DE2203203B1 - Magnetsystem fuer die spurgebundene schwebefuehrung eines bewegten fahrzeugs - Google Patents

Description

der Fahrbahn. Die Abstoßungskraft zwischen der Magnetschleife und der Reaktionsschiene dient als Hubkraft für das Fahrzeug. Die Rückstellkraft stellt das Fahrzeuggewicht dar.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen.

F i g. 1 zeigt den Feldverlauf in einem Magnetsystem nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die Anwendung des Magnetsystems bei einer Schwebebahn.

In F i g. 1 ist eine Magnetschleife für hohe Ströme, die vorzugsweise supraleitend sein kann, mit 2, ihre Befestigungsvorrichtung mit 4, ein ferromagnetischer Rückschlußkörper mit 6 und eine Reaktionsschiene aus nichtmagnetischem Material mit 10 bezeichnet. Die Reaktionsschiene 10 soll mit Hilfe eines Schienenfundamentes 12 auf einem in der Figur nicht dargestellten Bahnkörper gelagert sein. Die Befestigungsvorrichtung 4 kann zweckmäßig zugleich die Kühlvorrichtung für die supraleitende Magnetschleife 2 enthalten oder auch als Kühlmittelleitung zwischen der Magnetschleife 2 und einem in der Figur nicht dargestellten Kühlmittelbehälter dienen, der beispielsweise im Unterbau eines in der Figur ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugs untergebracht sein kann.

Der ferromagnetische Rückschlußkörper 6 ist mit der Magnetschleife 2 und mit einem Fahrzeug fest verbunden. Er bewegt sich somit in Längsrichtung der Reaktionsschiene 10 während der Bewegung des Fahrzeugs senkrecht zur Zeichenebene.

Ein großer Strom in der Magnetschleife 2 soll in dem ferromagnetischen Rückschlußkörper 6, dessen Schenkel 7 vorzugsweise noch mit jeweils einem Polansatz 8 versehen sein können, eine magnetische Induktion von beispielsweise IT (=20000Gauß) erzeugen. Ein entsprechender Fluß tritt an den Stirnflächen der Polansätze 8 senkrecht aus bzw. ein. Am Ort der Reaktionsschiene 10 wird dann eine magnetische Induktion B mit großer Horizontalkomponente B_v und kleiner Vertikalkomponente B. erzeugt. Mit diesem Feldverlauf kann das Verhältnis von Hubkraft zu Bremskraft sehr kleingehalten werden. Wirkt auf die Magnetschleife 2 eine Kraft, beispielsweise die Schwerkraft eines Fahrzeugs, dann bewegt sich die Reaktionsschiene 10 relativ zum Fahrzeug nach oben in ein Gebiet, in dem sowohl die Horizontalkomponente B_y als auch die Vertikalkomponente B. der magnetischen Induktion und damit auch die Hubkraft zunimmt. Durch den ferromagnetischen Rückschlußkörper 6 wird auch das Streufeld der Magnetschleife 2 erfaßt. In diesem Magnetsystem wird somit eine entsprechend hohe Induktion im Reaktionskörper 10 und damit auch eine höhere Hubkraft erzielt.

Der Querschnitt des Rückschlußkörpers 6 wird so gewählt, daß das ferromagnetische Material, vorzugsweise Eisen, durch den magnetischen Fluß der Magnetschleife 2 nicht gesättigt wird.

Nach F i g. 2 ist an beiden Seiten am Unterbau 14 eines Fahrzeugs 16 jeweils ein Magnetsystem 20 bzw. 22 angeordnet. In diesen beiden Magnetsystemen wird jeweils im Zusammenwirken mit den Magnetschleifen 2 und den Reaktionsschienen 10 die Hubkraft für das Fahrzeug 16 erzeugt. Die Reaktionsschienen 10 können auf einem gemeinsamen Schienenfundament 12 befestigt sein, das auf einem Bahnkörper 18 ruht. Zwischen den Reaktionsschienen 10 ist noch eine senkrecht angeordnete Stabilisierungsschiene 26 aus nichtmagnetischem Material angeordnet, die mittels einer Abstützung 28 am Fundament 12 befestigt ist und zur seitlichen Stabilisierung des Fahrzeugs 16 dienen kann. Diese Stabilisierungsschiene 26 kann in bekannter Weise im Zusammenwirken mit zwei Magnetschleifen 30 und 31, die vorzugsweise supraleitende Spulen sein können, ein Stabilisierungssystem 24 bilden, das als Nullflußsystem arbeitet. Die Magnetschleifen 30 und 31 sollen durch ein Kühlsystem auf kryogener Temperatur gehalten werden, das in der Figur lediglich als Einbettung 32 für die Schleifen angedeutet ist. Sobald sich das Fahrzeug nach rechts oder links aus einer Mittellage bewegt, werden durch die Magnetfelder der magnetisch gegeneinandergeschalteten Magnetschleifen 30 und 31 in bekannter Weise Rückstellkräfte erzeugt, die das Fahrzeug 16 wieder in eine solche Lage bringen, daß sich die Stabilisierungsschiene 26 in der Nullflußzone des Stabilisierungssystems 24 befindet.

Die Stabilisierungsschiene 26 kann zugleich als Reaktionsschiene für einen in der Figur nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise einen Linearmotor, dienen.

Zur Stabilisierung des Fahrzeugs 16 können an Stelle des Stabilisierungssystems 24 auch andere Systeme vorgesehen sein. Für die spezielle Ausbildung des Stabilisierungssystems wird kein Schutz beansprucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen "OPY

Claims (3)

1 2 lieh, durch zwei entgegengesetzt polarisierte Magnet-Patentansprüche: felder gleicher Stärke, die sich gegenüberstehen, in der Symmetrieebene eine Zone zu erzeugen, in der

1. Magnetsystem für die spurgebundene die Induktion in Richtung der Dicke der Schiene Schwebeführung eines bewegten Fahrzeugs mit 5 Null ist, die Induktion in Richtung der Breite der einer supraleitenden Magnetschleife, in deren Schiene und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Feld eine Reaktionsschiene aus nichtmagne- Schiene jedoch doppelt so groß ist wie mit einer tischem Material angeordnet ist, dadurch einzigen Spule. Mit einer Auslenkung der Schiene gekennzeichnet, daß die Magnetschleife aus diesem Nullfiußgebiet nimmt die Induktion in (2) mit einem ferromagnetisohen Körper (6) ver- io Richtung der Dicke der Schiene und damit der Fluß bunden ist, dessen U-förmiges Profil die Magnet- in dieser Richtung zu, während die Induktion in schleife (2) umgibt und zwischen dessen Sehen- Richtung der Ausdehnung der Schiene und senkrecht kein (7) die Reaktionsschiene (10) parallel zur zu ihrer Bewegungsrichtung bei kleinen Auslenkun-Magnetschleife (2) angeordnet ist. gen annähernd konstant bleibt. Man kann deshalb

2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch 15 mit verhältnismäßig kleinen Schienenströmen die gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (7) des ferro- gleiche Hubkraft wie bei einem Normalflußsystem magnetischen Körpers (6) mit einem Polansatz erzeugen. Das Verhältnis von Bremskraft zu Hub-(8) versehen ist, dessen Stirnfläche einer Schmal- kraft ist wesentlich kleiner als beim Normalflußseite der Reaktionsschiene (10) zugewandt ist. system. Das Nullflußsystem hat zwar den Vorteil,

3. Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch 20 daß die Bremskräfte kleingehalten werden können gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Kör- und daß mit einer waagerechten Lagerung der Fahrper (6) zwischen der Magnetschleife (2) und dem zeugschleifen und der Reaktionsschiene eine Stabili-Fahrzeug (16) geschlossen ist. sierung des Systems nach oben und nach unten gewährleistet ist. Ein Nachteil besteht jedoch darin,

35 daß stets zwei Magnetspulen erforderlich sind, die

sich mit großen Kräften abstoßen. Es ist somit eine

ausreichend stabile mechanische Konstruktion am Fahrzeug erforderlich, die einen entsprechenden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetsystem Aufwand erfordert. Ferner muß die Schiene zwischen

für die spurgebundene Schwebeführung eines be- 30 den beiden Spulen liegen, und damit treten mecha-

wegten Fahrzeugs mit einer supraleitenden Magnet- nische Probleme bei der Schienenabstützung auf.

schleife, in deren Feld eine Reaktionsschiene aus Das Normalflußsystem hat den Vorteil, daß man

nichtmagnetischem Material angeordnet ist. Die nur eine Fahrzeugschleife benötigt und eine einfache

supraleitende Magnetschleife ist am Fahrzeug be- Schienenkonstruktion möglich ist, es genügt nämlich

festigt und erzeugt in der Reaktionsschiene aus nicht- 35 eine kontinuierliche Platte, die sich am Boden lie-

magnetischem Material Wirbelströme, deren magne- gend abstützen läßt. Ein Nachteil besteht aber in den

tische Abstoßungskraft als Hubkraft für das Fahr- großen Bremskräften, die vom Antrieb überwunden

zeug dient. werden müssen.

Für diese elektrodynamische Schwebeführung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein eines Fahrzeugs sind zwei Magnetfeldkonfigurationen 4° Magnetsystem für eine dynamische Schwebeführung bekannt, die in Wechselwirkung mit Schienenkörpern eines bewegten Fahrzeuges zu schaffen, das einfach aus elektrisch gut leitendem, aber nichtmagnetischem in der Konstruktion ist und mit dem sich trotzdem Material stehen, die deshalb auch als Reaktions- die Bremskräfte niedrig halten lassen,
körper bezeichnet werden. Bei dem sogenannten Ausgehend von einem Magnetsystem der eingangs Normalflußsystem wird ein Magnetfeld, das von 45 genannten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß einer stromdurchflossenen Spule erzeugt wird, die im dadurch gelöst, daß die Magnetschleife mit einem allgemeinen an der Unterseite eines Fahrzeugs mon- ferromagnetischen Körper verbunden ist, dessen tiert ist, über eine Anordnung von metallischen U-förmiges Profil die Magnetschleife umgibt und Schleifen aus nichtmagnetischem Material bewegt, zwischen dessen Schenkeln die Reaktionsschiene die auch als kontinuierliche Schiene gestaltet sein 50 parallel zur Magnetschleife angeordnet ist. Dieser kann. Das Magnetfeld induziert in der Schiene ferromagnetische Körper bildet einen magnetischen Wirbelströme, die ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen, Rückschluß für das Feld der Magnetschleife und das dem Erregerfeld entgegengerichtet ist. Durch formt zugleich den Verlauf des Feldes in dem Reakdiese Magnetfelder wird das Fahrzeug von den tionskörper derart, daß die Flußkomponente in Rich-Schleifen bzw. der Schiene abgestoßen und dadurch 55 tung der Dicke der Reaktionsschiene klein und die eine Hubkraft erzeugt, die proportional ist dem Flußkomponente in Richtung der Breite der Reak-Produkt aus dem Schienenstrom und der Feld- tionsschiene groß ist. Es werden somit große Hubkomponente in Richtung der Breite des Schienen- kräfte und zugleich nur geringe Bremskräfte erzeugt, körpers. Die Wirbelstromverluste und damit die er- Der Rückschlußkörper kann vorzugsweise so angezeugte Bremskraft sind dagegen proportional dem 60 ordnet werden, daß er zwischen der Magnetschleife Quadrat der Feldkomponente, die senkrecht zur und dem Fahrzeug geschlossen ist. Er bildet dann Ausdehnung des Schienenkörpers verlaufen. Beim zugleich eine Abschirmung des Fahrgastraumes Normalflußsystem ist diese Flußkomponente verhält- gegen das große Magnetfeld der insbesondere supranismäßig groß. Mit der Erzeugung der erforderlichen leitenden Magnetschleife. Dieses Magnetsystem er-Hubkraft werden zugleich auch große Wirbelströme 65 möglicht eine einfache Konstruktion der Magnet- und somit entsprechend große Bremskräfte erzeugt. schleifen und ihrer Abstützung am Fahrzeug und

Mit dem aus der USA.-Patentschrift 3 470 828 auch eine einfache Konstruktion der Reaktionsbekannten sogenannten Nullflußsystem ist es mög- schiene und ihrer Abstützung am Schienenfundament