专利名称：用于磁悬浮列车的磁铁结构及其制造的方法
技术领域：
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所述类型的磁铁结构及 其制造的方法。
背景技术：
一种所述类型的已知的》兹4失结构(例如DE 10 2004 012 746 Al)具 有多个磁极，所述磁极沿着磁悬浮列车的行驶方向接连设置，并且固定 在一个所谓的磁铁背箱上或其内。在一种用于支承磁铁的磁铁结构中接 连设置例如十二个磁极，虽然所述数量可以任意选择并且也可以是较大 或较小的。每个磁极包括一个定义磁极面的芯部和一个包围该芯部的线 圏，在磁悬浮列车运行时一个预选的电流流过该线圏。磁铁背箱本身借 助于两个嵌接在其上的车架弓(Gestellbiigel)通过悬浮车架或任何其他 方式与磁悬浮列车的车厢连接，其中车架弓例如在第二个和第十一个磁 极的位置上嵌接在磁铁背箱上。
磁铁结构当它用于"支承"功能时具有下述目的，即在运行时将磁 悬浮列车拉近到装在车道上的以长定子等形式的反作用轨上，或者在反 作用轨与磁极面之间保持例如10mm的气隙，通过该气隙，磁悬浮列车 保持在悬浮状态上。为了所述的目的在悬浮状态时一方面优选平的磁极 面全部邻接到一个共同的基本上平行于反作用轨的平的底面的基准面 上，该基准面也称为气隙面。另一方面流过磁极线圏的电流借助于调节 电路和连接到其上的缝隙传感器调节，所述缝隙传感器设在磁铁结构的 两个端部上，以便在反作用轨的底面与基准面之间的缝隙大小基本上到 处是恒定的。
相应的情况可以在下述磁铁结构中出现，即所述磁铁结构用于"导 向"功能，并且例如与以侧导向轨的形式的反作用轨互相作用。由于所述结构，背箱并且从而基准面在负载下沿着弯曲线挠曲，该 弯曲线在磁铁结构的中心具有最大的幅值。这带来的结果是，气隙的大 小在磁铁结构的中间区域内减小，并且提高磁力，而相反在磁铁结构端 部上增大气隙，并且减小支承力。因此产生不同的气隙部分，这不利于 磁铁线圏的工作特性，例如由于提高的电流需求和由此产生的对磁极的 较强加热。
发明内容
因此本发明需要解决的技术问题在于， 一方面构成一种上述类型的 磁铁结构，以便由磁极构成的基准面至少在额定负载下基本上没有弯曲， 而是构成一个平面，并且另一方面给出一种能相对简单地实施的用于制 造这样的磁铁结构的方法。
权利要求1和7的特征部分的特征用于解决所述问题。
反的弯曲，以便它们在额定负载时基本上弯曲成一个平面。因此可能的 是，在磁悬浮列车运行时沿着整个磁铁结构获得一个基本上恒定的气隙 大小并且从而获得相同的磁力。此外按本发明的方法使特别简单地装配 磁极与磁铁背箱成为可能。在此磁铁结构用于"支承"功能还是用于"导 向"功能是无关紧要的。
本发明的其他有利的特征在从属权利要求中给出。
下面结合附图和以不同比例描述的实施例详细解释本发明。其中 图l显示磁悬浮列车的具有两个磁铁结构的已知模块的示意透视图； 图2显示按图1的磁铁结构的一个单独的磁极的芯部的透视图； 图3显示在将磁极侧板装在芯部上之后芯部的按图2的视图； 图4显示按图1的磁铁结构的一个完整的具有按图2和3的芯部的 磁极和一个用于装配磁极的磁铁背箱；
图5显示沿着图4的线V-V的剖面图；图6和7显示磁铁背箱和一个需要装配在其上的在主视图中示出的 在装配过程中在两个不同位置上的磁极的示意的横截面图；图8显示按图4的磁极的侧视图；图9显示沿着图8的线A-A的放大的剖面图；图IO显示磁铁背箱、多个磁极和用于其装配的装备件的分解的示意 侧视图；图11显示在接合状态时的按图10的零件； 图12显示按图11的结构的主视图。
具体实施方式
图1示意地示出一种在磁悬浮列车中采用的模块，包括一个以支承 磁铁形式的第一磁铁结构1和一个以导向磁铁形式的第二磁铁结构2。所 述模块被固定在车架弓3上，所述车架弓以已知的方式与磁悬浮列车的 车厢的悬浮车架等连接。用于"支承"功能的磁铁结构1在本实施例中包括十二个接连设置 的带有芯部5和电串联的线圏6的磁极4，如在图1中对于磁极4a放大 地示出。磁极4通常周围被一个例如由环氧树脂制成的防腐层7环绕地 包围。芯部5相互间通过在图1中不可见的磁极背部互相连接，并且通 过同样不可见的磁极侧板与磁铁背箱8固定连接。至少一个带有传感器头9a和电子组件9b的传感器9用于调节通过 线圏6的电流，以便在磁极4与一个未示出的反作用轨例如一个长定子 之间的气隙大小在磁悬浮列车运行期间保持恒定。传感器头9a用于确定 气隙大小的实际值，而与其连接的电子组件9b具有基本上用于产生、处 理和/或分析传感器信号的电路，并且连接到一个调节器上，该调节器用 于调节通过线圏6的电流，以便气隙大小占据并且保持在一个预选的额 定值上。芯部5 (图1至3 )以本身已知的方式构成和制造(例如DE 197 03 497 Al),并且在至少一侧上设有一个用于将其固定在磁铁背箱8上的 磁极侧板10。优选不仅在芯部5的正面上而且在背面上各安装一个磁极侧板IO。在完成了的设有防腐层7的状态中， 一个设有芯部5的磁极4 具有按图4和5的外观，其中在图5中示出，线圏6优选由两个盘6a和 6b构成(例如DE 10 2004 011 940 Al)。此外由图4和5可见，磁极侧 板10只用突起向下突出于芯部5，并且所述突起相应设有槽10a。磁极4 的其他由图2至5可见的细节对于本发明是不关键的，因此不描述它们。图6和7示出，磁铁背箱8通常构成为U形的，并且具有一个底部 8a和两个垂直地从底部卑立的壁11。壁11在一个远离底部8a的区域内 设有各一个向内突出的支架12。所述支架12用于支承弹簧14，所述弹 簧本身用于弹性支承磁极背部15，所述磁极背部将各个磁极4在其底面 上互相磁性连接，并且磁极背部位于两个壁11之间。磁极侧板10的槽10a具有一个基本上等于磁铁背箱8的壁11的厚 度的宽度，而每个芯部5的两个磁极侧板10互相隔开一个基本上等于側 壁11的间距的尺度。因此当磁极4如图6所示从上方沿着画入的箭头方 向接近向上敞开的U形磁铁背箱8时，壁11的上棱边进入到相配的一对 磁极侧板10的槽10a内(图7)。磁极4相对于磁铁背箱8的精确对齐和定位按图4至9借助于构成 在磁极4上或其磁极侧板10上的第一定位件17和相配于所述第一定位 件的设在壁11的上边缘上的第二定位件18实现。在本实施例中第一定 位件17包括构成在磁极侧板10内的第一孔或开口 ，并且第二定位件18 包括构成在壁11内的第二孔或开口，尤其如图4和8所示。磁极4在壁 11上在通过定位件17、18预先确定的位置上的固定优选借助于穿过第一 孔17和第二孔18的以铆钉、螺栓或其他合适的固定件的形式的固定元 件19 (图9)实现。也可以考虑的是，将仅仅用于定位的配合销插入到 孔17、 18内，并且用其他的方式将磁极4固定在磁铁背箱8上。定位件17、 18的位置选择成使磁极4在其固定在磁铁背箱8上的状 态时(图7)从上方贴靠到事先支承在弹簧14上的磁极背部15上。因此 所述磁极背部在安装状态时(图7)在无需其他措施的情况下牢固地压 向/P兹极4的芯部5。在所述类型的已知的磁铁结构中，由磁极4定义的、 一般为平面的磁极面20 (图6、 7)全部邻接到共同的基准面上，该基准面在磁悬浮列 车的准备行驶的状态时与一个同样平的表面对置，该表面例如构成在长 定子的底面上，该长定子装配在磁悬浮列车的车道上，并且由各个定子 叠片组成，并且是一个用于驱动磁悬浮列车的长定子直线电机的组成部 分。当磁悬浮列车的悬浮状态建立时，激活磁极4，由此抬起磁铁背箱8 并且通过车架弓3 (图1)抬起整辆磁悬浮列车，直到在基准面与反作用 轨的底面之间建立一个确定的气隙。由悬浮状态产生的路段负载带来的结果是，磁铁背箱8在车架弓3 之间如横梁一样挠曲，并且从而基准面也沿着弯曲线弯曲，这导致开始 解释过的问题。因此按本发明建议，给在无负载状态时也就是尤其在磁极4无电流 时的基准面一个弯曲，该弯曲基本上与如下的表面弯曲反向相等或相反， 当/f兹极面20在无负载状态时全部在一个平面内时，在额定负载时形成该 表面弯曲。因此实现，磁铁背箱8的在额定负载下或在接通磁极4时产 生的弯曲基本上补偿在无负载状态时存在的预制的弯曲线，并且从而在 额定负载下导致一个基本上平的基准面和到处相同的气隙大小。所述基准面的预弯曲状态可以用不同的措施得出，例如通过在磁极 4的磁极侧板IO内的相应孔图(Lochmuster)，所述基准面在图10中 用虛线示出，并且用附图标记21标出。因为出于制造技术原因适当的是， 相同地构成所有磁极4和尤其是在磁极侧板10内的孔图，按本发明进一 步建议，画出在磁铁背箱8内的相反的弯曲线21。这在图10中示意地通 过一个虚线示出的通过第二孔18的中轴线延伸的线22示出，其中如在 图11中磁铁背箱8与图6和7相反地设置在上方，并且带有磁极4的磁 铁结构设置在下方。当在磁极侧板16中的孔17全部具有相同位置时， 这带来的结果是，孔17在安装状态时在平行于线22的线23上，以便磁 极面20导线式地邻接基准面21，该基准面具有一个对应于线22、 23的 弯曲。通过本发明不显著地使制造磁铁背箱8变得困难。按本发明不仅所 有磁极4而且所有磁铁背箱8-沿着磁悬浮列车的行驶方向观察-相同地构成，也就是在所有背箱8中孔18的图或线22相同地构成，所述孔 在该线上。因此线22仅需计算一次，由此孔18可以借助于计算机支持 的钻机等等钻成，以便它们在在图10中示意地示出的线22上或者在线 22的平行线上。将磁铁结构装配在磁铁背箱8上可以通过如下方式实现，即逐个且 依次地以由图4至9可见的方式装入磁极4。然而按本发明建议，借助于 由图10至12可见的装置进行装配。尤其如图IO所示，为了装配磁极4使用一个板24，该板具有一个表 面24a，该表面与背箱8的通常产生的弯曲线相反并且从而完全一样地如 弯曲线21地完曲。磁极4用其磁极面20沿着所述表面24a设置，尤其 如由图ll可见。表面24a的弯曲在此可以容易地构成，以便该表面符合 一条认为理想的弯曲线。紧接着板24和事先设有沿着弯曲线延伸的孔18 的磁铁背箱8相互接近，直到第一孔17和第二孔18成对地相互对齐。 因为板24的表面24a具有与弯曲线21相同的弯曲，因此明确地确定磁 极4相对于磁铁背箱的位置，以便两者能够借助于穿过孔17、 18的固定 件例如螺栓互相固定连接。磁极背部15 (图6、 7)在此借助于弹簧14 相应弹性地贴靠到磁极4的芯部5的底面上，以便基准面21的弯曲不需 要附加的用于所述磁极背部15的措施。板24可以涉及一种由塑料制成的、最初为平面的板，其表面24a借 助于平面铣刀在CNC机床上制造。当第一孔17和第二孔18由于公差在由图11和12可见的位置不能 精确地同心对齐时，例如使用以螺栓等的形式的带有小直径的固定件， 以便当所述孔的轴线可能互相错开地设置时，它们也可以穿过孔17、 18。 然后通过充分强地拧紧螺栓等将磁极侧板10牢固地压向壁11，以便由于 产生的表面压力和附着摩擦力不存在下述危险，即磁极4在磁悬浮列车 运行时相对于磁铁背箱8移动。当螺栓等设有普通的抗旋转结构时，这 是尤其适用的。此外产生的优点是，磁极面20的位置或磁极4相对于磁 铁背箱8的位置在所述情况中单独通过板24的表面24a的形状确定而不 是通过定位件或孔17、 18的位置确定。因此可以补偿对准误差，所述对准误差可能由于在制造磁铁背箱8和磁极4时不可避免的公差而产生， 并且可能例如直至0.5mm。因此这种对准误差可以不再导致磁极面20 与基准面21之间的显著偏差。
带有特别的优点并且按本发明的现在被认为是最好的实施方式，代 替所述的主要力锁合的连接，在磁极4与磁铁背箱8之间设有一个组合 的力锁合和形锁合连接。为此例如使用铆钉(图9)，所述铆钉虽然具 有比第一孔17和/或第二孔18小的直径，但是附加地具有"填满孔壁的" 特性。对此铆钉理解为，在挤压时变软或者开始流动，并且进入到大约 存在于本身与孔壁之间的间隙内，并且完全填满该间隙。因此相对于力 锁合连接也附加地获得形锁合。在此有利的是，壁11装在磁极侧板10 的槽10a内(图9 )，或者相反磁极侧板10装在壁11的槽内，因为这样 的"双面的"连接导致对称地加载铆钉19或其他固定件，并且不存在倾 覆倾向。
最后图10示出板24的一种优选的应用。为了磁极4在其接近到磁 铁背箱8上时或者在磁铁背箱8接近到磁极4上时保持其在表面24a上 的确定的位置，板24以其底面24b优选放到夹紧件25上。例如一个夹 紧磁铁可以用作为夹紧件25,该夹紧磁铁具有一个平的表面25a，在所 述情况中板24的底面24b适当地同样是平的，以便板24总体上具有一 个基本上凸形的形状。此外板24在所述情况中适当地由 一种无磁性的或 无铁磁性的材料制成。
夹紧件25优选在板24和磁铁背箱8的整个长度上延伸。对于夹紧 磁铁的情况，可以使用通常的设有C形芯部的磁铁，如它们例如由机床 制造已知。另外可能的是，夹紧磁铁以相同的方式设有沿着纵向交替的 北极和南极，如这也适用于需要制造的磁铁结构。但是除此之外也可以 使用液压或气动的夹紧装置。此外可以考虑的是，通过粘接将磁极4简 单地固定在板24的凸形的表面24a上，或者穿过板24内的开口借助于 合适的抽吸装置吸引到表面24a上。
在个别情况中设有的夹紧件25仅需适用于将磁极4固定在希望的位 置上，直到它们与板24—起贴靠在磁铁背箱8上(图11、 12)，并且实现磁极4在磁铁背箱8上的必需的固定。
在柠紧相应的固定件后，板24远离》兹极面20。因此按上面的描述， 所述磁极面与基准面21邻接(图10)，所述基准面的弯曲选择成使它在 后面按图1的意义使用磁铁结构时在额定负载下沿着相反的方向弯曲， 并且从而变成一个平面。此外所述的装配方式带来的优点是，磁极4的 定位实际上只通过能窄地规定公差的板24确定，以便在磁铁背箱8和孔 17、 18上的公差不显著地影响磁极面20到基准面21上的精确邻接。
本发明不局限于所述的实施例，该实施例可以用多种多样的方式变 化。这尤其适用于磁铁背箱8的具体结构(该磁铁背箱例如只需要具有 一个壁11)和用于连接磁极4与磁铁背箱8的措施。此外代替所述的定 位和固定件也可以设有其他的定位和固定件。尤其例如在磁铁结构的两 个端部上的磁极可以设有较少数量的第一定位件17，因为末端磁极大多 数只具有其余磁极4 一半大小的极面。相应磁铁背箱8在端部上可以具 有少量第二定位件18。此外清楚的是，借助于带有"支承"功能的磁铁 结构1 (图1)描述的措施在相应变型方案中也可以用于带有"导向，，功 能的磁铁结构2。此外可能的是，板24构成为夹紧件25的组成部分，例 如夹紧磁铁的极板的表面设有弯曲的表面24a。最后不言而喻的是，不同 的特征也可以在不同于所述和所示组合中使用。
权利要求
1.用于磁悬浮列车的磁铁结构，包含一个磁铁背箱(8)和多个与该磁铁背箱固定连接的接连设置的磁极(4)，所述磁极具有与共同的基准面(21)邻接的磁极面(20)，其特征在于基准面(21)在磁极(4)的无负载状态时沿着一条弯曲线延伸，该弯曲线与如下的表面弯曲相反地构成，即当磁极面(20)在无负载状态时在一个平面内时，在磁极(4)的额定负载时产生该表面弯曲。
2. 根据权利要求1所述的磁铁结构，其特征在于磁极(4 )设有第 一定位件(17)，并且磁铁背箱(8)具有相配于第一定位件(17)的第 二定位件(18)，所述第二定位件沿着平行于弯曲线(21)的线(22) 设置。
3. 根据权利要求2所述的磁铁结构，其特征在于第一定位件(17) 和第二定位件(18)由第一孔和第二孔构成。
4. 根据权利要求3所述的磁铁结构，其特征在于用穿过第一孔和 第二孔的铆钉(19)将磁极(4)固定在磁铁背箱(8)上。
5. 根据权利要求4所述的磁铁结构，其特征在于铆钉(19)具有 比第一孔和/或第二孔小的横截面，并且具有下述特性，即在安装状态时 完全填满可能保留在铆钉与孔壁之间的间隙。
6. 根据权利要求3至5之一所述的磁铁结构，其特征在于磁铁背 箱(8)包括一个底部(8a)和至少一个从该底部卑起的、设有第二定位 件(18)的壁(11),并且磁极(4)至少在远离磁极面(20)的底面上 分别具有至少一个本身接納壁(11)的设有第一定位件(17)的磁极侧 板(10)。
7. 用于装配根据权利要求2至6中至少一项所述的磁铁结构的方法， 其特征在于使用一个板(24)，该板具有一个按弯曲线(21)弯曲的 表面(24a)，磁极(4)以其磁极面(20)放到板(24)的弯曲的表面(24a)上，壁(11)设有第二定位件(18),以便所述第二定位件沿着 平行于弯曲线(21)的线(22)设置，使板(24)和磁铁背箱(8)相向运动，直到第一定位件(17)和第二定位件(18)互相对齐，然后将磁 极(4)与壁(11)固定连接，并且然后将板(24)与磁极(4)分离。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于板(24)构成为夹紧 件(25)的一部分。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于板(24)构成为单独 的构件。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于夹紧件(25)设有一 个平的表面(25a)，板(24)在远离其弯曲表面(24a)的一侧上设有 一个平的表面(24b)，并且板用其平的表面放到夹紧件(25)的平的表 面(25a)上，并且将磁极(4)在靠到磁铁背箱(8)之前放到板(24) 的弯曲表面(24a)上。
11. 根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于采用夹紧 磁铁作为夹紧件(25)。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其特征在于板(24)由无铁磁 性的材料制成。
13. 根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于使用液压 或气动的夹紧件。
14. 根据权利要求7至13之一所述的方法，其特征在于为了将磁 极(4)固定在壁(11)上，使用铆钉(19)，所述铆钉穿过以孔的形式 的第一定位件(17)和第二定位件(18)，并且具有填满孔壁的特性。
全文摘要
本发明涉及一种用于磁悬浮列车的磁铁结构。该磁铁结构包含一个磁铁背箱(8)和多个与该磁铁背箱连接的磁极(4)，所述磁极具有与共同的基准面(21)邻接的磁极面(20)。按本发明，基准面(21)在磁极(4)的无负载状态时沿着一条弯曲线延伸，该弯曲线与如下的表面弯曲相反地构成，当磁极面(20)在无负载状态时在一个平面内时，在磁极(4)的额定负载时产生该表面弯曲。此外涉及一种用于制造这样的磁铁结构的方法。
文档编号B60L13/06GK101516669SQ200780035578
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月20日 优先权日2006年9月26日
发明者H·普凡库赫, J·克雷默, P·布吉尔, W·哈恩 申请人:蒂森克鲁伯快速运输有限公司