DE19802255C1

DE19802255C1 - Contactless magnetic support device between two magnetically active partner elements, esp. for use for transport applications

Info

Publication number: DE19802255C1
Application number: DE1998102255
Authority: DE
Inventors: Herbert Weh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2018-01-23

Abstract

The device has a first supporting partner (S1) contg. a superimposed magnetic field which is substantially uniform in a direction for transport and/or bearing requirements, whereas it varies markedly transversely. The second support partner (S2) consists of a superconducting dense material and/or of permanent magnets. The first magnetic support partner consists of at least two pole regions with its magnetic axis transverse to the direction of motion and to the supporting force, whereby a flux guide is provided through ferromagnetic material on the pole edges. The height (lM) of the first partner is at least equal to the pole width ( bM) of one pole region. The first partner is magnetised by permanent magnets of width 70 to 80 per cent of the pole width and about ten timers the float height (hS). Elements blocking or closing the magnetic circuit are mounted on the underside of the first support partner.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine berührungslose magnetische Stützeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a contactless magnetic support device with the features of the preamble of claim 1.

Die Erzeugung abstoßender Stützkräfte durch die Wechselwirkung zwischen magnetisch akti ven Teilen wird mit Hilfe neuer Materialien mit verschwindend kleinem elektrischen Wider stand nämlich von Supraleitern als Massivkörper in der Weise möglich, daß zwischen den Stützkörpern geschwindigkeitsunabhängig stabil wirkende, abstoßende Kräfte fast verlustlos erzeugt werden. Auch mit hochwertigen Permanentmagneten lassen sich, in spezieller Anord nung ähnliche Schwebewirkungen erzielen. Diese Kräfte erweisen sich als sehr stark vom Abstand abhängig, entwickeln somit eine große Steifigkeit. Die Größe der Stützkraft je Flä cheneinheit der Stützkörper (Krafttdichte) hängt von mehreren Parametern, auch von geome trischen Größen ab. Sie ist aufwandsrelevant und kann durch die Höhe der Felddichte, die von den primären Stützkörpern ausgeht, beeinflußt werden. Die Reichweite des magnetischen Fel des ist eine für die erzielbare Schwebedistanz wichtige Größe. Für die Dimensionierung und die Gestaltung der Stützkörper ist mit Blick auf Stützkraft und Steifigkeit sowie auf den Auf wand an Magnetmaterial und die notwendige Masse der anzuwendenden Stützpartner ein en ger Zusammenhang gegeben, der für die Zweckmäßigkeit des Stützverfahrens bestimmend wirkt.The generation of repulsive supporting forces through the interaction between magnetically acti Parts are created with the help of new materials with an extremely small electrical resistance stood namely as a solid body of superconductors in such a way that between the Supporting bodies, repulsive forces acting regardless of speed, almost without loss be generated. Even with high-quality permanent magnets, in a special arrangement achieve similar levitation effects. These forces prove to be very strong from Depending on the distance, they develop great rigidity. The size of the supporting force per area Chen unit of the support body (force density) depends on several parameters, including geome sizes. It is relevant to expenditure and can be determined by the amount of field density the primary support bodies starts to be influenced. The range of the magnetic field This is an important variable for the achievable floating distance. For dimensioning and the design of the support body is with a view to support force and rigidity as well as the opening magnetic material and the necessary mass of the support partners to be used given context that determines the suitability of the support procedure works.

Als wichtiger Anwendungsaspekt ist zusätzlich die Erzeugung einer ausreichend großen seit lichen Führkraft (quer zur Bewegungsrichtung) zu erwähnen. Dabei kann die Bewegung des gestützten Teils (Fahrzeug) weitgehend linear wie im Falle einer Bahn oder kreisförmig - wie im Falle einer Schwungmassenstützung - vorgesehen sein. Zur seitlichen Stabilisierung gegen über störenden äußeren Einflüssen ist ohne erhebliche Aufwandsvergrößerung eine Führkraf terzeugung in Verbindung mit dem Feld der Hauptstützelemente angestrebt.An important aspect of the application is the generation of a sufficiently large since to mention leader (transverse to the direction of movement). The movement of the supported part (vehicle) largely linear as in the case of a train or circular - like in the case of inertia support - be provided. For lateral stabilization against is a leader over disruptive external influences without significant increase in expenditure generation in connection with the field of main support elements.

Insbesondere für die Anwendung in der Transporttechnik lassen sich zweckmäßige Systemei genschaften nur erzielen, wenn auch die Erzeugung der Vortriebs- bzw. Bremskräfte ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand (spezielle Schienen) und mit gutem Wirkungsgrad durch führbar ist. Wichtig erscheint damit, die zur Stützung verwendete Schiene erforderlichenfalls mit einer zusätzlichen Einrichtung zu versehen und sie so mit zur Schubbildung einzusetzen.Appropriate systems can be used in particular for use in transport technology Achieve properties only if the generation of the propulsion or braking forces without considerable additional effort (special rails) and with good efficiency is feasible. It therefore appears important that the rail used for support, if necessary to be provided with an additional device and thus to use it for thrust formation.

Aus EP 0 483 748 A2 ist eine magnetische Stütz- und Vortriebseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 bekannt. Dabei können die Vortriebskräfte durch Zusammenwirken eines aus einer Wanderfeldwicklung erzeugten magnetischen Feldes und den vom wechseln den magnetischen Zustand in den Supraleiter erzeugten verlustbehafteten Reaktionswirkun gen auf der Schienenoberseite erzeugt werden. Hierbei ist nachteilig, daß neben den in den Su praleiter hervorgerufenen Wechselstromverlusten der durch die Wicklung erforderliche Platz bedarf einen Verlust an Tragkraftwirkung durch den vergrößerten Abstand zu den Magneten zur Folge hat. Die mit dem ersten Stützpartner fest verbundene Wicklung schließt darüber hinaus die Möglichkeit einer Schubkrafterzeugung in der Art der fahrzeuggebundenen Kurz statortechnik aus.From EP 0 483 748 A2 is a magnetic support and propulsion device with the features the preamble of claim 1 known. The propulsive forces can work together of a magnetic field generated from a traveling field winding and that of the alternate the magnetic state in the superconductor produces lossy responses conditions on the top of the rail. The disadvantage here is that in addition to the Su praleiter caused AC losses the space required by the winding requires a loss of load capacity due to the increased distance to the magnets has the consequence. The winding firmly connected to the first support partner closes above it in addition, the possibility of generating thrust in the manner of the vehicle-mounted short stator technology.

Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe besteht nun vorwiegend darin, die Funktion der Stützkrafterzeugung unter Berücksichtigung von hoher Kraftdichte, geringstmöglichem Schwebeabstand und günstiger Steifigkeit durch geeignete Wahl der geometrischen Parameter besonders zweckmäßig so zu gestalten, daß ein geringer massebedingter Aufwand entsteht und die weiteren Funktionen von Führkrafterzeugung und Schubbildung mit der Hauptfunkti on kombinierbar gestaltet werden können. Es gehört somit zu der weiterführenden Aufgabe, die für die Kraftbildung eingesetzten Komponenten so zu wählen, daß günstige Systemmerk male für die Aufgaben der Transporttechnik erzielt werden.The object of the invention now consists primarily of the function of Support force generation taking into account high force density, lowest possible Levitation distance and favorable rigidity through suitable choice of the geometric parameters particularly expedient to design so that a low mass-related effort arises and the other functions of leading force generation and thrust formation with the main function can be designed to be combinable. It is therefore a further task to choose the components used for the power generation so that favorable system feature can be achieved for the tasks of transport technology.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen zeigen die Unteransprüche.This problem is solved by the features of Claim 1. Advantageous further developments show the subclaims.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der Fig. 1-8 erläutert:The invention is explained in the following description with reference to FIGS. 1-8:

Fig. 1 Anordnung von zwei Stützpartnern, wobei der primäre Stützpartner Permanentma gnete und der sekundäre Stützpartner Supraleiter in der Form von texturiertem Massivmaterial aufweisen. Fig. 1 arrangement of two support partners, the primary support partner permanentma gnete and the secondary support partner have superconductors in the form of textured solid material.

Fig. 2 zeigt die Verbindungsstelle zweier Schienen mit Dehnfuge und Überlappungsberei chen. Fig. 2 shows the junction of two rails with expansion joint and overlap areas.

Fig. 3 Stützanordnung mit Permanentmagneten im Bereich des primären und des sekundä ren Stützpartners. Fig. 3 support arrangement with permanent magnets in the area of the primary and the secondary support partner.

Fig. 4 Geschrägt ausgeführte Stützpartner zur Erhöhung der Seitenkräfte. Fig. 4 Inclined support partners to increase the side forces.

Fig. 5a Doppelspulen-Anordnung (im Fahrzeug) zur Seitenkrafterzeugung mit aktiver Re gelung. Fig. 5a double coil arrangement (in the vehicle) for side force generation with active re regulation.

Fig. 5b Anwendung der aktiven Seitenkrafterzeugung unterhalb der Schiene mit einseiti gem Eisenrückschluß. Fig. 5b application of the active side force generation below the rail with Einseiti gem iron yoke.

Fig. 5c Anordnung eines Seitenkraftelements mit Anwendung von Permanentmagneten. Fig. 5c arrangement of a side force element using permanent magnets.

Fig. 6a Anwendung einer zweisträngigen Wicklung in der Art der Langstatortechnik (stationär) und Erzeugung der Feldverstärkung durch Permanentmagneten auf der Fahrzeugseite. Fig. 6a application of a two-strand winding in the manner of the long stator technology (stationary) and generation of the field strengthening by permanent magnets on the vehicle side.

Fig. 6b Anwendung von Permanentmagneten an den Stellen der Feldschwächung gegen über Fig. 6a mit verringerter Breite ausgeführt. Fig. 6b application of permanent magnets at the points of field weakening compared to Fig. 6a with a reduced width.

Fig. 6c Draufsicht auf die Spulenanordnung der zweisträngigen Wicklung mit nebeneinan der liegenden Spulen (in Flachausführung). Spulen des Stranges II gegenüber dem Strang I um eine halbe Polteilung versetzt. Fig. 6c plan view of the coil arrangement of the two-strand winding with the coils lying next to each other (in flat design). Coils of strand II offset from strand I by half a pole pitch.

Fig. 7 Schienenanordnung für Kurzstator-Linearantrieb mit Modulatorelementen zur Feldverstärkung und Feldschwächung; Erzeugung einer stationären Feldwelle im Spalt. Fig. 7 bar assembly for short stator linear drive with modulator elements for field enhancement and field weakening; Generation of a stationary field wave in the gap.

Fig. 8 Querschnittsanordnung von Schiene und Fahrzeug; linke Seite, Ausführung der Stützung auf Schienenoberseite, des Kurzstator-Linearantriebs und Seitenkrafter zeugung (hintereinander) an der Schienenunterseite. Fig. 8 cross-sectional arrangement of rail and vehicle; left side, execution of the support on the top of the rail, the short stator linear drive and generation of side forces (one behind the other) on the underside of the rail.

The carrying and guiding function

Die Nutzung der Interaktion zwischen einem (stationären) magnetischen Stützelement S1 und einem (beweglichen) supraleitenden Element S2 zur Erzeugung von stabil wirkenden Schwe bekräften ohne das Hilfsmittel der aktiven Regelung ist für die Anwendung der reibungsfreien Lagerung eine wichtige Aufgabe. Diese Stütztechnik schließt also den Fall ein, daß in einer Richtung eine widerstandsfreie Bewegung zugelassen wird. Das magnetische Stützfeld von S1 ist dann so auszubilden, daß Feldänderungen in Bewegungsrichtung minimal sind. Soll hinge gen eine Bewegung in allen Richtungen verhindert werden, so ist mindestens in zwei aufein ander senkrechten Richtungen eine starke Feldänderung des primären Stützfeldes vorzusehen. Mit Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß es sich um eine Anordnung zur Erzeugung stabil wirkender Schwebekräfte hauptsächlich in vertikaler Richtung handelt, wobei S1 das festste hende Teil und S2 das in einer Schwebehöhe h_S berührungslos zu stützende bewegliche Part nerteil ist. Es steht jedoch der Annahme nichts im Weg, daß an der Stützung des Tragelemen tes TE mehrere ähnlich wirkende Stützelemente mit ihren magnetischen Interaktionen betei ligt sind.The use of the interaction between a (stationary) magnetic support element S1 and a (movable) superconducting element S2 to generate stable-acting welding forces without the aid of active control is an important task for the application of the friction-free bearing. This support technique therefore includes the case that resistance-free movement is permitted in one direction. The magnetic support field of S1 must then be designed so that field changes in the direction of movement are minimal. However, if movement in all directions is to be prevented, a strong field change of the primary supporting field must be provided in at least two directions perpendicular to one another. With Fig. 1 it is assumed that it is an arrangement for generating stable levitation forces mainly in the vertical direction, with S1 being the fixed part and S2 being in a floating height h _S contactlessly movable part part to be supported. However, there is nothing in the way of assuming that several similarly acting supporting elements with their magnetic interactions are involved in supporting the support element TE.

Im Falle eines Schwebefahrzeugs entspricht S1 also dem linksseitigen Schienenelement, wäh rend S2 annahmegemäß die linke Seite eines Fahrzeuges darstellt.In the case of a hover vehicle, S1 corresponds to the left-hand rail element, weh rend S2 is assumed to represent the left side of a vehicle.

Über das Tragteil TE kann die rechte Fahrzeugseite mit einer spiegelbildlich ausgeführten Stützanordnung verbunden sein, wobei auch eine entsprechend gestaltete Schiene erforderlich ist.The right-hand side of the vehicle can have a mirror-image support arrangement via the support part TE be connected, a correspondingly designed rail is also required.

Bei einem bloßen Lager lassen sich ähnliche Elemente S1/S2 kombinieren, wobei zur Ver meidung einer Bewegung mindestens zwei Elementpaare um 90° gedreht einzusetzen sind.In a mere warehouse, similar elements S1 / S2 can be combined, whereby for ver avoidance of movement, at least two pairs of elements must be inserted rotated by 90 °.

Mit Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß zur Erzielung ausreichend großer Stützkräfte minde stens zwei Magneteinheiten unterschiedlicher Polarität den Stützverband S1 bilden. Mit hori zontaler Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete M1, M2 der linken und der rechten Seite von S1 sowie der Anordnung von senkrecht stehenden ferromagnetischen Sammlerteilen G entsteht in deren Bereich am oberen Rand der Anordnung als Beispiel von Fig. 1 die Polfolge von links S, N, S. Für das magnetisch erregte Stützfeld ist somit in der Querrichtung eine stark veränderliche Felddichte gegeben. Die Abnahme der Feldstärke im senkrechten Abstand von der Oberfläche der Magnetanordnung S1 hängt wesentlich von deren horizontaler Abmessung, also insbesondere von der Polbreite b_M ab. Je größer b_M ist, um so geringer ist die Abnahme der Felddichte. Die im Schwebeabstand h_S auftretende Tragkraft hängt von der Größe der Feldstärke an dieser Stelle und bei Anwendung von Supraleitern von der Größe des Feldes am Ort des Einfrierens des Feldzustandes (Ort des Übergangs in den supraleitenden Zustand) ab. Der Größtwert der Tragkraft wird für breit ausgelegte Stützmagnete in S1 und eine feldfreie Einfrierposition erzielt. Die Abnahme der Tragkraft mit zunehmendem Abstand ist jedoch im Zusammenhang mit der erforderlichen Stützsteifigkeit notwendig. Auch mit Blick auf die Be grenzung des Materialaufwands für die Stützeinrichtung S1 liegt eine zweckmäßige Begren zung der Abmessung b_M, die etwa 70 bis 80% Magnetanteil umfaßt, nahe. Ausreichende Stei figkeit und hohe Stützkraft lassen sich für Verhältnisse von Magnetteilung b_M und Schwebe höhe h_S im Bereich zwischen 5 und 10 erreichen.With Fig. 1 it is assumed that to achieve sufficiently large supporting forces at least two magnet units of different polarity form the support structure S1. With the horizontal magnetization direction of the permanent magnets M1, M2 of the left and the right side of S1 and the arrangement of vertically standing ferromagnetic collector parts G, the pole sequence from the left S, N, S arises in the area at the upper edge of the arrangement as an example from FIG. 1 For the magnetically excited supporting field there is thus a strongly variable field density in the transverse direction. The decrease in the field strength at a vertical distance from the surface of the magnet arrangement S1 essentially depends on its horizontal dimension, that is to say in particular on the pole width b _M. The larger b _M , the smaller the decrease in field density. The load-bearing capacity occurring at the floating distance h _S depends on the size of the field strength at this point and, if superconductors are used, on the size of the field at the point at which the field state freezes (place of transition into the superconducting state). The maximum load capacity is achieved for wide support magnets in S1 and a field-free freezing position. The decrease in the load capacity with increasing distance is necessary in connection with the required support rigidity. Also with a view to the limitation of the cost of materials for the support device S1, a convenient limitation of the dimension b _M , which comprises approximately 70 to 80% magnetic content, is obvious. Adequate rigidity and high supporting force can be achieved for ratios of magnetic division b _M and levitation height h _S in the range between 5 and 10.

Es ist leicht nachweisbar, daß die am Ort h_S erzielbare Felddichte mit der Remanenzflußdichte B_r des verwendeten Magnetmaterials proportional ansteigt und auch mit der Abmessung l_M der Schienenhöhe größer wird. Diese wird zweckmäßig größer als b_M gewählt.It is easy to demonstrate that the field density that can be achieved at location h _S increases proportionally with the remanent flux density B _{r of} the magnetic material used and also increases with dimension l _{M of} the rail height. This is expediently chosen to be larger than b _M.

Ferromagnetische Sammlerteile G der Breite b_E ermöglichen den Einsatz von kostengünsti gem Magnetmaterial und die Anwendung geeigneter geometrischer Parameter-Sätze, etwa auch die Festlegung einer größeren vertikalen Abmessung l_M zur Erzielung einer gewünschten Felddichte ohne Überschreitung der Abmessung b_M. Hierbei ist zu beachten, daß die gewählte Quermagnetisierung der Permanentmagnete im oberen und unteren Bereich der Schienenober flächen ähnliche Feldwirkungen erzeugt. Für viele Anwendungen kann dies erfindungsgemäß genutzt werden. Als weiterer Vorteil der Sammlerteile G ist ihr großer Vergleichmäßigungsef fekt für das äußere Schienenfeld zu erwähnen. Hierdurch entstehen in S2 bei Bewegung mi nimale Verluste.Ferromagnetic collector parts G of width b _E enable the use of inexpensive magnetic material and the use of suitable geometric parameter sets, for example also the definition of a larger vertical dimension l _{M in order} to achieve a desired field density without exceeding the dimension b _M. It should be noted that the selected transverse magnetization of the permanent magnets in the upper and lower areas of the upper rail surfaces produces similar field effects. This can be used according to the invention for many applications. Another advantage of the collector parts G is their great smoothing effect for the outer rail field. This causes minimal losses in S2 when moving.

Für eine einseitige Anwendung der Schiene ist wie in Fig. 1 dargestellt, am unteren Rand eine besondere Einrichtung bzw. Gestaltung vorgesehen. Zur Verringerung des dort austretenden Feldes kann materialsparend die Sammlerform der Eisenteile G geschrägt ausgeführt werden. Zusätzlich bzw. alternativ ermöglicht die Anwendung eines Blockiermagneten M3 in der ge zeigten Form eine weitere Reduktion des austretenden Feldes von S1. Es ist naheliegend M3 mit einer magnetischen Erregung auszuführen, die etwa der resultierenden Erregung der bei den Teilmagnete (der linken und rechten Hälfte) von S1 entspricht und die Magnetbreite b'_M etwa gleich der halben Schienenbreite zu wählen. For a one-sided use of the rail, as shown in Fig. 1, a special device or design is provided at the bottom. In order to reduce the field emerging there, the collector shape of the iron parts G can be made slanted to save material. Additionally or alternatively, the use of a blocking magnet M3 in the form shown enables a further reduction of the emerging field of S1. It is obvious to design M3 with a magnetic excitation that corresponds approximately to the resulting excitation of the partial magnets (the left and right half) of S1 and to select the magnet width b ' _M approximately equal to half the rail width.

Die seitlichen Sammlerschienen G sollen magnetisch hohe Leitfähigkeit aufweisen und eine hohe Vergleichmäßigung des Feldes im oberen Luftspaltbereich ergeben. Demnach kommt insbesondere Eisen als Material in Betracht. Verursacht durch Schwankungen des Schwebe zustands (Schwebehöhe h_S) entstehen bei Bewegung von S2 gegenüber S1 geringfügige Fel dänderungen, die folglich auch Eisenverluste in G erzeugen können. Diese sind bei kleinen Bewegungsgeschwindigkeiten vernachlässigbar, erfordern jedoch bei höheren Frequenzen den Einsatz von lamelliertem Material. Die Lamellierungsrichtung von G wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß die hauptsächliche Feldrichtung mit der Lamellenebene zusammenfällt, diese z. B. senkrecht gewählt wird.The side busbars G should have a magnetically high conductivity and should result in a high leveling of the field in the upper air gap area. Accordingly, iron is particularly suitable as a material. Caused by fluctuations in the floating state (floating height h _S ), slight changes in field occur when moving S2 compared to S1, which can consequently also produce iron losses in G. These are negligible at low movement speeds, but require the use of laminated material at higher frequencies. The direction of lamination of G is appropriately chosen so that the main field direction coincides with the lamella plane, this z. B. is selected vertically.

Durch Einsatz von Magnetmaterial mit hoher Remanenzinduktion lassen sich die Schwebe kräfte (etwa proportional zu B_r ²) vergrößern. Eine Abstimmung der Schienenpolbreite b_M mit der zulässigen Masse der Permanentmagnete führt in der Regel auf den Einsatz von Perma nentmagneten, die aus zwei verschiedenen Materialanteilen kombiniert werden. Wie in Fig. 1 angenommen, besteht der Materialteil M1 aus kostengünstigen Permanentmagneten (z. B. Fer rit-Material) der Remanenzinduktion B_r1, während in der Mitte das stärker magnetisierende Material M2 mit der höheren Remanenzinduktion B_r2 herangezogen ist. In Fig. 1 ist angedeu tet, daß ein symmetrischer Aufbau für die Erzeugung großer Tragkräfte empfehlenswert ist. Durch die gewählten Breitenverhältnisse M1 und M2 läßt sich der mittlere wirksame Rema nenzwert in linearer Abhängigkeit von der Breite bestimmen.By using magnetic material with high remanence induction, the levitation forces can be increased (approximately proportional to B _r ² ). A coordination of the rail pole width b _M with the permissible mass of the permanent magnets usually leads to the use of permanent magnets, which are combined from two different material parts. As assumed in Fig. 1, the material part M1 consists of inexpensive permanent magnets (e.g. ferrite material) of the remanent induction B _r1 , while in the middle the more magnetizing material M2 with the higher remanent induction B _{r2 is} used. In Fig. 1 is indicated that a symmetrical structure for the generation of large capacities is recommended. Through the selected width ratios M1 and M2, the mean effective remainder value can be determined as a linear function of the width.

Es ist davon auszugehen, daß die aktive Schiene in Abschnitten bestimmter Länge hergestellt wird und diese miteinander verbunden werden. Um einen störungsarmen Feldübergang zwi schen einzelnen Schienenstücken zu erreichen, wird der geometrische Übergang zwischen Magneten M und M' und den Sammlerteilen G und G' verschiedener Schienen S1 und S1' entsprechend Fig. 2 gestaltet. Gezeichnet ist eine Draufsicht auf die Schienen, die im Bereich der Verbindung eine besondere Formgebung erfahren. Zur Vermeidung von Längskräften als Folge von Temperaturschwankungen sind Dehnspalte vorgesehen. Die Formgebung ist so gewählt, daß bei maximaler Temperatur die Dehnspalte die Länge 0 annehmen, jedoch eine Überdeckung der ferromagnetischen Wangen G bei maximalem Dehnspalt (niedrigste Tempe ratur) noch sichergestellt ist. Hierdurch lassen sich Feldschwankungen im Verbindungsbereich minimieren.It can be assumed that the active rail is manufactured in sections of a certain length and these are connected to one another. In order to achieve a low-interference field transition between individual rail sections, the geometric transition between magnets M and M 'and the collector parts G and G' of various rails S1 and S1 'is designed in accordance with FIG. 2. A top view of the rails is drawn, which is given a special shape in the area of the connection. Expansion gaps are provided to avoid longitudinal forces as a result of temperature fluctuations. The shape is chosen so that the expansion gaps assume the length 0 at maximum temperature, but coverage of the ferromagnetic cheeks G at maximum expansion gap (lowest temperature) is still ensured. This minimizes field fluctuations in the connection area.

Entsprechend Fig. 1 ist die seitliche Ausdehnung der Supraleiter SL zweckmäßig so zu wäh len, daß sie symmetrisch zur Schienenmitte liegt und größer als die halbe Breitenausdehnung von S1 (größer als b_M) ist. Bei den zur Verfügung stehenden texturierten Massivmaterialien werden bei einer Kühlmitteltemperatur von 77 K (und Kühlung durch flüssigen Stickstoff) elektrische Grenzstromdichten von etwa 5 × 10⁴ A/cm² erzielt, so daß die SL-Ströme sich in der Tendenz flächig aber nahe dem Magnetisierungszentrum (im Mittelbereich der Schienen magnete) verteilen. Bei hohen Tragkräften und großen Strömen fließt diese Stromverteilung (bei Beibehaltung der Grenzstromdichte) stärker in die Querschnittsfläche hinein. Eine we sentlich über die Breite von b_M hinaus gesteigerte Ausdehnung der Supraleiter SL bringt nur mehr einen geringfügigen Zuwachs an Tragkraft.According to Fig. 1, the lateral extent of the superconductor SL is expedient to select so that it lies symmetrically to the center of the rail and is greater than half the width of S1 (greater than b _M ). With the available textured solid materials at a coolant temperature of 77 K (and cooling by liquid nitrogen) electrical limiting current densities of about 5 × 10 ⁴ A / cm ^{2 are} achieved, so that the SL currents tend to be flat but close to the magnetization center Distribute (in the middle area of the rail magnets). With high load capacities and large currents, this current distribution flows more into the cross-sectional area (while maintaining the limit current density). A significantly increased expansion of the superconductor SL beyond the width of b _M brings only a slight increase in load capacity.

Der horizontal wirkende Anteil der Magnetkraft ist als positiv (zentrierend) wirkende Stell kraft nicht für alle Anwendungen der Transporttechnik und der Magnetlagerung hoch genug. Durch die Formgebung von Schiene und supraleitenden Körpern kann Einfluß auf die Größe der seitlichen Führkraft genommen werden. Es gilt im allgemeinen, daß diese Maßnahmen zu einer gewissen Verringerung der vertikalen Stützkraft führen. Die in Fig. 1 gezeichnete Un terteilung der Supraleiter SL in zwei gleichgroße Anteile bewirkt ebenfalls eine geringfügige Reduzierung der Tragkraft. Sie ist umso größer, je niedriger die Grenzstromdichte ist. Eine weitere Aufteilung der supraleitenden Massivkörper in Querrichtung erbringt nennenswerte Tragkrafteinbrüche und muß vermieden werden. Um die erforderliche Temperatur der Supra leiter gegen die einströmende Wärme und die durch Feldschwankungen induzierten Eigen verluste (Hystereseanteil) sicherzustellen, ist eine Kühlung des SL-Materials in Form einer Badkühlung bzw. einer Kühlung durch forcierte Strömung vorwiegend durch das Medium flüssiger Stickstoff vorgesehen. Zwischen dem Behälter SK und den SL-Körpern befindet sich das Kühlmittel, das im Falle einer forcierten Strömung auch durch geeignete Maßnahmen geführt ist und z. B. in einem geschlossenen Kreislauf mit Hilfe eines Rückkühlaggregats an nähernd auf konstanter Temperatur gehalten wird. Die dem Behälter von den Supraleitern übertragenen Stützkräfte werden über elastische Verbindungsteile V auf das Tragteil TE des Fahrzeugkörpers weitergeleitet, wobei L die elastische Verbindung zur Führung des Kühlmit tels andeutet.The horizontally acting portion of the magnetic force as a positive (centering) positioning force is not high enough for all applications in transport technology and magnetic bearings. The shape of the rail and superconducting bodies can influence the size of the lateral guide force. It is generally accepted that these measures result in some reduction in vertical support. The subdivision of the superconductor SL shown in FIG. 1 into two equally large portions also brings about a slight reduction in the load capacity. The lower the limit current density, the greater it is. A further division of the superconducting solid body in the transverse direction results in significant load drops and must be avoided. In order to ensure the required temperature of the superconductors against the inflowing heat and the inherent losses induced by field fluctuations (hysteresis component), cooling of the SL material in the form of bath cooling or cooling by forced flow is mainly provided by the medium liquid nitrogen. Between the container SK and the SL bodies, there is the coolant, which in the case of a forced flow is also guided by suitable measures and z. B. is kept in a closed circuit with the help of a recooling unit at approximately constant temperature. The support forces transmitted to the container by the superconductors are passed on via elastic connecting parts V to the supporting part TE of the vehicle body, L indicating the elastic connection for guiding the coolant.

Es sei erwähnt, daß anstelle der Supraleiter SL Permanentmagneten P als Stützpartner zu den aktiven Schienen eingesetzt werden können, sh. Fig. 3. Ohne die Anwendung spezieller Tief temperatur-Kühleinrichtungen lassen sich so verhältnismäßig große Tragkräfte, mit höheren spezifischen Werten als im Falle der SL-Anwendung erzielen. Es ist zu beachten, daß hierbei in seitlicher Richtung bei Auslenkung aus der Mittellage instabile Kräfte auftreten, die größer sein können als etwaige instabile Wirkungen im Falle der SL-Anwendung und die damit zu einer verstärkten Anwendung stabilisierender Maßnahmen zwingen. Sind diese Maßnahmen jedoch ohne größere Schwierigkeit ausführbar, empfiehlt sich die P-Magnet-Stützung als Er gänzung oder alternativ zur Anwendung der Supraleiter. Fig. 3 zeigt im Querschnitt den Ein satz von zwei Permanentmagneten P im Abstand b_a, der etwa gleich der Polbreite b_M ist. Die Magnetisierungsrichtung der P-Magnete ist waagerecht und ermöglicht bei Wahl einer genü gend großen Abmessung in vertikaler Richtung einen Größtwert an Tragkraft. Es wird eine stabil wirkende Stützfunktion mit hoher Steifigkeit erzielt. Über das Konstruktionsele ment KM und die Verbindungselemente V werden die Stützkräfte auf das Tragteil TE über tragen, das seinerseits die Fahrzeugzelle trägt. Um gute Materialnutzungen zu erzielen, sollte Art und Breite der Permanentmagnete so gewählt werden, daß ihre erregende Wirkung etwa derjenigen der gegenüberstehenden Schiene entspricht. Die vertikale Ausdehnung sollte nicht kleiner als der 4 bis 5fache Betrag des Luftspaltes sein. Für eine gewichtssparende Tragkraf terzeugung ist der Einsatz von Magnetmaterial mit hoher Remanenz-Flußdichte empfehlens wert.It should be mentioned that instead of the superconductors SL, permanent magnets P can be used as support partners for the active rails, see FIG. Fig. 3. Without the use of special low-temperature cooling devices, relatively large capacities can be achieved with higher specific values than in the case of the SL application. It should be noted that unstable forces occur in the lateral direction when deflected from the central position, which can be greater than any unstable effects in the case of SL application and thus force stabilization measures to be used more intensively. However, if these measures can be carried out without great difficulty, the P-magnet support is recommended as a supplement or as an alternative to using the superconductor. Fig. 3 shows in cross section the set of two permanent magnets P at a distance b _a , which is approximately equal to the pole width b _M. The direction of magnetization of the P-magnets is horizontal and, if a sufficiently large dimension is selected in the vertical direction, enables a maximum load capacity. A stable supporting function with high rigidity is achieved. About the Konstrusele element KM and the connecting elements V, the supporting forces are transferred to the support member TE, which in turn carries the vehicle cell. In order to achieve good material utilization, the type and width of the permanent magnets should be chosen so that their exciting effect corresponds approximately to that of the opposite rail. The vertical expansion should not be less than 4 to 5 times the amount of the air gap. The use of magnetic material with a high remanent flux density is recommended for weight-saving carrying capacity generation.

Als eine der Vergrößerung der seitlichen Rückstellkraft dienende Maßnahme ist in Fig. 4 eine schräge Ausführung der Schienenoberseite von S1 dargestellt. Bei einer entsprechend der Schienenschrägung gewählten Ausführung von S2 (gleicher Winkel) ergibt sich eine deutliche Vergrößerung der seitlichen Rückstellkräfte. Ein Teil der Normalkräfte dient nun zur Stabili sierung des Seitenkraftverhaltens. Es wird dadurch deutlich, daß die geschrägte Anordnung zu einer winkelabhängigen (Winkel α) Reduktion der spezifischen Tragkraft führt. Die Untersu chungen zeigen, daß der Effekt der Seitenkraftvergrößerung auch von der gewählten Breite der Supraleiter SL abhängt und gemäß Fig. 4 deren Breite etwa der Schienenbreite entspre chen soll. Mit erhöhtem Aufwand an Schienen- und SL-Material ist für bestimmte Anwen dungen die Sicherstellung einer bestimmten Seitenkraft (bei SL-Anwendung) erzielbar. Eine Schrägung, die deutlich über den Winkel von 30° hinausgeht, zieht allerdings kaum vertretba re Einbußen an Materialausnutzbarkeit nach sich. Es zeigt sich, daß nun zur Sicherstellung des berührungsfreien Betriebs ein größerer Spalt gewählt werden muß. Es ist weiterhin sichtbar, daß die günstigsten Daten mit dem geringsten Aufwand bezüglich des Stützverfahrens von der nicht geschrägten Schiene ausgehen.An inclined embodiment of the rail top side of S1 is shown in FIG. 4 as a measure serving to increase the lateral restoring force. With a version of S2 chosen according to the rail inclination (same angle), the lateral restoring forces are significantly increased. Part of the normal forces is now used to stabilize the lateral force behavior. It becomes clear that the beveled arrangement leads to an angle-dependent (angle α) reduction in the specific load-bearing capacity. The investigation shows that the effect of increasing the lateral force also depends on the selected width of the superconductor SL and, according to FIG. 4, the width thereof should correspond approximately to the rail width. With increased expenditure on rail and SL material, it is possible to ensure a certain lateral force (for SL application) for certain applications. However, a bevel that goes well beyond the angle of 30 ° results in an unacceptable loss of material usability. It turns out that a larger gap must now be selected to ensure contactless operation. It can also be seen that the cheapest data with the least effort in terms of the support method come from the non-inclined rail.

Eine Stabilisierung, die grundsätzlich größere seitliche Kräfte zu erzeugen gestattet und gleichzeitig die Vorteile der nicht geschrägten, aber weiterhin aktiv angenommenen Schiene nutzt, ist in Fig. 5 skizziert. Hier wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, auf ein mit dem Fahrzeug verbundenes Spulensystem die Seitenkraft mit Hilfe stellbarer Energiezufuhr zu den Spulen zu bewirken. Das aktiv geregelte System erlaubt zwei Stromrichtungen und läßt bereits in der Mittelstellung die Erzeugung von horizontal wirkenden Kräften zu. Fig. 5a zeigt das Spulensystem als Beispiel auf der Oberseite der Schiene. Es handelt sich um die beiden Spulen Sz1 und Sz2, die mit der beispielhaft eingezeichneten Stromrichtung des Stromes J und in Wechselwirkung mit dem von der Schiene erzeugten magnetischen Feld B_Y (der mit Pfeilen eingezeichneten Vertikalkomponente) die ebenfalls als Pfeil eingezeichnete Seiten kraft F_z entwickeln, die dem Produkt B_Y . J proportional ist. Durch Vorgabe einer anderen Stromrichtung kann eine Änderung der Kraftrichtung erreicht werden Die Energiezufuhr aus E zur Spule Sz wird über einen Regelkreis R, beispielsweise abhängig von der Position der Spulen bzw. dem Fahrzeug (Sensor Se) über ein Stellglied St der Leistungselektronik (Tiefsetzsteller) gesteuert. Es lassen sich hierbei die in der einschlägigen Literatur bekannten Verfahren zur Optimierung des Regelkreises einsetzen. Vorteilhaft ist, daß als Folge der geo metrischen Anordnung der Spule gegenüber der Schiene nur sehr kleine Zeitkonstanten (minimaler Verzögerungseffekt) wirksam sind und die raschen Änderungen des Spulenstroms und der Kraft mit geringer Überdimensionierung des elektronischen Stellglieds erreicht wer den können.A stabilization, which in principle allows greater lateral forces to be generated and at the same time uses the advantages of the non-inclined but still actively accepted rail, is outlined in FIG. 5. Here, use is made of the possibility of effecting the lateral force on a coil system connected to the vehicle with the aid of adjustable energy supply to the coils. The actively controlled system allows two current directions and allows horizontal forces to be generated even in the middle position. Fig. 5a shows the coil system as an example on the top of the rail. These are the two coils Sz1 and Sz2, which develop the side force F _z , also drawn as an arrow, with the current direction of the current J and the interaction with the magnetic field B _Y generated by the rail (the vertical component shown with arrows) who bought the product B _Y. J is proportional. A change in the direction of force can be achieved by specifying a different current direction. The energy supply from E to the coil Sz is controlled via a control loop R, for example depending on the position of the coils or the vehicle (sensor Se) via an actuator St of the power electronics (buck converter) . The methods known from the relevant literature for optimizing the control loop can be used here. It is advantageous that, as a result of the geometric arrangement of the coil relative to the rail, only very small time constants (minimal delay effect) are effective and the rapid changes in the coil current and the force can be achieved with little oversizing of the electronic actuator.

In Fig. 5b ist eine andere Anwendung der aktiven Seitenkrafterzeugung zusammen mit dem unteren Teil der Schiene S1 aufgezeichnet. Hierbei wird davon ausgegangen, daß am unteren Schienenrand fest mit der Schiene verbunden eine zweisträngige Langstatorwicklung Wi an gewendet wird. Die zur Seitenkrafterzeugung verwendeten Doppelspulen Sz sind teilweise in Eisen Fe eingebettet. So wird eine Verstärkung des zur Verfügung stehenden Magnetfeldes im unteren Bereich erzielt. Gleichzeitig entsteht eine gewünschte Tragkraftkomponente. Letztere kann genutzt werden, wenn das Seitenkraftelement mit den Tragkraft-erzeugenden Fahrzeug teilen auf der Schienenoberfläche verbunden wird. Die vertikale Instabilität des Seitenkrafte lements (mit Eisen) wird durch die hohe verfügbare Steifigkeit der Elemente mit abstoßender Krafterzeugung ausgeglichen bzw. überkompensiert.In Fig. 5b, another application of the active side force generation is recorded together with the lower part of the rail S1. It is assumed that a two-strand long stator winding Wi is applied to the bottom of the rail firmly connected to the rail. The double coils Sz used to generate the side forces are partially embedded in iron Fe. In this way, an increase in the available magnetic field is achieved in the lower area. At the same time, a desired load-bearing component is created. The latter can be used if the side force element is connected to the load-generating vehicle parts on the rail surface. The vertical instability of the lateral force element (with iron) is compensated for or overcompensated by the high available rigidity of the elements with repulsive force generation.

In Fig. 5c ist eine andere Ausführungsform des Seitenkraftelements alternativ zu Fig. 5b ge zeichnet. Hierbei werden zusätzlich zwei Permanentmagnete Ms zur Intensivierung des zur Verfügung stehenden Schienenfelds herangezogen. Sie dienen einer weiteren Erhöhung der Seitenkraft-bildenden Wirkung im Vergleich zur Fig. 5b.In Fig. 5c, another embodiment of the side force element is alternatively ge to Fig. 5b. Two permanent magnets Ms are used to intensify the available rail field. They serve to further increase the side force-forming effect compared to FIG. 5b.

The integrated drive

Eine zweckmäßige Fahrzeug/Fahrweg-Konfiguration weist nur eine minimale Schienenzahl und eine entsprechende minimale Ausstattung an Fahrwegelementen auf. Die minimale Schienenzahl ist neben dem Monorail die Zahl 2, deren praktische Bedeutung für allgemeine Anwendungsfälle größer ist. Im vorliegenden Erfindungsbereich bedeutet dies die Nutzung des magnetischen Feldes der Stützschiene für den Antrieb, der ebenfalls beiden Schienen zu geordnet werden soll. Aus Gründen der Verlustvermeidung soll das Stützfeld wie erwähnt in Bewegungsrichtung weitgehend unveränderlich sein. Zur Schuberzeugung werden deshalb im Bereich der Schienenunterseite Elemente eingesetzt, die durch Feldmodifikation zu einer überlagerten Feldwelle führen. Letzteres läßt sich in Kombination mit einer geeigneten Wicklungsanordnung im Sinne eines Linearantriebs zur Vortriebsbildung nutzen. Hierbei ist sowohl die Form eines Langstatorantriebs im Falle von stationärer Wicklung und Stromver sorgung sowie die dazu duale Form des Kurzstatorantriebs möglich. Bei letzterem ist die Spulenanordnung mit dem Fahrzeug verbunden. Eine die Schienen-Feldwelle erzeugende An ordnung besteht aus den sogenannten Feldmodulatoren. Diese sind im ersten Fall dem Fahr zeug zugeordnet, während sie im zweiten Fall stationär angewendet werden. Der Längsab stand der Feldmodulatoren bestimmt die Polteilung der Feldwelle und muß mit der gewählten Teilung der Wicklung übereinstimmen. Entsprechend Fig. 6a ist die im Querschnitt gezeich nete Wicklung Wi dreigeteilt und entspricht einer zweisträngigen Ausführung. In dieser Langstatorvariante sind im mittleren Bereich entsprechend der Darstellung 6c in einer Ebene nebeneinanderliegende Spulen des Strangs I mit gleicher Polteilung τ aufgereiht, und so in Reihe geschaltet, daß die beiden anliegenden Spulenteile gleiche Stromrichtung führen. Ähn liches gilt für die beiden äußeren Spulenreihen, die zum zweiten Wicklungsstrang II gehören und an gleicher Stelle gleiche Ströme führen. Sie sind um eine halbe Polteilung gegenüber dem ersten Strang versetzt angeordnet. Die in den Bildern 6a und 6b gezeichneten Modulato relemente bestehen aus Permanentmagneten, die im Abstand einer Polteilung wechselweise das Feld verstärken (Fig. 6a) bzw. schwächen (Fig. 6b). Durch unterschiedliche Wahl der Abmessungen der verstärkenden und der schwächenden Magnete läßt sich ein Beitrag zur stabilen Schwebetechnik leisten. Die vorgesehenen Magnetabmessungen sind so gewählt, daß bei der unterstützenden Modulatoranordnung die Magnetbreite b_OV von Mov etwa gleichgroß wie die Polteilung b_M der Schiene ist. Dadurch wird ein Minimum an Seitenkraft und ein Ma ximum an Tragkraft erzielt. Für die feldschwächenden Modulatorelemente Mos wird eine kleinere Breite b_OS gewählt (etwa 0,5 b_M) und außerdem angenommen, daß drei Elemente mit etwas reduzierter Magnethöhe eingesetzt sind. Durch die Wahl der schmaleren Magnete Mos entsteht eine seitlich stabilisierende Kraftkomponente, wobei zusätzlich erkennbar ist, daß ein negativer Tragkraftanteil entsteht. Letzterer ergibt sich bei der gewählten Bemessung als ins gesamt (nach seinem Betrag) kleiner als der positive Tragkraftanteil nach Fig. 6a. Hierdurch wird erzielt, daß der Antriebsbereich einen Beitrag zur Tragkraft (mit geringer Instabilität) liefert und zusätzlich die Seitenkraft erhöht wird. Ähnlich wie beim Seitenkraftelement nach Fig. 5b und 5c ist der Tragkraftanteil (Zugkraft) instabil und muß durch einen Extraanteil an Steifigkeit bei der abstoßenden Tragkraft stabilisiert werden.An expedient vehicle / guideway configuration has only a minimal number of rails and a corresponding minimal equipment of guideway elements. The minimum number of rails is next to the monorail the number 2, the practical importance of which is greater for general applications. In the present field of the invention, this means the use of the magnetic field of the support rail for the drive, which is also to be assigned to both rails. For reasons of avoiding losses, the support field should, as mentioned, be largely unchangeable in the direction of movement. To generate thrust, elements are therefore used in the area of the underside of the rails that lead to a superimposed field wave due to field modification. The latter can be used in combination with a suitable winding arrangement in the sense of a linear drive for the formation of propulsion. Both the form of a long stator drive in the case of stationary winding and power supply and the dual form of the short stator drive are possible. In the latter, the coil arrangement is connected to the vehicle. An arrangement generating the rail field wave consists of the so-called field modulators. These are assigned to the vehicle in the first case, while in the second case they are used stationary. The longitudinal position of the field modulators determines the pole pitch of the field wave and must match the selected pitch of the winding. According to FIG. 6a is divided into three Drawn the designated cross-section winding Wi and corresponds to a two-strand construction. In this long stator variant, coils of strand I lying next to one another with the same pole pitch τ are lined up in one plane in the middle region, as shown in FIG. 6c, and are connected in series in such a way that the two adjacent coil parts carry the same current direction. The same applies to the two outer rows of coils, which belong to the second winding phase II and carry the same currents at the same place. They are arranged offset by half a pole pitch in relation to the first strand. The in Figures 6 a and 6 b subscribed Modulato relemente consist of permanent magnets which are spaced a pole pitch alternately amplify the field (Fig. 6a) or weakening (Fig. 6b). By choosing different dimensions of the reinforcing and the weakening magnets, a contribution to the stable levitation technique can be made. The proposed magnet dimensions are selected so that the magnet width b _OV of Mov is approximately the same size as the pole pitch b _{M of} the rail in the supporting modulator arrangement. This ensures a minimum of lateral force and a maximum of load capacity. A smaller width b _OS (approximately 0.5 b _M ) is selected for the field-weakening modulator elements Mos and it is also assumed that three elements with a somewhat reduced magnet height are used. The choice of the narrower magnets Mos creates a laterally stabilizing force component, whereby it can also be seen that a negative load-bearing capacity component is produced. The latter results in the selected dimensioning as a whole (in terms of its amount) smaller than the positive load bearing component according to FIG. 6a. This ensures that the drive area makes a contribution to the load capacity (with low instability) and additionally increases the lateral force. Similar to the lateral force element according to FIGS. 5b and 5c, the proportion of the load-bearing capacity (tensile force) is unstable and must be stabilized by an additional proportion of rigidity in the repelling load-bearing capacity.

Für eine Kurzstatorlösung des Linearantriebs ergibt sich die in Fig. 7 dargestellte Anordnung des magnetischen Kreises. Er besteht aus der Stützschienenanordnung S1 und der darunter liegenden Modulatoranordnung Mo. Letztere ist im Querschnitt ähnlich wie S1 aus P-Magneten M' und Sammlerteilen G' aufgebaut und weist verstärkende und schwächende Elemente in wechselnder Reihenfolge auf. Sie bestimmen mit ihrem Längsabstand τ die Wel lenlänge der stationären Feldwelle. Als besonders zweckmäßig gilt in diesem Zusammenhang, daß an den Stellen der Fahrstrecke, wo größere Schub- oder Bremskräfte benötigt werden, durch Wahl stärkerer Permanentmagnete M' in den Modulatoren die Amplitude der B-Welle im Spaltraum erhöht werden kann. Permanentmagneten bestimmter Stärke können im übri gen, ganz ähnlich wie oben für die Stützschiene bereits beschrieben, durch verschieden starke Materialanteile M1 und M2 mit unterschiedlicher Remanenzinduktion ausgeführt werden.The arrangement of the magnetic circuit shown in FIG. 7 results for a short stator solution of the linear drive. It consists of the support rail arrangement S1 and the modulator arrangement Mo underneath. The cross section, similar to S1, is made up of P magnets M 'and collector parts G' and has reinforcing and weakening elements in alternating order. With their longitudinal distance τ they determine the shaft length of the stationary field wave. It is particularly expedient in this context that the amplitude of the B wave in the gap space can be increased at the points on the route where greater thrust or braking forces are required by selecting stronger permanent magnets M 'in the modulators. Permanent magnets of a certain strength can also be carried out, in a manner similar to that already described above for the support rail, by differently strong material portions M1 and M2 with different remanent induction.

Fig. 8 zeigt die dem Schienenbild 7 entsprechende Anordnung im Querschnitt mit der im Spaltbereich angeordneten Wicklung Wi, den Modulatoren Mo und der oberseitigen Stützvor richtung S2. Die Wicklung Wi ist auf einem Wicklungsträger TW aufgebracht, der wiederum mit der Stützkonstruktion S2 verbunden ist. Ähnlich wie im Bild 6c ist die Wicklung Wi zweisträngig in ebener Form mit nebeneinander liegenden Spulen besonders flach ausgeführt und mit minimalem Spalt zu den Modulatoren orientiert. Da die Stromzuführung über das Fahrzeug zu erfolgen hat, wird für größere Leistungen dort die Frequenzanpassung mit Hilfe eines Frequenzumrichters Fu vorgenommen. Es ist vorteilhaft, daß anders als im Falle der Langstatorwicklung, die Ermittlung der erforderlichen Stromrichtung über eine Pollageerfas sung direkt vom Fahrzeug aus erfolgen kann. Sie wird mit Hilfe des Sensors Se von der Posi tion der Modulatoren abgeleitet. Für die Stromübertragung kommen bekannte Verfahren - wie etwa Schleifkontaktübertragung bis hin zur induktiven Stromübertragung mit Hilfe offener Magnetkreise - in Betracht. Fig. 8 shows the arrangement corresponding to the rail picture 7 in cross section with the winding Wi arranged in the gap area, the modulators Mo and the top support device S2. The winding Wi is applied to a winding support TW, which in turn is connected to the support structure S2. Similar to Fig. 6c, the Wi winding is double-stranded in a flat form with coils lying next to one another, is particularly flat and is oriented towards the modulators with a minimal gap. Since the power supply has to take place via the vehicle, the frequency adjustment is carried out there with the aid of a frequency converter Fu for larger outputs. It is advantageous that, unlike in the case of the long stator winding, the determination of the required current direction can be carried out directly from the vehicle via a pollage detection. It is derived from the position of the modulators using sensor Se. Known methods - such as sliding contact transmission through to inductive current transmission with the help of open magnetic circuits - are suitable for the transmission of electricity.

In Fig. 8 ist links der Mittellinie anstelle der Wicklung die Seitenstabilisierung aktiver Art mit den Doppelspulen Sz und einem Eisenrückschluß gezeichnet, die Spulen der Schiene S1 mit kleinem Spalt zugewendet. Für praktische Anwendungen ist mit einem Längenverhältnis Sei tenstabilisator zu Linearmotor von etwa 1 : 3 zu rechnen. Eine möglichst weitgehende Nutzung der Fahrzeuglänge zur magnetischen Interaktion dient der Erzielung günstiger Auslegungs- und Betriebsmerkmale, (z. B. Wirkungsgrad).In Fig. 8, to the left of the center line, instead of the winding, the active-side stabilization with the double coils Sz and an iron yoke is drawn, the coils facing the rail S1 with a small gap. For practical applications, an aspect ratio of side stabilizer to linear motor of approximately 1: 3 can be expected. The greatest possible use of the vehicle length for magnetic interaction serves to achieve favorable design and operating characteristics (e.g. efficiency).

Die in Fig. 8 gewählte Formgebung von Fahrzeug- und Fahrwegteilen ist als Beispiel gedacht und modifizierbar. Das vertikale Fahrwegteil Fw dient der Befestigung von S1 und Mo und übernimmt mit der oberhalb dem Tragteil TE angeordneten horizontalen Erweiterung H eine mechanische Schutzfunktion für die magnetisch aktive Schiene (Überdachung im Bereich der gesamten Schienenseite).The shape of vehicle and guideway parts selected in FIG. 8 is intended as an example and can be modified. The vertical track section Fw is used to fasten S1 and Mo and, with the horizontal extension H arranged above the support section TE, performs a mechanical protective function for the magnetically active rail (roofing in the area of the entire rail side).

Der Fahrzeugkörper selbst ist breiter als der Mittelwert des Schienenabstands.The vehicle body itself is wider than the average of the rail spacing.

Claims

1. Non-contact magnetic support device between two partner elements with predominantly repulsive force effect,

1. wherein a first support partner (S1) contains an embossed magnetic field that is largely uniform for transport and / or storage tasks in one direction, while it changes greatly in the transverse direction and
2. wherein the second support partner (S2) consists of superconducting solid material and / or permanent magnets,

characterized in that

1. the first magnetic support partner (S1) consists of at least two pole areas and its magnetic axis is oriented transversely to the direction of movement and to the support force, flow guidance through ferromagnetic material being provided at the pole edges,
2. the height (l _M ) of the first support partner is selected to be at least equal to the pole width (b _M ) of a pole region,
3. the magnetization of the first support partner takes place by means of permanent magnets, the width of which is 70% to 80% of the pole width (b _M ) and which is selected to be approximately ten times greater than the desired floating height (h _S ),
4. Additional elements blocking or closing the magnetic circuit are provided on the underside of the first support partner.

2. Magnetic support device according to claim 1, characterized in that

1. the average width of the superconductors (SL) is chosen to be larger than a pole width (b _M ),
2. the superconductors are cooled below the transition temperature in a largely field-free state outside the field of the first support partner.

3. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that

1. the top of the first support partner (S1) is designed beveled
2. and the arrangement of the superconductors (SL) is rotated at an appropriate angle.

4. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that

1. the slope of the first and second support partner is symmetrical to the center of the arrangement.

5. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that

1. at least a part of the load capacities on the top of the first support partner (S1) is developed by repulsive forces generating permanent magnets (P), the excitation of the permanent magnets being approximately the same size as that of the first support partner (S1)
2. and the permanent magnets (P) with horizontal magnetization in the middle between the soft iron parts of the support order are provided.

6. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that

- Parts of the first support partner (S1) with the same structure are used as support rails, the connection points of which have an expansion gap.

7. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that in the connection area of the support rails, the ferromagnetic rail parts with a Overlap (δ) are executed, which is greater than the maximum expansion joint.

8. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that a blocking magnet (M3) with high Remanenzindukti on and approximately the extent of a pole width (b _M ) is used in the area of soft iron parts when using the support rail.

9. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that the two-pole field area of the support rail over part of the vehicle length Double coil arrangement (Sz) faces on the vehicle side, via a current rain lung (R) z. B. is position-dependent with currents and ver with the support elements (S1) is bound.

10. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that the double coil arrangement (Sz) on the underside of the rail with a ferroma on one side magnetic inference element (Fe) is combined.

11. Magnetic support device according to the above claims, characterized in that the double coil unit (Sz) additionally with permanent magnets (Ms) in a field-reinforcing form is equipped.

12. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that if the first support partner (S1) is used on both sides in the area of the underside using field influencing elements (Mov, Mos) the magnetic field a field wave in direction of motion tion is superimposed, the pole pitch coincides with the pitch of a coil arrangement Right.

13. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that for strengthening the field wave modulator elements (Mov, Mos), which are equipped with permanent magnets are or consist of such, are used.

14. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that the selected width of the modulator elements (Mov, Mos) in the case of a long stator drive for amplification kending modulators (Mov) and debilitating modulators (Mos) is not the same size and the elements with the support device (S2) are connected.

15. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that the modulator elements (Mo) are designed for short stator design in collector form and ih re length is about the same size as the length of the space.

16. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that the permanent magnets (Mo) used to generate the field wave in the large areas Thrust requirement or large braking forces Magnetic material with high residual flux densities have and in areas of small shear magnetic material with small remanence values be applied.

17. Magnetic support and propulsion device according to the above claims, characterized in that for a two-pole rail arrangement, a two-strand traveling field winding (Wi) in ebe ner version of the coils is used, the windings of one strand (I) the middle pole and the Windings of the second strand (II) are made in the same pitch as the side half-poles are assigned, and the offset of the coils of both strands of half a pole pitch (τ) ent speaks, whereby the feeding currents are electrically 90 ° out of phase.