DE2235166A1

DE2235166A1 - Dauermagnetanordnung zum tragen spurgebundener verkehrsmittel

Info

Publication number: DE2235166A1
Application number: DE19722235166
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Hejj; Dieter Dipl Ing Sigl; Dieter Dipl Ing Zimek
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1972-07-18
Filing date: 1972-07-18
Publication date: 1974-02-07
Also published as: IT992625B; FR2192937A1; JPS4950609A; DE2235166B2

Description

Pried. Krupp Gesellschaft mit
beschränkter Haftung in Essen

Dauermagnetanordnung zum kragen
spurgebundener Verkehrsmittel

Die Erfindung betrifft eine Dauermagnetanordnung zum Tragen spurgebundener Verkehrsmittel mittels der zwischen den Dauermagneten im Fahrzeug und -in der Fahrbahn wirksamen magnetischen Kräfte ..

Schon seit einiger Zeit ist man darum bemüht, Dauermagnetanordnungen zu entwickeln, welche mit möglichst geringem Aufwand an MagnetTolumen im Fahrzeug und in der zugehörigen Fahrbahn bei vorgegebener Schwebehöhe des Fahrzeugs die Beförderung einer bestimmten Nutzlast gestatten.

Die Dauermagnete sollen außerdem möglichst platzsparend angeordnet sein, damit bei vorgegebene-r Grundfläche der Fahrzeuge ausreichend Raum für die Unterbringung der zum Betrieb erforderlichen Spurführungs-, Vortriebs-, Brems- und sonstigen Hilfselemente vorhanden ist.

Es sind bereits Dauermagnetanordnungen der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen sowohl im Fahrzeug als auch in der Fahrbahn mehrere sich in Fahrzeugrichtung erstreckende parallele Dauermagnet-Reihen gleicher oder wechselnder Polarität untergebracht sind. Im Fahrzeug und in der Fahrbahn

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IMiMtiii

stehen sich dabei jeweils gleichnamige Magnetpole gegenüber.

Eine derartige Dauermagnetanordnung ist in der britischen Patentschrift Nr. 867 045 beschrieben. Aus den zugehörigen Zeichnungen ist erkennbar, daß der weitaus größte Teil der Fahr ζ eug-G-rundf lache mit Dauermagneten belegt ist. Für die Unterbringung der zum Betrieb erforderlichen Hilfselemente ist daher verhältnismäßig wenig Raum vorhanden.

Eine andere Dauermagnetanordnung, die mehr Raum für die Unterbringung von Hi]Cs element en bietet, ist aus der britischen Patentschrift Nr. 1 035 764 bekannt ι Fahrzeug und Fahrweg enthalten nur je zwei in Längsrichtung angeordnete parallele Dauermagnet-Reihen gleicher Polarität. Die sich im Fahrzeug und in der Fahrbahn gegenüberstehenden Magnetpole sind dabei gleichnamig.

Der Nachteil dieser Dauermagnetanordnung besteht darin, daß große Mengen Dauermagnetmaterial benötigt werden, um die zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Schwebehöhe des Fahrzeugs erforderlichen Abstoßungskräfte erzeugen zu können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine DauermagiEfcanordnung zu entwickeln, die durch bessere Ausnutzung der verwendeten Dauermagnete die Einsparung von Dauermagnetmaterial ermöglicht. Die Dauermagnetanordnung soll außerdem so beschaffen sein, daß bei vorgegebener Grundfläche des mittels

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der Dauermagnete getragenen Fahrzeugs ausreichend Raum für die Unterbringung von Hilfselementen vorhanden ist.

Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dauermagnete in ,durch Zwischenräume voneinander getrennte, übereinanderliegende Schichten eingebettet sind, die in an sich "bekannter Weise jeweils eine oder mehrere parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs und der züge- . hörigen Fahrbahn verlaufende Dauermagnet-Reihen aufweisen, und die benachbarten Schichten abwechselnd Bestandteil des Fahrzeugs bzw» der Fahrbahn sind, wobei die Pole der sich in benachbarten Schichten gegenüberstehenden Dauermagnete teilweise gleichnamig und teilweise ungleichnamig sind.

Bei der Dauermagnetanordnung der Erfindung werden nicht nur magnetische Abstoßungskräfte zum !ragen von Fahrzeugen ausgenutzt, sondern zusätzlich auch magnetische Anziehungskräfte., Infolgedessen wird das im Fahrzeug und in der Fahrbahn vorhandene Dauermagnetmaterial besser ausgenutzt, als dies bei den bisher "bäannten Dauermagnetanordnungen der Fall ist. Die bessere Ausnutzung des Dauermagnetmaterials hat eine erhebliche Verminderung des Material- und des Hatzaufwandes zur Folge,,

Die Anordnung der Dauermagnete in mehreren Schichten bewirkt, daß die Grundfläche des Fahrzeugs nicht mehr fast vollständig mit Dauermagnetmaterial belegt zu sein braucht, um die zum Betrieb erforderlichen Tragkräfte zu gewährleisten. Es verbleibt

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demzufolge genügend Raum für die Unterbringung von Hilfselement en.

Die schichtartige Anordnung der Dauermagnete ermöglicht außerdem die "bessere Anpassung der !Fahrbahn an das Fahrzeug.

Eine bevorzugte Ausführung der Dauermagnetanordnung der Erfindung besteht darin, daß die Pole der Dauermagnete benachbarter Schichten sich abwechselnd gleichnamig und ungleichnamig gegenüberstehen.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können die Dauermagnet-Reihen einer Schicht jeweils gleiche Polung haben.

Die benachbarten Dauermagnet-Reihen einer Schicht können jedoch jeweils auch unterschiedliche Polung besitzen.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können die übereinanderliegenden Schichten jeweils mehrere Gruppen von Dauermagnet-Reihen umfassen. Die Dauermagnet-Reihen innerhalb der Gruppen besitzen dabei gleiche, die Gruppen untereinander jedoch unterschiedliche Polung.

Die Dauermagnete bestehen vorteilhaft aus einem oxidischen oder intermetallischen Werkstoff mit hoher Kristallanisotropieenergie. Diese Werkstoffe weisen demzufolge eine große Koerzitivfeidstärke auf.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Magnetanordnung besteht darin,daß vor der ersten und/oder/fäer letzten Schicht

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ein Bauelement aus weichmagnetischem Material angeordnet ist. ·

Zwischen diesem Bauelement und der "benachbarten Schicht entstehen Anziehungskräfte, durch welche die Tragkraft der Dauermagnetanordhung zusätzlich erhöht wird»

Die Dauermagnete im Fahrzeug und/oder in der Fahrbahn können in unmagnetisches Material eingebettet sein. Eine andere· Ausgestaltung der Dauermagnetanordnung besteht darin, daß die Dauermagnete im Fahrzeug und/oder in der Fahrbahn in weichmagnetisches Material eingebettet sind«,

Beispielsweise^ können die beiden im-Innern der Schichten liegenden Seitenflächen der Dauermagnete zwischen zwei Hatten aus weichmagnetischem Material angeordnet sein, wodurch eine gewisse Bündelung des magnetischen Flusses erzielt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Dauermagnetanordnung besteht darin, daß die Schichten, welche Bestandteil der Fahrbahn sind, im Innern eines hohlbalkenartigen Tragelements angebracht sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert ί Es zeigen

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung der Dauermagnet-Reihen in einem Schnitt senkrecht zur Iiängsachse des Fahrzeugs und der zugehörigen Fahrbahn,

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2 einen Querschnitt durch eine Dauermagnetanordnung für ein Fahrzeug in stehender Ausführung und die zugehörige Fahrbahn,

Pig. 3 einen Querschnitt durch eine Dauermagnetanordnung für ein Fahrzeug in hängender Ausführung, welches im Fernverkehr eingesetzt v/erden soll und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Dauermagnetanordnung für ein Fahrzeug in hängender Ausführung, welches für üen Nahverkehr he-, stimmt ist»

Die Dauermagnetanordnung besteht aus mehreren durch Zwischenräume voneinander getrennten Schichten, die abwechselnd Bestandteil der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs (Schichten 1^f, 1", 1»») bzw. der Fahrbahn (Schichten 2», 2», 2»') sind. Jede Schicht enthält eine parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs bzw. der Fahrbahn verlaufende Dauermagnetreihe 3 bzw. 4» deren Dauermagnete die Breite b. bzw. b„ und die Höhe h., bzw» hp aufweisen«,

Die Pole der sich in benachbarten Schichten gegenüberstehenden Dauermagnete sind abwechselnd gleichnamig und ungleichnamig, d.h. es ergibt sich für die Pole (N=Nordpol, S=Südpol) die Reihenfolge: N - IT (Schicht 1 »/Schicht 2»), S - N (Schicht 2*/Schicht 1»), S- - S (Schicht 1 «/Schicht 2»), N-S (Schicht 2^H/Schicht 1^M»), Ή - N (Schicht 1^M»/Schicht 2'").

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Der Abstand zwischen zwei gleichnamigen Polen ist ζ.,, derjenige zwischen zwei ungleichnamigen Polen Zp·

Die Tragkraft einer Schicht ergibt sich aus der Abstoßungskraft der gleichnamigen Pole beim Abstand z* sowie aus der Anziehungskraft ungleichnamiger Pole, die zwischen den be-

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nachbarten Sichten beim Abstand z~ entsteht.

Die Höhe H eines zusammenwirkenden Schichtpaares beträgt somit

H = h. + Zj. +

Der im Gegensatz zu sich abstoßenden Magneten instabile Kraftverlauf sich anziehender Magnete erfordert es, den Abstand z„ größer zu wählen als den Abstand z...

Die Dauermagnete in der Fahrbahn bestehen vorzugsweise aus einer anisotropen, koerzitivkraftbetonten Barium- oder Strontiumferritsorte ο Die Dauermagnete des Fahrzeugs bestehen aus dem gleichen Material oder aus Dauermagnetmaterial, das auf seltenen Erden oder Eobalt bzw. Eisen basiert.

Die Dauermagnete sowohl des Fahrzeugs als auch der Fahrbahn sind in unmagnetisches Material eingebettet.

Die Zahl der Schichten sowie der Dauermagnet-Reihen in den einzelnen Schichten, die Abmessungen b., 3a..., b-, hp der Dauermagnete sowie des Abstandes z_? hängen von der geforderten Schwebehöhe Zu des Fahrzeugs 1 und der durch dieses zu transportierenden Nutzlast ab.

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Die Zahl und Abmessung der Schichten wird nur durch die statische und dynamische Belastbarkeit der Tragkonstruktion des

Fahrzeugs und der Fahrbahn begrenzt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung sind die einzelnen Dauermagnet-Reihen 3 bzw» 4 symmetrisch zur Mitte der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs angeordnet, welches sich oberhalb der Fahrbahn befindet, also "stehend" angeordnet ist.

Die Schichten 2',2",2·^Μ der Fahrbahn 2 greifen kammartig in die Lücken zwischen den Schichten 1',1",1"' der Tragkonstruktion 1 ein.

Der Abstand der sich abstoßenden gleichnamigen Magnetpole ist z^, derjenige der sich anziehenden ungleichnamigen Magnetpole Zp.

Die Polung der Dauermagnet-Reihen ist alternierend, d.h. wenn beispielsweise in den Schichten 1¹ und 2¹ die Nordpole N die gleichnamigen Pole sind, müssen in den nächsten beiden Schichten 1" und 2" die Südpole S die gleichnamigen Pole sein. Die Polung der Dauermagnet-Reihen einer Schicht kann gleich oder v/echselnd sein. Bei gleicher Polung haben alle Dauermagnet-Reihen der betreffenden Schicht den Nord- bzw. Südpol auf der gleichen Seite.

Liegt - bei wechselnder Polung - beispielsweise der Nordpol auf der nach oben gerichteten Stirnfläche einer Dauermagnet-Reihe, so ist bei der benachbarten Dauermagnet-Reihe der Südppl naah oben gerichtet.

Bei gleicher Polung können die Dauermagnet-Reihen links von der Symmetrieachse der Tragkonstruktion 1 und der Fahrbahn 2

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jedoch, auch anders gepolt sein als die Dauermagnet-Reihen rechts iron der Symmetrieachse.

Die Tragkraft dieser Dauermagnetanordnung wird - ebenso wie im Falle der Ausführung nach Pig. 1 - sowohl durch Abstoßungs- als auch durch Anziehungskräfte erzeugt. Um eine Instabilität infolge zu großer Anziehungskräfte zu vermeiden, wird der Abstand z„ größer gewählt als der Abstand ζ.» Die Tragkraft kann dadurch erhöht werden, daß man oberhalb

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der Sicht 1* in der Fahrbahn 2 ein Bauelement 5 aus weichmagnetischem Material anbringt-,, Zwischen dem Bauelement und .der nächstgelegenen Schicht entstehen jeweils Anziehungskräfte» Das weichmagnetische Material dient gleichzeitig als Abschirmung des magnetischen Feldes gegenüber der Umwelt.

Bei der oben beschriebenen Ausführung weist das Fahrzeug nur eine aus einem Tragelement bestehende Tragkonstruktion auf, wobei der Fahrzeug-Schwerpunkt sich oberhalb der Tragkonstruktion befindetο Das Fahrzeug kann jedoch auch über mehrere Tragelemente abgestützt sein»

Je nach der Lage der Tragelemente relativ zur Kabine kann der Fahrzeug-Schwerpunkt beispielsweise unterhalb oder auf der Höhe der Tragkonstruktion angeordnet sein.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Dauermagnetanordnung für ein Hängefahrzeug weist jede Schicht sechs Dauermagnet-Reihen auf,' die symmetrisch zur Mitte der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs und der Fahrbahn 2 angeordnet sind. Die Polung der Dauermagnete erfolgt nach den bereits oben beschriebenen Prinzipien.

Die Fahrbahn 2 ist als auf einer Seite offener Hohlbalken ausgeführt, in dessen Innern die Schichten 2»,2",2"» befestigt sind,

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Die hohlbalkenartige Fahrbahn schützt die Dauermagnete 3 und 4 vor Beschädigungen und bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Unterbringung der für den Betrieb unerläßlichen Hilfselemente.

Oberhalb und untahalb der mit Dauermagnet-Reihen besetzten Schichten des Fahrzeugs und der Fahrbahn sind links und rechts an der Tragkonstruktion 1, einseitige lineare Induktionsmotoren 6 angebracht, welche das Fahrzeug bei den für den Fernverkehr vorgesehenen hohen Geschwindigkeiten berührungslos antreiben und in der Fahrbahn 2 führen.

Die Induktionsmotoren 'v/erden über Stromschienen 7 und Stromabnehmer 8 mit Energie versorgt»

Die den Motoren zugeordneten Reaktionsschienen 9 sind an der Fahrbahn 2 befestigt. Diese steht über Tragarme 10 mit nicht dargestellten Stützen in Verbindung.

Im Innern der hohlbalkenartigen Fahrbahn können auch alle sonstigen zum Betrieb erforderlichen Brems- und Sicherheitselemente untergebracht werden. (Diese sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt).

Zur Erhöhung der Tragkraft und zur Abschirmung des Magnetfeldes nach außen sind an der Tragkonstruktion 1 und an der Fahrbahn 2 Bauelemente 11 bzw. 12 aus weichmagnetischem Material angebracht.

Bei Nahverkehrs-Fahrzeugen besteht nicht die Forderung nach extrem hohen Geschwindigkeiten. Die Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs kann bei den im Vergleich zum Fernverkehr mäßigen

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Geschwindigkeiten über mehrere in der Ebene der Induktionsmotoren 6 angeordnete Rollen 13 in der !Fahrbahn 2 geführt sein (ELg. 4). Die Motore sind in diesem EaIl zweckmäßig unterhalb der mit Dauermagnet-Reihen besetzten Schichten an der Tragkonstruktion befestigt.

Falls notwendig, können oberhalb der Dauermagnet-Reihen Rollen für die Seitenführung angebracht sein.

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Claims

Pat e η t a ns ρ r üehej.

1· Dauermagnetanordnung zum Tragen spurgebundener Verkehrsmittel mittels der zwischen den Dauermagneten im Fahr- ~" zeug und in der fahrbahn wirksamen magnetischen Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (3 bzw. 4) in durch Zwischenräume voneinander getrennte, übereinanderliegende Schichten (1», 1", 1^Mt bzw. 2*, 2», 2^Mt) eingebettet sind, die in an sich bekannter Weise jeweils eine oder mehrere parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs (1) und der zugehörigen Fahrbahn (2) verlaufende Dauermagnet-Reihen aufweisen, und die benachbarten Schichten abwechselnd Bestandteil des Fahrzeugs bzw. der Fahrbahn sind, wobei die Pole der sieh in benachbarten Shichten gegenüberstehenden Dauermagnete teilweise gleichnamig und teilweise ungleichnamig sind.
2. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der Dauermagnete benachbarter Schichten sich abwechselnd gleichnamig und ungleichnamig gegenüberstehen.
3. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnet-Reihen einer Schicht jeweils gleiche Polung besitzen.
4. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Dauermagnet-Reihen einer Schicht jeweils unterschiedliche Polung besitzen.

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5. Dauermagnet anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht mehrere Gruppen von Dauermagnet-Reihen aufweist, wobei die Dauermagnet-Reihen innerhalb der Gruppen gleiche Polung, die Gruppen untereinander jedoch unterschiedliche Eolung besitzen.
6„ Dauermagnetanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus einem oxidisehen oder intermetallischen Werkstoff mit hoher Kristallanisotröpieenergie gefertigt sind.
7. Dauermagnet anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten und/ oder nach der letzten Schicht (1 * bzw. 2"¹) ein Bauelement {5, 12 bzw. 11) aus weichmagnetischem Material angeordnet ist.
8. Dauermagnetanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnet-Reihen im Fahrzeug (1) und/oder in der !Fahrbahn (2) in unmagnetisches Material eingebettet sind.
9. Dauermagnetanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnet-Reihen im Fahrzeug (1) und/oder in der Fahrbahn (2) in weichmagnetisches Material eingebettet sind*
10. Dauermagnetanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2^r, 2% 2^nt), welche Bestandteil der Fahrbahn (2) sind, im Innern eines hohlbalkenartigen Tragelements angebracht sind.

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