DE2151150B2 - Elektromagnetische schwebeanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagne- liehen Stabilisierung, z. B. um Flieh- und Seitenkräfte tische Schwebeanordnung mit einem entlang einer fer- in Streckenkrümmungen und Geraden auszugleichen, romagnetischen Schiene bewegbaren Körper, insbe- 50 Die Erfindung bringt eine wesentliche Vereinfasondere elektromagnetische Schwebebahn. chung gegenüber den elektromagnetischen Schwe-

Für eine verschleißfreie magnetische Schwebefüh- beverfahren, da Regeleinrichtungen für die Steuerung rung von Fahrzeugen, insbesondere beim spurgebun- der Hub- und/oder Führungskräfte nicht erforderlich denen Bahnverkehr mit hoher Geschwindigkeit, sind sind. Darüber hinaus kommt man mit einem einfachebereits verschiedene Systeme bekanntgeworden. Bei 55 ren System von Leiterschleifen für die Höhen- und der elektromagnetischen Schwebeführung sind auf Seitenstabilisierung aus.

dem Fahrzeug von Gleichstrom durchflossene Elek- Ausführungsbeispiele und in den Unteransprüchen

tromagnete reihenförmig angeordnet, denen auf einer genannte Weiterbildungen der Erfindung werden an Trasse eine ferromagnetische Rückschlußschiene zu- Hand der Zeichnung näher erläutert,
geordnet ist. Dabei wird die Anziehungskraft, welche 60 F i g. 1 zeigt die Zuordnung einer supraleitenden die Elektromagnete auf die über ihnen angeordnete Leiterschleife zu einer ferromagnetischen Rück-Rückschlußschiene ausüben, dazu benutzt, das Fahr- schlußschiene in schematischer Darstellung,
zeug im Schwebezustand zu halten. Zur seitlichen Fig. 2 einen Querschnitt einer magnetischen

Führung sind auf dem Fahrzeug zwei weitere Reihen Schwebeanordnung und

von Elektromagneten angeordnet und seitlich dazu 65 Fig. 3 und 4 Schnitte durch Leiterschleifenanordauf der Trasse ferromagnetische Rückschlußschienen nungen mit ferromagnetischer Rückschlußschiene in montiert. Bei dieser Ausführung müssen das Tragsy- stark schematischer Darstellung,
stem und die Spurführungssysteme zur Einhaltung In F i g. 1 ist an dem zu bewegenden Körper K eine

langgestreckte, an beiden Stirnseiten gekröpfte supraleitende Leiterschleife 1 angeordnet. Die Zuleitungen 2 und 3 der mit einer elektrischen und wärmetechnischen Isolierung 4 versehenen Leiterschleife werden mit Gleichspannung gespeist. Im stromdurchflossenen Zustand stützt sich die Leiterschleife 1 magnetisch auf der ferromagnetischen Ankerschiene S ab, die dann zwischen den Längsseiten« und b der Leiterschleife zu liegen kommt. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß in eine stromdurchüossene Spule ein ferromagnetischer Körper hineingezogen wird, wobei beim Herausziehen der stromdurchflossenen Leiterschleife aus der ferromagnetischen Ankerschiene nach oben oder unten jeweils anziehende Kräfte auftreten, die in einem bestimmten Bereich mit der Auslenkung etwa proportional sind.

Bei dem in F i g. 2 im Prinzip dargestellten Schwebesystem für ein durch einen Linearmotor 9,10 angetriebenes Fahrzeug 6 sind an der Unterseite eines Wagenkastens zwei aus Leiterschleifen 1 gebildete Spulen angeordnet. Auf der Fahrbahn sind als Tragsystem Iamellierte ferromagnetische Schienen S auf Betonfundamenten 7 montiert, die im Schwebezustand des zunächst als gewichtslos gedachten Fahrzeuges 6 in der Spulensymmetrieebene liegen. Bei der Verwendung von supraleitenden Spulen baut sich ein sehr starkes Magnetfeld in der Spulenmitte auf und magnetisiert die ferromagnetische Schiene 5. Mit der Auslenkung aus der Symmetrieebene (Z-Richtung) durch das Fahrzeuggewicht senken sich die Leiterschleifen 1 der Spulen so weit ab. daß die entstehenden Trennflächenkräfte dem Fahrzeuggewicht das Gleichgewicht halten. Das Fahrzeug 6 wird somit von den magnetischen Kräften getragen. Die Seitenführung des Fahrzeuges 6 wird von einem gleich aufgebauten System übernommen, das lediglich um 90° gegenüber dem Tragsystem gedreht angeordnet ist. Bei dem System zur seitlichen Führung befinden sich wiederum ferromagnetische Schienen 5 im Spuleninneren von Magnetspulen. Die Schienen 5 werden von Befestigungselementen 8 gehalten. Bei einer, seitlichen Verschiebung versucht jede der Spulen wieder Gleichgewichtslage zu erreichen, bei der sich die ferromagnetischen Schienen 5 in Spulenmitte befinden. Es werden also auch bei einer seitlichen (Pfeil y) Auslenkung entsprechende Führungskräfte erzeugt.

Die Geometrie der Leiterschleifen 1 und der ferromagnetischen Schienen 5 wird zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß die bei einer Auslenkung entstehenden Kräfte in Richtung der Spulenachse wesentlich größer sind als die bei einer seitlichen Verschiebung in der Spulenebene auftretenden Kräfte. Hierzu wird beispielsweise beim Tragsystem und/oder Seitenführungssystem das Verhältnis der Breite der Schiene 5 zum Abstand (Luftspalt) einer Längsseite einer Spule 1 größer als 3 : i gewählt. Dabei ist es vorteilhaft, die Leiterschleife 1 durch eine Verstellvorrichtung 13 an der Seite des Fahrzeuges 6 auch im Betrieb einstellbar auszubilden.

Gemäß F i g. 3 und 4 sind die am Fahrzeug angeordneten Leiterschleifen 1 mit ferromagnetischen Rückschlußkörpern 11 versehen, die die beiden Längsseiten α und b der Leiterschleifen teilweise umgeben. Dadurch kann der Erregerleistungsbedarf der Spulen erheblich gesenkt werden. Bei Verwendung supraleitender Spulen kommt man dabei mit sehr kleinen Energiespeichern auf dem Fahrzeug aus. Während bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung der Rückschlußkörper 11 die Längsseiten a, b der Leiterschleife von drei Seiten umschließen, ist in F i g. 4 eine Anordnung gezeigt, bei der Rückschlußkörper lediglich an den beiden äußeren Längsseiten der Leiterschleife 1 angeordnet sind. Diese Anordnung führt zu geringeren Querkräften bei Unsymmetrien. Zur Seitenführung oder zur Sicherstellung eines Mindestabstandes — beispielsweise bei außergewöhnlichen Betriebszuständen — sind an den Spulenkörpern bzw. ferromagnetischen Rückschlußkörpern Gleitvorrichtungen oder Rollen 12, die gegebenenfalls verstellbar ausgebildet sind, angebracht. Bei Bahnen, bei denen die Hauptbelastung und damit der Verschleiß beim Hubsystem liegt (z.B. bei Hängebahnen) kann bei einfacher Ausbildung mit wenigen Bauelementen das durch mindestens eine Leiterschleife 1 und die Schiene 5 gebildete Hubsystem mit einem Gleitsystem oder System von Rollen 12, insbesondere verstellbaren Rollen, zur seitlichen Führung kombiniert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims (6)

1 2 eines bestimmten Abstandes der Elektromagnete von Patentansprüche: den Rückschlußschienen mit aufwendigen Regelein richtungen versehen sein (ETZ-A 1953, S. 11 bis 14).

1. Elektromagnetische Schwebeanordnung mit Beim elektrodynamischen Schwebeverfahren wird einem entlang einer ferromagnetischen Schiene be- 5 zur Anhebung des Fahrzeuges eine abstoßende Kraft wegbaren Körper, insbesondere elektromagneti- durch gegensinnige Ströme zweier parallel zueinander sehe Schwebebahn, dadurch gekenn- verlaufender Leiterschleifen erzeugt. Dabei ist auf zeichnet, daß an dem zu bewegenden Körper dem Fahrzeug eine stromdurchflossene supraleitende (K) mindestens eine in Bewegungsrichtung langge- Primärschleife angeordnet, die in auf der Trasse hinstreckte und an den beiden Stirnseiten gekröpfte io tereinander angeordneten sekundären Kurzschluß-Leiterschleife (1) angeordnet ist und die ferroma- schleifen Spannungen induzieren, die bei höheren Gegnetische Schiene (5) zwischen den Längsseiten schwindigkeiten konstante Ströme treiben. Bei sehr der Leiterschleife (1) liegt. kleinen Geschwindigkeiten oder im Stillstand des

2. Schwebeanordnung nach Anspruch 1, da- Fahrzeuges kann bei dieser Ausführung eine Schwedurch gekennzeichnet, daß an dem zu bewegenden 15 bung nicht mehr erreicht werden (»Die Bundesbahn« Körper mindestens eine weitere und um 90° ver- 1968, S. 453 und 454).

setzte Anordnung aus Leiterschleife (1) und ferro- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schwebeanord-

magnetischer Schiene (S) zur Übernahme der seit- nung zu schaffen, die unter Vermeidung einer aufwen-

lichen Führung vorgesehen ist. digen Regeleinrichtung nicht nur bei höheren Ge-

3. Schwebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, 20 schwindigkeiten, sondern auch im Fahrzeugstillstand gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung funktionstüchtig ist.

der geometrischen Maße der Schiene (5) zu den Ausgehend von einer elektromagnetischen Schwe-

Abständen der Leiterschleife (1), daß die bei einer beanordnung der eingangs genannten Art besteht die

Auslenkung entstehenden Kräfte in Richtung der Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß Spulenachse wesentlich größer sind als die bei 25 an dem zu bewegenden Körper mindestens eine in Be-

einer seitlichen Verschiebung in der Spulenebene wegungsrichtung langgestreckte und an den beiden

auftretenden Kräfte. Stirnseiten gekröpfte Leiterschleife angeordnet ist und

4. Schwebeanordnung nach einem der vorher- die ferromagnetische Schiene zwischen den Längsseigehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ten der Leiterschleife liegt.

daß die Leiterschleife (1) an dem zu bewegenden 3° Auf diese Weise kann bereits mit einer einzigen Körper einstellbar angeordnet ist. Leiterschleife ohne besondere Regeleinrichtungen

5. Schwebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, eine stabile Lage in zwei zueinander entgegengesetzdadurch gekennzeichnet, daß die an demzubewe- ten Richtungen einer Koordinatenachse erreicht wergenden Körper angeordnete Leiterschleife (l) mit den. Bei der bekannten Verwendung supraleitender magnetischen Rückschlußkörpern (11) versehen 35 Leiterschleifen werden Hub- und Spurführungskräfte ist, die die Längsseiten (a, b) der Leiterschleife (1) mit selbststabilisierenden Eigenschaften ohne zumindest an einer Außenseite umgeben (F i g. 3 dauernde Energiezufuhr, also praktisch verlustlos er- und 4). zeugt.

6. Schwebeanordnung nach Anspruch 1, insbe- Zur Erzielung einer Stabilisierung in einer Ebene sondere für Hängebahnen, dadurch gekennzeich- 4° (Stabilisierung in den Richtungen eines Koordinatennet, daß Rollen, insbesondere verstellbare RoI- kreuzes) ist es lediglich erforderlich, daß an dem zu len (12) als seitliches Führungssystem verwendet bewegenden Körper mindestens eine weitere und um sind. 90° versetzte Anordnung aus Leiterschleife und ferro-

magnetischer Schiene vorgesehen ist. Dabei dient die

45 eine Leiterschleifenanordnung dazu, um das Fahrzeug

nach unten und oben in einem stabilen Schwebezustand zu halten und die andere Leiterschleife zur seit-