DE2137691A1 - Magnetisches tragsystem - Google Patents

Description

Kraul i-Kaif ei TP 467

Aktiengeeellechaft
MUnohen 50

Magnet!eoheβ Tragsystem

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Tragsystem mit einer feat at eilenden Ankerschiene und frei schwebend unter dieaer angeordneten, mechanisch miteinander und mit einem Fahrzeugkörper verbundenen geregelten Elektrotragmagneten·

Der Abetand zwischen der Ankerschiene und den Elektrotragmagneten wird bei bekannten Systemen dieaer Art mit Sensoren erfaßt und zur Regelung der Erregerströme der Elektromagnete ausgewertet. Bas freisohwebende Tragen von Fahrzeugkörpern erfordert starke Elektrotragmagnete, deren Felder bei hohen Transportgesohwindigkeiten des schwebenden Systemteile relativ zur Ankerschiene zur Aufreohterhaltung eines im wesentlichen konstanten» aus Sicherheitsgründen ziealloh groBen Luftspalte äußeret eohnell geregelt werden müssen. Eine schnelle Regelung relativ hoher Felderregerleistungen ist aber mit erheb« liohen Regelaufwand verbunden.

OBtGiNAL INSPECTED

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Erfindungagemäß aind die Regelungaprobleme dadurch weaentlich einfacher lösbar, dad neben den geregelten £lektrotragmagneten ungeregelte Tragmagnete vorgesehen alnd. Trotz der Im Setrieb auftretenden Schwankungen der ITutslaet und der Grude dea Luftapaita eines aolchen Syatems mufi von den !Dragmagneten ein beträchtlicher konatanter Grundlastbetrag aufgebracht werden, der zu einem großen Seil von den ungeregelten Tragaagneten übernommen wird, so dafi die geregelten Blektromagnete kleiner gehalten und in geringerer Zahl eingebaut werden können, waa die Regelung erleichtert.

Als ungeregelte Tragmagnete kommen Elektromagnete,konventionell« ferromagnetische Permanentmagnete oder Permanentmagnete aus Sintermagnetwerkatoffen in Betracht.

Die Verwendung von Permanentmagneten hat gegenüber Elektromagneten naturgemäß den Vorteil, daÄ die auf den sohwebenden Syetemteil au übertragende elektrische Leiatung geringer lat bzw. bei gleicher elektrlacher Leistung die Nutzlast dea Fahrzeugs bedeutend höher liegt.

Die wirksaast· Unterstützung der geregelten Elektro-•agnete let erfindunfsgeaiÄ dadurch erreichbar, dal

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Permanentmagnete aus Sintermagnetwerketoff, beispielsweiee Samarium-Magnete, vorgesehen sind. Diese besitzen eine relative Permeabilität von annähernd 1, die im Arbeitsbereich eine nahezu lineare Abhängigkeit der Tragkraft dieser Magnete vom Abstand zur Ankerschiene gewährleistet, während bei herkömmlichen Permanentmagneten» deren relative Permeabilität wesentlich höher liegt» die Tragkraft eich im Arbeitebereich etwa exponentiell mit dem Abstand ändert. Der bei Permanentmagneten aus Sintermagnetwerketoff relativ flache Verlauf der Tragkraft als Punktion des Luftspalts begründet eine sehr· geringe Abhängigkeit der von den ungeregelten Tragmagneten übernommenen Traglaet ton LuftspaltSchwankungen, v/a a ebenfalls die Regelung erleiohtert und dazu führt» daß die vertikale Auslenkbeschleunigung dee schwebenden Syatemteils infolge sprunghafter Belaatungsänderungen geringer 1st als bei Anwendung von ausschließlich Elektromagneten.

Selbstverständlich muß unbedingt vermieden werden, daß für den schwebenden Systemtell irgendeine Lag® existiert, die mit Hilfe der Regelung der Anziehungskräfte zwischen den geregelten Elektrotragmagneten und der Ankerschiene nioht korrigiert v/erden kann. Daher erreicht der von den ungeregelten Tragmagneten übernommene Teil der zu

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geben.

tragenden Laat ebne beeondere KeÄnahnen dana ««in· betriebeteohnieoh aul&aelge oberete Gtrenae, wtnn die tteeeattragkraft dtr ungeregelten fragaagnete gerade nooh nicht auareloht, in den eohvebenden Syatemteil ohne Zuladung bei auf Hull geregelter Erregung der Slektrotragoagnete an der Ankereohlene featsuhalten. Torteilhaft iat dasu der Luftep«lt der ungeregelten Tragaagnete but Anlcereohiene entapreohend gröfltr gewählt ala der der geregelten Slektrotregaagnete·

FUr die ungeregelten Sregnagnete ie* eomlt ein relativ groler Nennluft epalt Torauaeeteung» der bei herkttailiohen ferromagnetlaohen Peraanentaagnetan einen etarken Zugkraftabfall begründet, ao dai eioh die Verwendung von FernenentflMgneten aue Sinteroagnetwerkatoff empfiehlt, die infolge ihrer relativ flaohen Zugkraftkennlinie keiner übermäfligen Zugkrafteinbufte unterliegen und ein gUnatigerea Verhältnie von Hutclaet zu Eigengewicht er-

Eine weeentlioh höhere luanutaung der Permanentmagnete ergibt eioh gemttfl einer besonderen Ausgeataltung der Erfindung dadurch, defl die Peroanentmagnete im FeldeinfluBbereioh der geregelten Elektrotragmagnete angeordnet und die geregelten Uektrotragmagnete umpolbar sind. Pie Tragkraft der Peraumentotagnete iat dann duroh ent-

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gegengesetzte Erregung der Elektromagnetθ verringerbar, •o defl ein Kleben dea schwebenden Systemteile an der Sohiene auoh dann sicher auezuaohlieien let, wenn die Tragkraft der Permanentmagnete allein an sich bereite auereiohen würde, den sohwebenden Sy steint eil an der Sohiene festzuhalten. Se ergibt eioh somit die Mögliohkeit, die Luftspelte zwisohen der Ankerschiene und den geregelten Elektrotragmagneten einerseits und den Permanentmagneten andererseits etwa gleich groß zu wählen und den von den Permanentmagneten Übernommenen Lastteil beträchtlich, nämlich bis auf die Nennlast zu erhöhen. Den geregelten Elektromagneten fällt dann lediglich die Aufgabe zu, die Permanentmagnete bei einer überlastung des sohwebenden Systemteils und der hierdurch verursaohten VergrÖBerung des Luftspalte zu unterstützen oder bei geringer werdendem Luftspalt - entgegengesetzt erregt * eine Verringerung der Tragkraft der Permanent* magnete zu veranlassen. Damit erreicht die auf den schwebenden Systemteil zu Übertragende elektrische Leistung des Sragsystems ihr Minimum·

Torteilhaft sind die geregelten Elektrotragmagnete und die ungeregelten Tragmagnete In Fahrzeuglängsriohtung abwechselnd angeordnet.

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DIt Erfindung wird nachstehend anhand von Ausftthrungebeispielen unter Beaugnahae auf die Zeiohnung näher erläutert·

Sa xeigtr

VIg. 1 tint eoheaatisohe Darstellung tine· erfindungsgeoäften magnetischen Tregsystems mit einer feetatahandan Ankaraohiana und abweohetlnd angeordntttn Ptroaotnt- und SXaktrotragoagnettn und

Yig. 2 tin· aohemrtische Darstellung «inte erflndung·- gtmäfitn magnttiaohtn Tragsystems bei dan dia P#rman«ntmagntt· Ια SinfluJJbertich der Klektrotragnagn«t· angeordnet eind«

Sin· Mehmahl von Bl«ktrotragmagn«ten 1 ist an einen 3?ahrz«ugkörp«r 2 befestigt und frei schwebend unter einer fest montierten Ankerschiene 5 angeordnet« Jeder dieser Blektrotregaegnete 1 wird über ein· Regelschaltung 4 eingespeist, dl· von eine» Seasor (nioht dargestellt) sue Erfassen der Grüfte des Luftspalta 5 »wischen den BlektroflMgnetpolen und der Ankerschiene 3 beaufsohlagt wird und den Srregerstrom zur Einhaltung eines im wesentlichen konstanten Luftspalt· bei verschiedener Belastung de· Tshreeugs regelt.

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Zur Uhteratützung der Elektrotragmag&ete 1 sind diese abweohselnd mit Permanentmagneten 6 am Fahreeugkörper montiert, die au· Slntermagnatwerkatoff bestehen und deren eine Polfläohe 7 der Ankerschiene 3 zugewandt ist· Die Permanentmagnetaohaen müssen aelbatverständlioh nioht vertikal verlaufen, sondern können auoh horizontal in Fahrζβuglängarichtung oder bei nach unten offenem U-Profil der Ankerachiene auoh in Fahrzeugquerrichtung liegen. Mit der anderen Polfläohe 8 ist jeder Permanentmagnet auf einen waiohmagnetiaohen Flufileitbttgel 9 aufgeaetzt, dessen Enden 10 zur Ankeraohiene abgebogen aind. Die Flußleitbügel bewirken eine Verringerung dea Streuflusses, wobei allerdinge der relativ flaohe Verlauf der Zugkraftkennli,nie beeinträchtigt wird« Die freie Polfläche 7 der Permanentmagnet« 6 ist relativ zu den Polflächen 11 der Elektrotragmagnete 1 zurückgesetzt, so dafl einerseits im Falle eines direkten Durohzugs der Magnete an die Ankeraohiene ein Luftspalt 12 zu den Permanentmagneten bestehen bleibt, der ausreicht, ein Kleben des Fahrzeugs an der Ankerachiene zu verhindern, und andererseits bei Einhaltung des Sollspalte an den Elektromagneten noch eine Zugkraft von den Permanentmagneten entwickelt wird, die deren Sigengewioht wesentlich übersteigt. Es iet heute möglich, mit Permanentmagneten aus Sintermagnetwerkstoff von 80 bis 90 kg ein Gewicht von 300 bis 400 kg zu tragen. Dies® Zugkraft wird von den aait kuraeia ?arf%baren

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Samarium-Magnetes noch wtientlioh ttbertroffen, die daher zur Unterstützung der Elektromagnete besondere geeignet sind.

Größere Permanentmagnete sind aus handelsüblichen Permanentmagnetelementen duroh Auf» und Nebeneinandersohichten aufgebaut, wobei alle Magnetelemente gleichsinnig gepolt sind.

Bei dem in Figur 2 dargestellten AusfUhrungsbeispiel tines Iragsystems sind die Elektrotragmagnete M und die Permanentmagnete 14 derart nahe aneinander gerückt, daS eine Beeinflussung des Verlaufs der Feldlinien der Permanentmagnete 14 duroh die Elektrotragmagnete 13 möglioh 1st· Babel 1st die Ausbildung der Elektrotragmagnete 13 so getroffen, daß jeder Elektromagnetpol 17 eine zur Ankerschiene 3 gerlohtete PoIflache 15 und eine sum benaohbarten Permanentmagnetpol 1Θ gerichtete PoI-flttohe 16 besitzt. BIe Luftspalte zur Ankerschiene 3 sind bei allen Magneten gleioh groß. Zur Vergrößerung der Tragkraft des Tragmagnetsystems bei sioh vergrößerndem Luftspalt werden, wie in Pig.2 dargestellt, die den Permanentmagnetpolen 1Θ benaohbarten Elektromagnetpole über die Regeisohaltungen 4 glelohnamig erregt, so daß sie einander abzustoßen suchen, wodurch der Hutzflußanteil des Tragsegnetsystem« maximal ist· Wird dagegen der Luftspeit Infolge einer Entlastung des schwebenden

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Syatemteils oder unter der Wirkung vertikaler, neoh ofcen gerichteter Trägheitakräfte verringert, eo werden die Blektrotragraagnete 13 entgegengesetzt erregt· Jeder der Ankereohiene 3 augewandte Peraanentmagnetpol 18 1st damit von ungleichnamigen Blektromagnetpolen 17 umgeben, die einen Teil der Feldlinien nicht in die Ankerschiene 3 eintreten lassen. Vielmehr werden magnetische Kreise gebildet, die sieh ohne die Ankerschiene zu durchsetzen Über die Elektrotregaagnete 13 schließen, so doS eine Abnahme des Nutsflusses und damit der Tragkraft der Permanentmagnete 14 die Folge ist und eine Berührung der Ankerschiene sicher vermieden werden kann.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   gnetisohe* Ingiyittn mit tintr feststehenden Ankerschiene und frelsehwebend unttr dieser mechanisch miteinander und mit einem Pahrzeugkörper verbundenen geregelten Elektrotragmagneten, daduroh gekennzeichnet, dafi neben den geregelten Elektrotragmagneten (1; 13) ungeregelte Tragmagnete (6; 14) vorgesehen sind·
2. 2. Magnetisches Tragsystem naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeiohnet, da0 ala ungeregelte Sragmagnete

   (6) 14) Permanentmagnete aus Sintermagnetwerkstoff, beispielsweise Samarium-Magnete, vorgesehen sind.
3. 3. Magnetisches Tragsystem naoh Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennütlohnet, dafi der Luftspalt der ungeregelten Tragmagnete (6) zux Ankersohiene O) derart größer gewählt ist als der der geregelten Slektrotragmagnete (1), da* ein Kleben des schwebenden Syetemteils an der Ankersohiene (3) unter alleiniger Wirkung der ungeregelten Iragaagnete (6) gerade sicher ausgeschlossen ist.

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4. 4. Magnetisches Sragsyetera naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Permanentmagnete (14) im FeläeinflußTaereioh der geregelten Elektrotregmagnete (13) angeordnet und die geregelten Elektrotragmagnete (13) uapolbar Bind.

   5« Magnetisches Dfrageystem nach einem der vorhergehenden Aneprttohe, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelten Elektrotragmagnete (1; 13) und die ungeregelten Tragmagnete (6) 14) in Pahrseuglängsriohtung abwechselnd angeordnet sind·

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