DE2035840A1 - Elektromagnetische Schwebeführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh, auf eine elektromagnetische Schwebeführung für einen zu bewegenden Körper, insbesondere für ein, schnelles Fahrzeug, der durch mindestens einen Gleichstrommagneten in Schwebe gehalten ist, dem eine entlang einer Be-. .: wegungsbahn montierte ferromagnetische Schiene in einem regeln baren Abstand als Rückschlußkörper zugeordnet ist«

Zur magnetischen Schwebeführung ist es bekannt, ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von Gleichstrommagneten zu versehen, die zu langen Bändern aneinandergereiht sind und mit am Bahnkörper angeordneten ferromagnetischen Schienen zusammenwirken. Damit die Führung des Fahrzeuges nach allen Raumrichtungen gesichert werden kann, sind zusätzlich zu Bändern von Tragmagneten zum Ausgleich der Schwerkraft Bänder von Führungsmagneten am Fahrzeug und seitliche Führungsschienen auf der Strecke angeordnet. Dadurch lassen sich Flieh- und Seitenkräfte in Streckenkrümmungen und -geraden ausgleichen. ''■''■. · .

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Bei einer schnellen Bewegung von Körpern, die elektromagnetisch in Schwebe gehalten werden, treten Bremskräfte durch in der Schiene induzierte Wirbelströme aufο Es ist bekannt, daß diese Verluste dadurch kleingehalten werden können, daß man die Schiene aus dünnen, verlustarmen Blechen zusammensetzt.

Es ist auch schon bekannt, die Schiene aus übereinander geschichteten Gußeisenplatten mit geringem spezifischen elektrischen Leitwert und geringer magnetischer Permeabilität herzu--

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stellen, um die Wirbelstrombildung kleinzuhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bremskraft ohne Anwendung einer kostspieligen Lamellierung oder Verwendung von ferromagnetischem Material mit geringer !leitfähigkeit (z.B. Ferrit) herabzusetzen. Die Lösung besteht bei einer elektromagnetischen Schwebeführung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß die Polfächen des Kerns und des Rückschlußkörpers des Gleichstrommagneten durch schmale und in Bewegungsrichtung lange Flächen gebildet sind. Auf diese Weise wird eine ' wesentliche Herabsetzung der durch die Wirbelströme hervorgerufenen Bremskraft allein durch die Formgebung des Gleichstrom™ magneten erzielt. Durch die Verwendung eines langen, schmalen Gleichstrommagneten treten bei gleichförmiger Bewegung Wirbel des elektrischen Feldes nur an den Enden auf, so daß gegenüber der bekannten Ausführung nur in Gebieten nahe den Enden der Magnetanordnung Wirbelströme induziert werden, womit die Bremskraft von der Länge der Polflächen des Gleichstrommagneten unabhängig wird« Zwar verringert sich die Tragkraft linear mit einer Verkleinerung der Breite der Polflächen, die Bremskraft nimmt jedoch quadratisch mit einer Verkleinerung der Breite der Polflächen ab.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht einer elektromagnetischen Schwebeführung .in schematischer Darstellung und Fig. 2a, b eine andere Ausgestaltung des Gleichstrommagneten' in Auf- und Grundriß.

An einem Fahrzeug 1 ist zur Schwebeführung mindestens ein \"'^vY Tragmagnet angeordnet, der als Gleichstrommagnet2 ausge- ^Λ bildet ist, dem in einem regelbaren Abstand" eine entlang einer Bewegungsbahn montierte ferromagnetische .Schiene. 3 als Rückschlußkörper zugeordnet ist. Die Halterung des Gleichstrommagneten 2 und der Schiene 3 ist nicht näher gezeigt. Der Gleichstrommagnet 2 besitzt Spulen 6,;die von einem Generator 10'

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über eins Gleichrichteranordnung 11 gespeist werden.. Der Generator 10 ist auf dem Fahrzeug 1 angeordnet und wird von einer Kraftmaschine 12 angetrieben. Durch eine Regeleinrichtung 7 wird der Strom in den Spulen 6 derart geregelt; daß stets ein vorbestircmter Abstand von der Schiene eingehalten wird. Hierzu ist dem Gleichstrommagneten 2 ein Fühler 8, z.B. ein magnetfeldabhängiger Widerstand, insbesondere ein Hallgenerator, zugeordnet, der abhängig von dem Abstand .zwischen Magnet 2 und Schiene.. 3 unterschiedliche Steuerspannungen an seinen Ausgangsklemmen zur Abstandsregelung abgibt.

Im Gleichstrommagneten 2 verläuft der magnetische Kraftfluß quer zur Fahrtrichtung s. Bei der erfindungsgemäßen Schwebeführung sind die Polflächen 5 des Kerns 4 und des Rückschlußkörpers 3 des Gleichstrommagneten durch schmale und in Bewegungsrichtung s lange Flächen gebildet. Es ist also die Länge 1 der Polflächen wesentlich größer, beispielsweise fünfzigmal größer als die Breite b der Polflächen der Schiene 3. Hach einer bevorzugten Ausbildung ist die Polfläche sechshundertmal größer als deren Breite b. Dabei ist bei einer Länge 1 des Magneten von 30m die Breite b = 2,5 cm. Nimmt man einen Luftspalt-'" = 1 cm an, so genügt für die Schiene eine Breite von etwa 10 cm. Bei einer Induktion von 0,5 T und einer Geschwindigkeit von 400 km pro Stunde beträgt dabei die Bremskraft nur noch 2$ der Tragkraft .

Vorzugsweise ist die Breite b des Kerns 4> des Rückschlußkörpers 3 und der Polflächen 5 zumindest annähernd gleich bemessen.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist es vorteilhaft, bei einer U-förmigen Ausbildung des Kerns 4 des Gleichstrommagneten 2 auoh die Schiene 3 als U-förmig profilierten, zumindest annähernd spiegelbildlich zum Gleichstrommagneten angeordneten Körper auszubilden. Dadurch wird bej Verwendung des Gleichstrommagneten als Tragmagnet zugleich eine stabilisierende Y/irkung gegen seitliche . Verschiebungen erzielt.

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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der-Gleichstrommagnet mit mehreren in Bewegungsrichtung s aneinandergereihten Einsselspulen 6 versehen (Eig_o 2a_sb)_!, wobei der Kern 4 an seinen beiden Schenkeln mit geschlossenen Nuten 13 versehen, ist _s. in ₍welche die Einzelspulen 6a₉ 6"b eingelegt sind» Durch die Unterteilung des langgestreckten Magneten werden d-ie Induktivitäten der Spulen 6 herabgesetzt, was bei der Regelung sehr vorteilhaft ist β Zweckmäßigerweise sind die"Nuten 13 durch Nutkeile 13a od.dgl. geschlossen ausgebildete Dadurch wird das Einbringen der Spulen erleichtert„ lach einer anderen Ausgestaltung ist der Gleichstrommagnet 2 aus mehreren mit Einzelspulen 6a, 6b versehenen Seilkernen 4a₅ 4"b so zusammengesetzt ₉ daß die Trennfugen 14 in den Polflächen 5 keinen wirksamen Luftspalt.bilden;.. Auf diese Weise verhalten sich die aneinandergereihten Teil- kerne 4a ₉ 4b nach auBen zumindest annähernd wie ein einziger -Gleichstrommagnet« Ungleichmäßigkeiten werden nach einer Weiterbildung der Erfindung durch Zusatzwicklungen" 15 über den in den Nuten 15 angeordneten Spulenteilen ausgeglichene

2 Figuren · ■. - " -

7 Patentansprüche " ■ -

Claims (5)

-5 - -■■*" VPA 70/3173 Patentansprüche

1.] Elektromagnetische Sehwebeführung für einen zu bewegenden Körper, insbesondere für ein schnelles Fahrzeug, der durch mindestens einen Grleichstrommagneten in Schv?ebe gehalten ist, dem eine entlang einer Bewegungsbahn montierte ferromagnetische Schiene in einem regelbaren 'Abstand als Eück« schlußkörper zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet j daß die Polflächen (5) des Kerns (4) "und des Rückschlußkörpers (3) des Gleichstrommagnet«! (2) 'durch schmale und in Be= wegungsrichtung (s) lange Flächen gebildet sinä_Q *

2. Schwebeführung nach Anspraeh 1_? dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Länge (l) der PoIfläcben (5) mindestens fünfzigmal größer ist als die Breite (b) der Polflächen (5).

3. Schwebeführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer U-förmigen Ausbildung des Kerns (4) . des Gleichstrommagneten (2) auch die Schiene (3) als U-förmig profilierter, zumindest annähernd spiegelbildlich !sum Grleichstrommagneten angeordneter Körper ausgebildet ist ο

4. Schwebeführung nach Ansprach 1₉ dadurch gekennzeichnet „ daß Λ der Gleichstrommagnet (2) mit mehreren in Bewegungsrichtung aneinandergereihten Einzelspulen (6) versehen ist₉ die in geschlossenen Nuten (13) angeordnet sindo

5. Schwebeführung nach Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommagnet (2) aus mehreren mit Sinselspulen (6a, 6b) versehenen leilkernen (4a»". 4b) so zusämmengesetist ist, daß Trennfugen (14) in den Polflächen (5) keine samen luftspalte bilden, '

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6» Schwebeführung nach Ansprach 4 oder 5_S dadurch gekennzeich.net, •daß über den in den Hüten (1-3) untergebrachten Spulenteilen Zusatzwicklungen (15) angeordnet sind,,

7© Schwebeführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Breite (b) des Kerns (4), des Rückschlußkörpers (5) und der Polflächen (5) zumindest annähernd gleich bemessen ist₀ ■ .

L e e r s e i t e