DE2160680B2

DE2160680B2 - Magnetsystem fur die Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs

Info

Publication number: DE2160680B2
Application number: DE2160680A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Phys. 8500 Nuernberg Miericke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1971-12-07
Publication date: 1973-09-20
Also published as: IT971387B; FR2164338A5; DE2160680C3; JPS4864613A; DE2160680A1; US3834317A; CH559649A5

Description

Ein Magnetsystem der eingangs genannten Art ist

aus der Zeitschrift »Cryogenics and Industrial Gases«, Oktober 1969, S. 19 bis 24, bekannt. Bei dieser Ausführungsforrn einer elektrodynamischen Schwe-60 beführung sind jeweils ein Nuüflußsystem an beiden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetsystem Seiten des Fahrzeugs und ein weiteres in der Mitte für die elektrodynamische Schwebeführung eines be- unter dem Fahrzeug angeordnet. Die seitlich anwegten Fahrzeugs mit zwei in Fahrtrichtung paralle- geordneten Nullflußsysteme dienen zur Schwebefühlen Reihen von fahrzeugfesten Paaren horizontal und rung, das unter dem Fahrzeug angeordnete System zueinander parallelliegender, supraleitender Magnet- 65 zur seitlichen Führung des Fahrzeugs,
spulen, welche je ein Nullflußsystem bilden und zwi- Bei jedem der Schwebeführungssysteme werden

sehen denen je eine Reihe ortsfester horizontaler am Fahrzeug befestigte, paarweise senkrecht überein-Hubschleifen angeordnet ist, und mit einer Reihe ander angeordnete, gegensinnig zueinander erregte

Supralcitimgsmagnetspulen in einer mit der Fahr- Ein einziger ferromagnetiscber Körper kann vor-

bjhn verbundenen, horizontal angeordneten, elek- teilhaft in Fahrtrichtung des Fahrzeugs in ^laf88®" triseh leitenden Schiene aus einer Vielzahl von in streckter Form oberhalb der Stabilisierongsscnleiie Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Leiter- angeordnet sein. Hierdurch läßt sich von den Maschleifen derart entlanggeführt, daß die Schiene je- 5 gnetschleifen beiderseits der Stabilisierungsscnleüe weils zwischen den senkrecht übereinander angeord- eine zusätzliche symmetrische Krafteinwirkung aui neten Magnetspulenpaaren liegt. Die Schiene ist das Magnetsystem erreichen, wodurch eine zusätzlicüe dünn gegenüber der Eindringtiefe des Magnetfeldes Stabilisierung des Fahrzeugs in horizontaler Kicnin das Schienenmaterial. Es werden deshalb nur dann tung erzielt wird. , .

Verluste und somit Bremskräfte erzeugt, wenn die io Es kann aber auch jeweils ein flacher und in Schiene nicht genau in der Mitte zwischen den Spu- Fahrtrichtung des Fahrzeugs langgestreckter ferrolen der jeweiligen Spulenpaare liegt. Die Bremskraft magnetischer Körper oberhalb jedes der beiden Nuiiist in erster Näherung proportional zur zweiten Po- flußsysteme für die Schwebeführung angeordnet seui. tenz der Auslenkung aus der Mittellage, während die Darüber hinaus kann oberhalb des ferromagneu-

erzeugte Hubkraft in erster Näherung der Auslen- 15 sehen Körpers ein Körper aus nichtmagnebscnem kung unmittelbar proportional ist Auf Grund dieser und elektrisch leitendem Material derart angeordnet Kräiieüberlagerung läßt sich eine stabüe Schwebe- sein, daß er ebenfalls von dem Feld der Magnetspuführung des Fahrzeugs erreichen. len durchsetzt wird, sobald der ferromagneoscne

Das dritte NuIIflußsystem, das im rechten Winkel Körper magnetisch gesättigt ist. Der ferromagnetizu den beiden Schwebeführungss> stemen unter dem ao sehe und der nichtmagnetische Körper ^kön°^{en d}.^abei Fahrzeug angeordnet ist, erzeugt die nötigen horizon- gemeinsam einen flachen Körper bilden. Mit dieser talen Ruckstelikräfte, wenn sich das Fahrzeug aus Ausbildung laßt sich noch eine weitere zusätzliche einer horizontalen Mittellage entfernt. Stabilisierung für das schwebende Fahrzeug in senk-

Zur Führung dieses Fuhrzeugs sind somit zur Fr- rechter Richtung, insbesondere eine Scbwmgungszeuaung der senkrechten Hubkraft und der horizon- 25 dämpfung bei Fahrt, erzielen.

talen Stabilisierungskraft jeweils getrennte Systeme Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels oer

vorgesehen. Der damit verbundene Aufwand zur Er- Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, zielune einer stabilen Fahrzeugführung ist verhältnis- Ein Oberteil 2 eines in der Figur nur angedeuteten

mUßig groß. Fahrzeugs 4 ist über ein Magnetsystem fur eine

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den 30 Schwebeführung nach der Erfindung mit einem VerAufwand für die am Fahrzeug befestigten supralei- bindungskörper 6 am Tragkörper 8 einer I ranspontenden Magnetspulen des letztgenannten elektrody- vorrichtung aufgehängt. In dem Magnetsystem sind namischen Magnetsystems bei gleicher Wirksamkeit die beiden Magnetspulen eines NullflutJsystems λ hinsichtlich der Schwebeführung und der horizonta- mit 12 bzw. 14 und zwei Magnetspulen eines zweiten len Stabilisierung zu vermindern. 35 Nullflußsystems R mit 13 bzw 15 bezeichnet. In der

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Maunet- Nullflußzone der Magnetspulen, die supraieuenu d i A fidäß id it jeweil ine "^ubsch!cif* ΓΓΞί'

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Maunet Nullflußzone gp

system der eingangs genannten Art. erfindungsgemäß sind, ist jeweils ine "^ubsc.^h!cif* ΓΓ

dadurch gelöst, daß die beiden Nullflußsysteme der schem. aber elek-.risch leitendem Material pp

Schwebeführung in der Weise nebeneinander an- Diese jeweils zur Erzeugung einer senlcrecmen

eeordnet sind, daß die einander zugewandten Leiter 40 kraft dienenden Hubschleifen in den beiden inuii-

der Magnetspulen der beiden Nullflußsystemc zu- flullsystemen A und B sind mit 16 bzw. 17 ^'^

sammJmit der dazwischen angeordneten -abiliv.c- net. Zwischen den beiden Nulinutfsvstemcn AI und \B

rungsschleife das dritte NuIIflußsystem bilden. befindet sich eine we.tere elektrisch ^leite"^ *J£"^c

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen aus nichtmagneüschem Material, die ^a's btaouiMe-

dann, daß auf Grund der besonderen räumlichen 45 ningsschleife 18 zur Erzeugung der hor^ntalen Wa

Zuordnung der Magnetspulen gegeneinander ein be- bilis.erungskräfte dient In der NorrnaH* nttKlage

sondere* Paar supraleitender Magnetspulen für das des Fahrzeugs 4 bcfmdci sich d. Stabihserun^

dritte Nullflußsystem eingespart »erden kann. schle.fe 18 .n der Nullflut »ye der anand«

Die Anordnung kann so gewähl, werden, daß sich überliegenden und der Schle. e 18 K "^J

eine derartige Kreuzform der Querschnitte der Hub- 50 ter der Magnetspulen12 bis 15 Hu; ^u

schleifen und der Stabilisieningsschleifen erg.b«. daß unü 17 und die Stah.l.s.erun^jcWcife

die Schleifenebene der Hubschleifen die Schleifen sich in e.nem T «ger 2β aus '^^h'^m^^tl ^_r

ebene der Stabilisierungsschleife etwas oberhalb deren tenal der am Verbindungskorper 6 *es irafe

Mitte schneidet. Diese Ausfühnmgsforn hat die Wir- pers 8 befestigt ,st Der Trager 20 sorg fur cme mc

kung daß das FahrwuggcvwLht die Gleichgewichts- 55 chanisch stabile I age der Hub- und Stabilisierung

lage etwa zur Mitte der Stabilisierungsschleife ver- schleifen gegeneinander

lage in der Mitte der Stabilisicru.igsschieifc dadurch n.cht dargestelltes^Kuhlsy te.η fur <_; . 5>up.M

gehalten, daß im Feld wenigstens einer d-r Magnet- Magnctspu en 12 bis 15, da . ck.,.uuer VV ^

spulen ein ortsfester ferromagnctischer Körper derart gefuhrt sein kann. ^Im ^^a"^^^shw die eine

angeordnet ist, daß das ihn durchsetzende Feld eine Fahrzeugs 4 aus der ^^^'^chen dem zusätzliche magnetische Hubkratt erzeugt. Die von 6₅ entsprecnendc re toVerdmb^g ^«Jj

dem ferromagnetischen Körper auf die Magnetschk;- Fahrzeug und der Hub-^ oder der S

£ SSS^{din also zur KompensatIon} ^?ΆΆ£^

Körpe g ^ ^

^{dienen also zur KompensatIon} ^α?ΆΆ£^^ ⁿ ^{bis 15}

Wirbelströme induziert, die entsprechende Reak- Stellkräfte wirksam. Die Hubschleifen 16 und 17 die-

tionskräfte erzeugen, die als Rückstellkräfte verwen- nen somit im wesentlichen nur noch zur senkrechten

det werden. Stabilisierung des Fahrzeugs 4. Sie übernehmen somit

Diese Reaktionskräfte werden auch wirksam, zugleich die Wirkung von Dämpfungsschleifen und wenn Kipp- oder Drehkräfte auf die Stabilisierungs- 5 verhindern schwingende oder auch schlingernde Beschleife und insbesondere auf die beiden Hubschlei- wegungen des Fahrzeugs 4.
fen wirksam werden. Werden beispielsweise durch Oberhalb des ferromagnetischen Körpers 26 kann eine Drehbewegung des hängenden Fahrzeugs 4 die zweckmäßig noch ein Körper aus nichtmagnetischem, Magnetspulen 12 und 14 nach oben und die Magnet- aber elektrisch leitendem Material, insbesondere spulen 13 und 15 nach unten ausgelenkt, so sind die io Aluminium, angeordnet sein. In Verbindung mit dieentstehenden Reaktionskräfte in den Magnetspulen sem nichtmagnetischen Körper 28 kann dann der fer-12 und 14 nach unten und in den Magnetspulen 13 romagnetische Körper 26 so bemessen werden, daß und 15 nach oben gerichtet. Durch das Zusammen- er in Sättigung geht, wenn die Auslenkung des Fahrwirken der beiden die Hubschleifen enthaltenden zeugs aus einer Normalbetriebslage nach oben einen Nullflußsysteme A und ß erhält man somit ein gegen 15 vorgegebenen Wert überschreitet. Dann geht der fer-Dreh- und Schlingerbewegungen eines hängenden romagnetische Körper 26, der vorzugsweise aus Fahrzeugs selbststabilisierendes Magnetsystem. Eisen bestehen kann, in Sättigung» und das magneti-

Im magnetischen Feld der beiden Nullflußsyste- sehe Feld der Magnetspulen 12 und 13 durchsetzt me A und B ist ein ferromagnetischer Körper 26 an- den Körper 28, in dem dann Wirbelströme mit entgeordnet. In diesem ferromagnetischen Körper 26, ao sprechenden Rückstellkräften erzeugt werden. Mit " der im Ausführungsbeispiel die Form einer Schiene dieser Gestaltung des Magnetsystems nach der Erfinhat, werden durch das magnetische Feld der beiden dung erhält man somit eine Selbststabilisierung des Magnetspulen 12 und 13 Anziehungskräfte erzeugt, Fahrzeugs 4 in senkrechter Richtung,
die als zusätzliche Hubkraft wirken. Durch diese Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung eines Kombination einer elektrodynamischen mit einer as einzigen ferromagnetischen Körpers oberhalb der elektromagnetischen Schwebeführung erhält man Stabilisierungsschleife 18 im Feld der Magnetspulen eine erhebliche Verminderung der Verluste des ge- 12 und 13 beschrieben worden. Solche ferromagnetisamten Magnetsystems, weil im ferromagnetischen sehen Körper können aber auch an anderen Orten in Körper 26 durch das magnetische Feld nur verhält- den magnetischen Feldern der beiden Nullflußsystenismäßig geringe Stromverluste erzeugt werden. Die 30 me A und B angeordnet werden. Es kann beispiels-Anordnung des ferromagnetischen Körpers 26, d. h. weise jeweils ein ferromagnetischer Körper oberhalb ihr Abstand von den Hubschleifen 16 und 17 und der Spulen 12 und 13 angeordnet werden,
ihre Gestaltung werden so gewählt, daß die in ihr er- Das im Ausführungsbeispiel beschriebene Magnetzeugte Anziehungskraft etwa gleich dem Gewicht des system einer Schwebeführung eines Fahrzeugs ist Fahrzeuges 4 einschließlich des Oberteiles 2 und der 35 zwar besonders günstig für ein an einer Tragvorrich-Magneteinrichtung mit den Magnetspulen 12 bis 15 tung aufgehängtes Fahrzeug, es kann jedoch auch für ist. ein Fahrzeug verwendet werden, dessen Magnetspu-

In der Normalbetriebslage des Fahrzeugs 4 befin- len mit einem Stabilisierungssystem magnetisch geden sich die Hubschleifen 16 und 17 in der Nullfluß- koppelt sind, das an dem Oberbau eines Bahnkörzone der Magnetspulen 12 und 14 bzw. 13 und 15, 40 pers befestigt ist. Ein ausreichend stabiles Magnetsy- und es werden somit keine Wirbelströme und des- stern gegen Drehkräfte um die Achse der Fahrtrichhalb auch keine Verluste in diesen Spulen erzeugt. tung erhält man mit verhältnismäßig großer Breite Dagegen werden die Wirbelströme im Fall einer Aus- der Stabilisierungsschleifen. Unter Umständen kann lenkung der Spulen 16 und 17 aus der Nullflußzone es zweckmäßig sein, an dem Fahrzeug wenigstens erzeugt, und es werden dann entsprechende Rück- 45 zwei solcher Magnetsysteme anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ortsfester vertikaler Stabilisierungsschleifen, die zur Patentansprüche: horizontalen Stabilisierung des Fahrzeugs innerhalb eines dritten Nullflußsystems liegen.

1. Magnetsystem für die elektrodynamische Die supraleitenden. Magnetspulen für die Schwe-Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs mit 5 berührung eines bewegten Fahrzeugs sind am Fahrzwei in Fahrtrichtung parallelen Reihen von fahr- zeug befestigt und erzeugen in einer ortsfesten Hubzeugfesten Paaren horizontal und zueinander par- schleife aus nichtmagnetischem Material Wirbelallelliegender, supraleitender Magnetspulea, ströme, deren magnetische Abstoßungskraft als Hubweiche je ein Nullflußsystem bilden und zwischen kraft für das Fahrzeug dient Ferner sind im Feld der denen je eine Reihe ortsfester horizontaler Hub- io Magnetspulen im allgemeinen noch weitere Schleifen schleifen angeordnet ist, und mit einer Reihe aus nichtmagnetischem Material angeordnet, in deortsfester vertikaler Stabilisierungsschleifen, die nen das Feld der Magnetspulen ebenfalls Reaktionszur horizontalen Stabilisierung des Fahrzeugs in- kräfte erzeugt, die zur horizontalen Stabilisierung des nerhalb eines dritten Nullflußsystems liegen, da- Fahrzeugs über der Fahrbahn oder auch an einer durch gekennzeichnet, daß die beiden 15 Aufhängevorrichtung dienen. Diese Schleifen aus Nullflußsysteme (A, B) der Schwebeführung in nichtmagnetischem Material, vorzugsweise aas AIuder Weise nebeneinander angeordnet sind, daß minium oder einer Alumrniumlegierung, werden desdie einander zugewandten Leiter der Magnetspu- halb auch als Hubschleifen bzw. Stabüisierungsschleilen (12, 13 bzw. 14, 15) der beiden NullfluBsy- fen bezeichnet.

sterne (A, B) zusammen mit der dazwischen an- =o Eine magnetische Schwebeführung eines Fahrzeugs, geordneten Stabüisierungsschleife (18) das dritte als Träger für Magnete mit großen Strömen dient die Nullflußsystem bilden. im Zusammenwirken mit elektrisch leitenden Teilen

2. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch der Fahrbahn Hubkräfte erzeugen, ist bekannt aus gekennzeichnet daß im Feld wenigstens einer ö.er der USA-Patentschrift 1020 943. Die Hubkräfte Magnetspulen (12, 13) ein ortsfester ferromagne- 25 wirken der Schwerkraft des Fahrzeugs entgegen und tischer Körper (26) derart angeordnet ist, daß das halten so dai Fahrzeug während seiner Bewegung in ihn durchsetzende Feld eine zusätzliche magneti- einem Schwebezustand über der Fahrbahn.

sehe Hubkraft erzeugt. Verschiedene Ausführungsformen einer solchen

3. Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch elektrodynamischen Schwebeführung, bei der die gekennzeichnet, daß ein einziger flacher und in 30 durch das Magnetfeld in elektrischen Leitern erzeug-Fahrtrichtung des Fahrzeugs (4) langgestreckter ten Abstoßungskräfte ausgenutzt werden, sind beferromagnetischer Körper (26) oberhalb der Sta- kannt aus der USA.-Patentschrift 3 470 828. Mehrere bilisierungsschleife (18) angeordnet ist. Magnetsysteme können jeweils am Fahrzeug in

4. Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sein. Jedes gekennzeichnet, daß jeweils ein flacher und in 35 Sysiem enthält am Fahrzeug befestigte supraleitende Fahrtrichtung des Fahrzeugs (4) langgestreckter Fahrzeugspulen und gegensinnig gewickelte, an der ferromagnetischer Körper oberhalb jedes der bei- Fahrbahn befestigte normalleitende Schienenschleiden Nullflußsysteme (A, B) für die Schwebefüh- fen. Ferner können auch zwei normalleitende Schierung angeordnet ist. nenschleifen oberhalb der supraleitenden Fahrzeug

5. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 2 *o spulen angeordnet sein. In den Schienenschleifen, die bis 4, dadurch gekennzeichiet, daß oberhalb des jeweils in Fahrtrichtung parallel nebeneinander und ferromagnetischen Körpers (26) ein Körper (28) parallel zur Fahrzeugspule angeordnet sind, werden aus nichtmagnetischem und elektrisch leitendem durch das Feld der Fahrzeugspulen Reaktionskräfte Material derart angeordnet ist, daß er ebenfalls erzeugt die zur Erzeugung einer horizontalen Fühvon dem Feld der Magnetspulen (12, 13) durch- 45 rungskraft für das Fahrzeug und somit zur horizontasetzt wird, sobald der ferromagnetische Körper len Stabilisierung des Fahrzeugs dienen. Sobald sich (26) magnetisch gesättigt ist das Fahrzeug und damit die Fahrzeugspulen horizon-

6. Magnetsystem nach Anspruch 5, dadurch tal aus ihrer Mittellage entfernen, werden jeweils die gekennzeichnet, daß der ferromagnetische und beiden dort angeordneten Schienenschleifen von der nichtmagnetische und elektrisch leitende Kör- 50 einem größeren Fluß durchsetzt, der eine Rückstellper (26 bzw. 28) gemeinsam einen flachen Kör- kraft in Richtung der Nullage erzeugt. In dieser per bilden. Gleichgewichtslage werden praktisch keine Ströme

erzeugt Diese Ausführungsform einer elektrodynamischen Schwebeführung wird deshalb auch als Null-SS flußsystem bezeichnet.