DE2146141B2 - Magnetisches Trag- oder Führungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Tragoder Führungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen, aus der »Elektrotechnische Zeitschrift«, Ausgabe A (ETZ-A), I.Januar 1953. Seiten 11 bis 14 bekannten Trag- oder Führungssystem besitzt die Ankerschiene die Form eines Flachankers, dessen Breite in der Regel der des Elektromagnetkerns entspricht und der den die Elektromagneipole darstellenden freien Enden der Magnetkernseitenschenkel auf Abstand gegenübersteht. Ein wesentlicher Nachteil der Verwendung eines Fla.hanke j liegt in dem hohen Streuflußanteil zwischen den Innenrandzonen der Magnetpole und dem Mittelbcre, h der Ankerschiene, der zur Kraftwirkung zwischen Elektromagnet und Ankerschiene nicht beiträgt, da die magneiische Leitfähigkeit der Streuflußpfade mit einer Veränderung des Abstands zwischen Magnetkern und Ankerschiene praktisch konstant bleibt. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines Flachankers besteht in den relativ hohen Wirbelströmen innerhalb des Flachankers, welche zu entsprechenden Leistungsverlusten führen und darüber hinaus Bremskräfte in den fahrzeugseitigen Elektromagneten induzieren. Dieser Nachteil kann zwar durch Blechung der Ankerschiene beseitigt werden, wobei zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der geblechten Ankerschiene ein V-förmiges Schienenprofil vorgesehen werden kann (»ETZ-A«, Januar 1953, Seite 13, Bild 7). Indessen ist eine Blechung der Ankerschiene aufwendig und teuer, was besonders bei langen Strecken, für welche magneiische Trag- und Führungssysteme in besonderem Maße vorgesehen sind, zu einer beträchtlichen Kostensteigerung führt. Ein dritter Nachteil von Flachankerschienen besteht schließlich darin, daß die rücktreibenden Kräfte des Systems Elektromagnet-Flachankcischienc bei einer seitlichen Auslenkung des Magnets bezüglich der Ankerschiene relativ gering sind, so daß bei dem bekannten System das Tragsystem durch ein zusätzliches, in horizontaler Richtung wirkendes Führungssystem ergänzt werden muß, um ein damit ausgerüstetes Schwebefahrzeug seitlich zu stabilisieren.

Zur Herabsetzung der wirbelstrombedingten Bremskräfte mit einfacheren Mitteln als durch Blechung der Ankerschienen ist in der älteren Patentanmeldung P 20 35 840.1 -32 bereits vorgeschlagen worden, die dem Luftspalt zugekehrten Polflächen unmittelbar hintereinander liegender Gleichstrommagnet über die Wickelköpfe der Erregerwicklungen hinaus in der Weise zu verlängern, daß an diesen Stellen die Nuten der Erregerwicklungen zum Luftspalt hin eisengeschlossen sind. Der Lösungsgedanke der älteren Patentanmeldung sieht somit in erster Linie konstruktive Verbesserungsmaßnahmen an den Gleichstrommagneten vor. Zusätzlich zu diesen Maßnahmen ist in der älteren Patentanmeldung die weitere Lehre gegeben, zur weiteren

ίο Verringerung der Wirbelstromverluste eine U-förmige Ankerschiene anstelle einer Flachschiene oder Winkelschiene vorzusehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem magnetischen Trag- oder Führungssystern der eingangs erwähnten Art auf einfache, kostengünstige Weise den Streufluß und die Wirbelstromverluste zu verringern und gleichzeitig die rücktreibenden Kräfte bei einer seitlichen Auslenkung des Magnets bezüglich der Ankerschiene zu vergrößern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Trag- oder Führungssystems nach Anspruch I ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die bloße Änderung des Schienenprofils von einem Flachprofil in ein H-Profil gleichzeitig drei entscheidende Vorteile erzielt werden können. Der erste Vorteil besteht darin, daß bei einer U-förmigen Ankerschiene jedem Magnetkernschenkel ein Ankerschienenschenkel mit zweckmäßig derselben Breite auf Abstand gegenübersteht. Dadurch besitzt der räumlich innerhalb des magnetischen Kreises verlaufende Streuflußpfad bei nicht zu kurzen Ankerschienenschenkeln einen im Verhältnis zur Anordnung mit einem Flachanker in erster Näherung doppelt so großen magnetischen Widerstand, den auch der äußere Streuflußpfad aufweist. Als Folge des geringen Streuflusses ist der Kraftfluß, der die Ankerschiene durchsetzt, bei gleicher Anziehungskraft zwischen Magnet und Ankerschiene kleiner. Dies läßt aber den Einsatz leichterer Elektromagnete zu. Andererseits ist die mit übereinstimmenden Magneten erzielbare Anziehungskraft bei Verwendung einer Ankerschiene mit U-Profil größer als bei einem Flachanker, da der Jochschenkel des Elektromagneten infolge des kleineren Flusses erst bei höherer Belastung des Systems in die Sättigung eintritt.

Die Verwendung einer Ankerschiene mit U-Profil hat gegenüber einem Flachanker weiter den Vorteil, daß die rücktreibenden Kräfte, das sind diejenigen Kräfte, die einer Querauslenkung des Elektromagneten entgegenwirken, größer sind. Diese rücktreibenden Kräfte sind zwar in der Regel nicht so groß, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Systems als Tragsystem ohne besondere Maßnahmen auf ein Führungssystem ganz verzichtet werden kann. Sind jedoch wie gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sowohl zum Tragen als auch zum Führen eines schwebenden Fahrzeugs od. dgl. jeweils erfindungsgemäße Systeme vorgesehen, begründen die größeren rücktreibenden Querkräfte einen geringeren Regelaufwand, da eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Luftspalts der Systeme der einen Funktion entgegenwirkende Querkräfte der Systeme der anderen Funktion auslöst, die die Wirkung der Regelung unterstützen.

System mil U-Profil-Magneten und einer U-Profil-Ankerschiene erweisen sich ferner durch geringere Wirbelstromverluste während einer Bewegung des

Elektromagneten entlang der Ankerschiene den Systemen mit Rachankerschienen überlegen, da die Feldlinien im wesentlichen nur entlang der schmalen Stirnflächen der Schienenschenkel in die Ankerschiene ein- bzw. aus dieser austreten.

Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, die genannten Wirbelstromverluste schon bei grober Lamellierung hinreichend zu unterdrücken. Dazu ist die Ankerschiene vorteilhaft aus relativ starken Blechen entsprechend verschieden großen U-Profils aufgebaut. Derartige U-Profilbleche, die einfach zu fertigen und zu montieren sind, beeinträchtigen die Biegesteifigkeit der Ankerschiene praktisch nicht und vermeiden die Ausbildung von ausgeprägten Wirbclstrombahnen am Feldeintritt bzw. -austritt aus der Ankerschiene, da die Schichtung in Feldrichtung verläuft. Demgegenüber werden Flachankerschienen aus Kostengründen parallel zu den Polflächen der Magnetpole geschichtet, so daß die Möglichkeit der Ausbildung ausgeprägter Wirbelstrombahnen eine sehr feine Lamellierung erfordert, die andererseits die Biegefestigkeit der Schiene in Richtung der Anziehungskräfte äußerst stark herabsef.t.

Damit die Stoßstellen aneinanderschließender lamellierter Ankerschienenabschnitte von den hocli empfindlichen Abstandsgebern beim Passieren des schwebenden Systemteils nicht erfaßt und auf die Erregung übertragen werden, sind die einzelnen U-Profilbleche jedes Ankerschienenabschnitts in Schienenlängsrichtung zueinander versetzt angeordnet, so daß über die ganze Breite der Polflächen der Ankerschiene reichende Fugen ausgeschlossen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Trag- oder Führungssystem im Schnitt,

F i g. 2 die Polfläche der Ankerschiene im Bereich der Blechstöße in Draufsicht und

Fig. 3 den Einsatz von Systemen gemäß Fig. 1 zum Tragen und Führen eines Fahrzeugs in schematischcr Darstellung.

Das elektromagnetische Trag- oder Führungssystem (Fig. 1) besteht aus einer feststehenden Ankerschiene 1 von U-förmigem Profil und aus einem Elektromagneten 2, dessen fein lamellierter Kern 3 ebenfalls U-förmigcs Profil aufweist. Die Profile von Ankerschiene I und Magnetkern 3 stimmen nach Breite und Schenkelbreite im wesentlichen überein, wobei die Längsstirnflachen 4 der Magnetkernseitenschenkel 5 den Längsstirnflachen 6 der Ankerschienenseitonschcnkel 7 unter der Wirkung anziehender Kräfte als Polflächen auf Abstand gegenüberstehen. Ein zur Aufrrchterhaltung des Sollabstandes geregelter Erregerstrom durchfießi eine auf dem Joch 8 des Magnetkerns 3 befindliche Spule 9 und erregt das Magnetfeld. Ebenso wie der Magnetkern 3 ist au'.h die Ankerschiene 1 zur Verminderung von Wirbelströmen lamelliert aufgebaut. Sie besteht aus ineinander geschachtelten, verschieden großen U-Profilblechen 10. die in Schienenlängsrichtung zueinander versetzi sind, so daß die einzelnen Blechstöße 11 nicht in einer einzigen Ebene zusammenfallen (Fig. 2). Die Blechstärke der U-Profilbleche 10 ergibt sich als Kompromiß zwischen den mechanischen und den elektromagnetischen Eigenschaften der Schiene l,da sich einerseits die Ankerschienenschenkel 7 durch auftretende seitlich gerichtete Zugkräfte nicht verbiegen dürfen und andererseits bei zu grober Lamellierung die Wirbelstromverluste in der Ankerschiene 1 zu groß sind. Als unter beiden Gesichtspunkten günstig hat sich eine Blechstärke von etwa 6 mm erwiesen. Auch die Höhe der Schenkel 7 der Ankerschiene 1 ist von den Magnetkernabmessungen unabhängig und so dimensioniert, daß der mit dem U-Profil i-i-reichbare Vorteil geringerer Streuung und höherer rückti jibender Kräfte auch tatsächlich erzielt wird, ohne daß andererseits die Materialkosten unnötig hoch liegen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit b mm starken U-Prc:'.lblechen 10 beträgt die Schenkelhöhe 50 mm. die Schenkelbreite 24 mm und die Schienenbreite 200 mm.

F i g. 3 zeigt Systeme 12 bzw. 13 der geschilderten Art in zueinander senkrechter Anordnung, die zum freischwebenden Tragen bzw. seitlichen Führen eines Fahrzeugs 14 eingesetzt sind, das mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs die Trasse 15 entlang bewegt wird. Es wird deutlich, daß bei einer horizontalen bzw. vertikalen Verlagerung des Fahrzeugs 14 die Systeme 13 bzw. 12 der einen Systerngruppe eine Luftspaltveränderung erfahren, die von einer die Instabilität des gesamten Systems mindernden, eine rücktreibende Kraft hervorrufenden seitlichen Versetzung der Elektromagnete der Systeme 12 bzw. 13 der anderen Systemgruppe zu deren Ankerschienen begleitet ist. Die Verringerung des zur Aufrechterhaltung der Sollspalte enorderlichen Eingriffs der Regelung erweist sich insbesondere im Vergleich zu den bekannten Anordnungen mit Systemen beider Funktionen gemeinsamen Ankerschienen mit Winkelprofil als beträchtlich.

Die Verwendung einer Ankerschiene mit U-iormigem Profil empfiehlt sich infolge der relativ hohen rückireibenden Kräfte auch bei Systemen, die ohne besondere Führungsmagnete auskommen, indem hintereinander angeordnete Tragmagnete mit U-Profilkern beidseitig ir Fahrzeugquerrichtung zur Ankerschiene versetzt angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Trag- oder Führungssjstem mit mindestens einem Elektrotrag- oder -führungsmagneten mit einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigem Kernprofil und einer Ankerschiene als Trag- oder Führungsschiene, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschiene (1) im Querschnitt im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschiene (1) aus relativ starken Blechen (10) von entsprechend verschiedenem U-Profil aufgebaut ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen U-ProRlbleche (10) jedes Ankerschienenabschnitts in Ankerschienenlängsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.