DE2933451C2 - Magnetschwebefahrzeug mit Spaltweitenverstellung und lagedefinierender Einrichtung - Google Patents

Description

auftretenden Haltekraftanforderungen bzw. der Haltekraftanforderungsspitzen steht das Rad bzw. die Räder zur Verfugung. Somit muß für den Elektromagneten oder die Elektromagneten der Baueinheit die elektrische Leistung und deren Regelung nicht mehr für die Haltekraftanforderungsspitzen ausgelegt werden. Das Rad oder die Räder sind mit einem derartigen Abstand zu einer zugeordneten Abrollfläche bzw. zu zugeordneten Abrollflächen am Fahrweg angeordnet daß sie bei Annäherung des Elektromagneten an den mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Fahrwegteil eher in Rollkontakt mit der Abrollfläche bzw. den Abrollflächen kommen als der Elektromagnet am Fahrweg anstreift, so daß sich ein abrollendes Abfangen von Haltekraftanforderungsspitzen ergibt Außerdem ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Baueinheit eine konstruktiv günstige Einleitung der Haltekraftspitzen in das Fahrzeug.

Unter »Haltekraft« werden einerseits im wesentli-1| chen vertikal wirkende Kräfte zum Halten des Fahr-Il zeugs gegen die Schwerkraft und gegen Träghevs- und f? Störkräfte verstanden. Andererseits kann die erfin- :j; dungsgemäße Baueinheit auch zur Lieferung von im j^:t wesentlichen horizontal gerichteten Seitenführungs- ;:: kräften dienea Vorzugsweise weist das Fahrzeug meh- ;; - rere erfindungsgemäße Baueinheiten auf.
!;' Aus der DE-OS 25 41 599, Fig. 7 mit zugehörigem Be-'"; schreibungsteil, ist es zwar bekannt bei einem Magnetic schwebefahrzeug ein Rad räumlich dicht neben einem ■^J geregelten Magneten anzuordnen. Das Rad soll jedoch bei Weichenfahrt sowie bei Ausfall der Magnetregelung ; in Funktion treten und gehört nicht wie bei der Erfindung vorgesehen, zu einer lagedefinierenden Einrichtung, die funktionaler Bestandteil eines Systems zur Anpassung der Spaltweite der magnetischen Einrich-.: tung an die jeweils erforderliche Haltekraft ist Das aus der DE-OS 25 41599 bekannte Magnetschwebefahrzeug ist daher von einem Typ, der sich grundsätzlich von der sehr speziellen Gattung des erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeugs unterscheidet

Vorzugsweise ist das Rad bzw. sind die Räder in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor und/oder hinter dem Elektromagneten vorgesehen. Das verringert den Luftwiderstand und ermöglicht ein Abrollen der Räder auf ; denselben Fahrwegteilen, mit denen auch der Elektro-' magnet zusammenwirkt

Vorzugsweise ist der Eisenkörper des Elektromagneten im Querschnitt quer zur Fahrtrichtung U-förmig, '■ wobei seine Wicklung um die Basis des U und/oder um mindestens einen Schenkel des U in Fahrtrichtung verläuft. Das verringert die Wirbelstromverluste, wenn der Elektromagnet mit unlamellierten Fahrwegteilen zusammenwirkt, wie weiter unten noch deutlicher werden wird.

Es ist günstig, wenn das Rad oder die Räder beim Fahren des Fahrzeugs ständig in der richtigen Umdrehungsrichtung in Drehung versetzt sind, damit sie nicht dann, wenn sie in Aktion treten müssen, erst durch Kontakt mit dem Abrojlweg in Drehung versetzt werden müssen. Bevorzugte Möglichkeiten hierfür sind in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet Die Ausbildung nach Anspruch 4 hat den Vorteil der Einfachheit und Preiswürdigkeit; außerdem sind die Räder automatisch in der richtigen Drihrichtung und im wesentlichen in der auf die jeweilige Fahrgeschwindigkeit abgestimmten Drehzahl in Drehung versetzt. Die Lösung gemäß Anspruch 5 ergibt eine noch bessere Anpassungsmöglichkeit der Raddrehzahl an die Fahrgeschwindigkeit, allerdings auf Kosten eines höheren Aufwandes. Bei der Lösung gemäß Anspruch 6 werden die Räder durch die am Umfang verteilten Magnetpole oder magnetisierten Bereiche vollkommen selbsttätig und geschwindigkeitss angepaßt allerdings mit einem gewissen Schlupf, durch den sich relativ zum Fahrzeug bewegenden eisenhaltigen Abrollweg in Drehung versetzt Die in den Ansprüchen 4 bis 6 angegebenen Mittel zum rotierenden Antrieb der Räder müssen nicht unbedingt an den Rädern .

ίο selbst vorgesehen sein, sondern können an sich zusammen mit den Rädern drehenden Teilen, wie Nabenteilen oder Scheiben, vorgesehen sein.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand teilweise schematischer

is Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt quer zur Fahrtrichtung durch einen Teil eines Fahrzeugs, welcher Teil mit zwei Baueinheiten \ ersehen ist sowie einen Querschnitt quer zur Fahrtrichtung durch einen Teil eine;, Fahrwegs;

F i g. 2 eine Seitenansicht der Baueinheiten, von F i g. 1 und des zugeordneten Fahrwegteils.

In F i g. 1 ist lediglich ein seitlicher, unterer Teil eines Fahrzeugs 2 dargestellt Das Fahrzeug 2 ist auf der anderen Fair/zeugseite spiegelbildlich ausgebildet Das gleiche gilt für den dargestellten oberen-seitlichen Bereich des Fahrwegs 4.

Der in F i g. 1 dargestellte Bereich des Fahrwegs 4 weist einen Dreiphasen-Wandlerfeldstator 6 auf, der sich in Längsrichtung des Fahrwegs 4 erstreckt In Quernuten des Wanderfeldstators 6 ist in an sich bekannter Weise eine Dreiphasenwandlerfeldwicklung mäanderformig eingelegt wie schematisch mit 8 angedeutet Der Wanderfeldstator 6 besteht in nicht näher bezeichneter Weise aus einem Paket senkrechtstehender, lamellierter Bleche.

Unterhalb des Wanderfeldstators 6 befindet sich parallel zu diesem ein am Fahrzeug 2 befestigter Mapnetträger 10, der auf seiner Oberseite in Fahrtrichtung eine Reih'? von Dauermagneten 12 trägt Der in Fahrtrichtung gemessene Abstand der Mitten benachbarter Dauermagnete 12 entspricht dem dreifachen Abstand der Mitten benachbarter Statorzähne, so daß die aus dem Stator 6 und der Reihe der Dauermagneten 12 bestehende magnetische Einrichtung sowohl anziehende Tragkräfte zum Tragen des Fahrzeugs 2 als auch Vertriebskräfte und Bremskräfte für das Fahrzeug 2 liefert Eine derartige magnetische Einrichtung ist in der DE-OS 27 11 994 noch genauer beschrieben, so daß auf diese Druckschrift Bezug genommen werden kann.

An der zur Fahrzeugmitte gerichteten Seite des Wanderfeldstators 6 ist am Fahrweg 4 eine sich in Fahrtrichtung erstreckende Schiene 14 befestigt. Die Schiene 14 hat die Gestalt eines liegenden U, wobei die offene Seite des U zur Fahrzeugmitte weist. Sowohl mit d*r Oberseite 16 als auch mit der Unterseite 18 der Schiene 14 (Fahrwegteil) wirkt jeweils eine am Fahrzeug 2 befestigte Baueinheit 20 zusammen.
Jede Baueinheit 20 weist einen Elektromagneten 22 sowie in Fahrtrichtung vor diesem und in Fahrtrichtung hinter diesem ein Rad 24 auf, das drehbar ap einem entsprechenden, an dem Eisenkörper 25 befestigten Ausleger 28 gelagert ist Der Eisenkörper 26 ist im Querschnitt quer zur Fahrtrichtung im wesentlichen U-förmig, wobei die offene Seite des U der Schiene 14 zugewandt ist. Die Wicklung 30 jedes Elektromagneten 22 verläuft in Fahrtrichtung längs über die Oberseite des Querschenkels des U, vorne und hinten um die Stirn-

seile dieses Querschenkels und in Fahrtrichtung längs im Innenraum des U. Jeder Elektromagnet 22 ist in Kahrtrichtung langgestreckt, infolgedessen ergeben sich pro Baueinheit 20 im wesentlichen nur zwei Stellen der Wirbelkraftentstehung, nämlich an der in Fahrtrichtung vorderen Kante und der in Fahrtrichtung hinteren Kante des Elektromagneten 22. Die offene Seite des U jedes Elektromagneten 22 ist durch Polflächenverbreiterung annähernd geschlossen. Infolge der geschilderten minimierten Wirbelstromverluste kann man mit einer unlameilierten Schiene 14 auskommen, wie wohl selbstverständlich auch lamellierte Schienen 14 brauchbar sind.

Der Elektromagnet 22 der oberen Baueinheit 20 wirkt magnetisch mit dem oberen horizontalen Schenkel der Schiene 14 zusammen, und der Elektromagnet 22 der unteren Baueinheit 20 wirkt mit dem unteren waagerechten Schenkel der Schiene 14 zusammen. Die Oberseite 16 der Schiene 14 stellt zugleich den Abrollweg für die Räder 24 der oberen Baueinheit 20, während die Unterseite 18 der Schiene 14 den Abrollweg für die Räder 24 der unteren Baueinheit 20 stellt. Die Radumfänge befinden sich in Vertikalrichtung etwas näher an der Oberseite 16 bzw. der Unterseite 18 der Schiene 14 als die der Schiene 14 zugewandten Polflächen der Magnete 22.

Die Räder 24 sind auf ihrer der Schiene 14 abgewandten Seite etwas zur Hälfte durch Hauben 32 abgedeckt. Die Räder weisen seitlich vorstehende, im wesentlichen radial verlaufende Luftschaufeln (bzw. Flügel) 34 auf, die möglichst wei; am Außenumfang der Räder 24 liegen. Wenn die Baueinheiten 20 relativ zur stationären Schiene 14 in Fahrtrichtung bewegt werden, hat der Fahrtwind, der sich auf der der Schiene 14 zugewandten Seite der Räder 24 in den Luftschaufeln 34 fängt, die Tendenz, die Räder 24 in einer für das Abrollen richtigen Drehrichtung in Drehung zu versetzen. Dabei wird sich eine etwas geringere Drehzahl der Räder 24 einstellen als der sich am Anlaufen der Räder 24 an der Schiene 14 ergebenden Drehzahl entspricht.

Statt der Luftschaufeln 34 können beispielsweise auch Magnetpole wechselnder Polung um den Umfang der Räder 24 herum verteilt sein; im Zusammenwirken mit der Schiene 14 würden die Räder 24 dann auf magnetischem Wege in Drehung versetzt.

Die beiden Baueinheiten 20 sind, im Gegensatz zur aus Vereinfachungsgründen in F i g. 1 gezeichneten, starren Befestigung am Fahrzeug 2, von einem Tragteil getragen, das seinerseits vom Fahrwerk des Fahrzeugs 2 getragen ist. Wenn sich — ermöglicht durch eine Federeinrichtung zwischen einem nicht-dargestellten Nutzlastträger des Fahrzeugs 2 und dem Fahrwerk des Fahrzeugs 2 — eine Änderung in der Relativlage von Nutzlastträger und Fahrwerk wegen geänderter Fahrzeugbeladung ergibt, dann wird diese Relativlagenänderung mit Hilfe von Kopplungsmitteln in eine Änderung in der Relativlage von Magnetträger 10 und Haltekraftlieferungseinheit-Tragteil umgesetzt Wegen weiterer Einzelheiten derartiger Konstruktionen wird ausdrücklich auf die DE-OS 27 11 994 verwiesen.

In den meisten Fällen, und nicht etwa nur beim dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Stromstärke durch die Wicklung dos Klcktromagncten nach Maßgabe eines Spaltwciicnsensors gesteuert. Wenn dieser Spaltweitenscnsor eine sich vergrößernde oder vergrößerte Spaltweite feststellt sorgt die Regelung für einen grö- es ßeren Strom durch die Elektromagnetwicklung, so daß die vom Elektromagneten gelieferte Anziehungskraft zunimmt und sich die Spaltweite wieder verkleinert.

Die Baueinheiten 20 müssen nicht sowohl unterhalb als auch oberhalb eines jeweils zugeordneten Fahrwegteils vorgesehen sein, je nach Auslegung der sonstigen magnetischen Einrichtung kann auch nur eine untere oder nur eine obere Baueinheit 20 vorgesehen sein. Genauere Gesichtspunkte hierzu finden sich in der DF.-OS 27 11 994 am Beispiel von mit Rädern arbeitenden Zusatzkrafteinrichtungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 durch Zusammenwirkung mit einem eisenhaltigen Patentansprüche: Abrollweg in Drehung versetzbar sind 7. Magnetschwebefahrzeug nach einem der An-

1. Magnetschwebefahrzeug, das einen Tragteil so- spräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wie einen über eine Federeinrichtung am Tragteil 5 Fahrzeugteil der magnetischen Einrichtung eine sich abgestützten Nutzlastträger aufweist und gegen- in Fahrtrichtung erstreckende Reihe von Dauermaüber einem Fahrweg mit Hilfe einer anziehenden gneten (12) wechselnder Polung, deren Mittenabmagnetischen Einrichtung gehalten werden kann, stand auf den Teilungsabstand eines WaRderfeldstadie einen Fahrwegteil und einen dem Fahrwegteil tors (6) als Fahrwegteil der magnetischen t-innchunter Freilassung eines Spalts gegenüberliegenden, io tung abgestimmt ist, zur gleichzeitigen Lieferung am Tragteil angeordneten Fahrzeugteil aufweist, von Trag-und Vortriebskräften aufweist, wobei amTragteil eine lagedefmierende Einrichtung

vorgesehen ist, die mindestens einen, in seiner Ma-

gnetkraft änderbaren Elektromagneten sowie mindestens ein am Fahrweg abrollbares Rad aufweist 15

mit dem Fahrweg haltekraftliefernd zusammenwirkt Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetschwebe- und in im wesentlichen konstanten Abstand zum fahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Fahrweg geführt ist, und wobei zwischen dem Nutz- Ein derartiges Magnetschwebefahrzeug ist aus der lastträger, der lagedefinierenden Einrichtung sowie DE-OS 27 11 994 bekannt, auf die wegen weiterer bedem FatR£4ugteiI der magnetischen Einrichtung 20 kannter, funktionaler Einzelheiten des Magnetschwewirksame Kopplungsmittel vorgesehen sind, die befahrzeugs Bezug genommen wird, in άζτ DE-OS durch die Federeinrichtung ermöglichte Relativbe- 27 U 994 finden sich weder zu möglichen räumlichen wegungen zwischen dem Nutzlastträger und dem Zuordnungen von Elektromagneten und Radern noch Tragteil in Spaltweitenänderungen der magneti- zu Funktionsaufteilungen zwischen Elektromagneten sehen Einrichtung umsetzen, dadurchgekenn- 25 und Rädern genauere Ausführungen, zeichnet, daß als lagedeEiiierende Einrichtung Beim gattungsgemäßen Magnetschwebefahrzeug mindestens eine Baueinheit (20) aus einem Anzie- wird ein Großteil der erforderlichen Haltekraft durch hungskräfte liefernden, in Richtung auf im wesentli- die magnetische Einrichtung geliefert, während der Rest chen konstante Spaltweite mit dem Fahrweg (4) ge- von der lagedefinierenden Einrichtung, dort »Zusatzregelten Elektromagneten (22) und mindestens ei- 30 krafteinrichtung« genannt, geliefert wird. Die Spaltweinem Rad (>.) in derartiger Auslegung vorgesehen te der magnetischen Einrichtung wird mittels der Koppist, daß beim Durchsrhnittsbrtrieb der Elektroma- iungsmittel laufend an die jeweils erforderliche Haltegnet (22) den Bedarfsbereich der erforderlichen Hai- kraft angepaßt, also bei Zunahme der erforderlichen tekraft abdeckt und das Rad (2^:> nicht am Fahrweg Haltekraft verkleinert und bei Abnahme der erforderli-(4) abrollt, das Rad (24) jedoch mit seinem Abrollum- 35 chen Haltekraft vergrößert, wodurch sich die von der fang näher als der Elektromagnet (22) am jeweils lagedefinierenden Einrichtung zu liefernde Haltekraft zugeordneten Fahrwegteil (16; 18) angeordnet für im Mittel verringert. Dennoch variiert bei vieler. Einseltener auftretenden Spitzenbedarf der erforderli- satzfällen die von der lagedefinierenden Einrichtung zu chen Haltekraft zur Verfugung steht. liefernde Haltekraft, um beispielsweise Änderungen in

2. Magnetschwebefahrzeug nach Anspruch 1, da- 40 der Nutzlast des Fahrzeugs, Trägheitskräfte, Störkräfte durch gekennzeichnet, daß in Fahrtrichtung des und dergleichen zu kompensieren, sehr erheblich. Infol-Fahrzeugs (2) vor und/oder hinter dem Elektromc- gedessen muß zur vollständigen Kompensation die gneten (22) der Baueinheit (20) ein Rad (24) vorgese- durch die Wicklungen der Elektromagnete fließende hen ist. Stromstärke in sehr weiten Grenzen variiert werden.

3. Magnetschwebefahrzeug nach Anspruch 1 oder 45 Dies bedingt, insbesondere bei der im allgemeinen ge-2. dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkörper (26) forderten, möglichst trägheitslosen Anpassung an die des Elektromagneten (22) der Baueinheit (20) im jeweils erforderliche Haltekraft, raum- und gcwichts-Querschnitt quer zur Fahrtrichtung im wesentlichen aufwendige Regelungs- und Stromversorgungsanlagen. U-förmig ist und daß die Wicklung (30) des Elektro- die im Fahrzeug recht viel Platz und Gewicht kosten, magneten (22) der Baueinheit (20) um die Basis des U 50 Ein ganz wesentlicher Teil des hierfür notwendigen Auf- und/oder mindestens einen Schenkel des U in Fahrt- wands entfällt auf die Bereitstellung von Leistung und richtung verläuft. "egelungsvermögen bei relativ selten vorkommenden

4. Magnetschwebefahrzeug nach einem der An- Spitzen in der erforderlichen Haltekraft.

sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gat-Rad (24) oder die Räder (24) der Baueinheit (20) auf 55 tungsgemäßes Magnetschwebefahrzeug mit konstruk-

der dem Abrollweg (Schiene 14) abgewandten Seite tiv sowie hinsichtlich der Elektromagnet-Stromversor-

abgedeckt und derart mit Luftschaufeln (34) verse- gung und Elektromagnet-Stromstärkeregelung günsti-

hen sind, daß sie durch den Fahrtwind bei der Bewe- gerer Funktionszuordnung zu Elektromagnet(en) und

gung des Fahrzeugs (2) in Drehung versetzbar sind. Rad bzw. Rädern zu schaffen.

5. Magnetschwebefahrzeug nach einem der An- 6C Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Magnetschwebesprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fahrzeug erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kenn-Rad oder die Räder (24) der Baueinheit (20) durch zeichnenden Teil des Anspruchs I angegeben.

einen Elektromotor bzw. durch Elektromotoren in Die Baueinheit als enge räumliche Kombination von

Drehung versetzbar sind. Elektromagnet(en) mit einem oder mehreren Rädern

6. Magnetschwebefahrzeug nach einem der An- 65 schafft eine lagedefinierende Einrichtung bzw. Haltesprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftlieferungseinheit, bei der alle durchschnittlich b/.w. Rad oder die Räder (24) der Baueinheit (20) am Um- häufiger auftretenden Haltekraftanforderungen clekfang verteilte Magnetpole aufweisen, so daß sie tromagnetisch erfüllt werden. Für den Fall der seltener