DE2520289A1

DE2520289A1 - Vorrichtung zur seitenfuehrung permanentmagnetisch abgestuetzter schwebefahrzeuge

Info

Publication number: DE2520289A1
Application number: DE19752520289
Authority: DE
Inventors: Werner K A Dipl Phys Dr Baran
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1975-05-07
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1976-11-18

Description

Vorrichtung zur Seitenführung permanentmagnetisch abgestützter Schwebefahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Seitenführung schnell bewegter permanentmagnetisch abgestützter Schwebefahrzeuge.
Bei der permanentmagnetischen Abstützung, die die Abstoßungskräfte zwischen gleichnamigen Magnetpolen im Fahrzeug und in der Fahrbahn ausnutzt, ist eine auf einem anderen physikalischen Prinzip beruhende Seitenführung der Schwebefahrzeuge erforderlich, da eine Seitenstabilisierung allein mit Dauermagneten aus bekannten theoretischen Gründen unmöglich ist. Diese Seitenführung muß nicht nur jene Querkräfte aufnehmen, die innerhalb der permanentmagnetischen Abstützung bei seitlichen Auslenkungen aus der Mittellage auftreten, sondern auch die geschwindigkeitsabhängigen Fliehkräfte bei der Kurvenfahrt und die durch die Luft übertragenen Kräfte tIYinddruckr Kräfte, die beim Vorbeifahren an anderen Fahrzeugen und an Bauwerken auftreten). Wenn man die Vorteile der Magnetschwebetechnik wie Verschleiß- und Wartungsfreiheit sowie Geröuschlosigkeit voll ausschöpfen will, muß zumindest bei höheren Geschwindigkeiten auch die Seitenführung ohne mechanischen Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Fahrbahn auskommen. Seitliche Stützrollen, die hierfür schon vorgeschlagen worden sind, dürfen daher nur beim Stillstand und bei kleinen Geschwindigkeiten die Querkräfte aufnehmen.
Zur berührungsfreien Seitenführung eines permanentmagnetisc h abgestützten Fahrzeugs bieten sich alle jene Techniken an, die in neuerer Zeit für das spurgebundene Schweben entwickelt wurden, mit Ausnahme der Abstoßung zwischen Dauermagneten, die aus theoretischen Gründen ausscheidet.
Man kann also entweder die Magnetschwebetechnik, unter Ausnutzung entweder der Anziehungskraft zwischen einem geregelten Elektromagneten und einer Ankerschiene oder der Abstoßungskraft zwischen einer bewegten supraleitenden Spule und einem elektrischen Leiter, oder die Luftkissentechnik einsetzen. Bei der Luftkissentechnik ist der hohe Energieverbrauch und die große Geräuschentwicklung von Nachteil. Die beiden Möglichkeiten der Magnetschwebetechnik erfordern einen beträchtlichen technischen Aufwand und sind damit teuer und störanfällig. In dem einen Fall wird ein kompliziertes Regelsystem benötigt, das den Strom im Elektromagneten bei zu- oder abnehmendem Abstand von der Ankerschiene vergrößert bzw. verringert. Im anderen Fall muß die Stromspule ständig durch Kühlung mit flüssigem Helium im supraleitenden Zustand gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuschlose, verschleiß-und wartungsfreie Vorrichtung zur Seitenführung eines Schwebefah rzeugs zu entwickeln, die einfach aufgebaut ist und weder eine Regelung noch eine Kühlung erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Fahrzeug Dauermagnete angeordnet sind, die bei bewegtem Fahrzeug in entsprechend benachbarten elektrisch leitfähigen Teilen der Fahrbahn Wirbelströme hervorrufen, deren Rückwirkung auf die Dauermagnete die Seitenführungskräfte verursacht.
Dabei kann man fi3r die Vorrichtung zur Seitenführung entweder jene Dauermagnete benutzen, die zur Abstutzung des Fahrzeugs dienen, oder aber zusätzliche, die nur diese eine Aufgabe zu erfüllen haben. Ebenso kann man als elektrisch leitfähiges Gegenstück in der Fahrbahn den Sekundärteil eines asynchronen Linearmotors oder z.B. für das Tragen oder als Abdeckung ohnehin vorhandene Konstruktionselemente verwenden oder aber zusätzliche leitfähige Teile einbauen, die ohne jede weitere Funktion sind.
Die Vorteile einer derartigen Vorrichtung zur Seitenführung für permanentmagnetische Schwebefahrzeuge bestehen darin, daß sie bei höheren Geschwindigkeiten berührungsfrei arbeitet und damit weder Geräusche noch Verschleiß auftreten. Das aus Dauermagneten im Fahrzeug und elektrisch leitfähigen Teilen in der Fahrbahn bestehende Seitenführungssystem ist sehr einfach aufgebaut und erfordert weder Wartung, Regelung noch Kühlung.
Einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Im einzelnen zeigen: Fig. la und 1 b eine Anordnung des Systems bei Ausnutzung nur der beiden äußersten Reihen der zur Abstützung des Fahrzeugs dienenden Dauermagnete, Fig. 2 a und 2 b eine Anordnung des Systems bei Ausnutzung mehrerer innerer Reihen der zur Abstutzung des Fahrzeugs dienenden Dauermagnete und gleichpoliger Magnetanordnung; Fig. 3 a und 3 b eine Anordnung des Systems bei Ausnutzung mehrerer innerer Reihen der zur Abstützung des Fahrzeugs dienenden Dauermagnete und wechselpoliger Magnetanordnung; Fig. 4 a und 4 b eine Anordnung des Systems mit zusätzlichen, nur zur SeitenfUhrung dienenden Dauermagneten an den Außenseiten des Fahrzeuges; Fig. 5 a und 5 b eine Anordnung des Systems mit zusetzlichen, nur zur Seitenführung dienenden Dauermagneten beiderseits der Längsmittelebene des Fahrzeuges.
Dabei stellen die Fig. 1 a bis 5 a Querschnitte durch das Fahrzeug 1 und die Fahrbahn 2 dar, während in den jeweils zugehörigen Fig. 1 b bis 5 b Draufsichten auf die Dauermagnete 3, 5, die entweder auch zur AbstUtzung des Fahrzeugs 1 eingesetzt werden (3) oder nur der Seitenführung dienen (5), und die benachbarten elektrisch leitfähigen Teile 4 der Fahrbahn 2 wiedergegeben sind.
Das Magnetfeld der Dauermagnete 3, 5 durchsetzt die elektrisch leitfähigen Teile 4 der Fahrbahn 2 und induziert in ihnen bei bewegtem Fahrzeug 1 Wirbelströme, die ihrerseits auf die Dauermagnete 3, 5 Abstoßungskräfte ausüben und dadurch die gewünschte Seitenführung bewirken. Dadurch, daß im Fahrzeug die zur AbstUtzung dienenden Dauermagnetreihen in Fahrtrichtung in einzelne Magnete 3 unterteilt sind (Fig. 1 b bis 3 b), werden die Längen der Wirbelstrnmftiden in den Fahrbahnteilen 4 und damit auch ihre Ohmschen Widerstände verringert. Das Versetzen der Magnete 3 der linken und rechten Reihe in Fig. 3 b gegeneinander um eine halbe Periodenlänge und die wechselpolige Anordnung der allein der Seitenführung dienenden Dauermagnete 5 in den Fig. 4 b und 5 6 erhöhen die für die Seitenführung wirksame magnetische Feldstärke in den Fahrbahnteilen 4.
Selbstverständlich brauchen sich die Magnetreihen nicht über die ganze Fahrzeuglänge zu erstrecken. Sie können an gewissen Stellen weggelassen werden, wenn z.B. ein dort einzubauender Linearmotor es erfordert. Auch ist es möglich, anstelle der in den Fig. 4 a und 5 a angedeuteten Magnetreihe mehrere Magnetreihen übereinander anzuordnen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Vorrichtung zur berührungslosen Seitenführung schnell bewegter permanen tmagnetkch abgestützter Schwebefahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrzeug (1) Dauermagnete (3, 5) angeordnet sind, die bei bewegtem Fahrzeug in benachbarten elektrisch leitfähigen Teilen (4) der Fahrbahn (2) Wirbelströme hervorrufen, deren Rückwirkung auf die Dauermagnete (3, 5) die Seitenführungskräfte verursacht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (3) zugleich zur Abstützung des Fahrzeugs (1) dienen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete jener Reihen, die die Seitenführung mit übernehmen, in Fahrtrichtung durch Zwischenräume voneinander getrennt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausnutzung mehrerer gleichpolig angeordneter Magnetreihen die Dauermagnete (3) einander genau gegenüberstehen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausnutzung mehrerer wechselpolig angeordneter Magnetreihen die Dauermagnete 9 mit verschiedener Polarität um eine halbe Periodenlaflge gegeneinander verschoben sind.

6. Vorrichtung nach An,pNch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (5) nur zur Seitenfi3hrung dienen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete f5) innerhalb jeder Reihe wechselpolig angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Anspruchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zuwuimenwirken mehrerer Magnetreihen 5) mit einem elektrisch leitfähigen Teil (4) der Fahrbahn (2) die Dauermagnete (5) jeweils mit gleichen Polen gegenüberstehen.

9. Vorrichtung nach den Ansprechen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Teile 44) der Fahrbahn (2) noch andere Funktionen im Gesamtsystem, etwa als Konstruktionselemente der Fahrbahn oder als Reaktionsschienen von Linearmotoren, besitzen.

L e e Fs e i t e