式可以确定用 于随后的定子磁场的测量的最佳测量方向。
因为^F兹场分布和由此支承^磁场对极位置测量的影响在一定程度上取决于 支承磁铁和磁悬浮铁路路段的反应轨之间的间隙，所以在本方法的另一种优选 实施方式中，在定子磁场接通时测量支承磁铁和磁悬浮铁路路段的路段侧的反 应轨之间的间隙距离并且这样设置优先测量方向，使得其相应于特定于间隙距 离预定的规定值。
例如，通过分别对于不同的间隙距离在定子磁场断开的情况下确定特定于 间隙距离的那个测量方向，在该测量方向上至少 一个磁场传感器对于支承磁场 具有最小的测量灵敏度，并且通过使用特定于间隙距离确定的测量方向作为特 定于间隙距离预定的规定值，来确定特定于间隙距离预定的规定值。
支承磁铁电流的大小也起一定作用，因为在较大的支承磁铁电流情况下形 成较大的支承磁场，其场分布由于饱和现象会与在较弱的支承磁铁情况下的有 一些不同。因此按照本方法的另一个优选实施方式，在接通定子磁场的情况下 测量各个支承磁铁电流并且这样设置优先测量方向，使得其相应于特定于支承 磁铁电流预定的规定值。
通过分别对于不同的支承磁铁电流，确定特定于支承磁铁电流的那个测量 方向，在该测量方向上至少一个磁场传感器对于支承磁铁的支承磁场具有最小 的测量灵敏度，并且通过使用特定于支承磁铁电流确定的测量方向作为特定于 支承磁铁电流的预定的规定值，例如可以确定特定于支承磁铁电流的预定的规 定值。
此外，通过在接通定子磁场的情况下测量各个支承石兹铁电流和各个间隙并且通过这样调整优先测量方向，使得其相应于特定于间隙距离和支承磁铁电流 预定的规定值，可以考虑间隙的影响以及支承磁铁电流的影响。也就是，在该 变形中根据两个参数、即间隙和支承^磁铁电流来确定规定值。例如，可以#4居 间隙值和电流值在表格中存储用于优先测量方向的规定值，并且在本方法的范 围内从该表格中读出。
此外，本发明还涉及一种用于磁悬浮铁路的磁悬浮车辆的极位置测量装 置，具有用于测量路段侧的定子的定子磁场的磁场传感器对，其中，按照预定 的互相之间的间隔设置》兹场传感器对的两个》兹场传感器，并且具有分析装置， 该分析装置用两个磁场传感器的测量值确定在定子磁场和磁悬浮车辆的磁参考
轴之间的极位置角。这样的极位置测量装置同样由Transrapid公开。
由此出发本发明要解决的技术问题是，给出比迄今为止更精确的极位置测
量装置。
按照本发明上述技术问题通过如下解决，在磁场传感器对的磁场传感器中 可以这样调节优先测量方向，使得定子磁场的期望的方向分量是可测量的；此 外如下构造分析装置，使得其这样调整优先测量方向，使两个磁场传感器中的 至少 一 个对于支承磁铁的支承磁场具有最小的测量灵敏度。
关于按照本发明的极位置测量装置的优点和关于按照本发明的极位置测 量装置的优选实施方式的优点参见上面关于按照本发明的方法的解释，因为按 照本发明的方法的优点基本上相应于按照本发明的极位置测量装置的优点。
下面结合实施例对本发明作进一步说明；在此举例性地 图1示出了具有极位置测量装置的磁悬浮车辆，
图2示出了具有可旋转的磁场传感器的按照本发明的极位置测量装置的实 施例，
图3示出了按照图2的极位置测量装置与待测量的定子磁场和干扰的支承 磁场，
图4示出了对于在x方向上的磁场分量的测量的情况，用于解释按照图2 的极位置测量装置的工作方式的测量值变化，
图5示出了按照图4的用于测量值变化的复数测量向量，
图6-9举例示出了利用按照图2的极位置测量装置的测量的实施，图10示出了具有两个垂直测量的单传感器的磁场传感器的实施例，
图11示出了按照本发明的极位置测量装置的另一个实施例，其中，按照
图10设置^f兹场传感器，以及
图12示出了按照本发明的极位置测量装置的第三实施例，其中，根据在
支承磁铁和反应轨之间的各个间隙并且根据各个支承磁铁电流设置用于磁场传
感器的最佳测量方向。
在图1至12中相同或类似的组件由于清楚性原因使用相同的附图标记。
具体实施例方式
在图1中可以看出位于磁悬浮铁路路段20上的磁悬浮车辆10的前面区域。 在图1中从磁悬浮铁路路段可以看出路段侧的定子30,其被构造为具有定子槽 40和定子齿50。
在图1中未进一步示出的用于产生定子磁场的励磁线圏位于定子槽40中。 定子磁场的基波在图1中用附图标记S表示。通过励磁线圈的设置或者说位置 来定义定子30的磁参考轴Bs。
在图1中仅示出定子30的一段；定子30经过磁悬浮铁路的整个路段延伸 并且由此(如在图1中可以看出的)在磁悬浮车辆IO之前也产生定子磁场S。
此外，在图1中示出磁悬浮车辆10的前面的支承石兹铁60;该支承磁铁具 有产生用于举起磁悬浮车辆IO的支承磁场的励磁线圈70。支承磁场在图1中 用附图标记T表示。通过支承磁铁60的设置或者说位置定义了磁悬浮车辆10 的磁参考轴Bf。
在行驶方向F上在支承磁铁60之前安装了极位置测量装置100;极位置测 量装置100的任务是，确定在定子的磁参考轴Bs和磁悬浮车辆10的磁参考轴 Bf之间的极位置角y。
极位置测量装置100例如与支承磁铁60 —起安装在磁悬浮车辆10的共同 的支架IIO上。
如在图1中可以看出的，虽然极位置测量装置100与支承磁铁60有一点 距离，但是其还是位于支承磁场T的干扰场分量Ts的影响范围内。在图1中仅 示意性示出干扰场分量Ts;干扰场分量从支承磁铁60的右边缘在行驶方向F 上向前延伸到极位置测量装置100的测量区域内。
为了实现对定子磁场的尽可能精确的测量，这样对齐极位置测量装置100的方向选择性的磁场传感器，使得紧靠支承磁铁60的磁场传感器尽可能少地采
集支承^磁场T的干扰场分量Ts;这点将在以下详细解释。
在图2中以放大的图详细示出按照图1的极位置测量装置100的第一实施 例。极位置测量装置100具有用于测量路段侧的定子30 (参考图1)的定子磁 场S的磁场传感器对；磁场传感器对的方向选择性的磁场传感器120和130是 可旋转的并且互相之间具有预定的间隔A。两个磁场传感器中的一个120或 130,此处例如是磁场传感器130,形成极位置测量装置100的测量技术的参考 轴Bm。例如，^磁场传感器120和130可以通过可旋转设置的霍尔传感器或者 可旋转的磁阻的传感器来形成。
此外，极位置测量装置100具有与两个》兹场传感器120或130相连的分析 装置140,其任务是用石兹场传感器120和130的测量值Sm和Cm确定(例如计 算)极位置角y。分析装置140例如可以通过可编程的微处理器装置来形成。
两个;兹场传感器120和130之间的间隔A优选为t/2，其中t:表示定子石兹 场的基波的波长。在波长T例如为258 mm的情况下该间隔例如为129 mm。但 是更小的间隔A原则上也是可能的，只要相应地校正测量值Sm和Cm;但是 在此由于清楚性原因对此不作进一 步讨论。
磁场传感器120和130具有在图2中通过相应的箭头标记的优先测量方向 Vml和Vm2;伊乙先测量方向Vml和Vm2显示，/磁场传感器120和130可以测 量哪个磁场分量以及它们对于哪个测量方向是敏感的。在按照图2的图示中通 过围绕其旋转轴的旋转示例性这样对齐磁场传感器120和130,使得它们可以 测量磁场的x分量；在该取向的情况下它们对于z分量相应地不敏感。
分析装置140用两个磁场传感器120和130的测量值Sm和Cm确定极位 置角y。为此，其首先测量在极位置测量装置100的测量技术的参考轴Bm和 与定子30的磁参考轴Bs以2兀的倍数偏移的辅助参考轴BS'(参考图1 )之间 的辅助招j立置角yl。
其将偏移角Y2加到辅助极位置角丫l,该偏移角丫2给出在磁悬浮车辆10 的磁参考轴Bf和极位置测量装置100的测量技术的参考轴Bm之间的按照相位 角的偏移。从得到的和数Yl+y2中减去其中包含的2兀的整数倍，由此形成所求 的极位置角Y。计算极位置角y的数学公式为
y= (yl +y2)模(2*兀)
才艮据机械的偏移V按照如下的公式来确定给出在磁悬浮车辆10的磁参考轴Bf和极位置测量装置100的测量技术的参考轴Bm之间的按照相位角的偏移 的偏移角y2:
偏移角y2例如被固定地为分析装置140预先给出并且被存储在分析装置 140中。作为替换，还可以将偏移V固定地为分析装置140预先给出并且存储 在分析装置中；在这种情况下分析装置140按照给出的公式本身计算偏移角y2。 为了输入偏移v或者偏移角y2分析装置140具有输入接口 e140。
为了解释分析装置140如何可以用测量值Sm和Cm形成辅助极位置角丫l ， 以下结合图4和5首先解释，当磁场传感器120和130的优先测量方向沿着x 方向(也就是行驶方向)对齐并且由此测量;兹场的x分量时，可以如何实施这 点。在优先测量方向Vml和Vm2的该对齐方向情况下虽然也一起测量了支承 磁场T的干扰场分量Ts，如在图3中详细示出的那样，但是首先应该忽略这点。 在此基础上接着结合图6至9示例性解释，当如下旋转磁场传感器120和130 的优先测量方向Vml和Vm2,使得支承磁场T的干扰场分量Ts不会、至少只 是尽可能小地被一起测量时，工作方式是如何的。
在图4的上部可以看出路段侧的定子30;示例性示出了属于在定子30中 设置的导体线圏的导线190。此外示出了定子磁场S的磁场强度H的场变化。
在图4的中部可以看出在车辆纵向x上的磁场强度H的振幅Hx的变化。 可以看出场强正弦形地变化。
在图4的下部示出了具有两个^i场传感器120或130的极位置测量装置100 的略图；间隔A在这里为T/2，从而两个^f兹场传感器产生互相垂直的测量信号。 现在示例性地假设，在图3中右边的磁场传感器120在正弦轨迹上提供测量值 Sm并且在图3中左边的磁场传感器130在余弦轨迹上提供测量值Cm;由此意 味着，磁场传感器120当其从点x=0出发在行驶方向上被向前推移时产生正弦 变化作为测量信号，并且》兹场传感器130当其从点x=0出发在行驶方向上向前 被推移时产生余弦变化作为测量信号。随着在x方向上的推移辅助极位置角yl 相对于参考轴Bs相应地改变。
在这种情况下测量值变化在数学上表示为
Y2=V/T*
Cw(x) = //0 cos — 2;r = //0 cosi U 」在此HO表示磁场的信号振幅，该信号振幅在两个磁场传感器中是近似相等的。
由此可以按照如下公式确定辅助极位置角y1: Sm(x) — //0-sin(yl) Cm(x) _ //0 cos(")
， 。5Vw(x) "=a tan 2 -)"^
在此，函数atan2 ^皮以公知方式理解为正切角函数的反函数，其中除了商 tan(x^sin(x)/cos(x)之外，通过考虑分子的符号达到-兀至+兀的有效区间，也就是 所求的角Yl的完整周期；而函数atan(x)仅在区间-兀/2至+兀/2中定义。
此外，为进一步解释在图5中还示出测量值Sm和Cm的对应的向量表示。 可以看出两个向量Sm和Cm互相垂直。
如开头已经提到的那样，在以上结合图4和5的解释中忽略了，支承-磁场 T在支承磁铁60的边沿范围中产生干扰场分量Ts，其使得两个磁场传感器120 和130的测量结果失真。
为了实现定子磁场的尽可能精确的测量，此时如下对齐磁场传感器120和 130的优先测量方向Vml和Vm2,使得紧靠支承磁铁60的磁场传感器120采 集支承磁场T的尽可能少的干扰场分量Ts。为了实现这一点，例如可以如下地 采取措施
在第一步骤中仅接通支承磁场T,从而磁悬浮车辆IO开始悬浮。在该时刻 还未接通或者(当其已经被接通时)断开定子磁场S。由此只产生具有其干扰 场分量Ts的支承磁场T。这点在图6中示出。
接着如下旋转紧靠支承磁铁60的磁场传感器120的优先测量方向Vml， 使得该磁场传感器120不再、至少尽可能少地测量支承磁场的干扰场分量Ts: 为此，例如首先一直旋转该优先测量方向Vml,直到测量到最大的测量信号， 并且接着设置与该测量方向垂直的优先测量方向；作为替换，可以直接一直旋 转优先测量方向Vml,直到测量到最小的测量信号。
在结束了磁场传感器120的优先测量方向Vml的调整之后，将优先测量 方向Vml相对x方向转动旋转角W;这点在图7中示出。
接着同样将磁场传感器130的优先测量方向Vm2旋转该旋转角y3;这点 在图8中示出。
随后又接通定子磁场S,如在图9中所示，从而可以开始定子磁场S的测量。由于事先进行的两个磁场传感器的优先测量方向Vml和Vm2的调整，在 此支承磁场T的干扰场分量Ts的影响最小。
此时，分析装置140在确定辅助极位置角yl时考虑旋转角y3。这点例如 可以3o下进4亍
在凄t学上可以近似地如下描述定子;兹场S的场强向量
广
他=
版
//0sin //0.cos
其中，Hsx表示场强向量Hs的x分量并且Hsz表示场强向量Hs的z分量；场 强向量的y分量近似为零。 '
对于支承磁场T的干扰场分量的场强向量下式成立
淑、 他
所0 cos (2
所0 sin or
其中，Htx表示场强向量Ht的x分量并且Htz表示场强向量Ht的z分量；场 强向量的y分量近似为零。"表示支承-磁场T的场强向量Ht相对于x坐标轴的角度。
如结合图6-9解释的那样，在将优先测量方向Vml和Vm2旋转旋转角 之后，优先测量方向Vml与支承石兹场T的场方向垂直。由此成立 丫3 = 90。 + a
两个磁场传感器120和130由此至少近似地仅测量定子磁场S的场强Hs 并且可以不考虑支承/磁场T。
但是要注意的是，由于优先测量方向Vml和Vm2旋转了旋转角y3，不再 仅仅测量定子磁场S的x分量Hsx,而是取而代之地测量由x分量Hsx和z分 量Hsz的线性组合。由此对于两个石兹场传感器120和130的测量#_ Sm和Cm 下式成立
5Vm(x) = //0 sin(;H)- cos(;^3)+ //0 cos("). sin(y3) .cos(") cos(/3) +別'sin("). sin(y3)
由此根据一些数学上的变形得出
= //0 sin(/1 + Cm(x) = //0 - cos(;i4 + y3)
对于辅助极位置角yl由此得出
13<formula>formula see original document page 14</formula>然后根据下式算出所求的极位置角y:
<formula>formula see original document page 14</formula>在用于极位置测量装置100的实施例中例如如下地假设两个磁场传感器 是可旋转的。在图10中示出了用于一个磁场传感器的另一个实施例。在该实施 例中^f兹场传感器200被构造为具有两个互相垂直取向的、方向选择性的测量的 单传感器210和220，其中例如可以是霍尔传感器。单传感器210具有优先测 量方向Vmx并且单传感器220具有优先测量方向Vmz;这意味着，单传感器 210在x方向上并且单传感器220在z方向是敏感的。在输出端A200上输出相 应的测量值Mx和Mz。
在图11中示出了用于极位置测量装置100的一种实施例，其配备了两个 按照图10的磁场传感器120和130。此时如下实现分析装置140,使得其分析 总共四个单传感器的测量结果Mxl、 Mx2、 Mzl、 Mz2。这点使得可以弃用磁 场传感器的机械旋转并且仅仅"数学上"实施旋转。
例如，如果磁场传感器120在相对x轴旋转了旋转角的优先测量方向 Vml上测量，则利用对应的单传感器的在x方向上的测量值Mxl和在z方向上 的Mzl #4居下式确定在优先测量方向Vml上^f兹场传感器120的测量值Sm(x):
Sm(x) = Mxl * cos(^3) - Mzl * sin(;K3)
对于/f兹场传感器130也相应地成立。如果用该/磁场传感器在相对x轴旋转 了旋转角的优先测量方向Vm2上测量，则利用对应的单传感器的在x方向 上的测量值Mx2和z方向上的Mz2 #4居下式确定石兹场传感器130的在优先测 量方向Vm2上的测量值Cm(x):
Ow(x) = Mx2 * cos(y3) - Mz2 * sin(/3)
利用这些值对于辅助极位置角y1又得出 Sm(x) — //0' sin(yl + ;k3)
Cw(x) //0. cos(" + ;k3)
=> /1 = a tan 2
然后根据下式算出所求的极位置角y:
14<formula>formula see original document page 15</formula>
在图12中示出了用于极位置测量装置的另一个实施例。与根据图2和11 的实施例不同，分析装置140处理其它测量值，以^^确定优先测量方向Vml 和Vm2以及最佳旋转角y3并且相应地设置以及分析石兹场传感器120和130。
具体地，分析装置140考虑输入侧施加的间隙距离测量值SP，该间隙距离 测量值给出在支承磁铁60和磁悬浮铁路路段的路段侧的反应轨30之间的各个 间隙距离。此外，分析装置140还考虑输入侧施加的支承;兹铁电流测量值It， 其给出通过支承磁铁60的支承磁铁电流。
在分析装置140中有存储的表格，其根据各个间隙距离测量值SP和各个 支承^磁铁电流测量值It显示分别最有利的旋转角y3。
通过分别对于不同的间隙距离SP和不同的支7 G兹铁电流It测量最佳的测 量方向，优选地事先产生表格。该表格可以由分析装置140本身产生，但是也 可以在由其它设备或与其它设备一起产生之后，存储于分析装置140中用于进 一步的极位置测量运行。
在根据间隙值和电流值从表格中读出各个最佳旋转角y3之后，如果磁场 传感器120和130是可旋转的磁场传感器(参考图2-9),分析装置140相应地 调整它们，或者，如果它们是具有垂直的单传感器的磁场传感器(如结合图10 和ll描述的那样)，则相应地分析其测量值。然后，按照上面描述的方式进行 极位置角的确定。
如结合上面描述的实施例所示，极位置测量装置可以安装在按照行驶方向 在磁悬浮车辆的最前面的支承磁铁之前或者在磁悬浮车辆的最后面的支承磁铁 之后。但是作为替换并且同样具有优势地，还可以另外地设置极位置测量装置， 具体说侧面地偏移(在车辆y方向上)靠近磁悬浮车辆10的支承磁铁60，从 而在那里驱动极位置测量装置。在这种情况下还可以(按照上面描述的方式) 进行支承磁铁60的杂散场的消隐(Ausblendung)。此外，在側面地靠近支承磁 铁的设置中还可以将极位置测量装置不仅仅安装前面和/或后面，而是附加地或 者作为替换还可以安装在磁悬浮车辆的中间区域。
附图标记列表 10磁悬浮车辆20磁悬浮铁路路段
30路段侧的定子
40定子槽
50定子齿
60支承石兹铁
70励-兹线圈
100极位置测量装置
110支架
120, 130磁场传感器
140分析装置
El40输入接口
190导线
200 ^f兹场传感器
210单传感器
220单传感器
A间隔
Bm极位置测量装置的磁参考轴
Bs定子的磁参考轴
Bs'辅助参考轴
Bf磁悬浮车辆的磁参考轴
H磁场强度
Mx，My单传感器的测量值 S定子^f兹场的基波 T支〃la兹场
Ts支承磁场的干扰场分量 V偏移
Sm, Cm测量值
^m，^m向量a支承磁场的方向角 Y极位置角
偏移角 yl辅助极位置角
旋转角
权利要求
1.一种用于测量在磁悬浮铁路路段的路段侧的定子(30)的定子磁场(S)和位于磁悬浮铁路路段上的磁悬浮车辆(10)的磁参考轴(Bf)之间的极位置角(γ)的方法，其中，在所述磁悬浮车辆(10)的支承磁铁接通的情况下，-利用磁场传感器对(120，130)测量通过磁场传感器的优先测量方向(Vm1，Vm2)预定的定子磁场的方向分量，并且-利用所述两个磁场传感器的测量值确定所述极位置角，其特征在于，如下调整所述优先测量方向，使得两个磁场传感器中的至少一个(120)具有对于支承磁铁(60)的支承磁场(T)最小的测量灵敏度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定，对于所述至少一个磁 场传感器(120)的哪个测量方向测量对于支承磁场的最小测量值，并且将该测 量方向作为用于测量极位置角的优先测量方向考虑。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定，对于所述至少一个磁 场传感器(120)的哪个测量方向测量对于支承石兹场的最大测量值，并且将与该 测量方向垂直的方向作为用于测量极位置角的优先测量方向考虑。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如下选择所述优 先测量方向，使得位于支承磁铁(60)附近的磁场传感器(120)具有对于支承 磁铁的支承磁场的最小测量灵敏度。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-首先如下旋转所述至少一个磁场传感器(120),使得其具有对于支承磁 场的最小测量灵敏度，并且-接着按照相同的测量方向旋转所述两个磁场传感器中的另一个(130)。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，两个磁场传感 器中的每一个分别通过两个互相垂直取向的单传感器(210, 220)形成，-根据所述至少一个磁场传感器(120 )的两个单传感器的测量结果(Mxl, Mzl)确定，对于哪个测量方向该测量传感器达到对于支承磁场的最小测量灵 敏度，-将这样确定的测量方向作为优先测量方向对待，并且-分析两个^F兹场传感器的单传感器的测量结果(Mxl， Mx2， Mzl， Mz2) 以形成用于该优先测量方向的测量值。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在定子磁场断开 的情况下确定要用于测量的优先测量方向，方法是对于所述至少一个磁场传 感器(120)测定，对于哪个测量方向其具有对于支承磁铁的支承磁场的最小测 量灵敏度。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-测量在支承磁铁和磁悬浮铁路路段的路段侧的反应轨(30)之间的间隙 距离，并且-如下调整所述优先测量方向，使得其相应于特定于间隙距离预定的规定值。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定所述特定于间隙距离的 预定的规定值，方法是-分别对于不同的间隙距离(SP)特定于间隙距离地确定这样的测量方向， 即，在该测量方向情况下所述至少一个磁场传感器(120)具有对于支承磁铁的 支承^磁场的最小测量灵敏度，并且-将特定于间隙距离地确定的测量方向作为特定于间隙距离地预定的规定 值使用。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -测量各个支7lU兹铁电流(It)并且-如下调整所述优先测量方向，使得其相应于特定于支承磁铁电流预定的 规定值。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于， 确定特定于支承磁铁电流预定的规定值，方法是-分别对于不同的支承磁铁电流特定于支承磁铁电流地确定这样的测量方 向，即，在该测量方向情况下所述至少一个磁场传感器(120)具有对于支承磁 铁的支承磁场的最小测量灵敏度，并且-将特定于支承磁铁电流地确定的测量方向作为特定于支承磁铁电流地预 定的规定值使用。
12. —种用于磁悬浮铁路的磁悬浮车辆(10)的极位置测量装置(100),-具有用于测量路段側的定子(30)的定子磁场(S)的磁场传感器对，其 中，所述》兹场传感器对的两个磁场传感器(120, 130)以预定的互相之间的间隔(A)设置，并且-具有分析装置(140)，其利用两个磁场传感器的测量值(Sm, Cm)确 定在定子磁场(S)和磁悬浮车辆的磁参考轴(Bf)之间的极位置角(y), 其特征在于，-在所述磁场传感器对的磁场传感器情况下能够调节优先测量方向，并且 如下地调节，使得能够测量定子磁场的期望的方向分量，并且-如下构造所述分析装置，使得其这样调整所述优先测量方向，两个磁场 传感器中的至少一个(120)具有对于支承磁铁的支承磁场的最小测量灵敏度。
13. 根据权利要求12所述的极位置测量装置，其特征在于，如下构造所述 分析装置，使得其将位于支承磁场附近的磁场传感器(120)的优先测量方向调 整到对于支承磁铁的支承磁场的最小测量灵敏度。
14. 根据权利要求12至13中任一项所述的极位置测量装置，其特征在于， 所述两个磁场传感器是可旋转的。
15. 根据权利要求14所述的极位置测量装置，其特征在于，如下构造所述 分析装置，-首先旋转所述至少一个磁场传感器，使得其具有对于支承磁场的最小测 量灵敏度，并且-接着在相同的方向上旋转所述两个磁场传感器中的另一个。
16. 根据权利要求12至14中任一项所述的极位置测量装置，其特征在于， 所述两个磁场传感器中的每一个分别通过两个互相垂直取向的单传感器形成。
17. 根据权利要求16所述的极位置测量装置，其特征在于，如下构造所述 分析装置，一其根据所述至少一个磁场传感器(120)的两个单传感器的测量结果确定， 对于哪个测量方向该磁场传感器达到对于支承磁场的最小测量灵敏度， -其将这样确定的测量方向作为优先测量方向对待，并且 -其分析两个磁场传感器的单传感器的测量结果以形成对于该优先测量方 向的测量值。
18. 根据权利要求12至17中任一项所述的极位置测量装置，其特征在于， 所述分析装置根据所测量的在支承磁铁(60 )和反应轨(30 )之间的间隙(SP ) 和/或根据所测量的通过所述支承磁铁(60)的支承磁铁电流(It)来调整所述 优先测量方向。
全文摘要
本发明除了别的之外涉及一种用于测量在磁悬浮铁路路段的路段侧的定子(30)的定子磁场(S)和位于磁悬浮铁路路段上的磁悬浮车辆(10)的磁参考轴之间的极位置角(γ)的方法，其中，在所述磁悬浮车辆(10)的支承磁铁接通的情况下利用磁场传感器对(120，130)测量定子磁场的通过磁场传感器的优先测量方向(Vm1，Vm2)预定的方向分量，并且利用所述两个磁场传感器的测量值确定所述极位置角。按照本发明，如下调整所述优先测量方向，使得两个磁场传感器中的至少一个(120)具有对于支承磁铁(60)的支承磁场(T)最小的测量灵敏度。
文档编号B60L13/06GK101541584SQ200780044131
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月28日
发明者罗伯特·施米德 申请人:西门子公司