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Die
Erfindung betrifft eine Schiebetür
mit einer magnetischen Trageinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1, insbesondere für
eine automatisch betriebene Tür.
Die magnetische Trageinrichtung besteht aus mindestens einer Magnetreihe, wobei
von diesem Begriff eine Anordnung einzelner Dauermagnete und auch
längliche
Einzelmagnete umfasst sind. Die Magnetreihe kann ortsfest oder ortsveränderlich
angeordnet sein.
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Aus
der
DE 40 16 948 A1 ist
eine Schiebetürführung bekannt,
bei der miteinander zusammenwirkende Magnete bei normaler Belastung
eine berührungsfreie
schwebende Führung
eines in der Schiebeführung
gehaltenen Türflügels oder
dergleichen bewirken. Nachteilig ist dabei die V-förmige
Anordnung der Permanentmagnete, da durch eine derartige Anordnung
keine seitlich stabile Führungsbahn realisiert
werden kann.
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Aus
der WO 00/50719 A1 ist ein kombiniertes Lager- und Antriebssystem
für eine
automatisch betriebene Tür
bekannt, bei der ein permanent magnetisches Tragsystem symmetrisch
aufgebaut ist und ortsfeste und ortsveränderbare Magnetreihen aufweist,
die jeweils in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich das Tragsystem
in einem labilen Gleichgewicht befindet. Hier weist das Tragsystem
symmetrisch angeordnete seitliche Führungselemente auf, die rollenförmig gelagert
sein können.
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Diesen
beiden Lagersystemen gemeinsam ist, dass sie nach dem Prinzip der
abstoßenden
Kraftwirkung arbeiten, welches Wirkprinzip einen stabilen Schwebezustand,
ohne aufwendige elektrische Regeleinrichtungen, ermöglicht.
Nachteilig hieran ist jedoch, dass sowohl mindestens eine ortsfeste
als auch mindestens eine ortsveränderbare
Magnetreihe vorhan den sein muss, d. h. dass über den gesamten Weg der Schiebeführung bzw.
des Lagers der automatisch betriebenen Tür und an dem entlang dieser Führung beweglichen
Tragschlitten für
die Tür
Magnete angeordnet sein müssen,
wodurch ein solches System, das sich aufgrund des Wegfalls der mechanischen
Reibung zum Tragen der Tür
durch extreme Leichtgängigkeit
und geräuschlose
Arbeitsweise auszeichnet und nahezu verschleiß- und wartungsfrei ist, in
der Herstellung sehr teuer wird.
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Aus
der
DE 196 18 518
C1 ist weiter ein elektromagnetisches Antriebssystem für magnetische Schwebe-
und Tragsysteme bekannt, bei dem durch eine geeignete Anordnung
von Dauermagnet und ferromagnetischem Material ein stabiler Schwebe- und
Tragzustand erreicht wird. Hierzu versetzt der Dauermagnet das ferromagnetische
Material in den Zustand einer magnetischen Teilsättigung. Elektromagnete sind
so angeordnet, dass die Dauermagneten allein durch eine Änderung
der Sättigung
in der Tragschiene bewegt werden, und die Spulenkerne sind in die
dauermagnetische Teilsättigung,
die zum Schwebe- und Tragezustand führt, mit einbezogen.
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Weiter
zeigt die WO 94/13055 einen Ständerantrieb
für einen
elektrischen Linearantrieb und eine mit einem solchen Ständer versehene
Tür, die mittels
Magneten im Türsturz
eines Rahmens aufgehängt
ist. Hierfür
sind an der Türfüllung mehrere
Magnete oder Magnetgruppen angeordnet, deren magnetische Feldstärke so groß ist, dass
eine Anziehungskraft zu einer Führungsplatte
erreicht wird, die an der Unterseite des Türsturzes angeordnet ist, wobei
die Anziehungskraft ausreicht, um das Gewicht der Türfüllung anzuheben.
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Den
beiden in diesen Druckschriften beschriebenen Systemen ist gemeinsam,
dass ein direktes Anhaften der Magnete an dem ferromagnetischen
Material mittels Rollen verhindert wird, also ein Luftspalt zwischen
den Magneten und dem ferromagnetischen Material mittels Rollen fest
eingestellt wird. Diese Rollen müssen
bei den gewählten
Anordnungen große
Kräfte
aufnehmen, da die magnetische Feldstärke nicht so gewählt werden
kann, dass lediglich die jeweilige magnetisch aufgehängte Tür gehalten
wird, sondern aufgrund von Sicherheitsbestimmungen eine bestimmte
zusätzliche
Tragkraft vorhanden sein muss, damit die Tür nicht ungewollt abfällt. Demzufolge
müssen
die Rollen ähnlich
ausgelegt werden, wie bei rein rollengelagerten Schiebetüren, was
dazu führt,
dass eine mechanische Reibung zum Einstellen des Luftspalts vorhanden
ist. Diese hebt die extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose
Arbeitsweise der nach dem abstoßenden Kraftprinzip
arbeitenden Lagerung auf und führt
zu Verschleiß und
Wartung.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schiebetür mit einer
magnetischen Trageinrichtung so weiterzuentwickeln, dass die zuvor
genannten Vorteile bei geringeren Herstellungskosten bestehen bleiben.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches
1 sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Eine
erfindungsgemäße Schiebetür mit einer magnetischen
Trageinrichtung für
mindestens einen Türflügel, wobei
die Trageinrichtung mindestens eine Magnetreihe, mindestens ein
in anziehender Kraftwirkung, mit mindestens einer der mindestens
einen Magnetreihe, stehendes weich- oder hartmagnetisches Tragelement
und ein Führungselement
aufweist, das einen bestimmten spaltförmigen Abstand zwischen der
mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet,
weist gegenüber dem
beschriebenen Stand der Technik den Vorteil auf, dass das Tragelement
aufgrund der ausgenutzten anziehenden Kraftwirkung nicht notwendigerweise
hartmagnetisch sein muss. Da weiter ein Führungselement vorge sehen ist,
welches einen bestimmten spaltförmigen
Abstand zwischen der mindestens einen Magnetreihe und dem Tragelement gewährleistet,
braucht trotz Ausnutzung eines instabilen Gleichgewichtszustandes
keine elektrische oder elektronische Regeleinrichtung vorgesehen
zu werden. Ein spaltförmiger
Abstand im Sinne dieser Erfindung ist ein Abstand zwischen zwei
parallelen oder wenig gegeneinander geneigten Flächen. Hier insbesondere zwischen
einer Polfläche
einer der mindestens einen Magnetreihe und einer dieser gegenüberliegend
im Wesentlichen parallel dazu angeordneten Fläche des Tragelementes.
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Bei
der erfindungsgemäßen Trageinrichtung ist
die mindestens eine Magnetreihe, quer zur Tragrichtung, magnetisiert.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Magnetreihe auch ebenfalls
quer zu einer Verschieberichtung magnetisiert, in der ein von der Trageinrichtung
getragenes Element, z. B. ein Schiebetürelement, verfahren werden
kann. Bei dieser Anordnung der Magnetisierung, der mindestens einen Magnetreihe
quer zur Tragrichtung, ergibt sich eine besonders einfache konstruktive
Ausgestaltung des Führungselementes,
da dieses in diesem Fall unabhängig
von einer Kraft geplant und ausgeführt werden kann, die von der
Trageinrichtung erzeugt werden muss, um das getragene Element in
einem Schwebezustand zu halten.
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Nach
der Erfindung wechselt die Magnetisierung der mindestens einen Magnetreihe
in einer Längsrichtung
der mindestens einen Magnetreihe in bestimmten Abständen das
Vorzeichen. Dieses Merkmal, das besonders einfach bei einer aus
einzelnen Dauermagneten bestehenden Magnetreihe verwirklicht werden
kann, bewirkt eine bessere magnetische Wirkung, da zusammen mit
der Trageinrichtung ein magnetischer Feldschluss der einzelnen Magnetisierungsbereiche,
d. h. zwischen den einzelnen Dauermagneten, erzeugt wird. Auch bei
dieser vorzugsweisen Ausführungsform
kann anstelle der einzelnen Dauermagnete mit abwechselnder Polarisie rung
ein mehrpoliger Einzelmagnet eingesetzt werden. Weiter wird durch
dieses Merkmal erreicht, dass das den spaltförmigen Abstand gewährleistende Führungselement
bei auf beiden Seiten der Magnetreihe vorhandenem Tragelement keine
großen Kräfte aufnehmen
muss, da sich die zwischen der mindestens einen Magnetreihe und
dem Tragelement in Magnetisierungsrichtung wirkenden Kräfte bestenfalls
aufheben. Dieser Effekt wird mit einer steigenden Anzahl abwechselnder
Polarisierungen stärker
unterstützt,
da damit sowohl Toleranzen in den Feldstärken einzelner Polarisierungsbereiche besser
ausgeglichen werden, als auch eine solche Überlagerung der von den einzelnen
Polarisierungsbereichen jeweils erzeugten Kräften erfolgt, dass ein Feld
erzeugt wird, welches dem Aufbau von Querkräften entgegenwirkt. Mindestens
sollten drei aufeinander folgende Polarisierungsbereiche vorgesehen
sein, damit eine bei lediglich zwei Polarisierungsbereichen der
Magnetreihe mögliche
Verkantung der Magnetreihe nicht eintritt, die bereits große Querkräfte erzeugen
kann.
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Erfindungsgemäß besteht
die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise aus einzelnen Dauermagneten,
da so durch die Aneinanderreihung einzelner kleinerer Magnete bei
der Materialbeschaffung und damit im Herstellungsprozess der erfindungsgemäßen Trageinrichtung
Kosten gespart werden können.
Weiter können
aufgrund dieser Ausgestaltung leichter Toleranzen ausgeglichen und
magnetische Eigenschaften besser ausgenutzt werden. Anstelle einer
Reihe von Magneten kann auch ein Einzelmagnet eingesetzt werden,
wodurch das relativ schwierige Montieren der Vielzahl von einzelnen
Magneten entfällt.
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Nach
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist jedes Tragelement vorzugsweise zwei Tragschienen
auf, von denen die eine Tragschiene mit dem bestimmten Abstand zu
einer ersten Seite einer Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe
angeordnet ist und die andere Tragschiene mit dem gleichen oder
einem anderen bestimmten spaltförmigen
Abstand zu einer der ersten Seite der Magnetreihe gegenüberliegenden
zweiten Seite der Magnetreihe oder einer weiteren Magnetreihe der
mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.
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Nach
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist jedes Tragelement vorzugsweise eine Tragschiene
auf, an deren erster Seite mit einem bestimmten Abstand eine erste
Magnetreihe der mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist und
an deren zu der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite
mit dem gleichen bestimmten Abstand eine zweite Magnetreihe der
mindestens einen Magnetreihe angeordnet ist.
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Hierdurch
wirken die zwischen den Polflächen
der Magnetreihe(n) und den diesen gegenüberliegenden Seiten der Tragschiene(n)
entstehenden Querkräfte
einander entgegen und heben sich bei günstiger Auslegung nahezu auf.
Das führt
dazu, dass nach diesen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
eine besonders einfache und unkomplizierte Auslegung des Führungselementes
ermöglicht
wird, da dieses zum Gewährleisten
des Abstandes zwischen der Magnetreihe und dem Tragelement nahezu
keine Querkräfte
aufnehmen muss.
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Vorzugsweise
wird der Abstand zwischen Magnetreihe und Tragelement so klein wie
möglich gehalten.
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Nach
der Erfindung ist das Tragelement vorzugsweise ortsfest und die
mindestens eine Magnetreihe ortsveränderlich angeordnet, d. h.
im Fall der Schiebetür
ist diese an der Magnetreihe aufgehangen, wohingegen das Tragelement
eine Führung für das Türelement
oder die Türelemente
einer mehrflügeligen
Schiebetür
bildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht
in besonders einfacher Weise eine Kombination der erfindungsgemäßen Trageinrichtung
mit einem elektromagnetischen Linearantrieb, bei dem der Läufer mittels
der Magnetreihe(n) gebildet wird. Natürlich ist auch die Ausgestaltung
des Tragelementes ortsveränderlich
und der Magnetreihe(n) ortsfest möglich.
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Das
Tragelement ist nach der Erfindung vorzugsweise weichmagnetisch,
wodurch besonders niedrige Kosten hinsichtlich dieses Elementes
erreicht werden.
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Das
Führungselement
umfasst nach der Erfindung vorzugsweise Rollen, Wälz- und/oder
Gleitkörper.
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Nach
der Erfindung besteht die mindestens eine Magnetreihe vorzugsweise
aus einem oder mehreren Hochleistungsmagneten, vorzugsweise Seltenerden-Hochleistungsmagneten,
weiter vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor
(NeFeB) bzw. Samarium-Cobalt (Sm2Co) oder
kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen. Durch die Verwendung von
solchen Hochleistungsmagneten lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion
wesentlich höhere Kraftdichten
erzeugen als mit Ferrit-Magneten. Demzufolge lässt sich das Magnetsystem bei
gegebener Tragkraft mit Hochleistungsmagneten geometrisch klein
und damit platzsparend aufbauen. Die gegenüber Ferrit-Magneten höheren Materialkosten
der Hochleistungsmagnete werden durch das vergleichsweise geringe
Magnetvolumen zumindest kompensiert.
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Die
erfindungsgemäße Trageinrichtung
beinhaltet vorzugsweise ein mechanisches Begrenzungselement zur
Begrenzung der relativen Auslenkung zwischen der mindestens einen
Magnetreihe und dem mindestens einen Tragelement. Dies führt dazu,
dass bei zu schwerer Belastung der erfindungsgemäßen Trageinrichtung kein „Abriss" des Magnetfeldes
erfolgen kann und somit ein getragenes Element nicht zusammen mit
dem ortsveränderlichen
Element aus der Trageinrichtung herausfällt, sondern von dem mechanischen
Begrenzungselement gehalten wird. Da in diesem Fall keine vollständige magnetische
Lagerung mehr erfolgt, ist ein Verschieben des gelagerten Elementes
nur noch abhängig
von der Ausführung
der mechanischen Begrenzung möglich.
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Alle
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Trageinrichtung
können
mit einem elektromagnetischen Linearantrieb oder mit einem elektromechanischen
Linearantrieb ausgestaltet, kombiniert oder integriert werden.
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Die
erfindungsgemäße Trageinrichtung
wird zum Tragen mindestens eines Türflügels einer Schiebetür eingesetzt,
die vorzugsweise als Bogenschiebetür oder Horizontal-Schiebewand
ausgebildet ist. Sie kann neben diesem Einsatz auch zum Tragen von
Torflügeln
oder in Zuführeinrichtungen,
Handlingseinrichtungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.
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Die
Erfindung wird anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1: Einen Querschnitt einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen magnetischen
Trageinrichtung in verschiedenen Belastungszuständen,
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2:
die Tragkraftkennlinie der magnetischen Trageinrichtung nach der
in 1 gezeigten ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung,
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3:
den Querkraftverlauf der magnetischen Trageinrichtung nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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4:
eine Schnittdarstellung einer Draufsicht der magnetischen Trageinrichtung
nach der in 1 gezeigten ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung und
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5:
einen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen magnetischen
Trageinrichtung.
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Die 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung
für Schiebetüren im Querschnitt.
Zur Erläuterung
ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, bei dem eine x-Richtung eine Fahrtrichtung
eines an der erfindungsgemäßen Trageinrichtung
aufgehängten
Türflügels 5 darstellt.
Die Richtung der auf die magnetische Trageinrichtung wirkenden Querkräfte ist
die y-Richtung und die durch das Gewicht der aufgehängten Türflügel 5 bedingte
vertikale Magnetauslenkung nach unten ist in z-Richtung eingezeichnet.
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Eine
an einem Tragschlitten 4 befestigte Magnetreihe 1 wird
durch eine an dem Tragschlitten 4 vorgesehene mechanische
Führung 3,
die mit einem Gehäuse 6 der
Trageinrichtung zusammenwirkt, in horizontaler Richtung zentriert
zwischen weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b,
die das Tragelement 2 bilden, zwangsgeführt, während sie in vertikaler Richtung
und in Fahrtrichtung (x) des Türflügels 5 frei verschiebbar
ist. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich die in y-Richtung
an den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d angreifenden
Querkräfte
weitgehend auf. In vertikaler Richtung (z-Richtung) nehmen die Magnete 1a, 1b, 1c, 1d nur
im lastfreien Zustand, also ohne an dem Tragschlitten 4 befestigte
Last, wie in der 1a) gezeigt, eine symmetrische
Lage ein.
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Bei
Belastung der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d mit einer
Gewichtskraft Fg, z. B. durch einen an dem Tragschlitten 4 befestigten
Türflügel 5,
werden diese in vertikaler Richtung aus der in 1a)
gezeigten symmetrischen Lage über
einen in 1b) gezeigten Zwischenzustand
in eine in 1c) gezeigte Gleichgewichtslage
bewegt, die durch die zu tragende Gewichtskraft Fg und
eine magnetische Rückstellkraft
zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der
Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b des
Tragelementes 2, im Folgenden auch als Tragkraft F(z) bezeichnet, bestimmt ist. Die Ursache
dieser Rückstellkraft
sind die zwischen den Magneten 1a, 1b, 1c, 1d der
Magnetreihe 1 und den Tragschienen 2a, 2b wirkenden
magnetischen Anziehungskräfte,
wobei nur der Teil der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d,
der zwischen den Tragschienen 2a, 2b nach unten
heraustritt, zu dieser magnetischen Tragkraft beiträgt. Da dieser Teil
mit größer werdender
vertikaler Auslenkung zunimmt, steigt die magnetische Tragkraft
dem Betrag nach kontinuierlich mit der Auslenkung an.
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2 zeigt
die Abhängigkeit
zwischen der vertikalen Auslenkung der Magnetreihe 1 und
der magnetischen Tragkraft in einer Kennlinie, d. h. die Tragkraftkennlinie
der Trageinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform. Auf der Abszisse ist
die vertikale Auslenkung z nach unten, z. B. in mm, und auf der
Ordinate die korrespondierende erzeugte magnetische Tragkraft F(z), z. B. in Newton, angegeben. Der Verlauf
der Tragkraftkennlinie ist durch einen oberen und einen unteren
Abrisspunkt gekennzeichnet, die jeweils erreicht werden, wenn die
Magnete zwischen den Tragschienen nach oben bzw. nach unten vollständig heraustreten,
wie es für den
Fall nach unten in 1e) gezeigt ist. Wird diese kritische
Auslenkung kraftbedingt überschritten,
so schwächen
sich die Rückstellkräfte durch
den zunehmenden Abstand zu den Tragschienen 2a, 2b ab,
wodurch in diesen Bereichen kein stabiler Gleichgewichtszustand
zwischen der Tragkraft F(z) und der durch
die Last bedingten Gewichtskraft Fg erreicht werden
kann.
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In
der Praxis kann ein solches Abreißen der Tragkraft F(z) durch die Gewichtskraft Fg der
Türflügelmasse
durch eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung der Magnetreihe 1 zuverlässig verhindert
werden, wie sie beispielhaft in 1d) gezeigt
ist. Hier umfasst das die Tragschienen 2a, 2b aufnehmende
und eine horizontale Führung
für das Führungselement 3 bietende
Gehäuse 6 gleichzeitig zwei
jeweils an seinen unteren Enden angeordnete Vorsprünge 6a, 6b,
die eine mechanische Begrenzung der möglichen Auslenkung des Tragschlittens 4 und
somit der an diesem starr befestigten Magnetreihe 1 in
z-Richtung sind.
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Zwischen
dem oberen Abrisspunkt und dem unteren Abrisspunkt verläuft die
Tragkraftkennlinie nahezu linear, wobei bei einer positiven Auslenkung der
Magnetreihe 1, d. h. einer Auslenkung nach unten, die durch
den am Tragschlitten 4 befestigten Türflügel 5 erfolgt, von
dem Ursprung des Koordinatensystems zwischen vertikaler Auslenkung
z der Magnetreihe 1 und magnetischer Tragkraft F(z) bis zu dem unteren Abrisspunkt auf der
Tragkraftkennlinie Betriebspunkte mit negativer Steigung durchfahren
werden, in denen sich eine jeweilige stabile Lage der Magnetreihe 1 zwischen
den Tragschienen 2a, 2b, bedingt durch die auf
die Magnetreihe 1 wirkende Gewichtskraft Fg und
der betragsgleichen, in entgegengesetzte Richtung wirkende magnetische
Tragkraft F(z) einstellen kann.
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Bei
strenger Symmetrie der beschriebenen magnetischen Trageinrichtung
um die vertikale Mittelachse (z-Achse), die sowohl von der Anordnung der
Trageinrichtung als auch dem mechanischen Führungselement 3 abhängt, heben
sich die horizontalen Magnetkraft-Komponenten in Querrichtung, d. h.
in y-Richtung, vollständig
auf. Verlässt
die Magnetreihe 1 toleranzbedingt diese exakte Mittellage,
so stellt sich aufgrund unterschiedlich starker Anziehungskräfte zu den
beiden Tragschienen 2a, 2b eine auf die Magnetreihe 1 wirkende
Querkraft F(Y) ein.
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Die 3 zeigt
für eine
Spaltbreite von z. B. –1
mm bis +1 mm einen Querkraftverlauf F(Y) in
Abhängigkeit
von einer seitlichen Verschiebung y der Magnete 1a, 1b, 1c, 1d,
der über
den ganzen Verlauf eine positive Steigung hat. Das bedeutet, dass
auch im Null-Punkt des Koordinatensystems, der zur Mittellage der
Magnetreihe 1 zwischen den Tragschienen 2a, 2b korrespondiert,
ein instabiles Kräftegleichgewicht
vorliegt. In allen anderen Punkten des Koordinatensystemes herrscht
eine resultierende Querkraft F(Y).
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Da
in der Mittellage nur ein instabiles Kräftegleichgewicht vorliegt,
muss das Führungselement 3 eine
präzise
mechanische Lagerung bieten; die die Magnetreihe 1 während der
Fahrbewegung der Magnetreihe 1 in Bewegungsrichtung, d.
h. in x-Richtung, exakt mittig zwischen den Tragschienen 2a, 2b führt. Je
genauer diese Zentrierung realisiert werden kann, umso geringer
sind die resultierende Querkraft F(Y) und
hiermit verbundene Reibungskräfte
der mechanischen Lagerung.
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Um
die Trageigenschaften zu optimieren, sollte die Magnetbreite, d.
h. die Abmessungen der Magnetreihe 1 bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in
y-Richtung, möglichst
groß sein,
denn eine große
Magnetbreite bewirkt eine große
Feldstärke,
die zu großen
Tragkräften
führt.
Die Magnethöhe, also
die Abmessungen der Magnetreihe bzw. von deren Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d in
z-Richtung, sollte möglichst
klein sein, denn kleine Magnethöhen erhöhen die
Steifigkeit des Tragkraftfeldes durch Bündelung des Feldes.
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Die
Höhe der
Tragschienen 2a, 2b sollte möglichst klein sein, günstig ist
eine Tragschienenhöhe
kleiner 1/2 der Magnethöhe,
denn die Feldlinien der Dauermagnete werden gebündelt und hierdurch die Steifigkeit
des magnetischen Tragsystemes erhöht.
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Die
Anordnung sollte so gewählt
werden, dass die weichmagnetischen Tragschienen 2a, 2b im Gleichgewichtszustand,
in dem die magnetische Tragkraft F(z) betragsgleich
der durch Belastung der Magnetreihe 1 mit dem Türflügel 5 hervorgerufenen Gewichtskraft
Fg ist, vertikal unsymmetrisch um die Magnetreihe 1 liegen
und die Magnetreihe 1 sollte möglichst kontinuierlich sein,
um Rastkräfte
in Bewegungsrichtung, d. h. in x-Richtung,
zu vermeiden.
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In 4 ist
eine Schnittdarstellung einer Aufsicht der in 1a nach
einer Schnittlinie A-A gezeigten Trageinrichtung nach der ersten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Magnetreihe 1 aus
Einzelmagneten 1a, 1b, 1c, 1d besteht,
die mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden
seitlich angeordneten Tragschienen 2a, 2b angeordnet
sind, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen. In dieser
Ausführungsform,
in der die Tragschienen 2a, 2b den feststehenden
Teil der erfindungsgemäßen Trageinrichtung
bilden, sind die Einzelmagnete 1a, 1b, 1c, 1d zur
Bildung der Magnetreihe 1 an dem beweglichen Tragschlitten 4 befestigt
und können
zwischen den Schienen in x- und z-Richtung verschoben werden. Bei
einer vertikalen Verschiebung, d. h. einer Verschiebung in z-Richtung,
um einen kleinen Weg, ca. 3–5
mm, aus der Null-Lage, d. h. der geometrischen Symmetrielage, ergibt
sich, bedingt durch die Verwendung äußerst starker Dauermagnete,
z. B. aus NeFeB, eine erhebliche Rückstellkraft, die zum Tragen
eines Schiebetürflügels 5 mit
einem Gewicht von ca. 80 kg/m geeignet ist. In der in 4 gezeigten
Anordnung, bei der die Dauermagnete 1a, 1b, 1c, 1d mit
abwechselnder Magnetisierungsrichtung zwischen den beiden Tragschienen 2a, 2b angeordnet sind,
wirkt sich der Feldschluss durch die Tragschienen 2a, 2b bei
wechselseitiger Magnetisierungsrichtung der nebeneinander angeordneten
Magnete positiv verstärkend
aus.
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Die 5 zeigt
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen magnetischen Trageinrichtung
im Querschnitt, bei der zwei ortsveränderbare Magnetreihen 7a, 7b an
dem Tragschlitten 4 befestigt sind, wobei zwischen den
beiden ortsveränderbaren
Magnetreihen 7a, 7b zentriert eine ortsfeste Tragschiene 2c angeordnet
ist. Seitlich sind an den Magnetreihen 7a, 7b Streifen 8 aus
einem ferromagnetischen Material vorgesehen.
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Die
an dem Tragschlitten 4 befestigten Magnetreihen 7a, 7b werden
durch eine an der Tragschiene 2c vorgesehene mechanische
Führung 3, die
mit dem Tragschlitten 4 zusammenwirkt, in horizontaler
Richtung mit bestimmtem Abstand links und rechts von der weichmagnetischen
Tragschiene 2c, die das Tragelement 2 bildet,
zwangsgeführt,
während
sie in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung des Türflügels 5 frei
verschiebbar sind. Durch die so erzwungene Symmetrie heben sich
die an den Magneten angreifenden Querkräfte entsprechend der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weitgehend auf. Die Trageigenschaften in vertikaler Richtung
entsprechen prinzipiell denen der ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Sowohl
bei der ersten als auch bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können
mehrere der gezeigten und beschriebenen miteinander in Wechselwirkung
stehenden Anordnungen aus Magnetreihe(n) und Tragelement, d. h.
Tragschiene(n), parallel angeordnet sein. Weiter sind auch andere
Anordnungen und Ausgestaltungen denkbar, z. B. eine U-förmige Tragschiene
als Tragelement, innerhalb der eine oder zwei Magnetreihen angeordnet
sind.
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- 1
- Magnetreihe
- 1a
- Magnet
- 1b
- Magnet
- 1c
- Magnet
- 1d
- Magnet
- 2
- Tragelement
- 2a
- Tragschiene
- 2b
- Tragschiene
- 2c
- Tragschiene
- 3
- Führung
- 4
- Tragschlitten
- 5
- Türflügel
- 6
- Gehäuse
- 6a
- Vorsprung
- 6b
- Vorsprung
- 7a
- Magnetreihe
- 7b
- Magnetreihe
- 8
- Streifen
- F(z)
- Tragkraft
- Fg
- Gewichtskraft
- F(Y)
- Querkraft
- z-Achse
- vertikale
Mittelachse
- y-Achse
- Querrichtung
- x-Achse
- Bewegungsrichtung