DE2202027C3

DE2202027C3 - Fahrbahnschiene für ein magnetisch frei schwebendes Fahrzeug

Info

Publication number: DE2202027C3
Application number: DE2202027A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Winkle
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1979-01-11
Also published as: IT976887B; JPS4881202A; CA978611A; US3850108A; JPS5517161B2; FR2168346A1; DE2202027B2; DE2202027A1; GB1392591A; FR2168346B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrbahnschiene der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art Eine derartige Fahrbahnschiene ist bekannt (FR-PS 15 37 1342).

Die bekannte Fahrbahnschiene besteht aus einem U-fönnigen weichmagnetischen Kern, dessen profilinnere Oberflächen mit einer Schicht aus elektrisch gut leitendem Material belegt ist. Die U-förmige Fahrbahnschiene umgreift die Oberseite eines in Hängebahnform betriebenen, magnetisch frei schwebenden Fahrzeugs, das auf seinen, dem Basisschenkel und den beiden Seitenschenkeln gegenüberliegenden Außenseiten jeweils einen Ständer eines linearen Induktionsmotor trägt. Der dem horizontalen Basisschenkel der Fahrbahnschiene gegenüberliegende Motorständer soll sowohl Antriebskräfte in Schienenlängsrichtung als auch anziehende, vertikale Tragkräfte erzeugen. Dagegen sollen die den beiden vertikalen Seitenschenkeln der Fahrbahnschiene gegenüberliegenden Motorständer sowohl Antriebskräfte in Schienenlängsrichtung als auch horizontale Führungskräfte erzeugen. Die Erzeugung der Antriebskräfte erfolgt durch die der üblichen Funktion einseitiger linearer !nuuktionsmgtoren entsprechende Wechselwirkung zwischen dem Ständerfluß und dem durch Wirbelslrömbildurig in der elektrisch gut leitenden Schicht hervorgerufenen Läuferfluß, wohingegen die anziehenden Tragkräfte bzw, die seitlichen Führürigskräfte infolge des magnetischen Rückschlusses des beireffenden Ständerflusses durch den weichmagnetischen Schienenkern hervorgerufen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einem Verkehrssystem mit einer derartigen Fahrbahnschiene einerseits die erzeugten Tragkräfte gering sind und andererseits die zwangsläufig gegenseitige Abhängigkeit von Antriebs-, Trag- und Führungskräften eine stabile Regelung dieser Kräfte erschwert.

Ein weiteres bekanntes Verkehrssystem mit magnetisch frei schwebenden Fahrzeugen (»Elektrotechnische Zeitschrift«, Ausgabe A, 1970, S. 654) sieht getrennte Systeme zum Tragen, Führen und Antreiben des Fahrzeugs vor, wobei jedes System eine eigene, fahrbahnseitige Schiene aufweist Der damit verbundene Vorteil einer gegenseitig unbeeinflußten Regelung der Trag-, Führungs- und Antriebskräfte wird indessen durch einen hohen baulichen Aufwand insbesondere für die Fahrbahn erkauft, wobei hinzukommt, daß die gegenseitige Justierung der verschiedenen fahrbahnseitigen Schienen für die Trag-, Führungs- und Antriebssysteme problematisch ist

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die baulichen Vorteile der Verwendung einer gemeinsamen Fahrbahnschiene für den elektrischen Linearantrieb und die elektromagnetische Schwebeführung mit den regelungstechnischen Vorteilen einer möglichst geringen gegenseitigen Beeinflussung der Trag-, Führungs- und Antriebskräfte zu verknüpfen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Fahrbahnschiene 3" nach Anspruch 1 cind in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet

Die erfindungsgemäße einstückige Kombination einer Ankerschiene mit einer Reaktionsschiene erfordert eine besondere Beachtung der Eisenverluste im '"' Schienenkern, da sowohl der Fluß des Trag- und/oder Führungssystems, der den Schienenkern in Schienenquerrichtung durchsetzt, als auch der Fluß des Linearmotors, der den belegten Schicnenkernschenkel im wesentlichen in Längsrichtung durchsetzt, Wirbelströme erzeugen. In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens der belegte Schenkel des weichmagnetischen Schienenkerns aus in Schienenquerrichtung geschichteten Blechen aufgebaut. Diese Schichtungsrichtung ergibt unabhängig von einer Lamellierung der ■*> übrigen Schenkel eine starke Reduzierung von durch den Motorfluß hervorgerufene Wirbelströmen.

Insbesondere, wenn der belegte Schienenkernschenkel aus in Schienenquerrichtung und senkrecht zur Belegungsebene geschichteten Blechen aufgebaut ist, ■>° bestehen lediglich am Ein- und Austritt des Motorflusses in die bzw. aus der Ankerschiene Zonen, in denen der Moiorfluß die Bleche senkrecht durchsetzt und Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbelstromzonen nehmen jedoch nur einen so geringen Teil des vom ^ Motorfluß durchsetzten Volumens des Schienenkerns ein, daß sie ohne weiteres in Kauf genommen werden können. Die angegebene .Schichtungsrichtung hat nämlich weiter den Vorteil, daß bei günstiger Lamellierung der übrigen Schienenkernschenkel auch durch den ''" TragfluQ keine Wirbelströme in dem belegten Schenkel entstehen können.

Wenn dagegen beispielsweise bei der Gestaltung der Trag- und/oder Führungsmagnete Maßnahmen getroffen sind, die einen auch bei höchsten Fahrzeuggeschwin-""' digkeiten hinreichend langsamen Auf- und Abbau des Magnetfeldes des Trag^ und Führungssystems im Schienenkern gewährleisten, so daß die vom Tragfluß erzeugten Wirbelströme unabhängig von der Schicht

tungsrichtung vernachlässigbar klein sind, ist der belegte Schenkel vorteilhaft aus in Schienenquerrichtung und parallel zur Belegungsebene geschichteten Blechen aufgebaut, da dann auch die Ein- und Austrittszonen des Motorflusses im Schienenkern wirbelstromfrei bleiben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße, außen an der Basis belegte Fahrbahnschiene mit den zugeordneten Fahrzeugkcmponenten eines Systems zum Tragen, Führen und zum Antrieb eines Schwebefahrzeugs,

Fig.2 und 3 Fahrbahnschienen gemäß Fig. 1 bei anders gerichteten Lamellierungen,

Fig.4 eine erfindungsgemäße, seitlich außen belegte Fahrbahnschiene mit den zugeordneten Fahrzeugkomponenten und

Fig.5 und 6 Fahrbahnschienen gemäß Fig.4 bei anders gerichteter Lamellierung.

Der in F i g. 1 dargestellte, auf einer Fahrzeug- und Fahrbahnseite vorgesehene Teil eines zweispurigen Systems zum Tragen, Führen und zum Antrieb eines Schwebefahrzeugs 1 enthält eine einzige, an der Fahrbahn 2 montierte Schiene 3, die einen weichmagnetischen Schienenkern 4 mit U-Profil aufweist. Der Basisschenkel 5 des Schienenkerns 4 trägt auf seiner profiläußeren Oberfläche 18 eine Schicht 7 aus Aluminium und ist aus Blechen 8 geschichtet aufgebaut, die parallel zur Aluminiumschicht 7 verlaufen. Die Seitenschenkel 9 des Schienenkerns 4, die senkrecht nach unten weisen, sind ebenfalls lamelliert aufgebaut, wobei die Bleche 10 seitenschenkelparallel verlaufen.

Am nicht näher dargestellten Fahrzeug 1 ist ein Band von geregelten Elektromagneten 11, 12 befestigt, die innerhalb des Bandes alternierend nach rechts (11) und links (12) versetzt angeordnet sind. Die Elektromagnete 11, 12 besitzen Kerne 13, 14 von U-Profil, deren Seitenschenkel den Seitenschenkeln 9 der Schiene 3 an der Fahrbahn 2 auf Abstand gegenüberstehen. Dieser Abstand des Magnetbandes zur Schiene 3 wird durch gruppenweise Regelung der Erregerströme der nach rechts und der nach links versetzten Magnete 11, 12 in horizontaler -.ind vertikaler Richtung rn wesentlichen konstant gehalten.

Als Antrieb dient ein einseitiger linearer Induktionsmotor 15 in horizontaler Anordnung, dessen Ständer 16 am Fahrzeug 1 oberhalb dos Magnetbandes (11,12) und der Fahrbahnschiene 3 befestigt ist, dessen aktive Oberfläche Π der als Re.iktionsschiene wirksamen Aluminiumschicht gegenübersteht. Diese Anordnung ermöglicht eine die gesamte Breite der Aluminiumschicht 7 ausnutzende Breitenbemessung des Ständers 16, woraus ein günstiges Leistungsgewicht des linearen Induktionsmotors 15 resultiert. Ferner ermöglicht diese Anordnung von Ständer 16 und Schiene 3 eine horizontale Bewegung des Fahrzeugs 1 quer zur Schienenlängsrichtung, die in Kurven und Weichen vorteilhaft ist Die Lamellierung des Schienenkerns 4 ist so getroffen, daß die Basisschenkelbleche 8 zur Aluminiumschicht 7 und die Seitenschenkelbleche 10

lu zum Seitenschenkel 9 parallel liegen, so daß nur in den

Ein- und Austrittszonen beider Flüsse in den bzw. aus dem Basisschenkel 5 störende Wirbelströme entstehen können.

Wenn die Schiene 3, wie in F i g. 2 dargestellt, aus

einzelnen ineinandergeschichteten Blechen 19 von U-Profil besteht, beschränkt sich dip Wirbelstrombildung auf die Ein- und Austrittszonen des Motorflusses im Basisschenkel 5. Wenn dagegen der gesamte Schienenkern 4, wie in F i g. 3 dargestellt, aus senkrecht zur Schienenrichtung und parallel zu. nluminiumschicht 7 geschichteten Blechen aufgebaut ist, entfallen die Wirbelstromzonen am Ein- und Austritt des Motorflusses in den bzw. aus dem Basisschenkel 5. Dafür ermöglicht diese Schichtungsrichtung Wirbelströme

2ϊ durch den Tragfluß im Basisschenkel 5. Erfolgen Auf- und Abbau des Tragfeldes allerdings hinreichend langsam, könnte bei dieser Schichtung des Basisschenkels 5 auf eine Lamellierung der Seitenschenkel 9 unter Umständen ganz verzichtet werden (in der Zeichnung

!» nicht dargestellt).

Die in Fig.4 dargestellte Fahrbahnschiene 3 weist einen iamellierten Schienenkern 4 auf, der auf der profiläußeren Oberfläche 20 des einen 9' seiner Seitenschenkel 9,9' mit einer Aluminiumschicht 7 belegt

π ist, so daß der Ständer 16 des Linearmotors 15 vertikal neben der Schiene 3 zu liegen kommt. Auch diese Anordnung ist zum Befahren von Kurven und Weichen gut geeignet. Der beschichtete Seitenschenkel 9' besteht aus der Aluminiumschicht 7 parallelen Blechen 10,

i" während die beiden übrigen Schenkel 5 und 9 aus Blechen 21 von Winkelprofil geschichtet sind. Auch bei dieser Schiene 3 sind nur in den Ein- und Aus'rittszonen des Motor- und des Tragflusses im beschichteten Seitenschenkel 9' Wirbelströme möglich.

■!' Bei der Schiene gemäß F i g. 5 besteht der Schienenkern aus ineinandergeschichteten Blechen 19 von U-Profil, so daß nur in den Ein- und Austrittszonen des Motorflusses im Seitenschenkel 9' Wirbelströme entstehen können.

'»ι Sind dagegen gemäß Fig. 6 die Bleche 10 des Seitenschenkels 9' zur Aluminiumschicht 7 senkrecht gestellt, vermag nur der Tragfluß im Seitenschenkel 9' Wirbeiströme zu erzeugen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fahrbahnschiene für den elektrischen Linearantrieb und die elektromagnetische Schwebeführung eines magnetisch frei schwebenden Fahrzeuges, mit einem U-förmigen, weichmagnetischen Schienenkern, dessen einer Schenkel mit einer eine Reaktionsschiene eines einseitigen linearen Induktionsmotors bildenden Schicht aus elektrisch gut leitendem Material belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnflächen der Seitenschenkel 9; 9 und 9') des weichmagnetischen Sichienenkerns (4) den Polflächen eines Traguifid/oder Führungsmagnetkerns (13 bzw. 14) in einem Abstand gegenüberliegen und daß die Schicht ('/) aus elektrisch gut leitendem Material auf der profiläußeren Oberfläche (18 bzw. 20) des Basisschenkels (5) oder eines Seitenschenkels (9; 9') des Schienenkerns (4) angebracht ist

2. Fahrbahnschiene nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der belegie Schenkel (5 bzw. 9') des Schienenkerns (4) aus in Schienenquerrichtung geschichteten Blechen (8 bzw. 10) aufgebaut ist.

3. Fahrbahnschiene nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der belegte Schenkel (5 bzw. 9') des Schienenkerns (4) aus senkrecht zur Belegungsebene geschichteten Blechen (8 bzw. 10) aufgebaut is«.

4. Fahrbahnschiene nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne' daß der belegte Schenkel (5 bzw. 9') des Schienenkerns (4) aus paralle¹ iur Belegungsebene geschichteten Blechen (8 bzw. 10) aufgebaut ist.