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Die Erfindung betrifft ein Magnetschwebesystem, wobei an einem Fahrweg voneinander beabstandet zwei Eisenschienen als Tragschienen zum elektromagnetischen Tragen und Führen eines Fahrzeugs angebracht sind, wobei am Fahrzeug Elektromagnete jeweils hintereinander in zwei Längsreihen angeordnet sind, wobei mindestens einer der Elektromagnete als Tragmagnet mit einem oberen Schenkel seines Magnetkerns unter einen oberen Absatz der ihm zugeordneten Eisenschiene greift und mit einem unteren Schenkel seines Magnetkerns unter einem Steg der ihm zugeordneten Eisenschiene liegt, wobei mindestens ein anderer der Elektromagnete als Führmagnet mit einem oberen und einem unteren Schenkel seines Magnetkerns seitlich an der ihm zugeordneten Eisenschiene angreift und wobei die Eisenschienen einen T-förmigen oder winkelförmigen Querschnitt mit oben querliegendem Schenkel aufweisen und die Magnetkerne der Elektromagnete einen im Wesentlichen L-formigen Querschnitt haben.
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Ein Magnetschwebesystem ist beispielsweise aus der
DE 28 01 602 C2 bekannt. Auch hier sind Trag- und Führmagnete vorgesehen. Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch eine in der Mitte des Fahrwegs liegende dreiphasige Wicklung in Verbindung mit an der Unterseite des Fahrzeugs angebrachten supraleitenden Spulen.
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Aus der
JP 2003 189416 A ist ebenfalls ein Magnetschwebesystem offenbart, bei dem an einem Fahrweg voneinander beabstandet zwei Eisenschienen als Tragschienen vorgesehen sind. Die Tragschienen weisen das Profil eines mit den freien Schenkeln nach unten zeigenden „U” auf. Die Tragschienen sind zum Führen und Halten eines Magnetschwebefahrzeugs vorgesehen, das Elektromagnete als Tragmagnete aufweist.
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Aus der
DE 29 34 169 A1 ist ebenfalls ein Magnetschwebesystem mit einem Fahrweg und einem Magnetschwebefahrzeug offenbart. Das Magnetschwebefahrzeug weist ein C-förmiges Tragwerk auf, das mit einem Wagenkasten über Verbindungsmechanismen verbunden ist. Das C-förmige Tragwerk weist Elektromagnete mit U-förmigem Magnetkern auf. Die freien Schenkel des U-förmigen Magnetfeldes liegen wiederum Schenkeln einer Tragschiene gegenüber, die ebenfalls U-formig ausgebildet sind, wobei jedoch die freien Enden der freien Schenkel nach unten weisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetschwebesystem anzugeben, das mit geringerem technischem Aufwand aufgebaut ist und trotzdem gleichwertig oder besser arbeitet.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass auf den querliegenden Schenkeln der Eisenschienen jeweils eine waagrechte Linearmotorreaktionsschiene isoliert befestigt ist und dass im Fahrzeug durch einen Spalt von der Linearmotorreaktionsschiene beabstandet ein Linearmotor zum Antreiben und Bremsen des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass erstmals ein kombiniertes Modul für Tragen, Führen und Antreiben zur Verfügung gestellt wird. Durch die kompakte Bauweise ist das Magnetschwebesystem gegenüber bekannten Varianten technisch weniger aufwändig und daher kostengünstiger zu erstellen. Trotzdem ist eine gleiche oder sogar verbesserte Zuverlässigkeit gegeben.
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Die Linearmotorreaktionsschiene ist beispielsweise an einer oder an beiden ihrer Längskanten umgebogen und greift so über einen dazu passenden Fortsatz der Eisenschiene. Durch die angepassten Formen von Linearmotorreaktionsschiene und Eisenschiene ist eine stabile Halterung gegeben.
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Beispielsweise sind die Elektromagnete am Fahrzeug im unteren Bereich eines Tragwerks gehalten, das aus einer in die Form eines eckigen S gebrachten Platte besteht. Am mittleren waagrechten Teil der Platte sind der Linearmotor nach unten gerichtet und eine Elektronikbaugruppe nach oben gerichtet angeordnet.
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Die Platte, die ein eckiges S bildet, ist 4-mal um 90° geknickt. Es entstehen dadurch drei parallele, waagrechte Abschnitte oder Teile, wobei der erste und der zweite Abschnitt am linken Rand und der zweite und der dritte Abschnitt am rechten Rand durch senkrecht zu den parallelen Abschnitten verlaufende Abschnitte verbunden sind.
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Das Tragwerk zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass die Bestandteile des Magnetschwebesystems in einfacher Weise zuverlässig gehalten werden.
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Beispielsweise ist das Tragwerk in Längsrichtung des Fahrzeugs in Teile unterteilt, die über Kugelgelenke miteinander verbunden sind. Damit wird der Vorteil erzielt, dass es nicht zu Materialspannungen kommen kann.
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Zwei am Fahrzeug gegenüber liegende Tragwerke sind beispielsweise durch mindestens eine Querverbindung drehsteif verbunden. Eine solche Querverbindung kann ein Scharnier aufweisen. Die Tragwerke können sich dann in vertikaler Richtung bewegen, behalten aber ihre parallele Ausrichtung bei.
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Möglich ist es, das Tragwerk so aufzubauen, dass eine Torsion um die Längsachse möglich bleibt. Das ist für Kurvenfahrten sinnvoll.
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Beispielsweise haben der Tragmagnet und der Führmagnet getrennte Spulen und einen gemeinsamen Magnetkern aus Eisen, was eine einfache kostengünstige Bauweise darstellt.
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Zwischen dem Tragmagnet und der Eisenschiene ist beispielsweise mindestens ein Tragspaltsensor angeordnet. Mittels einer Auswerteeinheit kann nach einer Messung der Breite des Tragspaltes der Spulenstrom geregelt werden.
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Zwischen dem Führmagnet und der Eisenschiene ist beispielsweise mindestens ein Seitenspaltsensor angeordnet. Hiermit wird entsprechend der Vorteil erzielt, dass der Spulenstrom über eine Auswerteeinheit abhängig von der Breite des Seitenspaltes geregelt werden kann.
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Die Eisenschienen können auf Betonklötzen oder Betonwinkeln befestigt sein, wobei zur Justierung zwischen Eisenschiene und Betonteil Vergussmasse angeordnet sein kann. Außerdem können die Eisenschienen mit den Betonteilen verschraubt sein. Die Betonteile sind z. B. im Erdreich verankert.
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Mit einer der Eisenschienen ist beispielsweise ein mechanisches Bremssystem kontaktierbar. Es ist aber auch möglich, dass alle Magnete abgeschaltet werden und das Fahrzeug dann auf seine Gleitkufen aufsetzt und durch Reibung bremst.
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Beispielsweise ist zwischen einer Spule eines Tragmagneten und einer Spule eines Führmagneten ein ausfahrbarer Bremskörper angeordnet, der an der Eisenschiene schleifend bremst. Es ist vorteilhaft möglich, auch während das Fahrzeug schwebt, eine zusätzliche Bremswirkung zu erzielen.
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Am vorderen und hinteren Ende des Tragwerkes können am Fahrzeug Gleitkufen angeordnet sein. Am vorderen Ende des Fahrzeugs können diese Gleitkufen pflugartig zusammengeführt sein, um das Fahrzeug vor Beschädigungen durch Gegenstände, die auf dem Fahrweg liegen, zu schützen.
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Der Wagenkasten des Fahrzeugs kann auf Luftfedern gelagert sein. Diese Luftfedern können ansteuerbar sein, um eine verbesserte Kurvenfahrt zu erzielen.
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Zur besonderen Energieversorgung kann ein Stromabnehmer vorhanden sein, der mit einer Stromschiene in Kontakt gebracht wird.
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Am Tragwerk sind beispielsweise in Längsrichtung des Fahrzeugs von vorne beginnend nacheinander ein erster Tragmagnet, dann ein erster Führmagnet, dann weitere Tragmagnete, dann ein zweiter Führmagnet und dann ein letzter Tragmagnet angeordnet. Dadurch, dass die Führmagnete nicht im Endbereich des Fahrzeugs angeordnet sind, wird eine zuverlässige Führung auf dem Fahrweg ermöglicht.
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Beispielsweise sind Tragmagnete regelungstechnisch zu einem Tragmagnetkreis verbunden. Führmagnete sind beispielsweise regelungstechnisch zu einem Führmagnetkreis verbunden. Durch eine geeignete Regelung der Spulenströme wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert.
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Die Eisenschienen bestehen beispielsweise aus dünnen, voneinander isolierten Eisenblechen. Damit wird der Vorteil erzielt, dass Wirbelstromverluste in den Eisenschienen vermieden werden.
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Ein Tragmagnet und/oder ein Führmagnet weisen beispielsweise einen Dauermagneten auf. Dadurch kann ein Fahrzeug mit vergrößertem Gewicht getragen und geführt werden.
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Wenn das Tragwerk des Fahrzeugs zwischen Wagenkasten und Magneten nur dünn ist, kann es in einem relativ engen Spalt des Fahrweges geführt sein, was den Bau eines schienengleichen Bahnüberganges oder sogar den Betrieb der Magnetschwebebahn als Straßenbahn ermöglicht.
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Zur Stromversorgung im Störungsfall können Kondensatoren oder Batterien im Fahrzeug vorhanden sein.
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Zumindest ein Teil der Trag- und Führmagnete ist beispielsweise umpolbar zum Bremsen des Fahrzeugs durch Wirbelströme in der Eisenschiene. Es ist dadurch ein weiteres Bremssystem gegeben.
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Die Eisenschiene ist beispielsweise aus einer Stahllegierung mit gegenüber üblichem Stahl erhöhtem elektrischem Widerstand gefertigt.
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Das Magnetschwebesystem nach der Erfindung ist mit einfachen Mitteln kostengünstig und trotzdem zuverlässig aufzubauen und zu betreiben. Es kann daher auch als Nahverkehrssystem für eine Straßenbahn, eine S-Bahn oder eine U-Bahn eingesetzt werden. Auch Einzelkabinenbahnen sind möglich. Das System ist aber auch für Hochgeschwindigkeitsbahnen und für den Gütertransport geeignet.
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Ausführungsbeispiele für ein Magnetschwebesystem nach der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert:
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1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Magnetschwebesystem nach der Erfindung,
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2 zeigt einen waagrechten Schnitt durch das Magnetschwebesystem in einem ersten Niveau.
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3 zeigt einen waagrechten Schnitt durch das Magnetschwebesystem in einem zweiten Niveau,
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4 zeigt eine erste alternative Form eines Fahrweges,
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5 zeigt eine zweite alternative Form eines Fahrweges, der für Magnetschwebebahn und Eisenbahn geeignet ist,
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6 zeigt eine dritte alternative Form eines Fahrweges, der es ermöglicht, ein Magnetschwebesystem als Straßenbahn einzusetzen.
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Das Magnetschwebesystem nach 1 hat einen ebenerdigen Fahrweg, der auf im Boden verankerten Betonwinkeln 1 abgestützt ist. Wenig oberhalb der Erdoberfläche 2 sind am Betonwinkel 1 eine oder mehrere Stromschienen 3 für den Stromabnehmer 4 des Fahrzeugs angeordnet. Das kombinierte System zum Tragen, Führen und Antreiben des Fahrzeuges weist an jedem der Betonwinkel 1 eine T-förmige Eisenschiene 5 auf, die mit dem Betonwinkel 1 verschraubt ist. Auf der oberen Fläche jeder Eisenschiene 5 ist eine Linearmotorreaktionsschiene 6 angeordnet.
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Am Fahrzeug befinden sich zwei Tragwerke 7, die aus Blechen bestehen, die die Form eines kantigen S haben. Diese Tragwerke 7 tragen hintereinander liegend Tragmagnete 8 und Führmagnete 9. In der linken Hälfte der 1 ist ein Tragmagnet 8 und in der rechten Hälfte ein Führmagnet 9 gezeigt. Der Tragmagnet 8 greift an den waagrechten Schenkel der Eisenschiene 5 an. Der Führmagnet 9 greift an den senkrechten Teil der Eisenschiene 5 an. Dadurch erzeugt der Tragmagnet 8 senkrechte Kräfte, während der Führmagnet 9 waagrechte Kräfte erzeugt.
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Im Fahrzeug ist jedem Tragwerk 7 für den Antrieb des Fahrzeuges ein Linearmotor 10 mit Elektronikbaugruppe 10a zugeordnet. Diese sind starr am mittleren waagrechten Teilstück des Tragwerkes 7 befestigt. Der magnetische Rückfluss erfolgt über die Eisenschiene 5. Ein Schub entsteht in der Linearmotorreaktionsschiene 6.
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Jeder Magnet ist redundant aufgebaut und hat zwei Spulen 11. Der Wagenkasten 12 des Fahrzeugs kann durch eine Luftfederung 13 und/oder durch Stoßdämpfer 14 auf dem Tragwerk 7 gelagert sein.
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Ein Seitenspaltsensor 15 dient dazu, den Spalt des Führmagneten 9 zu überwachen und über eine nicht gezeigte Auswerteeinheit zu regeln. Entsprechend dienen Tragspaltsensoren 16 dazu, den Spalt des Tragmagneten 8 zu überwachen und eine entsprechende Regelung zu ermöglichen.
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2 zeigt einen waagrechten Schnitt durch das linke Tragwerk 7 im Niveau der Magnete. Die Tragwerke 7 von zwei Wagenkästen sind durch ein Gelenk 17 miteinander verbunden. Zwischen einem Tragmagneten 8 und einem Führmagneten 9 ist eine Bremsvorrichtung 18 angeordnet, die an die Eisenschiene 5 (1) herangeführt wird. Am Fahrzeug befinden sich über seine Länge aufgereiht zunächst ein Tragmagnet 8, dann ein Führmagnet 9, dann in der Mitte hintereinander zwei Tragmagnete 8 und schließlich wieder ein Führmagnet 9 und ein Tragmagnet 8. Durch diese Anordnung ist das Fahrzeug besonders gut in Kurven zu führen.
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3 zeigt einen waagrechten Schnitt durch das rechte Tragwerk 7 im Niveau der Luftfederung 13. Neben der Luftfederung 13 ist auch der Stoßdämpfer (Hydraulikdämpfer) 14 gezeigt. Zum Wegräumen von Gegenständen vom Fahrweg dient eine nach vorne spitz zulaufende Kufe 19, auf die das Fahrzeug gleitend aufsetzen kann.
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4 zeigt eine alternative Form eines Fahrweges, bei dem die Eisenschienen 5 winkelförmig sind und mit einer Tragkonstruktion 20 auf Schwellen 21 befestigt sind. Bei dieser Ausführungsform hat der Tragmagnet 8 L-Form und der Führmagnet 9 ist schräg angeordnet.
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5 zeigt eine andere alternative Form eines Fahrweges, bei dem zwischen den Eisenschienen 5 auf gemeinsamen Betonklötzen 22 normale Eisenbahnschienen 23 angeordnet sind. Auf dem gleichen Fahrweg kann daher hintereinander sowohl ein Magnetschwebefahrzeug als auch ein herkömmlicher Zug bewegt werden.
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6 zeigt eine weitere Variante für die Form eines Fahrweges, bei dem sich die Eisenschienen 5 in einem Hohlraum 24 befinden. Dort ist auch die Stromschiene 3 angeordnet. Das Tragwerk 7 des Fahrzeugs greift durch einen Spalt 25 in diesen Hohlraum 24 von oben hinein. Da dieser Spalt 25 relativ schmal ist, stört er nicht, wenn kein Fahrzeug fährt. Es ist also ein ebenerdiger Bahnübergang möglich. Außerdem kann ein Magnetschwebesystem mit einem derartigen Fahrweg als Straßenbahn eingesetzt werden.
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Das neue Magnetschwebesystem ist vielseitig einsetzbar und trotzdem einfach aufgebaut.
