DE2100839A1 - Durch magnetische Kräfte entlang einer Tragbahn geführtes und im Schwebezustand gehaltenes Fahrzeug - Google Patents
Durch magnetische Kräfte entlang einer Tragbahn geführtes und im Schwebezustand gehaltenes FahrzeugInfo
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Description
MAX BAERMANN 5O6bensbergbezirkköln 8.I.I97I
Scha/Lg 240/71
TELEFON 3051 TELEX 8878430
Durch, magnetische Kräfte entlang einer Tragbahn geführtes und im Schwebezustand
gehaltenes Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein durch magnetische Kräfte entlang einer Tragbahn geführtes und im Schwebezustand gehaltenes
Fahrzeug unter Ausnutzung der abstoßenden Kräfte von Dauermagneten,
welche am Fahrzeug und auf der Tragbahn so angebracht sind, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, die in Fahrtrichtung
verlaufen und quer zur Fahrtrichtung in ihrer Polarität wechseln.
In der letzten Zeit sind umfangreiche Bemühungen im Gange, bodengebundene Personen- und/oder Güterbefbrderungsmxttel so ™
weiter zu entwickeln, daß sie den Lufttransportmitteln Konkurrenz
zu bieten vermögen. Diese Bemühungen können nur dann erfolgreich sein, wenn es gelingt, solche bodengebundenen Beförderungsmittel
zu schaffen, die bei höherer Sicherheit und wesentlich besserem Komfort unabhängig von den Witterungsbedxngungen
hohe Reisegeschwindigkeiten bei geringem Geräuschpegel entwickeln. Diese Bedingungen lassen sich vorteilhaft bei frexschwebenden
Fahrzeugen mit magnetisch oder induktiv wirkenden Kräften erzielen.
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Es ist bereits bekannt geworden, Fahrzeuge und Züge entlang einer Tragbahn mittels Luftkissen im Schwebezustand zu halten.
Die Tragbahn wird hierbei in einer gewissen Höhe durch Pfeiler über dem Erdboden getragen und besteht meistens aus Beton.
Die durch das Luftkissen erzeugten, tragenden Kräfte wirken zwischen der Tragbahn und dem gegenüberstehenden Boden und
seitlichen Begrenzungsflächen des Fahrzeugs. Die nach diesem Prinzip im Schwebezustand gehaltenen Fahrzeuge
weisen eine verhältnismäßig geringe Stabilität auf. Eine gute und schnell wirkende Seitenstabilisierung ist bei diesem
Prinzip schwierig zu erreichen; darüber hinaus ist der Geräuschpegel
hoch.
Es sind auch bereits entlang einer Tragbahn berührungslos geführte Fahrzeuge beschrieben worden, bei denen die Bahn aus
einem magnetisch gut leitenden Werkstoff besteht und am Fahrzeug Elektromagnete angebracht sind, durch welche das Fahrzeug unter
Ausnutzung von Anziehungskräften entlang der Bahn mit dazwischen
liegendem Luftspalt getragen wird.
Bei diesen magnetischen Schwebezügen ist zur Erregung der Magnete ein verhältnismäßig hoher Energiebedarf erforderlich,
um die benötigten, starken, magnetischen Anziehungskräfte zu
erreichen. Außerdem muß ein relativ kleiner und in seiner Länge nahezu konstanter Luftspalt eingehalten werden. Abgesehen
Amrron den hierfür erforderlichen Steuerungseinrichtungen müssen
die den Luftspalt begrenzenden ferromagnetischen Flächen
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exakt plan bearbeitet sein, was insbesondere bei den Flächen
der Tragbahn mit hohen Herstellungskosten verbunden ist. Darüber hinaus müssen diese Flächen so ausgebildet sein und aus
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b pst ^h p*n
einem solchen Werkstoff xbzksxhbr, daß die Bildung von Wirbelströmen
und Hystereseverluste vermieden werden.
Es wurde auch bereits untersucht, supraleitende Magnete für das Schweben solcher Züge zu verwenden. Hierbei ist es ein
großes Problem, auf der gesamten Fahrstrecke die Supraleitung bei den erforderlichen sehr niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Es ist daher ein großer Isolations- und entsprechender Kostenaufwand erforderlich.
Ferner wurde eine Transporteinrichtung zur Beförderung von kleinen Gegenständen bekannt, bei welcher ein fortschreitendes,
elektromagnetisches Feld, welches durch an einer Führungsbahn angebrachte Elektromagnete erzeugt wird, vorgesehen ist, das
die Aufhebung der Reibung zwischen dem Fahrzeug und dessen Bahn bezweckt. Dieses Feld, das durch intermittierenden Gleichoder
Wechselstrom erzeugt wird, wirkt induzierend auf das aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Fahrzeug ein,
derart, daß eine Abstoßung zwischen den Magneten der Führungsbahn und dem Fahrsseug eintritt, so daß letzteres bei seiner
Fortbewegung in der Schwebe gehalten wird.
Es ist auch bereits ein spurschienengebundenes, elektromagnetisches
Schwebefahrzeug bekannt geworden, bei welchem unter dem
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Fahrzeugboden Elektromagnete angebracht sind. Diesen Elektromagneten
stehen an den Außenseiten der Eisenbahnschienen, insbesondere
in jedem Feld zwischen den Schwellen, weitere Elektromagnete gegenüber. Die Magnete am Fahrzeug wie auch am
Schienenkörper werden derart erregt, daß ihre Polflächen gleichnamige Pole aufweisen, so daß sie sich abstoßen, wodurch das
Fahrzeug im Schwebezustand gehalten wird. Zur Führung des Fahrzeugs
^gegen seitliche Auslenkung ist eine Spurschiene vorgesehen,
an deren Seitenflächen am Fahrzeugboden angebrachte Spurrollen während der Fortbewegung des Fahrzeugs entlanggleiten
oder -rollen.
Diese Vorschläge erfordern die Anbringung einer großen Anzahl von Elektromagneten entlang der gesamten Strecke, was einen
erheblichen Kostenaufwand verursacht. Außerdem ist zur Erregung der Magnete ein hoher Energiebedarf notwendig.
Demgegenüber beruht die vorliegende Erfindung darauf, die abstoßenden
Kräfte von Dauermagneten auszunutzen, um ein Fahrzeug bzw. einen Zug im Schwebezustand entlang einer Tragbahn zu
halten. Bekanntlich befinden sich zwei mit glechnamigen Polen gegenüberstehende Dauermagnete in einem labilen Gleichgewicht.
Ein magnetisches Schweben mit Dauermagneten unter Ausnutzung ihrer abstoßenden Kräfte ist erst dann möglich, wenn man einen
Freiheitsgrad begrenzt.
Es sind z.B. magnetische Lagerungen für eine rotierende Welle bekannt geworden, bei denen Dauermagnetscheiben auf der Welle
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befestigt sind, denen feststehende Dauermagnete mit dazwischen
liegendem Luftspalt gegenüberstehen. Diese Magnete sind so magnetisiert, daß sich jweils gleichnamige Pole gegenüberstehen,
so daß abstoßende Tragkräfte vorhanden sind. Die Welle muß jedoch gegen seitliche Auslenkung geführt sein, was durch
mechanische oder elektromagnetische Mittel, deren Regelung
durch eine Induktivitätsänderung von Spulen vrgenommen wird, _,
erfolgen kann, so daß eine völlig reibungslose Lagerung erzielbar ist.
Man hat auch bereits für Versuchs- und Demonstrationszwecke ein
kleines Fahrzeug gebaut, das durch an seiner Unterseite angebrachte Daueumagnete über einer Magnetspur schwebt, welche/
ebenfalls aus Dauermagneten zusammengesetzt ist, derart, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen. Dieses Fahrzeug ist
gegen seitliches Verschieben mit Hilfe von Rollen gesichert, die einer mittleren Führungsbahn gegenüberstehend angeordnet sind. ^m
Diese Rollen gleiten oder rollen während der Fortbewegung des Fahrzeugs an den Seitenwänden der Führungsbahn entlang und
halten das Fahrzeug in der Spur.
Die Vorschläge, durch magnetische Kräfte ein Fahrzeug im Schwebezustand zu halten, sind bisher über das Versuchsstadium
nicht hinausgelangt und konnten noch keinen Eingang in die Praxis finden.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen technisch durchführbaren, wirtschaftlichen Schwebezustand von Fahrzeugen, welche zur Personen-
und/oder Güterbeförderung dienen, entlang einer Tragbahn unter
Ausnutzung der abstoßenden Kräfte von Dauermagneten zu ermöglichen, eine stabile Führung des Fahrzeugs unter Vermeidung
jeglicher Berührung an den Bahnteilen zu garantieren und große Lasten bei relativ geringen Querkräften, d.h. Seitenkräften
senkrecht zur Fahrtrichtung,zu tragen. Es wurde hietobei erkannt, daß die Querkräfte möglichst klein
gehalten werden können, wenn der Abstand zwischen den Nord- und Südpolen der tragenden Magnete genügend groß gehalten wird,
andererseits aber eine zu starke Vergrößerung bzw. Verbreiterung dieses Abstandes eine Verkleinerung der für die Erzeugung der
Tragkraft nutzbaren Polfläche bedeutet.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, dieses Problem zu lösen. Diese Lösung besteht darin, daß der Polabstand a zwischen zwei
in Fahrtrichtung verlaufenden Polen entgegengesetzter Polarität der am Fahrzeug und auf der Tragbahn angebrachten Dauermagnete
größer, vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die für das Fahrzeug vorgesehene zulässige Seitenbewegung gewählt ist und
daß zum Zwecke der Stabilisierung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung
Stabilisierungsmittel wie z.B. elektromagnetisch wirkende Mittel, die durch Regelglieder, Abtastorgane oder
dgl. z.B. auf induktivem oder el#ktronischem Wege gesteuert
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werden, am Fahrzeug und der Tragbahn vorgesehen sind.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung gelingt es,
bei einer quer zur Fahrtrichtung auftretenden Verschiebung des Fahrzeugs die stark ansteigenden Seitenkräfte in tragbaren
Grenzen zu halten, um eine Stabilisierung in der Mittellage durch elektromagnetisch wirkende Mittel mit relativ kleinem Energieaufwand
sicherzustellen und hohe Tragkräfte mit Hilfe der Dauermagnete zu erreichen. Mit einer derartigen Magnetanordnung gemäß
der Erfindung werden Tragkräfte von mehr als 0,5 t/m Magnetfläche bei einer Schwebehöhe von ca. 8-10 mm erreicht.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird man die Dauermagnete so auf
der Tragbahn und auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugs anordnen, daß eine ungerade Anzahl von Polen, jedoch wenigstens
drei in Fahrtrichtung verlaufende Pole, die quer zur Fahrtrichtung abwechselnde Polarität aufweisen, vorhanden sind. Bei einer
derartigen Magnetanordnung liegen an den Außenseiten jeweils
Nordpole oder Südpale. Die Breite der außenliegenden Pole beträgt hierbei in vorteilhafter Weise die Hälfte der Breite der
innenliegenden Pole. Durch diese Ausbildung werden kleine Streuverluste erreicht.
Um das Kippmoment klein zu halten und damit eine möglichst stabile horizontale Lage des Fahrzeugs zu erreichen, sind die
Dauermagnete an den Längsseiten des Fahrzeugs und der dem Fahrzeug
gegenüberliegenden Tragbahn so angeordnet, daß sie
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mögliehst weit von der mittleren Längsachse des Fahrzeugs
entfernt liegen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, bei
der erreicht wird, daß die an den Längsseiten des Fahrzeugs angeordneten Dauermagnete mögliehst weit von der mittleren
Längsachse des Fahrzeugs entfernt liegen, kann die mit Dauermagneten versehene Tragbahn in mehrere übereinander angeordnete
Bahnen unterteilt werden, um einerseits die Tragkraft zu erhöhen und andererseits eine stabilere Gleichgewichtslage zu
erreichen. Zu diesem Zweck sind die Stützpfeiler auf jeder Seite mit beispielsweise zwei übereinander angeordneten Tragarmen
versehen, welche die Bahnen tragen, die mit den Dauermagneten
belegt sind. Das Fahrzeug ist unterhalb des Fahrzeugbodens mit entsprechend geformten Armen versehen, die eine zu den
seitlichen Bahnen parallel liegende Fläche bilden, auf der die Gegenmagnete angebracht sind. Die seitlich an den Stützpfeilern
übereinander angeordneten Bahnen sind durch Abdeckungsteile
so überdeckt, daß sie gegen Witterungseinflüsse, wie z.B. Schnee und Eis, und gegen Verschmutzungen geschützt sind.
In vorteilhafter Weise wird man diese Abdeckungsteile, oder wenn
keine Abdeckungsteile vorhanden sind, die Tragbahn selbst mit Heizelementen versehen, die eine Eisbildung verhindern.
Um die Tragkräfte noch weiter zu erhöhen oder bei den erzielten
Tragkräften weniger an Magnetmaterial aufwenden zu müssen
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sind die Dauermagnete auf Flächenelementen aus ferromagnetischem
Werkstoff, der als Eisenrückschluß dient, angeordnet. Diese vorgefertigten Flächenelemente werden auf der z.B. aus Stahlbeton
bestehenden Tragbahn aneinandergereiht und befestigt. Auf diese Weise wird auch eine wirtschaftliche Montage der
Elemente auf derTragbahn erreicht. Die einen Eisenrückschluß
aufweisenden Dauermagnete sind auch an der Unterseite des Fahrzeugs so montiert, daß sie gleichnamigen Polen der auf der Bahn
befindlichen Dauermagnete gegenüberstehen.
Eine weitere Erhöhung der Tragkraft wird dann erzielt, wenn zwischen den tragenden Dauermagneten mit in Fahrtrichtung verlaufenden
Polen ungleichnamiger Polarität Zusatzmagnete angeordnet werden, die quer zur Fahrtrichtung magnetisiert sind,
derart, daß gleiche Pole der Zusatzmagnete an gleichen Polen der in Fahrtrichtung verlaufenden Pole liegen. Die Zusatzmagnete
weisen vorzugsweise eine höhere Koerzitivfeidstärke als die tragenden Dauermagnete auf. Ohne diese Zusatzmagnete, die auch
am Fahrzeug vorhanden sind, werden die Streuverluste unter Last sehr groß.
Der Abstand bzw. der Luftspalt zwischen den am Fahrzeug und der Tragbahn angebrachten Magnete verändert sich mit der zu tragenden
Last oder bei einer ungleichmäßigen Belastung des Fahrzeugs. Um unabhängig von der Belastung stets einen gleichmäßigen Luftspalt
einhalten zu können, sind aa der Unterseite des Fahrzeugs neben den fest angeordneten Dauermagneten senkrecht zur
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Tragbahnebene bewegliche Dauermagnete angebracht, die vorzugsweise
durch hydraulische Betätigungsmittel in der Höhe verstellbar sind und entsprechend der jeweiligen Fahrzeugbelastung
eine selbsttätige Verstellung über Regelorgane z.B. auf induktivem oder mechanischem Wege bewirken.
Neben der Verwendung von gesinterten Dauermagneten können auch in vorteilhafter Weise Dauermagnete, die aus einem Dauermagnetpulver
und einem Bindemittel bestehen, Anwendung finden. Obwohl bei derartigen Dauermagneten das Volumen des wirksamen
Dauermagnetwerkstoffes durch das Bindemittel reduziert wird,
hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß trotzdem noch eine durchaus günstige und ausreichende Tragkraft erzielt werden
kann.
Für den vorliegenden Zweck sind besonders Dauermagnetwerkstoffe
mit hoher Koerzitivfeidstärke geeignet, wie sie z.B. anisotropes
Strontiumferrit, Bariumferrit oder Mangan-Aluminium aufweisen. Als Bindemittel können sowohl thermo- als auch duroplastische
Kunststoffe oder Gummi Verwendung finden, in welchem der pulverförmige
Dauermagnetwerkstoff eingebettet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend genannten Dauermagnetwerkstoffe
und Bindemittel eingeschränkt.
Es besteht auch die Möglichkeit, die pulverförmigen Dauermagnetwerkstoffe
direkt in den Beton einzubetten.
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In an sich bekannter Weise kann die Mischung aus Bindemittel und anisotropem Dauermagnetwerkstoff während der Erhärtung
des Bindemittels auf mechanischem oder magnetischem Wege so ausgerichtet werden, daß die bevorzugten Achsen der Magnetisierung
der Dauermagnetteilchen bei den tragenden Dauermagneten senkrecht zur Ebene der Tragbahn verlaufen und bei den Zusatzmagneten
die bevorzugten Achsen der Magnetisierung quer zur Fahrtrichtung verlaufen. (/Λ
Wie bereits eingangs erwähnt, ist es für die Schaffung eines duiich abstoßende Kräfte von Dauermagneten im Schwebezustand
gehaltenes Fahrzeug erforderlich, daß eine Stabilisierung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung erfolgt, die bisher durch am
Fahrzeugboden angebrachte Spurrollen, welche an einer mittleren Spurschiene abrollen, erreicht wurde. Diese Spurrollen sind
jedoch zur Erzielung von Höchstgeschwindigkeiten nicht geeignet.
Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindtmgsgemäß vorgeschlagen,
die Stabilisierung des Fahrzeugs berührungslos durchzuführen,
indem zu beiden Seiten der Tragbahn in Fahrtrichtung verlaufende Schienen aus ferromagnetischem, lameliiertem Werkstoff angebracht
sind, denen am Fahrzeug angebrachte Elektromagnetanordnungen und Selbstinduktionsspulen gegenüberstehen, wobei zur
Einhaltung der Mittellage des Fahrzeugs die Regelung des Erregerstromes der Elektromagnete durch eine mehr oder weniger
starke Änderung der Selbstinduktion bei seitlicher Verschiebung,
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d.h. Annäherung oder Entfernung der Selbstinduktionsspulen von der ferromagnetischenSchiene erfolgt. Hierbei ist es
möglich, über eine Brückenschaltung, in der die Selbstinduktionsspulen liegen, die seitliche Auslenkung des Fahrzeugs elektrisch
zu erfassen und das Fahrzeug über elektronische Regelglieder durch stärkere Anziehung der jeweiligen seitlich/
angebrachten Elektromagnetanordnung wieder in die Mittelstellung zu bringen.
Der Antrieb des Fahrzeugs kann durch an sich bekannte Antriebsmittel
wie z.B. durch Linearmotoren oder Turbinen vorgenommen werden.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Es zeigen:
Fig.1 einen Längsschnitt durch das auf der Tragbann im Schwebezustand
gehaltene Fahrzeug in schematischer Darstellung,
Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch die Dauermagnetanordnung
quer zur Fahrtrichtung,
Fig.3 eine Draufsicht auf die Dauermagnetanordnung,
Fig.4 eine senkrecht geschnittene Halbansicht, teilweise dargestellt, einer besonderen Ausführung der Erfindung.
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In der schematischen Darstellung gemäß Fig.1 wird die Tragbahn
in einer gewissen Höhe über dem Erdboden durch Stützpfeiler 2
gehalten. Die Tragbahn bildet mit den Stützpfeilern eine Einheit,
die z.B. aus Stahlbeton besteht. Die Tragbahn ist auf ihrer gesamten Oberfläche mit tragenden Dauermagneten 3 belegt. Hierbei
sind die Dauermagnete auf einer ferromagnetischen Platte 6
befestigt, welche als Rückschluß dient für die Kraftlinien, An der Unterseite 4 des Fahrzeugs 5 sind ebenfalls feststehende
Dauermagnete 3 auf einer ferromagnetischen Platte angebracht.
Die auf der Tragbahn und am Fahrzeug angeordneten Dauermagnete sind derart magnetisiert, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen,
die in Fahrtrichtung verlaufen und quer zur Fahrtrichtung in ihrer Polarität wechseln. Durch die sich mit gleichnamiger
Polarität gegenüberstehenden Dauermagnete werden abstoßende Kräfte hervorgerufen, diedas Fahrzeug im Schwebezustand halten.
Da sich der Luftspalt 1h zwischen den sich gegenüberstehenden
Dauermagneten mit der Belastung ändert, sind neben den feststehenden Dauermagneten 3 in der Höhe verstellbare Dauermagnet·
an der Unterseite des Fahrzeugs vorgesehen. Mit zunehmender Last oder bei ungleichmäßiger Belastung werden der Belastung
entsprechend die beweglichen Magnete 7 gehoben oder gesenkt, um einen Höhenausgleich zwischen Fahrzeug und Tragbahn zu erreichen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Heben und
Senken der beweglichen Magnete 7 hydraulisch vorgenommen, indem Zylinder 8 vorgesehen sind, in welchen der Kolben 9 über eine
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Kolbenstange 10, an welcher die beweglichen Magnete 7 befestigt
sind, die Magnete 7 absenkt. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Druckleitungen nicht dargestellt. Wird der hydraulische
Druck vermindert, so gehen die abgesenkten Magnete aufgrund der vorhandenen Abstoßungskräfte selbsttätig in ihre Ausgangsstellung
zurück. Die Verstelllung der beweglichen Dauermagnete wird entsprechend der jeweiligen Fahrzeugbelastung selbsttätig
über an sich bekannte Regelorgane vorgenommen.
Da sich das durch abstoßende Kräfte von Dauermagneten im Schwebezustand
gehaltene Fahrzeug 5 seitlich im la^bilen Zustand befindet, ist es erforderlich, das Fahrzeug gegen seitliche Verschiebung
zu stabilisieren. Um eine berührungslose Stabilisierung zu erreichen, sind an den beiden Seitenflächen 11 der
Tragbahn 1 in Fahrtrichtung verlaufende Schienen 12 angebracht, die aus ferromagnetischem, lamelliertem Werkstoff, z.B. aus
übereinandergeschichteten, gegeneinander isolierten Silizium-Eisenblechen, bestehen. Diesen ferromagnetischen Schienen 12
stehen Elektromagnetθ 13 gegenüber, die am Fahrzeug befestigt
sind. Durch eine geeignete Regeleinrichtung, auf die später noch eingehend eingegangen wird, wird der Erregerstrom der Elektromagnete
so geregelt, daß bei einer seitlichen Verschiebung nach der einen Seite der gegenüberliegende Elektromagnet entsprechend
stärker erregt wird und das Fahrzeug wieder in die Mittellage zieht.
Zur Stromversorgung des Fahrzeugs könnten unterhalb der Tragbahn
Zur Stromversorgung des Fahrzeugs könnten unterhalb der Tragbahn
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Stromschienen oder Fahrdrähte 15 angebracht werden. Diese
Anbringung ist bestmders vorteilhaft, da die Leiter gegen Witterungseinflüsse
geschützt liegen.
In Fig.2 ist die Dauermagnetanordnung, die auf der Tragbahn und
an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht ist, in vergrößerter Darstellung wiedergegeben. Die tragenden Dauermagnete 3 sind
senkrecht zur Ebene der Tragbahn magnetisiert und auf einer M Platte 6 aus ferromagnetischem Werkstoff befestigt. Die Pole der
Magnete sind durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet.
Wie aus der Zeichnung weiterhin ersichtlich ist, weisen die außenliegenden Dauermagnete die halbe Polbreite gegenüber den
innenliegenden Dauermagneten auf. Um die Streuung an den Außenseiten auf ein Mindestmaß herabzusetzen, weisen die außenliegenden
Magnete stets gleiche Polarität auf. In der vorliegenden Figur ist eine dreipolige Magnetanordnung dargestellt. »
Der Polabstand a zwischen zwei in Fahrtrichtung verlaufenden ^ Polen entgegengesetzter Polarität der am Fahrzeug und an der
Tragbahn angebrachten Dauermagnete ist mindestens doppelt so groß wie die für das Fahrzeug vorgesehene Seitenbewegung gewählt
ist. Bei einer zugelassenen maximalen Seitenbewegung von z.B. _+ 5 mm sollte der Polabstand a wenigstens / 20 mm betragen.
Zwischen den tragenden Dauermagneten 3 mi* in Fahrtrichtung
verlaufenden Polen sind Zusatzmagnete 16 angeordnet, die quer
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zur Fahrtrichtung magnetisiert sind, derart, daß gleiche Pole
der Zusatzmagnete stets an gleichen Polen der tragenden Magnete anliegen, wie aus der Zeichnung durch die eingetragenen
Buchstaben N und S hervorgeht. Die Polbreite dieser Zusatzmagnete ist etwa halb so groß wie die Höhe der tragenden Dauermagnete
3·
Durch diese vorteilhafte Ausbildung wird eine weitere Erhöhung der Tragkraft erreicht, weil de Streuung zwischen benachbarten
Polen entgegengesetzter Polarität der tragenden Magnete beträchtlich vermindert wird.
Die tragenden Dauermagnete 3 wie auch die Zusatzmagnete 16
können aus gesintertem Dauermagnetwerkstoff möglichst hoher Koerzitivfeidstärke bestehen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Dauermagnete
aus einer Mischung von thermoplastischem Bindemittel und pulverförmigem, hochkoerzitivem, anisotropem Strontiumferrit.
Als Dauermagnetwerkstoff ist auch anisotropes Bariumferrit oder Mangan-Aluminium beispielsweise geeignet. Es ist auch
jedes andere Magnetmaterial geeignet, sofern es eine möglichst hohe Koerzitivfeidstärke aufweist, da durch die sich gegenüberstehenden
glabhnamigen Pole entmagnetisierende Kräfte auftreten.
Da sich kunststoffgebundene Dauermagnete in einer größeren
Dick· schwieriger herstellen lassen, sind die Magnete aus einzelnen dünneren Bändern 17 zusammengesetzt, wie dies in
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Fig.2 angedeutet ist. Damit die -einzelnen Magnetbänder sich beim
Zusammensetzen selbsttätig ausrichten, ist jedes einzelne Magnetband mit einer der Zentrierung dienenden Erhöhung 18 und
Vertiefung 19 versehen.
Die Zusatzmagnete 16 sind vorzugsweise aus einem Magnetmaterial
hergestellt, das eine höhere Koerzitivfeidstärke aufweist als
die tragenden Dauermagnete 3. Die tragenden Magnete sind in W an sich bekannter Weise auf mechanischem oder magnetischem
Wege so ausgerichtet, daß ihre bevorzugten Achsen der Magnetisierung
der Dauermagnetteilchen senkrecht zur Ebene der Tragbahn verlaufen, während bei den Zusatzmagneten die Ausrichtung
so erfolgt ist, daß ihre bevorzugten Achsen der Magnetisierung quer zur Fahrtrichtung verlaufen.
Aus Fig.3 ist die Anordnung und Magnetisierung der tragenden
Dauermagnete 3 und der Zusatzmagnete 16 gut ersichtlich. j|
In dem in Fig.k vergrößert dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind die Stützpfeiler 2 auf jeder Seite mit zwei
übereinander angeordneten Tragbahnen 1 versehen, die mit den Dauermagneten 3 gemäß der in Fig.2 beschriebenen Dauermagnetanordnung
belegt sind. Das Fahrzeug 5 weist entsprechend geformte Arme 20 auf, die an ihrer der Tragbahn zugewandten
Fläche ebenfalls mit Dauermagneten 3 in gleicher Polanordnung versehen sind.
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Neben den fest angeordneten Dauermagneten, wie bereits in Fig.1
beschrieben, sind beweglich angeordnete, in der Höhe verstell-: bare Dauermagnete 7 zum Zwecke des Höhenausgleichs zwischen
Fahrzeug und Tragbahn vorhanden, welche hydraulisch durch einen im Zylinder 8 befindlichen Kolben 9 gesenkt werden können.
In dem Ausführungsbeispiel ist die linke Magnetanordnung abgesenkt, während sich die rechte Magnetanordnung im angehobenen
Zustand befindet.
Die mit den Dauermagneten 3 versehenen Tragbahnen 1 sind durch eine horizontale Abdeckung 21 gegen Vitterungseinflüsse oder
Verschmutzungen geschützt. An den äußeren Enden der Abdeckung befindet sich eine Seitenverkleidung 22, die mit einem Heizelement
23 versehen ist, um eine Eiszapfenbildung zu verhindern. Die Seitenverkleidung 22 kann z.B. aus Kunststoff oder Aluminium
bestehen.
Zur berührungslosen Seitenstabilisierung sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel in Fahrtrichtung verlaufende Schienen 12
aus ferromagnetischem, lamelliertem Werkstoff am Stützpfeiler
13
angeordnet, denen Elektromagnete/gegenüberstehen, die an den
angeordnet, denen Elektromagnete/gegenüberstehen, die an den
Enden des Armes 20 befestigt sind.
Ferner sind Abtastmittel vorgesehen, die eine seitliche
Auslenkung des Fahrzeugs elektrisch erfassen, wie z.B. Selbstinduktionsspulen,
die in einer Brückenschaltung liegen. Die Selbstinduktionsspulen sind zwischen den Elektromagneten 13
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ara Fahrzeug befestigt und wirken auf die gleiche in Fahrtrichtung
verlaufende ferrromagnetische Schiene 12, die an der Tragbahn
oder am Stützpfeiler der Tragbahn befestigt ist, ein. Bei einer seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs aus der Mittellage
erfolgt auf der einen Seite eine Annäherung und auf der anderen Seite eine Entfernung der Selbstinduktionsspulen von
der -ferromagnetischen Schiene 12. Dadurch tritt eine Änderung
d.h. auf der eine Seite eine Vergrößerung und auf der anderen Seite eine Verkleinerung der Selbstinduktion ein, so daß das
Gleichgewicht der Brück/ienschaltung gestört wird. Dies hat zur
Folge, daß z.B. ein phasenempfindliches Regelglied einen Verstärker
derart steuert, daß der Erregerstrom des einen Elektromagneten, der sich von der ferromagnetischen Schiene weiter
entfernt hat, verstärkt wird und der Erregerstrom des anderen Magneten geschwächt wird, so daß das Fahrzeug wieder in die
Mittellage zurückgezogen wird. Auf diese Weise ist eine ständige, selbsttätige und berührungslose Seitenstabilisierung sichergestellt
.
Selbstverständlich können auch andere Stabilisierungsmittel, die auf der Wirkung von abstoßenden Kräften beruhen, Verwendung
finden. Als Regelglieder können auch mechanische Abtastmittel vorgesehen werden, die auf elektronischem Wege die Steuerung
der Stabilisierungsmittel vornehmen.
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Claims (1)
- PatentansprücheDurch magnetische Kräfte entlang einer Tragbahn geführtes und im Schwebezustand gehaltenes Fahrzeug unter Ausnutzung der abstoßenden Kräfte von hochkoerzitiven Dauermagneten, welche am Fahrzeug und auf der Tragbahn so angebracht sind, daß sich gleichnamige Pole gegenüberstehen, die in Fahrtrichtung verlaufen und quer zur Fahrtrichtung in ihrer Polarität wechseln, dadurch gekennzeichnet, daß der Polabstand (a) zwischen zwei in Fahrtrichtung verlaufenden Polen entgegengesetzter Polarität der am Fahrzeug und auf der Tragbahn angebrachten Dauermagnete größer, vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die für das Fahrzeug vorgesehene Seitenbewegung gewählt ist und daß zum Zwecke der Stabilisierung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung Stabilisierungsmittel wie z.B. elektromagnetisch wirkende Mittel, die durch Regelglieder, Abtastorgane oder dgl. z.B. auf induktivem oder elektronischem Wege gesteuert werden, am Fahrzeug und der Tragbahn vorgesehen sind.2) Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Polen, jedoch wenigstens drei in Fahrtrichtung verlaufende· Pole, die quer zur Fahrtrichtung209830/0319abwechselnde Polarität aufweisen, je auf der rechten und der linken Längsseite des Fahrzeugs und der Tragbahn vorges ehen s ind.3) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete so an den Längsseiten des Fahrzeugs und der dem Fahrzeug gegenüberliegenden Tragbahn angeordnet sind, ^ daß sie möglichst weit von der mittleren Längsachse des Fahrzeugs entfernt liegen.k) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbahn so ausgebildet ist, daß die Stützpfeiler auf jeder Seite mit wenigstens einer, vorzugsweise mit mehreren übereinander angeordneten Tragbahnen versehen sind und daß unterhalb des Fahrzeugs entsprechend geformte Arme angeordnet sind, dieebenfalls mit Dauermagneten belegt sind und den seitlichen Tragbahnen gegenüberstehen, und daß ^Abdeckungsteile vorgesehen sind, welche die seitlich angebrachten Tragbahnen überragen.5) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-Λ, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete auf Flächenelementen aus ferromagnetischem Werkstoff, welcher als Eisenrückschluß dient, angeordnet sind und diese Flächenelemente auf der z.B. aus Beton bestehenden Tragbahn aneinandergereiht und befestigt sind.209830/03196) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Streuung zwischen den Dauermagneten mit in Fahrtrichtung verlaufenden Polen Zusatzmagnete, die quer zur Fahrtrichtung magnetisiert sind, so angeordnet sind, daß gleiche Pole der Zusatzmagnete an gleichen Polen der in Fahrtrichtung verlaufenden Pole liegen und vorzugsweise die Zusatzmagnete eine höhere Koerzitivfeldstärke als die tragenden Dauermagnete aufweisen.7) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrzeu«da neben den fest angeordneten Dauermagneten senkrecht zur Tragbahnebene bewegliche Dauermagnete angebracht sind, die vorzugsweise durch hydraulische Betätigungsmittel in der Höhe verstellbar sind und entsprechend der jeweiligen Fahrzeugbelastung eine selbsttätige Verstellung über Regelorgane z.B. auf induktivem oder mechanischem Wege erfolgt.8) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die der Fahrzeugbodenfläche zugewandte Fläche der Tragbahn und/oder die Abdeckungsteile mit Heizelementen versehen sind.9) Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Dauermagnete aus einem Dauermagnetpulver209830/0319mit hoher Koerzitivfeidstärke, wie sie z.B. anisotropes Strontiumferrit, Bariumferrit oder Mangan-Aluminium aufweisen, und einem Bindemittel bestehen und die Dauermagnetteilchen während der Erhärtung des Bindemittels auf mechanischem oder magnetischem Wege so ausgerichtet sind, daß die bevorzugten Achsen der Magnetisierung der Dauermagnetteilchen senkrecht zur Ebene der Tragbahn verlaufen und die bevorzugten Achsen der Magnetisierung der Zusatzmagnete quer zur Fahrtrichtung verlaufen.10)Fahrzeug nach den Ansprüchen 1-9t dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus thermo- oder duroplastischem Kunststoff oder Gummi besteht, in welchem der pulverförmige Dauermagnetwerkstoff eingebettet x±ut ist.11) Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Seitenstabilisierung zu beiden Seiten der Tragbahn in Fahrtrichtung verlaufende Schienen aus ferromagnetischem lamelliertem oder aus ferromagnetischem massivem Werkstoff mit sehr kleiner elektrischer Leitfähigkeit angebracht sind, denen am Fahrzeug angebrachte Elektromagnete gegenüberstehen, wobei zur Einhaltung der Mittellage des Fahrzeugs die Regelung des Erregerstromes der Elektromagnete auf induktivem Wege durch mehr oder weniger starke Änderung der Selbstinduktion bei seitlicher Verschiebung von zusätzlich am Fahrzeug angebrachten, einen Eisenkern aufweisenden Spulen erfolgt.209830/0319L e e r s e i \ e
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OHN | Withdrawal |