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Magnetanordnung für ein magnetisches Trag- oder Führungssystem Die
Erfindung betrifft eine Magnetanordnung ftlr ein magnetisches Trag- oder Führungssystem
mit einer feststehenden Ankerschiene und mindestens einem an der Ankerschiene berührungslos
entlang bewegten, langgestreckten Elektromagneten zum Tragen oder Führen insbesondere
eines Schwsbefahrzeugs.
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Bei der Bewegung des Elektromagneten oder eines Elektremagnetbandes
aus einer Reihe dicht hintereinander an einem Fahrzeug befestigter Magnete entlang
der Ankerschiene wird diese auf- und anschließend wieder entmagnetisiert. Dabei
entstehen in der Schiene Wirbelströme, die die Trag- oder Führungskraft des einzigen
bzw. des ersten und letzten Maqneten des Magnetbandes verringern. lurch entsprechend
feines Lamellieren der Ankerschiene kann die Ausbildung von Wirbelströmen zwar weitgehend
vermieden werden, die
Kosten für die Ankerschiene liegen dann jedoch
sehr hoch, so daß diese Lösung bei Transportsystemen mit einigen 100 km Ankerschienenlänge
nicht in Betracht kommt. Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung der Wirbelatrombildung
in der Schiene besteht darin, die Elektromagnetkerne an den freien Enden der Magnete
abzuschrägen, so daß das Magnetfeld in der Ankerschiene auf einer Strecke von der
Länge der Abschrägung auf bzw. abgebaut wird. Die hierbei erzielbare Wirbelstromminderung
ist um so wirksamer, je länger die Abschrägungen sind, d.h. je langsamer das Feld
in der Schiene bei einer Bewegung dos Magneten auf bzw.
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abgebaut wird. Andererseits Bedeuten die Abschrägungen ebenfalls eire
starke Zugkrafteinbuße der betreffenden Magnete, so daB die Außenmagnete eines.
Magnetbandes gesondert dimansiontert, gefertigt und gesteuert werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetanordnung der
eingangs genannten Art anzugeben, die sich durch geringe Wirbelstromverluste in
der Ankerschiene auszeichnet und sowohl eine Lamellierung der Ankerschiene erübrigt,
als auch die Verwendung einheitlich autgebauter und gesteuerter Trag- oder Führungsmagnete
erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes von anschließenden
Magneten freie Ende des Elektromagneten mit einem dessen Polflächen unter stetiger
Zunahme
des Abstands zur Ankerschiene fortsetzenden Zusatzmagneten
bestückt ist. Diese Zuuatzmagnete haben praktisch nur geringen Einfluß auf das Tragen
oder Führen des oder der Elektromagnete und dienen der Minderung von Wirbelströmen
in der Ankerschiene durch einen langsameren Auf- bzw. Abbau des Magnetfeldes in
der Ankerschiene.
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Als Zusatzmagnet ist vorteilhaft ein Permanentmagnet vorgesehen. Dieser
ergibt eine sehr einfache Bauform und einen leistungslosen Betrieb. Hinzu kommt,
daß er gleichzeitig die Funktion eines Aufschlagschutzes für den anschließenden
Elektromagneten übernehmen kann. Vorzugsweise besteht der Zusatzpermanentmagnet
aus einem ferromagnetischen Kern, in den eine Magnetleiste eingesetzt ist. Die Magnetisierung
des Kerns wird dann zweckmäßig so gewählt, daß die maximale Induktion im Luftspalt
zur Ankerschiene bei Sollabstand und Nennbelastung des Elektromagneten etwa der
Induktion des Trag- oder FUhrungsfeldes entspricht.
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In Weiterbildung der Erfindung ist als Zusatzmagnet ein Elektromagnet
vorgesehen. Ein solcher ist zwar aufwendiger in der Herstellung, mit ihm läßt sich
jedoch auch bei Last- und Luftspaltänderungen ein bis in den Trag-oder Führungsspalt
hinein kontinuierlicher Flußanstieg bzw. -abfall erreichen. Vorzugsweise geschieht
dies dadurch,
daß die Erregerspule des Zusatzmagneten zur Erregerspule
des zugehörigen Trag- oder Führungselektromagneten elektrisch parallel geschaltet
ist.
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Bei beiden Zusatzmagnetarten muß der Kern so ausgebildet rein, daß
zum zugehörigen Trag- oder FUhrungselektromagneten praktisch eine durchgehende Polfläche
geschaffen wird.
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Damit andererseits keine zu große gegenseitige Beeinflussung zwischen
den beiden Magneten stattfindet, sind die Polechenkel des Zusatzmagneten nur im
Bereich ihrer Polflächen bis an die Stoßßtellen mit den Polflächen des zugehörigen
Trag- oder Führungsmagneten vorgezogen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutern.
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Es zeigt Fig. 1 und 2 einen Trag- oder Führungselektromagneten mit
abgeschrägten Seitenschenkeln in einem Abstand zu einer feststehenden Trag- oder
Führungsschiene in Seiten- und Stirnansicht, Fig. 3 einen Zusatzpermanentmagneten
am freien Ende eines Trag- oder Führungselektromagneten, Fig. 4 den Zusatzpermanentmagneten
in perspektivischer Darstellung und Fig. 5 ein Magnetband aus zwei Elektromagneten,
deren freie Enden mit Zusatzelektromagneten bestückt sind.
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Der Elektromagnet 1 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Trag- oder
Führungssysteme besitzt einen Kern 2 mit U-förmigem Profil, der auf seinem Joch
3 eine Erregerspule 4 trägt. Unter der Wirkung der anziehenden magnetischen Kräfte
des vom Elektromagneten 1 aufgebauten, geregelten Magnetfeldes wird dieser berührungslos
in einem vorgegebenen Abstand zu einer Ankerschiene 5 mit U-Profil gehalten. Dabei
stehen die Längsstirnflächen deF Seitenschenkel 6 der Ankerschiene denen der Seiten-
oder Polechenkel 7 des Magnetkerns 2 als Polflächen 8 bzw. 9 gegenüber.
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Der Elektromagnet 1 ist an einem Fahrzeug 10 befestigt, das berührungslos
an der Ankerschiene 5 entlang bewegt wird. Bei dieser Bewegung wird die Ankerschiene
5 bein vorderen Ende des Elektromagneten 1 aufmagnetisiert und beim hinteren Ende
wieder entmagnetisiert, was Wirbelströme in der Schiene zur Folge hat. Die Oschwindigkeit,
mit der jedes Volumenelement der Ankerschiene 5 auf- bzw.
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entmagnetisiert wird, bestimmt die Größe der Wirbelströme in der Schiene
und ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit und vom Gradienten des Luftspaltfeldes in
Magnetlängsrichtung abhängig, so daß infolge der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit
nur ein räumlich gestreckter Anstieg bzw, Abfall des Luftspaltfeldes an den inden
des Elektromagnetzen kleine Wirbelströme gewährleistet. Dies wird bei Elektromagneten
1 gemäß Fig. 1 und 2 durch Abichrägungen 11 der Polschenkel 7 des Kerns 2 erreicht,
die einen ich zu den freien Enden des Magneten hin vergrößernden Luftspalt zur Ankerschiene
begründen, so daß der Auf- bzw. Abbau
des Feldes in eine Volumenelement
der Ankerschiene wesentlich langsamer erfolgt als ohne Abschrägungen, nänlioh während
der Zeit, in der sich der Magnet um einen Betrag, der etwa der Länge der Abschrägungen
ntspricht, bewegt.
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dadurch wird zwar ein Lamellieren der Ankerschiene 5 zur Unterdrückung
von Wirbelstromverlusten überflüssig, der Elecktomagnet 1 verliert jedoch, wie eingange
bereits erwähnt, an Trag- oder Führungskraft und besitzt beim Aufbau von Magnetbändern
aus mehreren dicht hintereinander angeordneten Magneten zwangsläufig eine andere
Gestalt rlr die übrigen inneren Magnets eines solchen Bandes, so daß sich die Fertigung
verteuert und eine Austauschbark.it der einzelnen Magnete eines Fahrzeugs nicht
gegeben ist.
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Fig. 3 zeigt einen Endausschnitt einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung,
bei der alle Elektromagnete 12 eines Bandes in ihrer Gestalt übereinstimmen und
des freie Ende jedes äußeren Elektromagneten das bandes mit einem Zusatzpermannentmagneten
13 besetzt ist. dieser besitzt ebenso wie die Elektromagnete einen Kern 14 mit U-Profil,
dessen Abmessungen denen des Profils der Elektromagnetkerne 15 entsprechen, und
ist ebenso gepolt wie die Elektromagnete 12 des Bandes. Der Zusatzpermanentmagnet
13 ist jedoch vesentlich kürzer als die Elektromagnete 12 und besitzt derart gekrümmte
Polflächen 16, daß der Luftspalt
zur Ankerschiene 5 bei den Stoßstellen
mit den Pol flächen 17 des anschließenden Elektromagneten 12 mit dem Trag-oder Führungsluftspalt
übereinstimmt und zum freien Magnetbandende hin zunimmt, so daß eine kontinuierliche
Feldstärkezunahme von außen bis zu den Stoßstellen mit dem Elektromagneten gewährleistet
ist und insbesondere auch an diesen Stoßstellen keine Induktionseinbrüche vorliegen.
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Eine gegenseitige Beeinflussung von Elektromagnet 12 und Zusatzpermanentmagnet
13 scheidet dadurch aus, daß die Polschenkel 18 bzw. 19 beider Magnete 12 bzw.\l3
nur an den Polflächen 17 bzw. 16 gegenüber den Xernjochen 20 bzw. 21 vorgezogen
sind, so daß auch der Wickelkopf 22 der Erregerspule 23 des Elektromagneten zwischen
den Kernjochen 20 bzw. 21 genügend Platz hat. Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung
die Bestückung des Zusatsperrnanentmagneten 13 mit einer Permanentmagnetleiste 24,
die in das Joch 21 des Zusatzpermanentmagneten 13 eingesetzt ist. Die Permanentmagnetleiste
24 bewirkt eine derartige Magnetisierung des Zusatzpermanentmagneten 13, daß die
Luftspaltfeldstärke am Übergang zu den Polflächen 17 des Elektromagneten 12 bei
Nennlast und Sollabstand mit der Trag- oder Führungsfeldstärke übereinstimmt.
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Die in Fig. 5 an beiden freien Enden eines Magnetbandes aus zwei dicht
hintereinander angeordneten Elektrom4gneten 25 eingesetzten Zusatzmagnete 26 besitzen
im wesentlichen dieselbe Kerngestalt wie die beschriebenen Zusatzperianentmagnete
13.
Sie tragen jedoch auf ihrem Kernjoch 27 eine Erregerspule 28, die zur Erregerspule
29 des benachbarten Trag- oder Führungselektromagneten 25 elektrisch parallel geschaltet
ist und über eine gemeinsame Regelschaltung 30 gespeist wird. Auf diese Weise wird
auch bei stärkeren Änderungen der Induktion des Trag- oder Führungsfeldes oder des
Luftspalts jede Stufe in der Induktion des Feldes an den Stoßstellen zwischen Elektromagnet
25 und Zuiatzmagnet 26 vermieden.