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Verfahren und Vorrichtung zum magnetischen Tragen von
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Fahrzeugen Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 36 106.6)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum magnetischen Tragen eines längs
eines Fahn*seges bewegbaren Fahrzeugs mittels eines rlagnetfeldes zwischen dem Fahrzeug
und dem Fahrweg sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Um ein Fahrzeug tragen zu köniien, ist das Vorsehen einer zwischen
dem Fahrzeug und dem Fahrweg wirksamen Tragkraft erforderlich.
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Diese Tragkraft ist nicht konstant, sondern hängt von der jeweiligen
Zuladung des Fahrzeuges und von dynamische Effekten, beispielsweise
Fahrwegänderungen,
auf das Fahrzeug wirkendaiFliehkrrften oder Windkräften und dergleichen ab.
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Bei den seit langer Zeit bekannten Fahrzeugen, die sich mechanisch
beispielsweise über Räder am Fahrweg abstützen, äußern sich Änderungen der erforderlichen
Tragkraft in geänderter Kraftweiterleitung von den Rädern auf das Fahrzeug, so daß
das Fahrzeug automatisch in einem gewünschten Abstand bzw. bei federnder Verbindung
zwischen Fahrzeug und Rädern in einem gewünschten Abstandsbereich vom Fahrweg gehalten
wird.
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Es ist ferner bekannt, Fahrzeuge durch Magnetfelder ohne Berührung
mit dem Fahrweg schwebend zu tragen. Hierfür hat man bisher am Fahrzeug angebrachte
Elektromagnete eingesetzt. Diese Elektromagnete müssen - beispielsweise durch Änderung
der durch ihre Spulen fließenden Stromstärkeqeregelt werden, um zu jedem Zeitpunkt
die zum Schweben des Fahrzeugs erforderliche Tragkraft bereitzustellen. Diese Regelung
muß einerseits einem großen, durch das Fahrzeugleergewicht/Zuladung - Verhältnis
gegebenen Tragkraftbereich Rechnung tragen und andererseits den bei schneller Fahrzeugbewegung
nicht unbeträchtlichen dynamischen Änderungen durch entsprechende Tragkraftänderungen
folgen. Hierftir ist ein hoher Regelaufwand erforderlich,
Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw.
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eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit verringertem
Regelaufwand ausKommt.
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Zur Lösung dieser Aufgahe ist das gattungsgemäße Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß einem anziehenden Dauermagnetfeld in Vertikalrichtung veränderbare,
zwischen Fahrzeug und Fahrweg wirksame Zusatzkräfte überlagert werden. Die erfindungsaemziße
magnetische Vorrichtung zum Tragen eines längs eines Fahrweges bewegbare Fahrzeugs
mit am Fahrzeug angebrachten Magneten und längs des Fahrweges angeordneten ferromagnetischen
Teilen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete unterhalb der ferromagnetiscen
Teile angeordnete Dauermagnete sind und daß eine Abstandseinrichtung vorgesehen
ist, welche die Polflächen der Dauermagnete in einem gewünschten Abstandsbereich
von den ferromagnetischen Teilen hält.
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Das Grundprinzip der Erfindung besteht also darin, daß die jeweils
erforderliche Tragkraft zu einem großen Teil von einem anziehenden Dauermagnetgeld
geliefert wird, während der restliche Anteil der jeweils erfcrderlichen Tragkraft
von regelbaren, von einer Abstandseinrichtung stammenden Zusatzkräften geliefert
wird. Auf diese Weise muß also nicht ein hoher Gesamtstrom geregelt werden, wie
es beim Tragen des Fahrzeuges ausschließlich durch Elektromagnete erforderlich ist,
sondern es genügt, kleinere, nur stabilisierende Zusatzkräfte zu regeln.
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Als Zusatzkrüfte kommen vorzugsweise mechanische Kräfte oder elektromagnetische
Kräfte in Frage. Vorrichtungsraäßig sind als besonders einfache mechanische Abstandseinrichtung
Räder bevorzugt, während die elektromagnetischen Zusatzkräfte von Elek£romagneten
geliefert werden können. Aber auch eine Kombination von mechanischen und elektromagnetischen
Zusatzkräften ist möglich.
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Die Räder und/oder die Elektrorlagnete der Abstandseinrichtung können
prinzipiell am Fahrweg und/oder am Fahrzeug angeordnet werden. Bevorzugt ist allerdings
eine Anbringung am Fahrzeug, da andernfalls der gesamte, im allgemeinen sehr lange
Fahrweg mit der Abstandseinrichtung versehen sein muß, wodurch erhebliche Anlagekosten
entstehen würden.
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Die anziehenden Elektromagnete der Abstandseinrichtung können entweder
unterhalb und/ oder oberhalb der ferromagnetischen Teile angeordnet sein. Analog
können die Räder durch Abrollen auf unter ihnen liegenden Bereichen des Fahrweges
nach oben gerichtete Kräfte auf das Fahrzeug ausüben und/oder durch Abrollen an
oberhalb von ihnen befindlichen Bereichen des Fahrweges nach unten gerichtete Kräfte
auf das Fahrzeug ausüben.
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Man kann die Dauermagnete so auslegen, daß sie einen Anteil an der
gesamten zum Tragen des Fahrzeugs erforderlIchen Tragkraft liefern, der unterhalb
der niedrigsten erforderlichen Tragkraft liegt; dann müssen die von der Abstandseinrichtung
gelieferten Zusatzkräfte stets nach oben wirken und nur in ihrer Größe so geregelt
werden, daß die jeweils erforderliche Tragkraft geliefert wird. Das andere Extrem
besteht darin, die Dauermagnete so auszulegen, daß die von ihnen gelieferte Kraft
größer ist als die maximal erforderliche Tragkraft; in diesem Fall müssen die von
der Abstandseiiirichtung gelieferten Kräfte nach unten gcrichtet sein. Zwischen
diesen beiden Extremen sind mittlere Auslegungen möglich. So ist insbesondere eine
mittlere Auslegung der Art bevorzugt, bei der die von der Abstandseinrichtung zu
liefernden Kräfte minimiert werden.
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Es ist eine Besonderheit von anziehend wirkenden Dauermagneten, daß
ihre Kraft/Spaltweite - Charakteristik so aussieht, daß mit abnehmender Spaltweite
die von den Dauermagneten gelieferten Anziehungskräfte zunehmen. Die Folge ist ein
instabiles Selbstregelverhalten der Dauermagnete: wenn die zum Tragen des Fahrzeugs
erforderliche Kraft, beispielsweise statisch durch erhöhte Zuladung oder dynamisch
durch eine von oben gesehen konkave KrSimmung Fliehkrtifte o.l, erhöht wird, des
Fahrweges, Windlast, / dann besteht eine Tendenz zur Vergrößerung der Spaltweite
zwischen den Polflächen der Dauermagnete und der Oberfläche der gegenüberliegenden
ferromagnetischen
Teile. Bei sich vergrößernder Spaltweite liefern
die Dauermaçnete aber eine geringere Anziehungskraft. Somit würde das Fahrzeug ohne
stabilisierenden Eingriff herunterfallen. Analoge Verhltnisse herrschen bei sinkender
erforderlicher Tragkraft mit der Folge, daß sich die Dauermagnete mit ihrer Polfläche
an die gegenüberliegende Oberfläche der ferromagnetischen Teile anlegen würden.
- Man kann nun den durch die Zusatzkräfte bzw die Rbstandseinrichtung auf zubringenden
Kräfte dadurch verklainern, daß man die genannte Spaltweite auf einen lagert einregelt,
der zumindest ungefähr der erforderlichen Tragkraft entspricht. Dem dient eine Einstellbarkeit
des vertikalen Abstands der Radachsen bzw. der Polflächen der Elektromagnete von
den Polflächen der Dauermagnete. Man kann also beisrJielsweise bei zunehmender Beladung
des Fahrzeugs den vertikalen Abstand zwischen den Radachsen bzw. den Polflächen
der Elektromagnete und den Polflächen der Dauermagnete so verändern, daß sich die
Spaltweite der Dauermagnete verkleinert und damit die von ihnen gelieferte Kraft
zunimmt. Diese beschriebene Einstellung kann man lediglich in Anpassung an die jeweilige
Zuladung fest vornellmen,mit vergleichsweise niedriger Verstellfrequenz laufend
vornehmen oder h durch Vorsehen einer hohen Verstellfrequenz dafür sorgen, daß nur
die Räder oder die Elektromagnete den Unebenheiten längs der weitgehend ferromagnatischen
Teile/folgen, während die Dauermagnete diesen Bewegungen nicht oder nur in sehr
viel geringerem Ausmaße folgen müssen. Insbesondere bei. automatischer Vornahme
dieser
Verstellbewegungen sind Sensoren erforderlich, die auf die Spaltweite der Elektromagnete,
die Spaltweite der Permanentmagnete, die von den Elektromagneten gelieferten Kräfte,
die von den Dauermagneten gelieferten Kräfte und/oder die durch die Elektromagnete
fließende Stromstärke ansprechen. Besonders günstig ist hierbei eine Regelung auf
{inimierung der Stromstärke der Elektromagnete.
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Für den Antrieb von magnetisch getragenen Fahrzeugen längs des Fahrweges
hat man bisher bereits als besonders günstig dlektromagnetische Linearmotoren ins
Auge gefaßt. Bei der Erfindung weist der Linearmotor einen stationären Wanderfeldstator
auf, bei dem in ferromagnetisches Material Leiter eingelegt sind.
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Vorteilhafterweise bildet man den Wanderfeldstator als Dreiphasen-Drehstrom-Wanderfeldstator
aus, etwa dadurch, daß in einer Aussparung oder Nut im ferromagnetischen Material
ein mit der ersten Phase des Drehstroms verbundener Leiterabschnitt bzw.
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eine Leiterwicklung eingelegt wird, in eine benachbarte Aussparung
bzw. Nut ein mit der dritten Phase des Drehstroms verbundener Leiter angeordnet
wird, in einer weiter anschließenden Aussparung bzw. Nut ein mit der zweiten Phase
des Drehstroms verbundener Leiter angeordnet wird, worauf sich diese Anordnung zyklisch
immer wiederholt. Im ferromagnetischen Material des Wanderfeldstators werden die
magnetischen Flüsse geführt, die von als Erregermagneten dienenden Dauermagneten
stammen. Da die hohe
Antriebsleistung für das Fahrzeug nur den
Leitern des Wanderfeldstators zugeführt werden muß, ist vermieden, diese hohe Antriebs
leistung in das Fahrzeug bringen zu müssen bzw. in diesem erzeugen zu müssen, was
bisher zu großen Schwierigkeiten geführt hat. Dabei muß allerdings der gesamte Fahrweg
in mehrere Abschnitte unterteilt werden, um die einzelnen Fahrzeuge individuell
beschleunigen und verzögern zu können.
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Die im Zusammenhana mit der Erfindung normalerweise zugrundeliegende
Arbeitsweise des Fahrzeugantriebs ist die des Synchron-Linearmotors. Hierbei wird
die Speisung des Wanderfeldstators durch einen ebenfalls stationären Frequenzumrichter
vorgenommen.
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Die im Fahrzeug vorhanden Dauermagnete üben also zugleich eine Tragfunktion
und die Funktion als Erregermagnete für den Linearmotorantrieb aus. Dabei wird günstigerweise
ein Längsabstand der Polflächen wechselnder Polung der Dauermagnete gewählt, der
dem dreifachen Nutabstand des Wanderfeldstators entspricht. Durch diese integrierte
Funktion ergibt sich eine starke Aufwand-und Gewichtsminderung des Fahrzeugs.
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Vorzugsweise bezieht man auch die Elektromagnete in den Voranordnung
und trieb des Fahrzeugs ein, indem auch diese nach Polung, Polflächen-Polteilung
wie die Dauermagnete angeordnet sind. Zu diesem Zweck kann man einige der Dauermagnete
durch Elektromagnete ersetzen.
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Eine andere Möglichkeit, die Elektromagnete mit den Dauermagneten
geometrisch zu kombinieren besteht darin, das wirksame Feld vor den Polen der Dauermagnete
durch Anordnung ferromagnetischen Materials zu schwächen und durch auf dieses ferromagnetische
Material wirkende Spulen mittels Änderung des hindurchfließenden Stroms dafür zu
sorgen, daß diese schwächende Wirkung noch verstärkt, aufgehoben oder in eine verstärkende
Wirkung umgewandelt -wird.
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Vorzugsweise bestehen die oben erwähnten Räder aus Material geringen
spezifischen Gewichtes, um die zur Beschleunigung bzw.
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Verzögerung der Raddrehung erforderlichen Kräfte klein zu halten.
Zumindest in Umfangsrichtung der der sollte das Material jedoch eine hohe Zugfestigkeit
aufweisen. Vorzugsweise findet nicht-ferromagnetisches Material, beispielsa;eise
glasfaserverstärkter Kunststoff, Verwendung.
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Die Regelung der Elektromagnete der Abstandseinrichtung gestaltet
sich umso unproblematischer, je flacher die oben erwähnte Kraft/Spaltweite -- Charakteristik
der Dauermagnete ist. Insofern
wird als Werkstoff für die Dauermaanete
ein solcher mit einer relativen Permeabilität unter 2,5 bevorzugt.
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Die Zusatzkräfte bzw. die Abstandseinrichtung muß abgesehen davon,
daß statischen" Zuladungsänderungen Rechnung getragen werden muß, mit höherer Frequenz
qererelt werden, um dynamische Änderungen der erforderlichen Tragkraft schnell durchführen
zu können. Eine erste prinzipielle Möglichkeit war oben durch die Änderung des Abstandes
zwischen des Radachsen oder den Polflächen der Elektromagnete und den Polflächen
der Dauermagnete angegeben worden. Bei Rädern kann man überdies prinzipiell auf
eine dynamische Regelung verzichten, da dann die Räder einfach dynamisch wechselnde
Trgkraftanteile übertragen. Das kann insbesondere bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten
ausreichend sein.
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Insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten bevorzugt man eine dynamische
Regelung der Elektromagnete, beispielsweise durch Änderung der Stromstärke des Spulenstroms.
Hierbei können wider die oben bereits beschriebenen Sensoren zur Anwendung kommen.
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Es ist günstig, die Dauermagnete und/oder die Elektromagnete über
federnde Zwischenelemente mit dem Fahrzeug zu verbinden Zusätzlich können Dämpfungselemente
zwischengeschaltet werden.
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Auf diese Weise beziehen sich die von der Regelung zu leistenden Beschleunigungen
nicht auf die träge Masse des gesamten Fahrzeugs, sondern nur auf die wesentlich
kleinere abgefederte Masse.
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Die Federung weist vorzugsweise eine geringe Eigenfrequenz auf.
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Man kann auch eine sog. aktive Federung oder Dämpfung vorsehen,
die
aufgrund von Sensorsignalen mittels eines Servomechanismus den Federungsausschlag
mitbestimmt.
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Vorzugsweise sind bestimmte Bereiche des Fahrzeuges als Gleitflächen
ausgebildet und sind entsprechende Gegenflächen am Fahrweg vorgesehen. Das ist zum
einen eine Sicherheitsmaßnahme, die bei Ausfall der Elektromagnete oder auch bei
Bruch der Räder wirksam werden kann, wobei allerdings beim Vorhandensein von Rädern
auf derartige Gleitflächen auch ganz verzichtet werden kann. Zum anderen sind derartige
GleitflL.-.chen und Gegenflächen deshalb von Vorteil, weil die Regelung der Spaltweite
der Dauermagnete bzw. der Elektromagnete auf kleinere Maximalausschläge ausgelegt
werden kann, da selten oder unwahrscheinlich auftretende Spitzenausschläge durch
diese Flachen abgefangen werden. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist das Überfahren
von Weichen, wo je nach Weichenkonstruktion die bisher beschriebene, "normale" Vertikaltragfunktion
stückweise unterbrochen sein kann.
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Als Werkstoffe für die Gleitflächen und die Gegenflächen kommen insbesondere
Kunststoffe, glasfaserverstärkte Kunststoffe, zur Egalisierung der Drücke elastisch
verformbare Schichten, gummigelagerte Metallflächen, Schaummaterial o.dgl. in Frage.
Dabei
kann dem Material Gleitmittel zugesetzt sein oder eine Beschichtung
mit Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten gewählt werden. Die aufeinander
Ceitfcihigen Flächen können überdies £-esondert mit Gleitmitteln, wie z.B. Wasser,
Luft, Fett, olyhdndisulfid, Teflon, benetzt werden; das gilt insbesondere für die
stationären Gegenflächen, bei denen die Benetzung ci Annäherung eines Fahrzeuges
durch einen Sensor ausgelöst werden kann. Außerdem können die Werkstoffe von Gleitfläche
und Gegenfläche mit einem Wärmeleitzusätz versehen sein. Die Gleitfläche am Fahrzeug
kann eine die Polflächen der Dauermagnete und gegebenenfalls der Elektromagnete
bedeckende Platte aus nicht-ferromagnetischem Material, beispielsweise Aluminium
oder Kunststoff, sein, während als Gegenfläche eine nicht-ferromagnetische, nichtleitende
Platte, z.B. äus Kunststoff, welche die Oberfläche der ferromagnetischen Teile bzw.
des Wanderfeldstators bedeckt, dient. Die Dicke dieser beiden Platten ist vorzugsweise
so gewählt, daß deren Gesamtdicke zwischen 20 und 70a, vorzugsweise zwischen 20
und 60, der mittleren Spaltweite beträgt.- Der Abstützung des Fahrzeugs nach unten
dienende Gleitflächen können an der Unterseite des Fahrzeugs zweckmäßigerweise so
vorgesehen sein, daß sie über den restlichen.Fahrzeugboden vorstehen.
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Auc wenn man auf der freien Fahrtstrecke nicht mit Rädern oder Rollen
als Abstandseinrichtung arbeitet, ist es günstig, an Haltestellen, an Stellen für
die Wartung der Fahrzeuge und dgl.
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ortsfeste Räder, Rollen oder dgl. vorzusehen, die Anschläge bilden
an
denen das Fahrzeug bei abgeschalteten Ele};tronaaneten anliegen kann. Dabei wird
die Ilöhenjustierung dieser der zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß sich eine
Spaltweite der Dauermagnete ergibt, bei der eine minimale Anlagekraft an die Anschläge
herrscht.
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Das Fahrzeug wird bei den meisten nwendungsgehieten auch seitlich
geführt. Auch hierfür kann man geeignete Räder, Rollen oder dgl.
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vorsehen. Bevorzugt sind jedoch auf beiden Seiten des Fahrzeugs angeordnete
Seitenführungs-Elektromagnete, die mit seitlichen ferromagnetischen Teilen längs
des Fahrweges zusammenwirken. .Ruch die Seitenführungs-Elektromagnete können gefedert,
gedämpft und gegebenenfalls aktiv gefedert und/oder gedämpft, T:tie oben für die
vertikalfederung beschrieben, mit dem Fahrzeug verbunden sein.
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Vorzugsweise sind die sich auf beiden Seiten des Fahrzeugs gegenüberliegenden
Seitenführungs-Elektromagnete mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch miteinander
verbunden, wodurch sidi die konstruktive Ausbildung der Federung und gegebenenfalls
Dämpfung einfacher gestaltet. Auch eine Kombination der Seitenführungs-Elektromagnete
mit den Vertikal-Elektromagneten ist möglich, beispielsweise durch Schrägstellung
der Oberfläche der seitlichen ferromagnetischen Teile und Verwendung einheitlicher
Elektromagnete für beide Funktionen. Insbesondere kann man die ferromagnetischen
Teile und die seitlichen ferromagnetischen Teile räumlich zusammenfassen und die
Drehstromleiter auch in Nuten der seitlichen ferromagnetischen Teile einbetten.
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Das zwischen den Magnetpolflächen der Dauermagnete und geaebenenfalls
der Elektromagnete und dem gegenüberliegenden ferromagnetischell Teilen bzw. Wanderfeldstator
ausgebildete Magnetfeld führt bereits zu einer Seitenstabilität der Fahrzeughewegung
da die Dauermagnete und gegebenenfalls Elektromagnete bei seitlicher Auswanderung
die Tendenz haben, das Fahrzeug wieder zu den ferromagnetischen Teilen bzw. Wanderfeldstator
seitlich zurückzuführen. Um diese natürliche Seitenstabilität weitestmöglich auszunutzen,
wird günstigerweise eine langhubige (vorzusweise + 3 bis 5 cm) Seitenbeweglichkeit,
gegebenenfalls 6tit weicher Federung, der Seitenführungs-Elektromagnete gewählt
und wird für entsprechende Beweguijgsfreiräume an Fahrzeug und Fahrwegkonstruktion
gesorgt.
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Insbesondere für das Befahren von gleichen, bei denen nur kleine mechanische
Teile umgestellt werden sollen, können am Fahrzeug mechanische Seitenführungselemente
angebracht sein, die mit am Fahrweg angeordneten Fiihrungsblöcken zusammenwirlxen.
Dabei sind entweder Seitenführungselemente oder Führungsblöcke derart bewegbar ausgebildet,
daß sie sich aus den Bereich herausbewegen lassen, in dem sie sonst mit dem Gegenele.nent
in Kontakt kommen.
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Auch für die normale Seitenführung und die stückweise Seitenführung
durch die Seitenführungselemente können Gleitflächen und damit zusammenwirkende
Gegenflächen, die analog wie oben ausführlich beschriehen ausgebildet sein können,
vorgesehen sein.
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An Stellen, an denen die mechanischen Seitenführungselemente zusmmer.
mit einem Führungsblock die Seitenführung des Fahrzeugs übernehmen, weil die rbiagnetische
Seitenführung geschwächt
oder nicht vorhanden ist, wird vorteilhafterweise
auch die gegenüberliegende magnetische Seitenführung ausgeschaltet.
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Häufig werden die Fahrzeuge zu mehreren aneinandergekoppelt als Zug
eingesetzt. In diesem Fall wird eine in Vertikalrichtung und/ oder in Horizontalrichtung
querkraftfeste Kopplung der einzelnen Fahrzeuge bevorzugt, damit bei Ausfall der
Zusatzkräfte bzw.
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der Abstandseinrichtung eines Fahrzeugs die Zusatzkräfte bzw.
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die Abstandseinrichtung der benachbarten Fahrzeuge dazu dienen können,
zumindest eine Notregelung der Spaltweite der Dauermagnete für das betreffende Fahrzeug
zu übernehmen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Darstellungen
an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht eines Fahrzeugs,
wie es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann; Fig. 2 einen
stark schematisierten Querschnitt längs II - II in Fig. 1; Fig. 3 als Einzelheit
im vergrößerten -Flaßstab den linken unteren Eckbereich des Fahrzeuges nach Fig.
1 in der gleichen Blickrichtung, wobei die Anordnung von Dauermagneten und Elektromagneten
am Fahrzeug erkennbar ist;
Fiq. 4 eine abgewandelte Anordnungsmöglichkeit
von Dauermagneten und Elektrornagneten in der gleichen Blickrichtung wie Fig. 3;
Fig. 5 einen Querschnitt längs V-V in Fig. 3, wobei auch ein Teil der Fahrwegkonstruktion
erkennbar ist; Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Fahrweges mit einer
Weiche; Fig. 7 eine schematische Darstellung in einer Blickrichtung wie Fig. 3,
aus der sich eine weitere Anordnungsmöglichkeit der Dauermagnete und der Elektromagnete
am Fahrzeug und deren Relation zum Wanderfeldstator ergibt; Fig. 8 ein Diagramm
der Kraft/Spaltweite-Charakteristik einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 9
ein Diagramm einer Kraft/Spaltweite-Charakteristik einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit zusätzlichen, an der Oberseite des Wanderfeldstators angeordneten Elektro magneten.
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Die. anhand der weiter hinten folgenden Fig. lo bis 17 beschriebebenen
Ausführungsbeispiele. erläutern ebenfalls die Erfindung.
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In c.en Figuren 1 und 2 ist ein Fahrzeugs 9 zu erkennen, das in seinem
unteren Bereich in seinen beiden Seitenflächen 30 längsverlaufende Schlitze 32 besitzt.
Die Schlitze 32 sind zu den Seitenflächen 30 hin offen und reifen jeweils um einen
sich längs des Fahrweges erstreckenden Wanderfeldstator 2, der -wie aus Fig. 5 ersichtlich
- den Querschnitt eines liegenden, flachen Reckteckes hat. Derartige Wanderfeldstatoren
2 sind
auf beiden Seiten des Fahrweges und kontinuierlich längs
diesem vorgesehen. Sie sind von unten jeweils an einer waagerechten Tragplatte 19
befestigt, die durch geeignete Träger 34 nach unten, beispielsweise auf dem Erdboden
abgestützt ist.
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Die Schlitze 32 werden - wie in Fig. 5 zu sehen - unten durch Ausleger
lo begrenzt, die auf beiden Seiten des Fahrzeuges 9 nach außen ragen, sich längs
des gesamten Fahrzeuges 9 erstrecken und sich unterhalb des zugeordneten Wanderfeldstators
2 befinden.
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Die Ausleger lo sind jeweils ühgr zwei übereinander angeordnete, blattfederartig
ausgebildete Federelemente 11 mit dem Wagen -körper 24 des Fahrzeugs 9 verbunden.
Außerdem sind Dämpfer 12 vorgesehen, die sich von den Auslegern lo ausgehend schräg
nach oben zum Waqenkörper 24 erstrecken und sowohl am Ausleger lo als auch am Wagenkörper
24 befestigt sind.
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In Fig. 5 ist schematisch angedeutet, daß die Ausleger lo in ihrem
oberen Bereich Dauermagnete 1 sowie Elektromagnete 5 tragen. Die Oberseite dieser
Magnete ist mit einer Platte 17 bedeckt, deren Oberseite als Gleitfläche dienen
kann. Die Unterseiten der Ausleger lo sind ebenfalls jeweils mit einer Platte 23
versehen, deren Unterseite als Gleitfläche dienen kann. Die Platte 23 kann insbesondere
bei Betriebs störungen oder an Weichen, wo die Tragfunktion der Magnete 1 und 5
stückweise ausfällt, mit einer nicht dargestellten Gegenfläche in Gleitberührung
kommen. Die Platten 17 und 23 sind durch Seitenw-inde So
miteinander
verbunden, so daß ein biegesteifer und torsionssteifer Ausleger lo entsteht. Die
beiden Ausleger lo sind möglichst leicht konstruiert und unabhängig voneinander
am Fahrzeug 9 angelenkt.
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In Fig. 5 ist angedeutet, daß der Wanderfeldstator 2 aus einem Paket
von Elektroblechen bzw. Transformatorenblechen aufgebaut ist, die unter gegenseitiger
Isolierung flächig aneinanderliegen.
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Im Schnitt der Fig. 5 stehen die Bleche senkrecht. In der Unterseite
des Blechpakets sind quer verlaufende Nuten 3 (Fig.7) vorgesehen, in denen Drehstromleiter
in der weiter cben beschriebenen Weise angeordnet sind. Der Leiter jeder Phase ist
mäanderartig längs des W7anderfeldstators in dessen Nuten derart eingelegt, daß
er bei jeder dritten Nut quer im lalanderfeldstator liegt.
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Seitlich des Blechpakets entstehen sogenannte Wickelköpfe 52.
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Die Unterseite jedes Wanderfeldstators 2 ist ebenfalls mit einer Platte
17 bedeckt, die aus nichtleitendem Material besteht und deren Unterseite als Gesenfläche
für die Platte 17 auf de Oberseite der Magnete dient. Zwischen den einander zugewandten
Flächen des Wanderfeldstators 2 und des Auslegers lo befindet sich ein Luftspalt
4, dessen vertikale Weite im dargestellten Ausführungsbeispiel teilweise von den
Platten 17 eingenommen wird.
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Das dem Fahrzeug- 9 zugewandte seitliche Ende des Wanderfeldsta-tors
2 trägt seitliche ferromagnetische Teile ebenfalls in
Form eines
lamellierten Pakets 15 aus Transformatorblechen, die hier allerdings waagerecht
liegen. Aus der inneren AbschlußflEiche 38 der Schlitze 32 ragen Arme 36 nach außen.
Die Enden dieser Arme 36 tragen Seitenführungs-Elektromagnete 13, die sich auf gleicher
ähe wie das Blechpaket 15 befinden. Die sich gegenüberliegenden Oberflächen des
Blechpakets 15 und der Seitenführungs-Elektromagnete 13 können ebenso, wie beim
Wanderfeldstator 2 und den Magneten 1 und 5 beschrieben, mit Schichten 17 bedeckt
sind, die aufeinander gleitfähig sind. Das Blechpaket 15 und die Seitenführungs-Elektromagnete
13 sind durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Auf der Gesamtlänge des Fahrzeugs
9 sind vorzugsweise beidseitig mehrere Arme 36 vorgesehen, wobei sich gegenüberliegende
Arme durch eine Stange miteinander verbunden sind. Das Blechpaket 15 dient also
gleichzeitig als Schutz des dem Fahrzeug 9 zugewandten Wickelkopfes 52, der mit
Ausgußmaterial umgossen sein kann, und ist über Zugschrauben mit dem restlichen
Wanderfeldstatof 2 verbunden.
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Für eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs 9 in Richtung auf den Wanderfeldstator
2 hin ist sowohl bezüglich der Tiefe der Schlitze 32 als auch bezüglich des seitlichen
Abstandes der Träger 34 vom Fahrzeug 9 genügend Freiraum in der Größenordnung von
5 bis 10 cm vorhanden.
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Die gesamte, anhand von Fig. 5 beschriebene Konfiguration befindet
sich spiegelbildlich auch auf der anderen Seite des Fahrzeugs.
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Aus Fig. 3 sind Einzelheiten der Anordnung der Dauermagnete 1 und
der Elektromagnete 5 längs des Auslegers 10 erkennbar. Auf der gesamten Länge des
Auslegers 10 sind auf dessen Oberseite in
regelmäßigem Abstand,
der dem Abstand dreier Nuten im Wanderfeldstator 2 entspricht, Dauermagnete 1 derart
angeordnet, daß in der dem Wanderfeldstator 2 zugewandten Magnetpolflächenebene
der Dauermagnete Nordpole und Südpole abwechselnd aufeinanderfolgen. Im mittleren
Bereich der Länge des Auslegers 10 ruhen die einzelnen Dauermagnete 1 auf einer
Schicht 40 ferromagnetischen Materials; diese Schicht kann aber auch weggelassen
werden, wenn der Ausleger 10 selbst aus ferromagnetischem Material besteht. Auf
diese Weise entstehen magnetische Flüsse, die jeweils von einem Dauermagneten 1
über das darunterliegende ferromagnetische Material 40 bzw. 10 zum benachbarten
Dauermagneten 1 und von diesem ringförmig geschlossen über das ferromagnetische
Material des Wanderfeldstators 2 zurück zum erstgenannten Dauermagneten führen und
somit ringförmig geschlossen sind. Längs des Auslegers 10 folgen also mehrere derartige
ringförmig geschlossene magnetische Kreise aufeinander.
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In Fig. 3 ist ein Teilbereich des linken Endes des Auslegers 10, also
einer unteren Ecke des Fahrzeugs 9 zu sehen. In dem Endbereich des Auslegers 10,
in dem auch Elektromagnete 5 vorgesehen sind, werden die Dauermagnete 1 durch im
Längsschnitt durch den Ausleger 10 L-förmige ferromagnetische Halter 7 an beiden
Längs-Endseiten gehalten. Im Zwischenraum zwischen jeweils zwei Dauermagneten sind
die Halter 7 jeweils durch in ihrer mittleren Höhe liegende Stege 7a miteinander
verbunden. Auf die Stege 7a sind zwischen den Haltern 7 Wicklungen aufgebracht.
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Da die Alter 7 an den Dauermagneten 1 anliegen, wird das wirksame
Feld der Dauermagnete 1 geschwächt. Diese Schwächung läßt sich infolge der Spulen
8 durch Steuerung der durch die Spulen 8
fließenden Stromstärke
verstärken, aufheben oder in eine das Feld der Dauermagnete 1 verstärkende Wirkung
umwandeln Aus Fig. 4 läßt sich eine von der Wirkung her ähnliche, vom geometrischen
Aufbau her jedoch etwas abgewandelte Möglichkeit der gegenseitigen Beeinflussung
der Elektromagnete und der Dauermagnete ersehen. ier umgeben die ferromagnetischen
alter 7 die Dauermagnete 1 praktisch vollständig und lassen nur auf der dem Wanderfeldstator
2 zugewandten Seite eine zentrale aktive Polfläche frei.
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Die Stege 7a liegen in der Ebene der hinter den Dauermagten befindlichen
Bereiche der Halter 7. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Stege 7a durch Wicklungen
8 umgeben, so daß in diesen Bereichen Elektromagnete 5 gehildet werden. Die untere
Hälfte der Wicklungen 8 liegt dabei in Ausnehmungen im Ausleger 10.
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Der Ausleger 10 trägt also bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
als vergleichsweise starre Einheit sowohl die Daucrmagnete 1 als auch die Elektromagnete
5 und ist als Einheit gefedert und gedämpft mit dem Fahrzeugkörper 24 verbunden.
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In Fig. 7 ist eine magnetische Vorrichtung zum vertikalen Tragen eines
Fahrzeugs fiir die gesamte Fahrzeuglänge in einer von den vorherigen Ausführungsbeispielen
abweichenden Ausbildung dargestellt. Der Wanderfeldstator 2 ist wie in Fig. 2 lamelliert
und besitzt auf seiner Unterseite quer verlaufende Nuten, in welchen die elektrischen
Leiter zur Schaffung eines Wanderfeldes aaigenom men sind. Der Ausleger 10 erstreckt
sich über einen mittleren Bereich des Fahrzeugs 9; dieser mittlere Bereich niTset
den überwiegenden Teil der Länge des Fahrzeugs 9 ein. Auf der Oberseite des
Auslegers
10 sind Dauermagnete 1 angeordnet, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben. Der
Ausleger ist über schematisch dargestellte Federn 11 und schematisch dargestellte
Dämpfer 12 mit dem Fahrzeug verbunden.
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Am vorderen und am hintcren Ende des Fahrzeugs befinden sich Endausleger
42, die ebenfalls über Federn und Dämpfer mit dem Fahrzeug 9 verbunden sind. Die
Oberseite der Endausleger 42 ist jeweils als dreischenkliges Joch ausgebildet. Jeder
Jochschenkel ist mit im wesentlichen waagerecht liegenden Wicklungen 8 umgeben,
sc daß Elektromagnete 5 entstehen. Die Jochschenkel haben ebenfalls einen Abstand
voneinander, der dem Abstand dreier Nuten im Wanderfeldstator 2 entspricht. Das
gleiche gilt für den Abstand des der Fahrzeugmitte zugewandten Joch schenkels vom
benachbarten Dauermagnet. Da außerdem die magnetische Polung der Jochschenkel entsprechend
gewählt ist, fügen sich die Elektromagnete 5 nach Polung und Polteilung in die Reihe
der Dauermagnete 1 ein.
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Mit den Endauslegern über nicht dargestellte Verbindungsbügel starr
verbunden sind obere Elektromagnete 6, die von oben her mit dem Material des Wanderfeldstators
2 in magnetischer Wechselwirkung stehen.
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Zwischen dem Ausleger 10 und den Endauslegern 42 sind Mittel 44 vorgesehen,
die längenveränderlich sind. Auf diese Weise läßt sich der vertikale Abstand zwischen
den Polflächen der Dauermagnete 1 und den Polflächen der Elektromagnete 5 auf den
Endauslegern einstellen. Bei diesen Mitteln 44 kann es sich um hydraulische oder
pneumatische Zylinder-Kolben-Anordnungen, auch elektromagnetische,
elektromechanische
oder mechanische Teile veränderbarer Länge handeln.Der Zweck dieser Mittel 44 wird
weiter unten noch genauer erläutert werden.
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Es versteht sich, daß die in den Fign. 3 und 7 zu sehende Anordnung
längs beider Seiten des Fahrzeuges 9 vorhanden ist und daß die Zahl der Dauermagnete
1 und der Elektromagnete 5 auch anders als im dargestellten Ausführungsbeispiel
zu sehen gewählt werden kann.
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Aus den Diagrammen der Fign. 8 und 9 ergeben sich die Kräfteverhältnisse
bei der erfindungsgernäßen Vorrichtung. Auf der Ordinate sind Kräfte aufgetragen,
während auf der Abszisse die Spaltweite s zwischen den den Wanderfeldstator 2 zugewandten
Polflächen der Dauermagnete 1 und der gegenüberliegenden Polfläche des Wandrfeldstators
2 aufgetragen ist. Die ausgezcgene Kurve stellt die Charakteristik der Gesamtanordnung
der Dauermagnete 1 dar. Man erkennt die generelle Tendenz von anziehend wirkenden
Dauermagneten: mit abnehmender Spaltweite s steigt die zwischen der Magnetpolfläche
und dem gegenüberliegenden ferromagnetischen Platerial wirksame Anziehungskraft
F an, und zwar bei sehr kleIn werdenden Spaltwerten s sehr steil. Auch hier wird
wieder die günstige Wirkung der Platten 17 sichtbar, die vorzugsweise 20-60 % der
mittleren Spaltweite abdecken und dadurch gerade den unangenehmen, steilen Teil
der Charakteristik aussparen.
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Im Fall des Diagramms der Fig. 8 wird mit Dauermagneten 1 und, ebenfalls
unterhalb des Wanderfeldstators 2 angeordneten, anziehend wirkenden Elektromagneten
5 gearbeitet. Die Auslegung der Dauermagnete 1 ist so gewählt, daß deren Gesamtanziehungskraft
im
gesamten Spaltweiten-Arbeitsbereich von s1 bis s2 nicht ausreicht, das Fahrzeuggewicht
F zu tragen. Die restliche, zum Tragen des Fahrzeugs erforderliche 1vraft wird zu
jedem Zeitpunkt und bei jeder Spaltweite im Bereich s1 bis s2 von den Elektromagneten
5 getragen.
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Fig. 9 zeigt die Verhältnisse bei Verwendung von unter dem Wanderfeldstator
2 angeordneten Magneten 5 und zusätzlich von oberhalb des Wanderfeldstators angeordneten
Oberseitenmagneten 6, die ebenfalls anziehend wirken, aber beim Anziehen das Fahrzeug
9 nach unten drücken. Man erkennt, daß man bei dieser Konfiguration die unteren
Elektromagnete 5 nur für kleinere Kräfte auslegen muß und daß insbesondere bei einer
mittleren, zum Tragen des Fahrzeugs erforderlichen Kraft F und einer mittleren Spaltweite
sO die gesamte Tragkraft von den Dauermagneten 1 aufgebracht wird und die Elektromagnete
5 bzw. 6 überhaupt keine Kräfte zu erzeugen brauchen.
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Hält man sich vor Augen, daß die gesamte, zum Tragen des Fahrzeugs
9 erforderliche Kraft F z sich im wesentlichen aus drei Anteilen zusammensetzt,
nämlich dem Leergewicht des Fahrzeugs, der Zuladung und dynamischen Kräften bei
Richtungsänderung, Unebenheiten des Fahrweges, Windböen u.dgl., dann sieht man,
daß insbesondere bei hohen Nutzlast/Leergewicht-Verhälvnissen die Elektromagnete
u.U.
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einen recht hohen Anteil an der Gesamttragkraft haben, da die Dauermagnete,
z.B. bei der Ausbildung nach Fig. 8, für die niedrigste vorkommende Tragkraft, die
also noch unterhalb des Fahrzeugleergewichts liegt, ausgelegt sein müssen. Beim
Arbeiten mit Unterseiten-Elektromagneten 5 in Kombination mit Oberseiten-Elektro
magneten 6 liegen die Verhältnisse zwar etwas günstiger; aber auch hier muß u.U.
eine hohe Kraft von den Elektromagneten zur Verfügung
gestellt
werden. Diese Verhältnisse hessern sich erheblich, wenn man - beispielsweise bei
verschieden hohen Zuladungen - die weiter oben genauer definierte Spaltweite s zwischen
den Dauermagneten und dem Wanderfeldstator 2 auf einen anderen Wert einstellt. Dann
verschiebt sich das Spaltweiten-Intervall s1 bis s2 in den Fign. 8 und 9, beispielsweise
bei Vergrößerung der Zuladung durch Verringerung der Spaltweite nach links, so daß
von den Elektromagneten kleinere Kraftanteile aufgebracht werden müssen. Diesem
Zweck dienen also die längenverstellbaren Mittel 44, die von Hand oder automatisiert
betätigt werden können. Zur automatischen Einstellung des richtigen Abstandes zwischen
den oben liegenden Polflächen der Dauermagnete und den oben liegenden Polflächen
der Elektromagnete 5 und damit zur jeweils richtigen Einstelliing der gewünschten
mittleren Spaltweite sO kann man sich geeigneter automatischer Einrichtungen bedienen,
die als Meßgröße beispielsweise die Spaltweite s, die von den Dauermagneten 1 und/oder
den Elektromagneten 5 bzw. 6 erzeugten Kräfte oder auch die Stromstärke des durch
die Elektromagnete 5 bzw. 6 fließenden Stromes verwenden.
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Die mit höherer Frequenz arbeitende Regelung zum Ausgleich dynamischer
Tragkraftänderungen geschieht vorzugsweise über eine Änderung des Spulenstroms der
Elektromagnete 5 bzw. 6. flier werden vorzugsweise Sensoren eingesetzt, die auf
die Spaltweite zwischen den Polflächen der Elektromagnete 5 bzw. 6 und der Polfläche
des Wanderfeldstators ansprechen, wobei die Regelung eine Rückführung auf eine bestimmte
Spaltweite leistet.
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In Fig. 5 sind innere Seitenführungselemente 21 und äußere Seitenführungselemente
20 zu erkennen, die sich vom Fahrzeug 9 aus von oben in den Schlitz 32 hinein erstrecken.
Auf der Oberseite der Tragplatte 19 ist ein Führungsbiock 18 angeordnet, der sich
in den Raum zwischen den beiden Seitenführungselementen 20,2l erstreckt. Eine derartige
Anordnung ist insbesondere von Bedeutung bei Weichen, siehe Fig. 6. Es gibt nämlich
Weichenkonstruktionen, bei denen an den Weichenzungen 46 und an dem Kreuzungspunkt
48 der Weiche 22, an dem sich die Richtungen zweier derfeldstatoren 2 kreuzen, die
horizontale Seitenführung und unter Umständen sogar die vertikale Tragführung stückweise
unterbrochen sind An diesen Stellen kann die Seitenführung des Fahrzeugs 9 durch
die Seitenführungselemente 20, 21 und den Führungsblock 18 übernommen werden. Für
eine ordnungsgemäße Funktion kann entweder das äußere Seitenführungselement 20 nach
oben aus dem Bereich des Führungsblocks 18 heraushewegbar oder der Führungsblock
18 nach unten aus dem Bereich der Seitenführungselemente 20, 21 herausbewegbar ausgebildet
werden.
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Die weiter vorn beschriebene rlöglichkeit, als Abstandseinrichtung
allein oder in Kombination mit steuerbaren Elektromagneten Räder vorzusehen, ist
in den Figuren zeichnerisch nicht dargestellt. Anhand von Fig. 5 kann man sich jedoch
sehr leicht vor stellen, daß an der Oberseite des Auslegers lo auch Räder mit horizontaler
Achse vorgesehen sein können, gegebenenfalls neben
den Magneten
1 oder 5. Diese Räder könnten auf der Unterseite der den Wanderfeldstator 2 bedeckenden
Platte 17 oder auch neben dem eiaentlichen Wanderfeldstator auf einer besonders
dafür vorgesehenen Fläche abrollen. Derartige Räder würden nach unten gerichtete
Kräfte auf das Fahrzeug 9 ausüben.
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Nach oben gerichtete Kräfte lassen sich durch Räder auf das Fahrzeug
9 ausüben, deren Radumfänge beispielsweise von oben in die Schlitze 32 ragen und
die auf der Oberseite der Tragplatte 19 abrollen.
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Man kann die Räder aber auch auf der Unterseite der Ausleger lo anordnen,
wo sie durch Abrollen auf geeigneten Flächen nach unten oder nach oben gerichtete
Zusatzkräfte auf das Fahrzeug 9 ausüben können.
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In Fig. lo bis 17 sind mehrere Möglichkeiten der Gestaltung der stationären
ferromagnetischen Teile und der damit zusammenwirkenden magnetischen Komponenten
des Fahrzeugs beispielsweise dargestellt. Die Fig. lo bis 17 stellen jeweils Querschnitte
durch die in Fahrtrichtung linke (Fig. lo bis 16) bzw. rechte (Fig. 17) Seite des
Fahrweges und des Fahrzeuges dar. Die schraffierten Teile und die Teile, an denen
die schraffierten Teile befestigt sind, sind ortsfest. Die magnetischen Komponenten
des Fahrzeugs zum Tragen und zur Vertikalführung sowie zur Seitenführung sind Dauermagnete,
Elektromagnete oder Kombinationen von Dauermagneten und Elektromagneten, beispielsweise
in der Art, wie vorstehend beschrieben.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1o weist der im Querschnitt L-förmige,
lamellierte Wanderfeldstator 2 einen waagerecht lamellierten, senkrechten Schenkel
2a mit senkrechter Polfläche zur Seitenführung des Fahrzeugs 9 und einen senkrecht
lamellierten, waagerechten Schenkel 2b mit einer untenliegenden waagerechten Polfläche
zur Vertikalführung bzw. zum Tragen des Fahrzeugs 9 auf.
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Die Wicklung 70, welche in den Wanderfeldstator eingelegt ist und
welche die Vortriebskräfte auf das Fahrzeug 9 bewirkt, ist durchgehend von dem waagerechten
Schenkel 2b zum senkrechten Schenkel 2a in Nuten eingelegt und besitzt nur auf der
linken Seite des waagerechten Schenkels 2b und auf der Oberseite des senkrechten
Schenkels 2a Wickelköpfe 52. Die Tragmagnete 90 bzw. der diese haltende Träger sind
über eine waagerechte Blattfeder 11 an der Fahrzeugunterseite sowie einen Querlenker
72 vertikalbeweglich mit dem Fahrzeug 9 verbunden. Der Querlenker 72 ist als Winkelhebel
nach oben
verlängert und zu einer Federungs- und Dämpfungseinrichtung
74 geführt. Die Seitenführung des Fahrzeugs 9 geschieht durch Seitenführungsmagnete
13, die außen an einer gegenüber dem Fahrzeug 9 waagerecht verschiebbaren Stange
76 angeordnet sind, wobei diese Stange 76 vorzugsweise die Seitenführungsmagnete
der linken Fahrzeugseite mit denen der rechten Fahrzeugseite verbindet und in ihrer
waagerechten Bewegung gegenüber dem Fahrzeug 9 gefedert und gedämpft ist. Dadurch
wird ein großer Seitenabweichungsweg des Fahrzeugs 9 ermöglicht, ohne daß die engen
Luftspalte zwischen den Seitenführungsmagneten 13 und den senkrechten Schenkeln
2a von der Seitenbewegung betroffen werden, so daß die zur Seitensteuerung notwendigen
elektrischen Leistungen niedriger sind als wenn man Seitenstörkräfte vor ihrer Auswirkung
im Sinne größerer Fahrzeugseitenabweichungen abfangen und kompensieren müßte. Der
Wanderfeldstator 2 ist an der Unterseite des oberen waagerechten Schenkels eines
längs des Fahrweges verlaufenden U-Profils 78, dessen mittlerer Schenkel senkrecht
steht, derart befestigt, daß der senkrechte Schenkel 2a des Wanderfeldstators 2
die Stirnfläche des waagerechten Schenkels des U-Profils 78 überdeckt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 11 ist der nach Fig. lo sehr ähnlich.
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Der waagerechte Schenkel 2b ist im Verhältnis zum senkrechten Schenkel
2a länger; die untere Seite des waagerechten Schenkels 2b ist im äußeren Teil ihrer
Breite mit einer Platte 17 aus nicht-ferromagnetischem Material bedeckt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.12 kann man auf gesonderte Seiteneührungsmagnete
und -statorteile verzichten. Infolgedessen weist der Stator 2 nur einen waagerechten
Teil mit waagerechter Polfläche auf.
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Um den Kräftesteuerungsbereich in vertikaler Richtung zu erhöhen,
ist ein Obermagnet 92im Fahrzeug 9 angeordnet, welcher mit dem Untermagnet mechanisch
verbunden ist. Dieser Obermagnet kann, ohne daß er mit seinem magnetischen Fluß
im lamellierten Stator 2 einen Beitrag zur Vortriebskraft leistet, die Steuerung
der Vertikalkraft in einem günstigen Bereich vornehmen. Die Seitenführung kann durch
seitlich feldverzerrende Spulen im Untermagnet vorgenommen werden.
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Die Anordnung erlaubt hohe Seitenwege bei Reaktion des Fahrzeuges
9 auf Störkräfte, diese großen Wege ergeben entsprechende rückführende Kräfte durch
die Trag- und Führungsmagnetfelder mit waagerechten Polflächen. Der Stator 2 ist
ähnlich wie in Fig. 10 an einem U-Profil 78 befestigt, wobei allerdings für das
Ende des oberen waagerechten Schenkels des U-Profils 78 eine Aussparung 80 in der
Oberseite des Stators 2 vorgesehen ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 weist der Stator 2 einen waagerechten
Schenkel 2b und einen beispielsweise unter 450 zu diesem liegenden, schrägen, senkrecht
zu seiner Polfläche lamellierten Schenkel 2c auf, dessen Polfläche schräg nach oben
dem Fahrzeug 9 zugewandt ist-. Seitenführung des Fahrzeuges und zusätzliche Steuerung
von Vertikalkräften sind miteinander verbunden. Wenn auf der rechten und auf der
linken Fahrzeugseite gleichzeitig der Steuerstrom der entsprechend dem Schenkel
2c schrägen Seitenführungselektromagnete 13 erhöht wird, entsteht eine vertikale
Kraft auf das Fahrzeug 9 nach unten ohne gleichzeitigen Seitensteuerungseffekt.
Nur bei Einstellung von differierenden Kräften zwischen den schrägen Steuerungsflächen
der rechten und der linken Seite ergeben sich Seitensteuerungseffekte, die dann
jeweils mit unterschiedlichen
Vertikalkräften verbunden sind.
Fahrzeugintern werden diese für Seitensteuerung unerwünschten Vertikalkräfte kompensiert
durch entsprechende Gegensteuerungen der untenliegenden Vertikalsteuerungsmagnete.
Als Beispiel ist eine Kombination von Dauermagneten 1 und steuerbaren Elektromagneten
5 gezeigt, bei der die Dauermagnete 1 und die Elektromagnete 5 in Querrichtung nebeneinander
angebracht sind. Die Befestigung des Stators am U-Profil entspricht der Befestigung
nach Fig. 10.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 sind zwei getrennte Wanderfeldstatoren
im Fahrweg angeordnet, wobei der untere Stator 2c schräg liegt, wie der schräge
Schenkel 2c in Fig. 13, um mit dem hiermit zusammenwirkenden Seitensteuermagneten
auch Seitenführungskräfte auf das Fahrzeug 9 ausüben zu können. Der obere Stator
2a liegt waagerecht wie der einzige Stator in Fig. 12. Die fahrzeugseitigen Teile
sind nicht gezeichnet. Die magnetische Anordnung ergibt sich im wesentlichen dadurch,
daß der magnetische Fluß vom oberen Stator 2a über Fahrzeugmagnete in den unteren
Stator 2c und zurück in den oberen Stator 2a führt. Ein weiterer Flußanteil wird
vom oberen Stator 2a über einen Rückschluß in den fahrzeugseitigen Magneten zurück
zum oberen Stator 2a geleitet, wodurch Hubkraft erzeugt wird. Wie bereits bei Fig.
13 beschrieben, erfolgt auch hier eine Kompensation von vertikalen Komponenten durch
entsprechende Reaktion des Hubmagneten für den Fall, daß eine Seitensteuerung erfolgt,
die ja neben den horizontalen Komponenten auch vertikale Komponenten aufweist.
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De Anordnung nach Fig. 15 entspricht im Prinzip der Anordnung nach
Fig. 13. Hierbei ist lediglich eine andere Auslegung und onstruktion der Seitenftihrungs-
und Vertikalkraftsteuerungseinrichtung vorgesehen. Statt des schragliegenden Schenkels
2c in Fig. 13 ist hier ein im Querschnitt winkelförmiges Statorteil 2d vorgesehen,
bei dem die Schenkel des Winkels schräg enden, so daß eine schrägliegende Polfläche
wie bei den Fig. 13 und 14 entsteht. Die Lagen der Lamellierung des Statorteils
2d folgen der Richtung der Schenkel, biegen also an der Spitze des Winkels um 9o°
um. Ein mit dem Statorteil zusammenwirkender Steuermagnet 13 ist im Gegensatz zu
allen vorhergehenden Ausführungsformen, bei denen der magnetische Kreis in Fahrtrichtung
lag, so angeordnet, daß der magnetische Kreis quer zur Fahrtrichtung in der Zeichnungsebene
liegt.
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Das winklig lamellierte Statorteil ist wesentlich steifer, insbesondere
biegesteifer, als die vorstehenden, nur in einer Ebene lamellierten Statorteile
und kann daher auch als tragendes Teil herangezogen werden.
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Die Seitensteuerungsteile sind wiederum seitenbeweglich. Im oberen
Bereich des Längsschlitzes 32 in der Fahrzeugseite ist eine Kufe 94 angeordnet,
die bei Ausfall der Vertikalmagnete auf einer gegenüberliegenden Verkleidung 96
des Trägers des Wanderfeldstators gleiten kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 16 sind die Statorteile 2a und 2b
ähnlich wie in Fig. 1o und 11 L-förmig angeordnet, allerdings an einem horizontalen
Träger 98 befestigt, dessen Lage relativ zu den ihn tragenden Abstützungen justierbar
ist. Auf diese Weise
kann man den gewünschten Verlauf der Statorteile
längs des Fahrweges bei der Montage exakt einstellen.
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Der Wanderfeldstator nach Fig. 17 weist einen waagerechten Schenkel
2a und einen schrägen Schenkel 2c wie in Fig. 13 auf. Allerdings erstreckt sich
- wie bei den Ausführungsformen nach Fig.
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10 und 11 - die Leiterwicklung 70 des Stators in Nuten sowohl des
Schenkels 2a als auch des Schenkels 2c, wodurch auch der schräge Schenkel 2c einen
Beitrag ur Erzeugung der Vortriebskraft liefert. Die Statorteile sind an einem Längsträger
loo mit Doppel-T-Profil befestigt, der seinerseits an einem Querträger befestigt
ist.
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Die Lage des Qucrträgers und damit der von ihm getragenen Teile ist
justierbar.
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Die Polflächen der Statorteile 2a und 2c sind teilweise mit nichtferromagnetischen
Platten 17 bedeckt.
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Der untenliegenden Polfläche des waagerechten Statorschenkels 2a gegenüber
liegt die Hubmagnetanordnung 20r der außenliegenden schrägen Polfläche des schrägen
Statorschenkels 2c gegenüber liegt eine Magnetanordnung 13, die wie in Fig. 13 sowohl
Seitenführungs- als auch Vertikalführungsaufgaben erfüllt. Die Magnetanordnungen
13 und 90 sind von einem gemeinsamen Trager 1o2 getragen, der seinerseits gefedert
mit dem Fahrzeug 9 verbunden ist. Die Magnetanordnung 13 ist ihrerseits seitlich
gegenüber dem Träger 1o2 beweglich.
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Bei den Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 7, 12, 13, 15 und
17 waren oberhalb des Wanderfeldstators 2 angeordnete Magnete vorgesehen, die auf
das Fahrzeug 9 eine Kraft nach unten ausüben.
Die Anordnung derartiger
Magnete - seien es Dauermagnete, vorzugsweise Elektromagnete, oder Kombinationen
aus beiden - hat den Vorteil, daß die Hubmagnete unterhalb des Stators 2 stärker
als zum Tragen des Fai1rze-gs 9 erforderlich ausgelegt werden können, da ihre Anzugskraft
teilweise durch die Obenmagnete kompensiert wird.
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Die für das Tragen des Fahrzeugs 9 zu stark ausgelegten Magnete ergeben
jedoch eine gesteigerte Vortriebskraft für das Fahrzeug 9.
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Diese Vorteile sind besonders eklatant, wenn die Untermagnete ausschließlich
Dauermagnete sind und als Obenmagnete steuerbare Elektromagnete dienen.
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Ansprüche