DE2235166B2 - Dauermagnetanordnung zum Tragen spurgebundener Verkehrsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dauermagnetr >rdnimg zum Tragen spurgebundener Verkchrs-Itel mittels abstoßender magnetischer Kräfte, die ischen mehreren in Fahrtrichtung liegenden Daunagnetreihen im Fahrzeug und diesen mit gleichnage r Polarität gegenüberstehenden Dauermagnethen in der Fahrbahn wirksam sind.
Schon seit einiger Zeit ist man darum bemüht, Daunagnetanordnungen zu entwickeln, die mit mögist geringem Aufwand an Magnetvolumen im Fahrzeug und in der zugehörigen Fahrbahn bei vorgeuebener Schwebehöhe des Fahrzeugs die Bei orderung einer bestimmten Nutzlast gestatten. Die Dauermagnete sollen außerdem möglichst platzsparend angeordnet sein, damit bei vorgegebener Grundflache der Fahrzeuge ausreichend Raum für die Unterbringung der zum Betrieb erforderlichen Spurführungs-, Vortriebs-, Brems- und sonstigen Hilfselemente vorhan-

Aus der britischen Patentschrift 867045 sind bereits Dauermagnetanordnungen der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen also mehrere Reihenpaare einander gegenüberstehender Dauermagnete angeordnet sind, wobei die Polarität einan-

der gleichnamig gegenüberstehender Magnetpole von Reihenpaar zu Reihenpaar wechselt. Im Fahrzeug und in der Fahrbahn stehen einander dabei jeweils gleichnamige Magnetpoireihen gegenüber, zwischen denen also abstoßende Kräfte wirksam sind. Bei diesen bekannten Dauermagnetanordnungen sind jedoch die Dauermagnetreihen sowohl im Fahrzeug als auch in der Fahrbahn seitlich nebeneinander angeordnet. Wie aus den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich, ist dadurch der weitaus größte Teil der Fahrzeug-Grundflä-

ehe mit Dauermagneten belegt. Für die Unterbringung der zum Betrieb erforderlichen Hilfselemente ist daher verhältnismäßig wenig Raum vorhanden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dauermagnetanordnung 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 der Dauermagnete getragenen Fahrzeugs noch ausreichend Raum für die Unterbringung von Hilfselementen vorhanden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der aus der britischen Patentschrift 867045 bekannten Dauermagnetanordnung zum Tragen spur-

gebundener Verkehrsmittel mittels abstoßender magnetischer Kräfte, die zwischen mehreren in Fahrtrichtung liegenden Dauermagnetreihen im Fahrzeug und diesen mit gleichnamiger Polarität gegenüberstehenden Dauermagnetreihen in der Fahrbahn wirksam sind, wobei mehrere solcher Reihenpaare einander gegenüberstehender Dauermagnete angeordnet sind und die Polarität einander gleichnamig gegenüberstehender Magnetpole von Reihenpaar zu Reihenpaar wechselt.

Die Erfindung besteht darin, daß die Dauermagnetreihenpaare übereinander angeordnet sind, wobei die Dauermagnetreihen in durch Zwischenräume voneinander getrennte, übereinanderliegende Schichten eingebettet sind, die abwechselnd zur Tragkonstruktion des Fahrzeugs bzw. zur Fahrbahn gehören und die Pole der Dauermagnetreihen übereinanderliegender Schichten sich abwechselnd gleichnamig und ungleichnamig in der Weise gegenüberstehen, daß die zusätzlich entstehenden anziehenden magnetisehen Kräfte die abstoßenden Tragkräfte unterstützen.

Bei der Dauermagnetanordnung nach der Erfindung werden nicht nur magnetische Abstoßimgskräfte zum Tragen von Fahrzeugen ausgenutzt, sondern zusät/lieh auch magnetische Anziehungskräfte. Infolgedessen wird das im Fahrzeug und in der Fahrbahn vorhandene Dauermagnetmaterial besser ausgenutzt, als dies bei den bisher bekannten Daiiermugnetanord-

ringen der Fall ist. Dies hat andererseits eine erhebliche Verminderung des erforderlichen Material- und Platzaufwandes 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 demzufolge genügend Raum für die Unterbringung von Hilfselementen. Außerdem ermöglicht sie eine bessere Anpassung der Fahrbahn an das Fahrzeug.

Eine bevorzugte Ausführung der Dauermagnetanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß in den einzelnen übereinanderliegenden Schichten jeweils mehrere Dauermagnetreihen nebeneinander angeordnet sind.

Durch eine derartige Anordnung können bei sämtlichen Schichten sowohl die Abstoßungs- als auch die Anziehungskräfte voll ausgenutzt werden. Die abwechselnde Polarität ermöglicht zudem noch, daß die Kräfte in den einzelnen Elementen gleich groß und damit auch die Luftspalte zwischen dem Fahrweg- und Fahrzeugmagneten gleichmäßig werden, was für die Auslegung und Bemessung der Bestandteile von Wichtigkeit ist.

Dabei können benachbarte Dauermagnet-Reihen einer Schicht entweder gleiche oder auch unterschiedliche Polung besitzen.

Bei unterschiedlicher Polung ist es möglich, gegenüber der gleichpoligen Anordnung auf gleicher Fahrbahnbreite größere Magnetkräfte dadurch zu erzeugen, daß die benachbarten, unterschiedlich gepolten Dauermagnetreihen mit nur einem kleinen Abstand voneinander verlegt werden und sich in der Tragfähigkeit gegenseitig unterstützen. Eine gleiche Polung der einzelnen Reihen hat demgegenüber den Vorteil, daß bei Fahrbahn-Verzweigungen, wenn sich die Magnetreihen kreuzen, nicht eier Fall eintreten kann, daß die Polarität innerhalb einer Reihe wechselt, was zu einem Tragkraftverlust führen würde.

Allgemein können in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes die übereinanderliegenden Schichten jeweils mehrere Gruppen von Dauermagnetreihen umfassen, wobei die Dauermagnetreihen innerhalb der Gruppen gleiche, die Gruppen untereinander jedoch unterschiedliche Polung besitzen.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Dauermagnetanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß über der obersten und/oder unter der untersten Schicht ein Bauelement aus weichmagnetischem Material angeordnet ist. Zwischen diesem Bauelement und der benachbarten Schicht entstehen nämlich Anziehungskräfte, durch welche die Tragkraft der Dauermagnetanordnung zusätzlich erhöht wird.

Die Dauermagnete im Fahrzeug und/oder in der Fahrbahn können in unmagnetisches Material eingebettet sein. Eine vorteilhaftere Weiterbildung der Dauermagnetanordnung nach der Erfindung besteht jedoch 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 Platten aus wcichmagnetischem Material angeordnet sein, wodurch eine gewisse Bündelung des magnetischen Flusses erzielt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Dauermagnetanordnung nach der Erfindung besteht schließlich darin, daß die zur Fahrbahn gehörenden Schichten im Innern eines hohlbalkenartigen Tragelements angebracht sind.

Dadurch ist ein besonders guter Schutz gegen Beschädigungen und Verschmutzung gegeben, und so ist mit kleinerem Aufwand die festigkeitsmäßige Ausgestaltung der Fahrbahn möglich.

Im folgenden werden in den Zeichnungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung der Dauermagnetreihen in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs und der zugehörigen Fahrbahn,

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

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Dauermagnetanordnung für ein Fahrzeug in hängender Ausführung, welches im Femverkehr eingesetzt werden soll und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Dauermagnetanordnung für ein Fahrzeug in hängender Ausführung, welches für den Nahverkehr bestimmt ist.

Die Dauermagnetanordnung besteht aus mehreren durch Zwischenräume voneinander getrennten Schichten, die abwechselnd Bestandteil der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs (Schichten 1', 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 fr, bzw. b₂ und die Höhe /1, bzw. Zi₂ 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-N (Schicht !'/Schicht 2'), S-N (Schicht 2' Schicht 1"), S-S (Schicht l'VSchicht 2"), N-S (Schicht 2'VSchicht 1'"), N-N (Schicht l"7Schicht 2"').

Der Abstand zwischen zwei gleichnamigen Polen ist ?,, derjenige zwischen zwei ungleichnamigen Polen

Die Tragkraft einer Schicht ergibt sich aus der Abstoßungskraft der gleichnamigen Pole beim Abstand Z₁ sowie aus der Anziehungskraft ungleichnamigei Pole, die zwischen den benachbarten Schichten beirr Abstand Z₂ entsteht.

Die Höhe H eines zusammenwirkenden Schichtpaares beträgt somit

H = Zj₁ + Z) + h₂+ z_:

Der im Gegensatz zu sich abstoßenden Magneter instabile Kraftverlauf sich anziehender Magnete er fordert es, den Abstand Z₂ größer zu wählen als det Abstand Z₁.

Die Dauermagnete in der Fahrbahn bestehen vor zugsweise aus einer anisotropen, koerzitivkraftbeton ten Barium-oder Strontiumferritsorte. Die Dauerma gnctc des Fahrzeugs bestehen aus dem gleichei Material oder aus Dauermagnetmaterial, das auf sei tenen Erden oder Kobalt bzw. Eisen basiert.

Die Dauermagnete sowohl des Fahrzeugs als aucl der Fahrbahn sind in unmagnetisches Material einge bettet.

Die Zahl der Schichten sowie der Dauermagnet Reihen in den einzelnen Schichten, die Abmessunge b_}, /j,. />₂, /(,der Dauermagnete sowie des Abstände

Z₂ !längen von der geforderten Schweliehühc .-, des Fahrzeugs 1 und der durch dieses zu transportierenden Nutzlast ab.

Die ZaIiI 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. 4symmetrisch zur Mitte der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs angcordnet, welches sich oberhalb der Fahrbahn befindet, also «stehend« angeordnet ist.

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

Der Abstand der sich abstoßenden gleichnamigen Magnetpole ist ?,, derjenige der sich anziehenden ungleichnamigen Magnetpole r·..

Die Polung der Dauermagnet-Reihen ist alternierend, d. h. wenn beispielsweise in den Schichten Γ und 2' die Nordpole N die gleichnan^gen 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 wechselnd 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 Südpol nach oben gerichtet.

Die Tragkraft dieser Dauermagnetanordnung wird

- ebenso wie im Falle der Ausführung nach I-ig. 1

- sowohl durch Abstoßungs- als auch durch Anziehungskräfte erzeugt. Um eine Instabilität infolge /u großer Anziehungskräfte zu vermeiden, wird der Abstand Γτ größer gewählt als der Abstand r,. Die Tragkraft kann dadurch erhöht werden, dab man oberhalb der Schicht 1' in der Fahrbahn 2 ein Bauelement 5 aus weichmagnetischem Material anbringt. Zwischen dem Bauelement und der nächslgclegencn 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 befindet. Das Fahrzeug kann jedoch auch über mehrere Tragelemente abgestützt sein.

Je nach der Lage der Tragelementc relativ zur Kabine kann der Fahrzeug-Schwerpunkt beispielsweise unterhalb oder auf tier Höhe der Tragkonstiuktioi angeordnet sein.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Dauermagnetanoid nung für ein 1 lange fahrzeug weist jede Schicht sech Dauermagnet-Reihen auf, die symmetrisch zur Mitli der Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs und der Fahr bahn 2 angeordnet sind Die Polung der Dauerma gnele erfolgt nach den bereits oben beschriebenei Prinzipien.

Die Fahrbahn 2 ist als auf einer Seite offener I lohl balken ausgeführt, in dessen Innern die Schichten 2' 2", 2'" befestigt sind Die hohlbalkenartige Fahrbahi schützt die Dauermagnete 3 und 4 vor Beschädigun gen und bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Unter bringung der für den Betrieb unerläßlichen Hilfsclc mente.

Oberhalb und unterhalb der mit Dauermagnet Reihen besetzten Schichten des Fahrzeugs und de: Fahrbahn sind links und rechts an der Tragkonstruk tion 1 einseitige lineare Induktionsmotoren 6 angc bracht, welche das Fahrzeug bei den für den Fermer kehr vorgesehenen hohen Geschwindigkeiten beruh rungslos antreiben und in der Fahrbahn 2 führen.

Die Induktionsmotoren werden über Stromschie nen 7 und Stromabnehmers mit Lnergie versorgt.

Den Motoren zugeordnete Reaktionsschienen · sind an der Fahrbahn 2 befestigt. Diese steht übe Tragarme 10 mit nicht dargestellten Stützen in Yer bindung.

Im Innern der hohlbalkcnartigen Fahrbahn könnei auch alle sonstigen zum Betrieb erforderlichen Brems und Sicherheitselemente untergebracht werden (Diese sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nich dargestellt).

Zur Erhöhung der Tragkraft und zur Abschirmum des Magnetfeldes nach außen sind an der Tragkon struktion 1 und an der Fahrbahn 2 Bauelemente 11 bzw. 12 aus weichmagnetischcm Material ang'-bracht.

Bei Nahverkehrs-Fahrzeugen besteht nicht di< Forderung nach extrem hohen Geschwindigkeiten Die Tragkonstruktion 1 des Fahrzeugs kann bei ilei im Vergleich zum Fernverkehr mäßigen Geschwin digkeiten über mehrere in der Kbene der Induktion^ motoren 6 angeordnete Rollen 13 in der Fahrbahn ; geführt sein (Fig. 4). Die Motorc sind in diesem FaI zweckmäßig unterhalb der mit Dauermagnet-Reihei besetzten Schichten an der Tragkonstruktion bele stigt.

Falls notwendig, können oberhalb der Dauerma gnet-Reihen Rollen für die Seitenführung angebrach sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Dauermagnetanordnung zum Tragen spurgebundener Verkehrsmittel mittels abstoßender magnetischer Kräfte, die zwischen mehreren in Fahrtrichtung liegenden Dauermagnetreihen im Fahrzeug und diesen mit gleichnamiger Polarität gegenüberstehenden Dauermagnetreihen in der Fahrbahn wirksam sind, wobei mehrere solcher Reihenpaare einander gegenüberstehender Dauermagnete angeordnet sind und die Polarität einander gleichnamig gegenüberstehender Magnetpole von Reihenpaar zu Reihenpaar wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetreihenpaarc übereinander angeordnet sind, wobei die Dauermagnetreihen (3 und 4) in durch Zwischenräume voneinander getrennte, übereinanderliegende Schichten (1', 1". Γ" bzw. 2', 2", 2'") eingebettet sind, die abwechselnd zur Tragkonstruktion (1) des Fahrzeugs bzw. zur Fahrbahn (2) gehören und die Pole der Daucrmagnetreihen übereinanderliegender Schichten sich abwechselnd gleichnamig und ungleichnamig in der Weise gegenüberstehen, daß die zusätzlich entstehenden anziehenden magnetischen Kräfte die abstoßenden Tragkräfte unterstützen.

2. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen übereinanderliegenden Schichten jeweils mehrere Dauermagnetreihen nebeneinander angeordnet sind.

3. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da" jede Schicht mehrere Gruppen von Dauermagnetreihen aufweist, Wobei die Dauermagnetreihen innerhalb der Gruppen gleiche Polung, die Crupper; untereinander jedoch unterschiedliche Polung besitzen.

4. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der obersten Und/oder unter der untersten Schicht (I' bzw. 2'") ein Bauelement (5,12 bzw. 11) aus weichmagnetiüchem Material angeordnet ist.

5. Dauermagnetanordnungnach einem der Antprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetreihen im Fahrzeug (1) und/oder in der Fahrbahn (2) in weichmagnetischem Material eingebettet sind.

6. Dauermagnetanordnungnach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fahrbahn (2) gehörenden Schichten (2', 2". 2"') im Innern eines hohlbalkenartigen Tragelements angebracht sind.