DE2137691C3 - Magnetisches Tragsystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein magnetisches Tragsystem mit einer feststehenden Ankerschiene und frei schwebend unter dieser angeordneten, mechanisch miteinander und mit einem Fahrzeugkörper verbundenen geregelten Elektrotragmagneten.

Der Abstand zwischen der Ankerschiene und den Elcktrotragmagnetcn wird bei bekannten Systemen dieser Art mit Sensoren erfaßt und zur Regelung der Erregerströme der Elektromagnete ausgewertet. Das frei schwebende Tragen von Fahrzeugkörpern erfordert starke Elektrotragmagnete, deren Felder bei hohen Transportgescliwindigkeiten des schwebenden Systeiiiteils relativ zur Ankerschiene zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten, aus Sicherheitsgründen ziemlich großen Luftspalts äußerst schnell geregelt werden müssen. Eine schnelle Regelung relativ hoher Feklcrrcgerleistungcn ist aber mit erheblichem Rcgclaufwand verbunden.

Erfinduügsgcmäß sind die Regelungsprobleme dadurch wesentlich einfacher lösbar, daß neben den geregelten Elektrotragmagneten ungeregelte Tragmagnete vorgesehen sind. Trotz der in; Betrieb auftretenden Schwankungen der Nutzlast und der Größe des Luftspalts eines solchen Systems muß von den Tragmagneten ein beträchtlicher konstanter Grundlastbctrag aufgebracht werden, der zu einem großen Teil von den ungeregelten Tragmagneien übernommen wird, so daß die geregelten Elektromagnete kleiner gehalten und in geringerer Zahl eingebaut werden können, was die Regelung erleichtert.

Als ungeregeltes Tragmagnet kommen Eleklromagnete, konventionelle ferromagnetische Permanentmagnete oder Permanentmagnete aus SimermagnetwerkstofTen in Betracht.

Die Verwendung von Permanentmagneten hat gegenüber Elektromagneten naturgemäß den Vorteil, daß die auf den schwebenden Systemteil zu übertragende elektrische Leistung geringer ist bzw. bei gleicher elektrischer Leistung die Nutzlast des Fahrzeugs bedeutend höher liegt.

Die wirksame Unterstützung der geregelten Elektromagnete ist erh'ndungsgemäß dadurch erreichbar, daß Permanentmagnete aus SintermagnetwerkstolT, beispielsweise 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, wahrend bei herkömmlichen Permanentmagneten, deren relativ.·. Permeabilität wesentlich höher liegt, die Tragkraft sich im Arbeitsbereich etwa exponentiell mit dem Abstand ändert. Der bei Permanentmagneten au-Sintermagnetwerkstoff relativ flache Verlauf der Tragkraft als Funktion des Luftspalts begründet eine sehr geringe Abhängigkeit der von den ungeregelter, Tragmagneten übernommenen Traglast von Luftspaltschwankungen, was ebenfalls die Regelung erleichtert und dazu führt, daß die vertikale Auslenkbeschleunigung des schwebenden Systemteils infolge sprunghafter Belastungsänderungen geringer ist als bei Anwendung von ausschließlich Elektromagneten.

Selbstverständlich muß unbedingt vermieden weiden, daß für den schwebenden Systemteil irgendeine Lage existiert, die mit Hilfe der Regelung der Anziehungskräfte zwischen den geregelten Elektrotragmagneten und der Ankerschiene nicht korrigiert werden kann. Daher erreicht der von dta ungeregelten Tragmagneten übernommene Teil der zu tragenden Last ohne besondere Maßnahmen dann seine betriebstechnisch zulässige oberste Grenze, wenn die Gesamttragkraft der ungeregelten Tragmagnete gerade noch nicht ausreicht, um den schwebenden Systemteil ohne Zuladung bei auf Null geregelter Erregung der Elektrotragmagnete an der Ankerschiene festzuhalten. Vorteilhaft ist dazu der Luftspalt der ungeregelten Tragmagnetc zur Ankerschiene entsprechend größer gewählt als der der geregelten Elektrotragmagnete.

Für die ungeregelten Tragmagnete ist somit ein relativ großer Nennluftspalt Voraussetzung, der bei herkömmlichen ferromagnetischen Permanentmagneten einen starken Zugkraftabfall begründet, so daß sich die Verwendung von Permanentmagneten aus Sintermagnetwerkstoff empfiehlt, die infolge ihrer relativ flachen Zugkraftkennlinie keiner übermäßigen Zugkrafteinbuße unterliegen und ein günstigeres Verhältnis von Nutzlast zu Eigengewicht ergeben.

Eine wesentlich höhere Ausnutzung der Permanentmagnete ergibt sich gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die Permanentmagnete im Feldeinflußbereich der geregelten Elektrotragmagnete angeordnet und die geregelten Elektrotragmagnete umpolbar sind.

Die Tragkraft der Permanentmagnete ist dann durch entgegengesetzte Erregung der Elektromagnete verringerbar, ;,o daß ein Kleben des schwebenden Systemteils an der Schiene auch dann sicher auszusehließen ist, wenn die Tragkraft der Permanentma-

gnete allein an sich bereits ausreichen würde, den ken eine Verringerung des Strcjfluss«, ^ei^ler-

schwebenden Systemteil an der Schiene festzuhalten. dings der relativ ilache Veriaur au-c. y

Es ergibt sich somit die Möglichkeit, die Luftspalte nie bL-einträchligt wird. Die .reie ™'"^!^ ' "

zwischen der Ankerschiene und den geregelten Elek- mancntniagne'eo ist relativ zu den runm

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tromagnelcn. einerseits und den

den geregelten Elek- mancntmagne'e 6 ist relativ zu ^d^^{n P} f_ß £

trmag. it und den Permanentmagneten 5 Elcktrotragmagneic 1 ziiruckgescizi,suu . :

andererseits etwa gleich groß zu wählen und den von im Falle eines direkten Durchzugs ut.r iv _b den Permanentmagneten übernommenen Lastteil be- und 6 an die Ankerschiene 3 ein ^L"^tlsPf" · .

trächtlich, nämlich bis auf die Nennlast zu erhöhen. Permanentmagneten 6 bestenenDiiMDi, uili α ,

Den geregelten Elektromagneten fällt dann lediglich ein Kleben des Fahrzeugs ^{an der} X™ ¹TT of" die Aufgabe zu, die Permanentmagnete bei einer io verhindern, und andererseits bei tinnduuig Überlastung des schwebenden Systemteils und der spalts an den Elektromagneten 1 ⁿ°™.^e'"^e^"J™[ hierdurch verursachten Vergrößerung des Luftspalts von den Permanentmagneten öentwicKcuw , zu unterstützen oder bei geringer werdendem Luft- deren Eigengewicht wesentlich übersteigt, ιtsisi neuu. spalt— entgegengesetzt erregt — eine Verringerung möglich, mit Permanentmagneten aus *^m*^rm?Sⁿ": der Tragkraft der Permanentmagnete zu veranlassen .5 werkstoff von 80 bis 90 kg ein Gewicht von 300 b Damit erreicht die auf den schwebenden Systemteil 400 kg zu tragen. Diese Zutraft wird v<on den seit zu übertragende elektrische Leistung des Tragsy- kurzem verfügbaren S^³^"¹^^⁰"^"^"⁰^!^ stems ihr Minimum. senüich übertroffen, die daher zur L nterstutzung der

Vorteilhaft sind die geregelten Elektroma»nete und Elektromagnete besonders g·. .gnet sine die ungeregelten Tragmagnete in Fah^eugiängsrich- 20 Größere Permanentmagnete find aus tianaeisup^i lung abwechselnd angeordnet. chen Permanentmagnetelementen durch Au - unu

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Nebeneinanderschichten aufgebaut wooci alle m„-Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die gnetebmente gleichsinnig gepolt sind. Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Bei dem in F i g. 2 dargestellten A^hrungsb^

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfin- 25 spiel eines Tragsystems sind die E ^cktr°^l™8™f"£ dungsgemäßen magnetischen Tragsystems mit einer 13 und die Permanentmagnete 14 derart nane anti feststehenden Ankerschiene und abwechselnd an- andergerückt, daß eine Beeinflussung des Verlau > geordneten Permanent- und Elektrotragmagneten der Feldlinien der Permanentmagnete 14 durch de und Elektrotragmagnete 13 möglich ist. Dabei ist du.

Fig.2 eine schematische Darstellung eines erfin- 30 Ausbildung der Elektrotragmagnete 13 so &™^icn dungsgemäßen magnetischen Tragsystems, bei dem daß jeder Elektromagnetpol 17 eine zur απκβγ-die Permanentmagnete im Einflußbereich der Elek- schiene 3 gerichtete Polfläche 15 und einen zum b trotragmagnete angeordnet sind. nachbarten Permanentmagnetpol 18 gcrichtete ^l-

An einem Fahrzeugkörper 2 sind Elektroma- fläche 16 besitzt. Die Luftspalte zur Ankerschiene 3 gnetel befestigt und frei schwebend unter einer fest 35 sind bei allen Magneten gleich groß. Zur vergrobtmontierten Ankerschiene 3 angeordnet. Jeder dieser rung der Tragkraft des Tragmagnetsystems bei sich Elektrotragmagnete 1 wird über eine Regelschal- vergrößerndem Luftspalt werden, wiein ti g. ζ aartung4 eingespeist, die von einem Sensor (nicht dar- gestellt, die den Permanentmagnetpolen ISI berlacljgestellt) zum Erfassen der Größe des Luftspalts 5 harten Elektromagnetpole 17 über die Regelschaizwischen den Elektromagnetspulen und der Anker- 40 tungen 4 gleichnamig erregt, so daB sie einanaer aoschiene3 beaufschlagt wird und den Erregerstrom zustoßen suchen, wodurch der ^utzflulianteii aes zur Einhaltung eines im wesentlichen konstanten Tragmagnetsystems maximal ist. Wird dagegen eier Luftsralts5 bei verschiedener Belastung des Fahr- Luftspalt infolge einer Entlastung des schwebenden Zeugs regelt Systemteils oder unter der Wirkung vertikaler, nach

Zur Unterstützung der Elektromagnete L sind 45 oben gerichteter Trägheitskräfte verringert, so werdiese abwechselnd mit Permanentmagneten 6 am den die Elektrotragmagnete 13 entgegengesetzt cr-Fahrzeugkörper2 montiert, die aus Sintermagnet- regt. Jeder der Ankerschiene 3 zugewandte Permawerkstoff bestehen und deren eine Polfläche 7 der nentmagnetpol 18 ist damit von ungleichnamigen Ankerschiene3 zugewandt ist. Die Permanentmagnet- Elektromagnetpolen 17 umgeben, die einen leu aer achsen müssen selbstverständlich nicht vertikal ver- s> Feldlinien nicht in die Ankerschiene 3 eintreten laslaufen, sondern können auch horizontal in Fahrzeug- sen. Vielmehr werden magnetische Kreise gemrnet, längsrichtung oder bei nach unten offenem U-Profil die sich ohne die Ankerschiene 3 zu durchsetzen uher der Ankerschiene 3 auch in Fahrzeugquerrichtung die Elektrotragmagnete 13 schheCen, so daß eine liegen. Mit der anderen Polfläche 8 ist jeder Pcrma- Abnahme des Nutzflusses und damit der 1 ragkralt nentmagnet 6 auf einen weichmagnetisrhen Flußleit- 55 der Permanentmagnete 14 die Folge ist und eine Bebügcl 9 aufgesetzt, dessen Enden 10 zur Anker- rührung der Ankerschiene 3 sicher vermieden werden schiene 3 abgebogen sind. Die Flußleitbügel 9 bewir- kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Tragsystem mit einer feststehenden Ankerschiene und frei schwebend unter dieser angeordneten, mechanisch miteinander und mit einem Fahrzeiigkürper verbundenen geregelten Elektrotragmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß neben den geregelten Elektrotragmagneten (1; 13) ungeregelte Trag- m magnete (6; 14) vorgesehen sind.
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2. Magnetisches Tragsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ungeregelte Tragmagnete (6; 14) Permanentmagnete aus Sintermagnetwerkstoff, beispielsweise Samarium-Magnete, vorgesehen sind.

3. Magnetisches Tragsysleni nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt der "ungeregelten Tragmagnete (6) zur Ankerschiene (3) größer gewählt ist als der der gere- ao gelten Elektrotragmagnete (1).

4. Magnetisches Tragsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (14) im Feldeinflußbereich der geregelten Elektrotragmagnete (13) angeordnet und die geregelten Elektrotragmagnele (13) umpolbar sind.

5. Magnetisches Tragsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelten Elektrotragmagnete (1; 13) und die ungeregelten Tragmagnete (6; 14) in Fahrzeuglängsrichiung aowechselnd angeordnet sind.