DE2811160C2 - System zum berührungsfreien Tragen und Führen eines Magnetschwebefahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solches System ist aus der DE-AS 21 34 424 bekannt.

Bei dem aus der iDE-AS 21 34 424 bekannten System zum Tragen und Führen iines i-Sagnetschwebefahrzeugs sind zwei parallele, -n Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Reihen von Elektromags. ten mit U-förmigem Kern starr an der Fahrzeugunterseite befestigt. Die Elektromagneten jeder Magnetreihe stehen mit ihren Polflächen unter Ausbildung eines Luftspaltes einer fahrbahnseitigen Ankerschiene gegenüber, welche ebenfalls ein U-förmiges Querschnittsprofil und damit zwei diskrete, in Schienenlängsrichtung verlaufende Polflächen aufweist. Durch einen alternierenden Versatz der Magnete innerhalb jeder Magnetreihe lassen sich Führungskräfte durch unterschiedliche Ansteuerung der rechts und links versetzten Magnete erzeugen. Die Polflächen der Magnetkerne und Ankerschienen können horizontal oder zur Horizontalen geneigt sein, wobei im letztgenannten Falle bei vorgegebenem Magnetversatz ein bestimmtes Verhältnis von Tragkräften zu Führungskräften festgelegt wird.

Die Erzeugung der Führungskräfte ist unabhängig von der Polflächenneigung insofern problematisch, als bei großen benötigten Führungskräften die links und rechts versetzten Magnete jeder Reihe stark unterschiedliche Lasten tragen, wodurch im Extremfall die Tragkräfte nur von der Hälfte der Magneten aufzubringen sind und somit die Gefahr einer Magnetüberlastung besteht.

Bei einem weiteren bekannten Trag- und Führungssystern für ein Magnetschwebefahrzeug (DE-OS 21 4Ö874) hat jeder Elektromagnet der beiden fahrzeugseitigen Magnetreihen einen unsymmetrischen Kern mit gekrümmter Polfläche, welcher einer gleichsinnig gekrümmten Polfläche einer fahrbahnseitigen Ankerschiene gegenüberliegt. Der Luftspalt weist daher eine nahezu gleichförmige Breite wie bei dem eingangs erwähnten System auf.

Ein solches System erzeugt bei seitlichen Auslenkungen aus der Ruhelage Rückstellkräfte, die das Fahrzeug in Seitenrichtung zentrieren, wobei alle Magneten gleichermaßen zur Zentrierung beitragen. Es besteht jedoch die Gefahr, daß bei seitlichem Versatz der im magnetischen Eingriff stehenden Polflächen infolge von Fahrzeugauslenkungen diejenigen Teile der Polflächen, die sich noch gegenüberstehen, auf Grund der dort vorhandenen Feldkonzentration in die magnetische Sättigung gehen. Hierdurch müssen im Falle eines seitlichen Polflächenversatzes die Magneterregerströme wesentlich gegenüber der Ruhelage des Fahrzeugs erhöht werden, was eine stark ansteigende thermische Belastung der Magnete zur Folge hat

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine System der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß die Magneterregerströme bei seitlichem Polflächenversatz den Magneterregerströmen in der Ruhelage des Fahrzeugs ungefähr entsprechen und damit eine gleichbleibende niedrige thermische Belastung der Magneten erzielt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst

Der Erfindungsgedanke besteht darin, durch eine zylindrisch gekrümmte bzw. ballige Ausbildung der fahrbahnseitigen und fahrzeugseitigen Polflächen Feldkonzentrationen in den Luftspalten bei seitlichem Versatz von magnetisch im Eingriff stehenden Polflächen zu vermeiden, wodurch sich Sättigungserscheinungen an Polflächenabschnitten und damit erhöhte Erregerströme und ansteigende thermische Belastungen vermeiden lassen. Dieser Erfindungsgedanke ist gleichermaßen anwendbar auf Systeme mit elektrisch passiven (Magnetankerschienen) oder aktiven (Langstatormagnete) fahrbahnseitigen Magneteinrichtungen entsprechend dem eingangs dargelegten Stand der Technik.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems mit elektrisch passiver fahrbahnseitiger Magneteinrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems mit elektrisch aktiver fahrbahnseitiger Magneteinrichtung, und

F i g. 3 eine schematische Ansicht von Teilen zweier seitlich versetzter Magneteinrichtungen der Systeme nach F i g. 1 oder 2.

Das in F i g. 1 ausschnittweise dargestellte System ist ein kombiniertes Trag- und Führungssystem der Bauart Krauss-Maffei. An jeder Fahrbahnlängsseite ist eine elektrisch passive Magneteinrichtung (Magnetankerschiene 1) an einer nur bruchstückhaft angedeuteten Fahrbahn 3 angebracht. Der Magnetankerschiene 1 steht im Abstand unter Ausbildung von Luftspalten 16 eine Reihe von hintereinander angeordneten fahrbahnseitigen Magneteinrichtungen (Elektromagneten 2) gegenüber, die an der Längsseite eines nur bruchstückhaft angedeuteten Magnetschwebefahrzeugs (Fahrzeugs 4) angebracht ist. Die Elektromagneten 2 der Reihe sind längs einer gemeinsamen, senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Achse ohne seitlichen Versatz angeordnet. Diese gemeinsame Achse liegt in der Ruhelage des Fahrzeugs 4 in der Symmetrieebene der Magnetankerschiene 1.

Die Magnetankerschiene 1 ist im dargestellten Beispielsfall U-förmig ausgebildet und besteht aus

einem Joch 14 und zwei Seitenscheiteln 5, 6. In entsprechender Weise umfaßt der Elektromagnet 2 einen U-förmigen Eisenkern mit Kernschenkeln 7,8 und einem Joch 18, welches eine Gleichstromwicklung 13 trägt

Erfindungsgemäß sind die Polflächen 9, 10 der Schienenschenkel 5 bzw. 6 und die Polflächen 11,12 der Kernschenkel 7 bzw. 8 baliig bzw. zylindrisch gekrümmt und ausgebildet, wobei die Polflächen 9 und 10 in der Ruhelage des Fahrzeugs 4 spiegelsymmetrisch zu den Polflächen U und 12 verlaufen. Die zylindrische Krümmung der Polflächen 9 bis 12 kann z.B. kreisförmig, elliptisch, hyperbolisch oder parabolisch sein, je nach dem, bei welcher maximaler Auslenkung des Magneten 2 bezüglich der Schiene 1 eine möglich geringere Feldinhomogenität des elektromagnetischen Feldes in den Luftspalten 16 zwischen zugeordneten Polflächen 9 und 11 bzw. 10 und 12 auftritt Ein beispielhafter Verlauf des elektromagnetischen Feldes im Luftspalt 16 zwischen den Polflächen 10 und 12 bei einem seitlichen Versatz der Schenkel 6 und 8 ist in Fig.3 veranschaulicht. Wie man hieraus erkennt, verläuft das elektromagnetische Feld ohne wesentliche Konzentration, wodurch eine unerwünscnte Sättigung von Abschnitten der Polflächen 9 bis 12 vermieden wird.

Zur Lageregelung des Magnetschwebefahrzeugs 4 wird (im Falle einer kreisförmigen Krümmung der Polflächen 9 bis 12) der in Fig.3 gestrichelt eingezeichnete Abstand D zwischen den Zylinderachsen 19, 20 der Polflächenkrümmungen als Referenzgröße verwendet

Die ballige Ausbildung der Polflächen läßt sich in gleicher Weise auch bei einem kombinierten Trag-, Führungs- und Antriebssystem der Bauart Prof.Dr.Weh gemäß Fig.2 anwenden. Die mit einzelnen Bauteilen des Systems nach F i g. 1 funktionsmäßig übereinstimmenden Teile des Systems nach Fig.2 sind mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch unter Anfügung des Buchstabens a versehen.

Das ausschnittsweise in Fig.2 dargestellte System umfaßt für jede Fahrbahnlängsseite eine elektrisch aktive Magneteinrichtung in Form zweier paralleler Reihen von Langstatormagneten la, die an einer nur bruchstückhaft angedeuteten Fahrbahn Ja angebracht sind. Nebeneinander angeordnete Langstatormagneten la der einen Reihe besitzen ein Kernblechpaket 5a, während die Langstatormagneten 1 a der anderen Reihe ein Kernblechpaket 6a besitzen. Die Kernblechpake'e Sa, ba von nebeneinander angeordneten Langstatormagneten la sind über ein geblechtes Joch 14a magnetisch und ggf. mechanisch verbunden. Die Blechungsrichtung der Pakete Sa, 6a und des Jochs 14a ist in Fig.2a durch entsprechende Schraffur angedeutet Zur weiteren mechanischen Verbindung der Blechpakete 5a, 6a ist zwischen diesen ein unmagnetischer, elektrisch isolierender Füllkörper 17 eingefügt Durch die Blechpakete 5a, 6a und den Füllkörper 17 ist eine für jeweils zwei nebeneinander angeordnete Langstatormagneten la gemeinsame Drehstromwick lung 15 hindurchgeschleift

Die beiden parallelen Reihen mit den dargestellten Langstatormagneten la verlaufen mit ihren Achsen senkrecht zur Zeichenebene. Eine Vielzahl von hintereinander liegenden Langstatormagneten la beider Reihen bildet einen Blockabschnitt, der getrennt von den davor und dahinter liegenden Blockabschnitten mit Drehstrom gespeist werden kann.

Den Langstatormagneten la liegen im Abstand unter Ausbildungen von Luftspalten 16a zwei fahrzeugseitige

Magneteinrichtungen (Gleichstrommagneten 2a) gegenüber, die an einer Längsseite eines nur bruchstück haft angedeuteten Magnetschw/^efahrzeugs 4a angebracht ist Jeder Gleichstrommagnet 2a ist Bestandteil einer Reihe von gleichartigen Gleichstrommagneten,

die längs einer gemeinsamen, senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Achse angeordnet sind. Die Gleichstronmagneten 2a der einen Reihe besitzen einen geblechten Kern 7a, während die Gleichstrommagneten 2a der anderen Reihe einen geblechten Kern 8a besitzen. Die Kerne 7a, 8a von nebeneinander angeordneten Magneten 2a sind über ein geblechtes Joch 18a magnetisch und mechanisch verbunden. Ferner kann zwischen benachbarten Kernen 7a, 8a ein nicht dargestellter Füllkörper aus unmagnetisch, elektrisch

isoliertem Material eingefügt werden. Die durch entsprechende Schraffur in Fig.2 angedeutete Blechungsrichtung der Kerne 7a, 8a und des Jochs 18a entspricht der Blechungsrichtung der Blechpakete 5a, 6a bzw. des Jochs 14a der Langstatormagneten la Durch die Kerne 7a, 8a ist eine für jeweils zwei nebeneinander angeordnete Magneten 2a gemeinsame Gleichstromwicklung 13a in der dargestellten Weise quer zur Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeugs 4a hindurchgeschleift

Erfindungsgemäß sind die Polfiächen 9a, 10a der Blechpakete 5a bzw. 6a und die Polflächen lla, 12a der Kerne 7a bzw. 8a zylindrisch gekrümmt ausgebildet Für diese zylindrischen Krümmungen gelten die gleichen Überlegungen wie für die zylindrischen Krümmungen

>o der Polflächen 9 bis 12 gemäß F i g. 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   System zum berührungsfreien Tragen und Führen eines Magnetschwebefahrzeugs, mit zwei parallel zueinander verlaufenden, einen U-förmigen Kern aufweisenden fahrbahnseitigen Magneteinrichtungen und mit zwei parallel zueinander verlaufenden, einen U-förmigen Kern aufweisenden fahrzeugseitigen Magneteinrichtungen, wobei die Polflächen der fahrbahnseitigen Magneteinrichtungen zugeordneten Polflächen der fahrzeugseitigen Magneteinrichtungen unter Ausbildung dazwischenliegender Luftspalte im Abstand gegenüberstehen und mit diesen magnetisch im Eingriff sind, derart, daß zugeordnete, einander gegenüberstehende Polflächen in der Ruhelage des Magnetschwebefahrzeugs zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (9, 10; 9a, 10a,} der fahrbahnseitigen Magneteinrichtungen (1; la) spiegelsymmetrisch zu den Polflächen (11,12; lla, 12a,}der fahrzeugseitigen Magneteinrirhtungen (2; 2a,} gekrümmt sind und daß zur Lageregg&ng des Magnetschwebefahrzeugs (4; 4aj der Abstand zwischen den Krümmungsachsen (19, 20) von einander gegenüberstehenden Polflächen als Referenzgröße herangezogen wird.