DE2139506C3

DE2139506C3 - Magnetsystem für die Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs

Info

Publication number: DE2139506C3
Application number: DE2139506A
Authority: DE
Inventors: H Hieronymus; J Miericke; F Pawlitschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1975-03-20
Also published as: DE2139506B2; SE376205B; GB1395552A; CH552495A; IT963645B; US3780667A; FR2149934A5; DE2139506A1

Description

induzierten Spannungen im Gleichgewicht befinden, wenn sich die Fahrzeugschleife in der Mitte zwischen den beiden Hubschleifen befindet. In dieser Lage ist spmit der Strom in den Hubschleifen Null, In einer Lage der Fahrzeugschleife oberhalb oder unterhalb dieser Mittellage werden jeweils in den Hubschleifen Ströme induziert, die eine entsprechende Rückstellkraft zur Folge haben. Der Strom in den Hubschleifen ist wesentlich kleiner als der Strom in der Fahrzeugschleife, solange der Hub und damit die Abweichung von der Mittelstellung klcingehalten wird.

In dem unterhalb des Fahrzeugs angeordneten Magnetsystem, das den gleichen Aufbau hat, aber gegenüber den beiden anderen seitlichen Systemen um 90° gedreht ist, wirken die magnetischen Kräfte in gleicher Weise. Die beiden Schiencnschleifen induzieren somit Führungskräfte in horizontaler Richtung, die eine horizontale Stabilisierung des Fahrzeugs bewirken.

Ein Magnetsystem, das unter anderem die eingangs genannten Merkmale aufweist, haben Powell und *o D a η b y in der Zeitschrift »Cryogenics and Industrial Cases«, Oktober 1969, S. 19 bis 24 vorgeschlagen. Dieses Nullflußsystem enthält ebenfalls in einer Ebene quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs drei 'viagnetsy- $teme zur dynamischen Schwebeführung. Zur Erzeu- »5 gung der Hubkraft ist jeweils ein Hubsystem zu beiden Seiten des Fahrzeugs angeordnet, und das dritte System unier dem Fahrzeug dient als Stabilisierungssystem zur Erzeugung der horizontalen Führungskrafi. Die Systeme enthalten jeweils zwei supraleitende Fahrzeugschleifen, sogenannte Quadrupolmagnete, zwischen denen sich eine parallel zu den Fahrzeugspuler angeordnete Schienenschleife befindet. In dem Stabilisierungssystem dient die mit den Fahrzeugschleifen vertikal angeordnete Schienenspule zur Erzeugung der seitlichen Führungskraft, und in den beiden Hubsystemen dient die horizontal angeordnete Schienenschleife zur Erzeugung der Hubkraft. Diese Anordnung hat somit den Nachteil, daß das Fahrzeuggewicht in den seitlichen Magnetsystemen, insbesondere der Hubschleife, *o große Biegemomente erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Ausführungsform einer elektrodynamischen Schwebeführung für schnelle Fahrzeuge durch eine konstruktiv günstigere Zuordnung von Hubschleifen und Stabiliuerungsschlcifen zu vereinfachen und /u verbessern.

Ausgehend von dem Magnetsystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemiiß dadurch gelöst, daß in den, gemeinsamen magnetischen Feld der beiden Fahrzeug:,chleifen und senkrecht zu ihnen zugleich eine Hubschleife zur Erzeugung einer der Schwerkraft des Fahrzeugs entgegenwirkenden Hubkraft angeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einer Überlagerung der Magnetfeldkonfiguration eines der Hubsystemc mit dem Stabilisierungssystem die magnetische Kraftwirkung der beiden Systeme erhalten bleibt oder wenigstens nur unwesentlich beeinflußt wird. In dem gemeinsamen magnetischen Feld der beiden Fahrzeugschleifen und senkrecht zu ihnen ist zugleich eine Hubschleife zur Erzeugung einer der Schwerkraft des Fahrzeugs entgegenwirkenden Hubkraft angeordnet. Ein besonderes Stdbilisierungssystem ist somit nicht mehr erforderlich. Durch die Magnetfeldkonfiguration mit senkrecht aufeinandärstehenden und in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgedehnten Schienenschleifen wird zugleich lie Hubkraft und die horizonta-Ie Führungskraft erzeugt. Die Hubschleife ist dann horizontal zwischen den vertikalen und zueinander parallelen Fahrzeugschleifen angeordnet. Die Reaktionskraft zur erzeugten Hubkraft wirkt in Richtung der Abstützung der Schienenschleifen auf der Fahrbahn. Das Biegemoment auf die Hubschleife ist somit gering.

Die zur Erzeugung der horizontalen Führungskraft dienende Stabilisierungsschleife ist vertikal zwischen den Fahrzeugschleifen derart angeordnet, daß sich ihre Schleifenebene mit der Schleifenebene der Hubspule schneidet. Die Anordnung kann vorzugsweise so gewählt werden, daß sich eine Kreuzform der Querschnitte der Hubschleife und der Stabilisierungsschleife ergibt, in der die Schleifenebene der Hubschleife die Schleifenebene der Stabilisierungsschleife etwas oberhalb deren Mitte schneidet Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß das Fahrzeuggewicht die Gleichgewichtslage etwa zur Mitte der Stabilisierungsschleife verschiebt.

Die mit den Fahrzeugschleifen zusammenwirkenden Elemente können bekanntlich auch in Form von Wir beiströme führenJen Schienen abgeführt sein, wie es die USA.-Patentschrift 1020 943 zeigt. In Weiterbildung der Erfindung können daher mehrere in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs hintereinander angeordnete Hubschleifen und Stabilisierungsschleifen zu einer Schiene in Gestall eines gemeinsamen Profilkörpers vereinigt sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Magnetsystems nach der Erfindung schematisch veranschaulicht, in welchem auch noch einzelne Merkmale weiterer Unteransprüche erläutert sind.

In der Figur ist ein Querschnitt durch zwei in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnete, identisch aufgebaute Magnetsysteme dargestellt. Sie befinden sich unter dem Fahrgestell eines Fahrzeugs 12 und enthalten jeweils zwei am Fahrzeug befestigte supraleitende Fahrzeugschleifen 2 und 4 sowie zwei an einer Fahrbahn 14 befestigte Schienenschleifen. Eine zur Erzeugung der horizontalen Führungskraft dienende Stabilisierungsschleife ist mit 6 und eine zur Erzeugung der Hubkratt dienende Hubschleife ist mit 8 bezeichnet. Die Hub- und Stabilisierungsschleifen sind so angeordnet, daß ihre Querschnitte ein Kreuz bilden, das mit Hilfe einer Abstützung 10 an der Fahrbahn 14 befestigt ist. Auf der Fahrbahn 14 befinden sich noch zwei Schienen 16 und 18, auf denen beim Anfahren und Abbremsen des Fahrzeugs die Rader 22 rollen, die in bekannter Weise mittels einer Achse 24 am Unterbau des Fahrzeugs 12 befestigt sind. Das Fahrwerk dient zur Bewegung des Fahrzeugs beim Anfahren mit einem besonderen in der Figur nicht dargestellten Antrieb und beim Abbremsen, sobald eine zum Schweben des Fahrzeugs erforderlich Geschwindigkeit unterschritten wird.

Die Zwischenräume in den durch die Kreuzform der Schienenschleifen 6 und 8 gebildeten Quadranten können vorteilhaf. mit elektrisch isolierendem Material 11 ausgefüllt und derart gestaltet sein, daß Fremdkörper nicht auf dem Schienenkreuz liegen bleiben. Diese Wirkung erreicht man mit einer etwa dreieckförmigen Gestaltung der Quadranten oberhalb de.· Hubschleife 8.

Die Fahrzeugschleifen 2 und 4, vorzugsweise supraleitende Spulen, befinden sich jeweils in einem Kryostaten 3 bzw. 5 mit einem Kühlmittel, vorzugsweise flüssigem Helium, das die Fahrzeugschleifen auf supraleitender Temperatur hält. Die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 langgestreckten Fahrzeugschleifcn 2 und 4

können an ihren beiden Enden vorzugsweise nach außen derart gekröpft sein, daß der Querschnitt der Schleifen ein Ringsegment bildet. Dann kann jeweils ein Teil der Hubschleife 8 von den Fahrzeugschleifen eingeschlossen sein. Oberhalb der Fahrzeugschleifen 2 und 4 ist jeweils ein Kanal 30 angedeutet. Diese Kanäle enden in einem Vorratsbehälter 32 für das Kühlmittel. Der Vorratsbehälter 32 kann noch mit einer Feldabschirmung 34 versehen sein, die vorzugsweise ebenfalls supraleitend sein kann.

In einer besonderen Ausführungsform des Magnetsystems können die beiden, vorzugsweise plattenförmig

gen Schleifen 6 und 8 auch zu einem gemeinsamen Profilkörper vereinigt sein. Mit dieser Gestaltung erhält man eine Erhöhung der mechanischen Stabilität und einen einfacheren Aufbau und somit einen verminderten Aufwand.

Die zur seitlichen Stabilisierung erforderliche Führungskraft ist im allgemeinen wesentlich geringer als die Hubkraft. Es kann deshalb ausreichend sein, eine Stabilisierungsschleife mit geringerer Ausdehnung als die Hubschleife im wesentlichen oder ausschließlich unterhalb oder oberhalb der Hubschleife anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Fahrzeug wührend seiner

Patentansprüche:

1. Magnetsystem für die,Schweb führung «n» bewegten Fahrzeugs über e.ner Fahrbahn mit WJi am Fahrzeug befestigten, einander para.lel und ver

tikal angeordneten ^««"J^SSS^ fen und mit einer zwischen den Fah«»gcni« vertikal angeordneten, an der Fahrbahn,bete «g«" Stabilisierungsschleife zur Erzeugung einer hor _ talen Führungskraft, dadurch g^eke""^z/_n'£_e,_d net. daß in dem gemeinsamen magnettschen Feld der beiden Fahrzeugschleifen (2. 4) und «nkrecn. zu ihnen zugleich eine Hubschle.fe «zur Er** gung einer der Schwerkraft des Fahrzeugs entge genwirkenden Hubkraft angeordnet .st

2. Magnetsystem nach Anspruch 1. dadurch ge

kennzeichnet, daß die 0"*«*^ (8) und der Stabilisierungsschle.fe W «""ff ™ ™ Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (12) ein Kreuz "^Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schleifenebene der HuD-Se (8 die Sch.eifenebene der Sprungschleife (6) in einem vorbestimmten Abs and ober halb .er Mitte der Stabilisierungsschle.fe (6) kreuzt

4. Magnetsystem nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in der öewe eungsrichtung des Fahrzeugs (12) hintereinander Ordnete ^schleifen (8) und Stabil.s.erungsschleifen (6) zu einer Schiene in Gestalt eines gemeinsamen Profilkörpers vereinigt sind.

5. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die , arallel zueinander angeordneten und länglich gestalteten Fahrzeugschleifen (2, 4) an ihren beiden Enden gekröpft ^bahr\ . .ca Patentschrift 3 470 828 sind verschiede-In der USA-'P^nwcnni _e|_ektrod_ynamischen

S ne Ausführungsformen ™« supraleitender

SchwdKrfW.m_Ä/^_ri^X^U _ei;_er ^führung,-

sich jeweils in Fahrtrich-

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₁₀ Seiten de Fahrzeug Α ich jeweils " Magnetsysteme an beiden

Jedes Syttem enthält eine am . J . i_ie„_ende supraleitende

. ebenfalls horizontal liegende

Fahrzeugschldf. Diese

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3sr s^vsss

und<mU d« Fal.™ugschleil« hori-

fernt.

b. Magnetsystem nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die dem Fahrzeug (12) zugewandten Quadranten des durch die Hub- und die Stabilisierungsschleife (6. 8) gebildeten Kreuzes zum Ttil mit elektrisch isolierendem Material (U) gefüllt sind.

7. Magnetsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung mit nichtmagnetischem Material in den Quadranten oberhalb der Hubschleife (8) so gestaltet ist. daß ihre freien Oberflächen zusammen mit der Hubschleife (8) etwa ein Dreieck bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetsystem für die Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs über einer Fahrbahn mit zwei am Fahrzeug befestigten, einander parallel und vertikal angeordneten supraleitenden Fahrzeugschlcifen und mit einer zwischen den fahrzeugschleifen vertikal angeordneten, an der Fahrbahn befestigten Stabilisierungsschleife zur Erzeugung einer horizontalen Führungskraft.

Die elektrodynamische Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs ist schon im jähre 1912 von B a c ti e 1 e t in der USA.-Patentschrift 1 020 943 vorgeschlagen worden. Das Fahrzeug dient als Träger für Magnete mit großen Strömen, die im Zusammenwirken mit elektrisch leitenden Teilen der Fahrbahn Hubkräfte erzeugen. Diese wirken der Schwerkraft des Fahrzeugs ^wird _r iTSs,*™;;;»-«** ■*■·*

nenschle.fen praktisch ^ , _jschen Schwebe-Ausrohrungsfern der elekt y _be.

_führung w,r g^b _u;_g ^UC _d ^h _er^mhorizontalen Führungskönnen in einer anderen Ausführungsform /F i κ 15 bis 1m auch jeweils eine vertikal angeordnete Säwiiiemngsschlcife oberhalb und unterhalb der horizSaierί supraleitenden Fahrzeugschle.fe angeordnet

^Seini_P zur Erzeugung der Hubkraft tür das Fahrzeug dienenden Hubsch.eifen können sowohl neben der ho-

^(FZur Dämofung von Schwingungen des Fahrzeugs so-, woh" in horizontaler als auch in vert.kaler Richtung To; en jeweils entsprechende, an der Fahrbahn befest°gte Dämpfungsschlcifen vorgesehen se.n. die mit den magnetischen Feldern des Magnetsystems so zusammenwirken, daß das Fahrzeug in der Gle.chgew.chtslac. ge stabilisiert wird. . .

In der Zeitschrift »Cryogenics«, ]un. 1971, S 192 bis 204 ist von P ο w e 11 und D a η b y eine Ausfuhrungsform mit Nullfluß-Systemen beschrieben worden von denen jeweils ein System an beiden Seiten des Fahrzeügs und eines in der Mitte unter dem Fahrzeug angeordnet sind, lede^der beiden seitlichen Systeme enthält eine am Fahrzeug befestigte h⁰"²⁰"¹³'³"^"⁰. te supraleitende Schleife und jeweils eine oberhalb nd unterhalb dieser Schleife angeordnete normalle,iteiide ₆, Schienenschleife, die zur Erzeugung der Hubkraft d.enen Diese beiden Hubschlcifen sind in einem geschlossenen Stromkreis gegeneinander geschaltet und so angeordnet daß sich die durch die magnetischen Felder