DE2952630A1

DE2952630A1 - Magnetische fahrzeugschwebe- und -fuehrungsvorrichtung vom induktiven repulsionstyp

Info

Publication number: DE2952630A1
Application number: DE19792952630
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Arima; Yoshiyuki Kitano
Original assignee: Japan National Railways
Current assignee: Japan National Railways
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2952630C2; US4299173A; CA1136721A

Description

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Magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repulsicnstyp

Die Erfindung betrifft eine magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repuisionstyp. Derartige Vorrichtungen für Fahrzeuge sind bekannt, ein Ausführungsbeispiel einer bekannten Vorrichtung ist in den Fig. 1a bis 1e und in Fig. 2 der zugehörigen Zeichnung dargestellt.

Vie es in Fig. 1a dargestellt ist, sind supraleitende Magnete 2 und 2¹ mit Leiterschleifen an der Unterseite dos Fahrzeuges in zwei parallelen Reihen in einem bestimmten Abstand in Fahrtrichtung des Zuges gehalten. Benachbarte supraleitende Magnete in den Reihen haben gewöhnlich eine einander entgegengesetzte Polarität.

Den supraleitenden Magneten 2 und 2' gegenüber sind am Gleis zwei Reihen normal leitender Schleifenwicklungen oder Platten 3 und 3¹ der Reihe nach entlang des Gleises in bestimmten Abständen in Fahrtrichtung des Zuges derart angeordnet, daß eino elektromagnetische Induktion zwischen den Wicklungen 3 und 3* und den Magneten 2 und 2' jeweils auftreten kann.

Bei einer derartigen Anordnung wird jedoch keine elektromagnetische Wirkung zwischen den supraleitenden Magneten 2 und 2* am Fahrzeug und den Leitern 3 und 3' am Boden auftreten, während das Fahrzeug stillsteht. Das Fahrzeug wird über einen bekannten Linearmotor angetrieben. Daraufhin bewegen sich die supraleitenden Magnete 2 und 2' längs und oberhalb der gegenüberliegenden Leiter 3 und 3¹» so daß ein elektri-

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scher Strom in den Leitern 3 und 3¹ durch die supraleitenden Magnete 2 und 2¹ induziert wird. Dieser induzierte Strom nimmt mit Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu. Der Strom sättigt nahezu bei etwa 200 km/h und wird auf dieser Höhe gehalten, solange das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 200 km/h oder mehr fährt. Es entwickelt sich nämlich ein magnetischer Fluß 0, wie er in Fig. 1b dargestellt ist, die maßstabsmä3ig Fig. 1a entspricht, in den Leitern 3 uiid 3¹ , und es baut sich gleichzeitig eine Spannung e auf, wie es in Fig. 1c dargestellt ist, die maßstabsmäßig Fig. 1a entspricht, so daß ein Strom i fließt, der in Fig. 1d dargestellt ist. Es ist bekannt, daß der in der ersten Leiterschleife fließende Strom in seiner Richtung dem Strom entgegengesetzt ist, der in der zweiten Leiterschleife induziert wird, die der ersten Leiterschleife gegenüberliegt. Wenn daher im supraleitenden Magneten 2 der Strom in die Richtung des Pfeiles a in Fig. 1e fließt, wird der in der Leiterschleife 3 fließende Strom in die Richtung b fließen. Nach der Lenz'sehen Regel wird somit eine Schwebekraft F+Bxi erzeugt, wobei B die magnetische Flußdichte, die durch die supraleitenden Magneten 2 und 2¹ erzeugt wird, und i der Strom ist, der in den Leitern 3 und 3¹ fließt. Das Fahrzeug wird daher durch die Repulsionskraft der supraleitenden Magnete 2 und 2^f aufgrund des Stromes in den Leitern 3 und 3' schwebend gehalten.

Bei einer derartigen Vorrichtung zum schwebenden Halten eines Fahrzeuges werden alle Fahrvorgänge des Fahrzeuges, beispielsweise das Beschleunigen, das B'ahren im Leerlauf, das Abbremsen und das Anhalten durch einen bekannten Linearmotor ausgeführt.

Ein Beispiel eines Motors dieses Typs zum Antreiben eines Fahrzeuges ist ein linearer Primärbodensynchronmotor. Das Grundprinzip, nach dem dieser Motor arbeitet, besteht darin, daß die relative Stellung des fahrenden Fahrzeuges zu den

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Bodenleitern,die nacheinander in bestimmten Abständen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind, durch Detektoren am Fahrzeug und am Boden des Gleises aufgenommen wird, und daß während der Bewegung des Fahrzeuges die Bodenleiter nacheinander erregt werden, um ein bewegliches magnetisches Feld zu erzeugen. Wenn das bewegliche magnetische Feld durch den magnetischen Fluß des supraleitenden Magneten am Fahrzeug geschnitten wird, wird eine Vortriebskraft für das Fahrzeug entsprechend der Lenz'sehen Regel erzeugt.

Wenn das Fahrzeug angetrieben ist und zu fahren beginnt, wird eine Schwebekraft durch die Wechselwirkung zwischen den supraleitenden Magneten 2 und 2¹ und den Leitern 3 und 3' entwickelt, und nach Erreichen einer gegebenen Geschwindigkeit wird in der in Fig. 2 dargestellten V/eise die Schwebekraft nahezu konstant gehalten, so daß das Fahrzeug mit einer konstanten Schwebekraft- betrieben werden kann. Wenn die Geschwindigkeit unter diesen gegebenen Wert fällt, verschv/indet die Schwebekraft, so daß das Fahrzeug dann, wenn es durch die Anwendung einer Bremse abgebremst wird, schließlich auf Rädern oder anderen Hilfshaiteeinrichtungen auf einer Laufbahn oder ähnlichem landet.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Schwebe- und Führungsvorrichtung zum schwebenden Halten und Führen eines Fahrzeugs über eine induktive Repulsion.

Supraleitende Schwebemagnete 2 und 2· sind unter dem Rahmen des Fahrzeuges V angebracht, und Schwebeleiter 3 und 3' sind der Reihe nach entlang des Gleises in Fahrtrichtung des Zuges und den supraleitenden Schwebemagneten 2 und 2¹ gegenüber angeordnet, wobei die relative Lage dieser Teile in Fig. 1 dargestellt ist.

Führungsleiter 5 und 5¹, d.h. leitende Schleifenwicklungen

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oder Platten sind der Reihe nach an beiden Seiten der Führung 6 angeordnet, die am Boden entlang in Fahrtrichtung des Zuges verläuft. Supraleitende Führungsmarjnete 4 und 4· sind am Fahrzeug V angebracht und elektromagnetisch mit den entsprechenden Führungsleitern 5 und 5¹ gekoppelt. Das fahrende Fahrzeug wird durch die elektromagnetische Kraft geführt, die zwischen den Führungsieitem 5 und 5¹ und den supraleitenden Führungsmagneten 4 und 4· entwickelt wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Führungsleiter 5 und 5¹ auch als Bodenleiter für den Vortrieb und die supraleitenden Führungsmagnete 4 und 4' gleichfalls als supraleitende Magnete für den Vortrieb. Die Leiter 5 und 5¹ müssen daher nacheinander erregt werden, wie es oben beschrieben wurde, um eine Fahrzeugvortriebskraft während der Fortbewegung des Fahrzeuges zu erzeugen, was auch dazu führt, daß sie ihre Führungsfunktion erfüllen. Hilfsräder 7, z.B. Gummireifen, sind an Achsen 71 am Fahrzeug V so angebracht, daß dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Wert von beispielsweise 200 km/h überschreitet, das Geschwindigkeitsdetektorsignal bewirkt, daß die Räder vom Boden abgehoben werden. Hilfsführungen 9 sind an Achsen 91 am Fahrzeug angebracht und in Form von Rädern ausgebildet, die sich in Kontakt mit der Seitonfläche dsr Führung 6 drehen. Diese Räder können gleichfalls Gummireifen sein. Wenn beispielsweise eine Geschwindigkeit von über 200 km/h erreicht wird, werden sie aus dem Kontakt mit der Seitenfläche der Führung 6 bewegt.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist der Abstand zwischen den Schwebemagneten 2 und 2' und den entsprechenden Schwebeleitern 3 und 3¹ gleich und haben alle Schwebeleiter am Boden dieselbe Zeitkonstante. Diese Zeitkonstante wird durch L/R ausgedrückt, wobei L die Induktivität eines gegebenen Leiters lind R sein Widerstand sind. Wenn daher ein Fahrzeug auf

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einein ebenen geraden Gleis läuft, sollte die Schwebekraft zwischen den parallelen Leitern am Boden und den gegenüberliegenden supraleitenden Magneten am Fahrzeug konstant sein.

Bei der Führungseinrichtung sind die Querschnittsflächen der supraleitenden Führungsmagnete 4 und 4¹ gleich groß und die Abstände zwischen den Führungsmagneten 4 und 4¹ und den entsprechenden Führungsleitern 5 und 5' gleich. Wie es in Fig. dargestellt ist, sind diese Magnete Null-Fluß-gekoppelt. Wenn der magnetische Fluß, der über den Führungsleitern 5 und 5¹ durch die supraleitenden Führungsmagnete 4 und 4^f jeweils induziert wird, mit 0g und 0g¹ bezeichnet wird, dann ist 0g=0g', wenn keine seitliche Versetzung des Fahrzeugs auftritt. Dementsprechend ist der magnetische Fluß für ein Wicklungspaar 0g-0g^l=O» was bedeutet, daß keine Führungskraft entwickelt wird. Wenn jedoch das Fahrzeug seitlich versetzt wird, dann ist 0g > 0g¹» wenn die Fahrzeugversetzung nach rechts erfolgt, oder (Aj ^ 0g¹, wenn die Fahrzeugversetzung nach links erfolgt. Somit ist der magnetische Fluß für ein Wicklungspaar gleich 0g-0g·= I-A0g·, was bedeutet, daß eine Führungskraft proportional zur Versetzung entwickelt v/ird, und der Versetzung entgegengerichtet ist und dieser entgegenwirkt.

Die oben beschriebene Schwebe- und Führungsvorrichtung kann außerordentlich wirksam für ein Fahrzeug sein, daß auf einem ebenen geraden Gleis läuft. Wenn das Fahrzeug längs eines gekrümmten Gleises läuft, entwickelt sich jedoch eine Zentrifugalkraft in Abhängigkeit vom Krümmungsradius und vom Gewicht und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, so daß folglich das Fahrzeug von der Gleismitte abweicht. Aus diesem Grunde sollte das Gleis in einer solchen Kurve nach unten und nach innen geneigt sein, da sonst die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug entgleist oder umkippt. Es ist daher üblich, die Schienen in einer Kurve zu überhöhen, um einen derartigen Unfall auszuschließen. Das Ausmaß der Schrägstellung hängt von der

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Geschwindigkeit des Fahrzeuges ab, für die die Kurve ausgelegt ist. Es wäre ideal, die Schräglage so zu wählen, daß die aus der Schwerkraft und der Zentrifugalkraft, die auf das Fahrzeug wirken, während es durch die Kurve fährt, resultierende Kraft senkrecht zur Gleisebene gerichtet ist. Die Schräglage sollte so gewählt sein, daß das Fahrzeug mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch die Kurve fahren kann, eine übermäßige Schräglage sollte der Kurve jedoch nicht gegeben werden, damit das Fahrzeug nicht nach innen umkippt, wenn es in der Kurve anhält. Wenn ein Fahrzeug daher mit einer zu großen Geschwindigkeit durch die Kurve fährt, wird die Zentrifugalkraft zu groß und tritt ein Zustand auf, der als unzulängliche Schienenüberhöhung bekannt ist, so daß eine starke Zentrifugalkraft auf das Fahrzeug wirkt, die das Fahrzeug dazu bringt, von der Gleismitte abzuweichen. Das ist insbesondere bei einem Hochgeschwindigkeitsschwebe- und -führungssystem sehr gefährlich.

Durch die Erfindung soll eine stabile Fahrt mit hoher Geschwindigkeit des Fahrzeuges längs eines gekrümmten Gleises ermöglicht werden, indem eine Schwebe- und Führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp für das Fahrzeug vorgesehen ist, bei der eine elektromagnetische Kraft erzeugt wird, die der· Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die dann entwickelt wird, wenn das Fahrzeug längs eines gekrümmten Gleises fährt.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine stabile Fahrt des Fahrzeuges mit hoher Geschwindigkeit längs eines gekrümmten Gleises möglich werden, indem die elektromagnetische Kraft oder die Summe der elektromagnetischen Kräfte, die zwischen den supraleitenden Führungsmagneten und den Führungsleitern und/oder zwischen den supraleitenden Schwebemagneten und den Schwebeleitern an einer Seite sines gekrümmten Gleises entwickelt wird, größer als die ähnliche Kraft und/oder die ähnliche Stimme der Kräfte gemacht wird, die auf der anderen Sei-

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te des Gleises entwickelt wird, wobei der Unterschied zwischen den elektromagnetischen Kräften auf den beiden Seiten der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die entwickelt wird, wenn das Fahrzeug längs eines gekrümmten Gleises fährt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Darin zeigt:

Pig,1a-1e und 2 Diagramme zur Darstellung des Arbeitsprinzips

eines magnetischen Schwebefahrzeugs vom induktiven Repulsionstyp, wobei Fig. 1a eine perspektivische Ansicht der Beziehung zwischen den supraleitenden Magneten am Fahrzeugt und den Leiterwicklungen am Boden zeigt; Fig. 1b in einem Daigramm den magnetischen Fluß zeigt, der in den Schwebeleitern von Fig.1a induziert wird; Fig. 1c in einem Diagramm die Spannung zeigt, die durch den magnetischen Fluß von Fig. 1b erzeugt wird; Fig. 1d in einem Diagramm den Strom zeigt, der durch die Spannung von Fig. 1c erzeugt wird, und Fig. 1e in einer Schnittansieht die Richtung des Stromes zeigt, der zwischen einem supraleitenden Schwebemagneten am Fahrzeug und dem Schwebeleiter am Boden induziert wird;

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die Bezie

hung zwischen der Fahrtgeschwindigkeit und der Anhebung eines magnetischen Schwebefahrzeuges vom induktiven Repulsionstyp;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Beispiels

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eines herkömmlichen magnetxschen Schwebefahrzeugs ;

Fig. 4 in einem Diagramm die elektromagnetische

Kopplung zwischen dem Führungsleiter am Boden und einem supraleitenden Führungsmagneten am Fahrzeug bei der in Fig. 3 dargestellten magnetischen Führungsvorrichtung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 6a eine schematische Querschnittsansicht zur

Darstellung des Arbeitsprinzips des in Fig. ' 5 dargestellten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6b eine schematische Draufsicht, die Fig. 5

entspricht;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer anderen Art

einer magnetischen Führungseinrichtung für ein Magnetschwebefahrzeug vom induktiven Repulsionstyp;

Fig. 8 in einem biagramm die elektromagnetische

Kopplung zwischen dem Führungsleiter und einem supraleitenden Führungsmagneten bei der magnetischen Führungseinrichtung von Fig. 7;

Fig. 9 eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten

Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Draufsicht zur Darstellung des Arbeitsprinzips des in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels;

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Pig. 11 eine schematische Querschnittsansicht eines

dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 12 eine Fig. 11 entsprechende Draufsicht;

Fig. 13 eine Fig. 11 ähnliche Ansicht eines vierten

Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 15 eine Quercchnittsansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 17 eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Im folgenden wird anhand der Fig. 5 bis 6b ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel ist glaich dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß der Führungsleiter 51 an der Innenfläche der Führung 6 am gekrümmten Teil des Gleises eine größere Zeitkonstante als der Führungsleiter 5' an der Außenfläche der Führung 6 symmetrisch zur Längsachse der Führung 6 hat. Der Unterschied in der Zeitkonstanten wirkt der Zentrifugalkraft entgegen, die auf ein Fahrzeug wirkt, das über das gekrümmte Gleis fährt,und die dazu neigt, das Fahrzeug nach außen zu versetzen.

Wie es oben beschrieben wurde, wird die Zeitkonstante des Lei-

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ters durch L/R ausgedrückt, wobei L und R die Induktivität und der Widerstand des Leiters jeweils sind.

Der Wert der Zeitkonstanten für den Führungsleiter kann dadurch erhöht werden, daß entweder die Querschnittsfläche der betreffenden Leiterschleife erhöht wird, oder daß eine zusätzliche Leiterschleife oder Platte mit der gewünschten Stärke vorgesehen wird.

Wie es oben beschrieben wurde, haben bei dem bekannten magnetischen Schwebefahrzeug vom induktiven Repulsionstyp alle Schwebeleiter und alle Führungsleiter die gleiche Zeitkonstante und sind die Abstände zwischen den supraleitenden Schwebemagneten und den Schwebeleitern sowie zwischen den supraleitenden Führungsmagneten und den Führungsleitern gleich groß. Wenn bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel das Gleis nach links gekrümmt ist, wirkt eine nach rechts gerichtete Zentrifugalkraft auf das Fahrzeug, was dazu führt, daß die supraleitenden Führungsmagnete 4 und 4· am Fahrzeug dazu neigen, sich in der in Fig. 6a dargestellten Weise nach rechts, d.h. vom gekrümmten Gleis nach außen zu bewegen, wodurch der Zwischenraum zwischen dem supraleitenden Führungsmagneten 4 am Fahrzeug und dem Führungsleiter 51 an der Innenseite der Führung 6 abnimmt und der Zwischenraum zwischen dem Führungsleiter 5' an der Außenseite der Führung 6 und dem supraleitenden Führungsmagneten 4^f zunimmt, so daß das Fahrzeug dazu neigt, nach rechts oder nach außen vom gekrümmten Gleis abzuwandern.

Dadurch, daß erfindungsgemäß dem Führungsleiter 51 an der Innenseite eine Zeitkonstante gegeben wird, die größer als die Zeitkonstante für den Führungsleiter 5' an der Außenseite ist, kann die entwickelte Zentrifugalkraft, die so wirkt, daß sie das Fahrzeug nach rechts versetzt, nahezu gleich Null gemacht werden. Das Fahrzeug kann daher die Kurve überwinden,

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ohne von der Gleisachse abzuweichen. In dieser Weise wird durch die Erfindung eine einfache Lösung des oben beschriebenen Problems geliefert.

Die Fig. 7 und 8 zeigen gegenüber den Fig. 3 und 4 eine andere magnetische Schwebe- und Führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp.

In Fig. 7 sind die Fahrungsleiter 5 und 5', d.h. die leitenden Schleifenwicklungen oder Platten der Reihe nach an beiden Seitenwänden des Führungskanals 6' entlang angeordnet, der am Boden in Fahrtrichtung des Fahrzeuges installiert ist. Supraleitende Führungsmagnete 4 und 4¹ sind am Fahrzeug den Führungsleitern 5 und 5¹ gegenüber angebracht und elektromagnetisch mit den Führungsleitern 5 und 5¹ gekoppelt. DaB fahrende Fahrzeug wird somit durch die elektromagnetische Kraft geführt, die zwischen den Führungsleitern 5 und 5' am Boden und den supraleitenden Führungsmagneten 4 und 4¹ in derselben Weise entwickelt wird, wie es in Verbindung mit den Fig. 3 und 5 beschrieben wurde. Das Schweben des Fahrzeuges auf magnetischem Wege erfolgt in derselben Weise, wie es in Verbindung mit den Fig. 3 und 5 beschrieben wurde, durch die elektromagnetische Kraft, die zwischen den supraleitenden Schwebemagneten 2 und 2¹ am Fahrzeug und den Schwebeleitern 3 und 3¹ am Boden wirkt.

Auch bei dieser Vorrichtung haben alle supraleitenden Führungsmagnete und alle Führungsleiter sowie alle Schwebeleiter dieselbe Zeitkonstante. Die Zwischenräume zwischen den supraleitenden Führungsmagneten und dem Führungsleiter sowie zwischen den supraleitenden Schwebemagneten und dem Schwebeleiter sind gleich groß, so daß in der in Fig. 8 dargestellten Weise der supraleitende Führungsmagnet und der Führungsleiter Null-Fluß-gekoppelt sind. Bei dieser Vorrichtung treten daher dieselben Probleme auf, wie sie in Verbindung mit

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Fig.3 beschrieben wurden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 9 und 10 dargestellt ist, hat der Führungsleiter 51, der an der Wand des Führungskanals 6¹ an der Außenseite der Kurve des gekrümmten Gleises angeordnet ist, eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5 ist, der sich an der Wand des Führungskanals 6 an der Innenseite der Kurve des gekrümmten Gleises befindet, und wirkt der Unterschied zwischen diesen beiden Zeitkonstanten der Zentrifugalkraft entgegen, die auf ein Fahrzeug wirkt, das über das gekrümmte Gleis fährt, und dazu neigt, das Fahrzeug nach außen zu bewegen. Der größere Wert der Zeitkonstanten des Führungsleiters kann in derselben Weise erzielt werden, wie es in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

In den Fig. 11 und 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ein Schwebeleiter eine Zeitkonstante hat, die größer als die Zeitkonstante des anderen Schwebeleiters ist, wodurch dieselbe Wirkung v/ie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzielt wird. Beispielsweise hat der Schwebeleiter 31, der sich an der— Außenseite der Kurve befindet, eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Schwebeleiters 3 ist, der sich neben dem Leiter 31 an der Innenseite der Kurve befindet.

Die elektromagnetische Schwebekraft zwischen dem supraleitenden Magneten 2¹ am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 31 wird somit größer als die elektromagnetische Schwebekraft, die zwischen dem supraleitenden Magneten 2 am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 3 wirkt, so daß die auf den supraleitenden Magneten 2¹ wirkende Schwebekraft größer als die auf den supraleitenden Magneten 2 wirkende Schwebekraft wirkt, wie es in unterbrochenen Linien dargestellt ist, und somit das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve gekippt wird, wodurch der Zentrifugalkraft entgegengewirkt wird, die auf das Fahrzeug wirkt und

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dazu neigt, das Fahrzeug in seitlicher Richtung instabil zu machen, wenn eine unzureichende Kurvenüberhöhung auftritt. Durch eine geeignete Erhöhung der Zeitkonstanten des Schwebeleiters 31 kann daher ein Mangel an Kurvenüberhöhung kompensiert werden und das Fahrzeug sicher mit hoher Geschwindigkeit über das gekrümmte Gleis geführt werden.

In Fig. 13 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das gewünschte Ergebnis dadurch erhalten, daß die Schwebeleiter auf beiden Seiten der Mittellinie des Gleises die gleiche Zeitkonstante haben, und daß in geeigneter Weise die relative Lage zwischen dem Schwebeleiter an der Innenseite der Kurve und dem gegenüberliegenden supraleitenden Schwebemagneten geändert wird. Der Schwebeleiter 3', der sich an der Außenseite der Kurve befindet, ist nämlich in derselben Weise, wie es in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, d.h. direkt, dem supraleitenden Schwebemagneten 2· am Fahrzeug gegenüber angeordnet, der Schwebeleiter 31, der sich an der Innenseite der Kurve befindet, ist jedoch innen, d.h. in Fig. 13 links vom gewöhnlichen Abstand, von der Mittellinie der Kurve angeordnet. Der Abstand zwischen der Längsachse C des gekrümmten Gleises und dem Leiter 31 ist größer als der Abstand zwischen der Achse C unidem Leiter 3¹·

Die elektromagnetische Schwebekraft zwischen deu supraleitenden Schwebemagneten 2 und dem Schwebeleiter 31 wird daher kleiner als die elektromagnetische Schwebekraft zwischen dem supraleitenden Schwebemagneten 2¹ und dem Schwebeleiter 3', so daß das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve gekippt und der Zentrifugalkraft entgegengewirkt wird, die auf das Fahrzeug wirkt, das sich längs der Kurve bewegt, und somit das Fahrzeug in seitlicher Richtung nicht instabil v/ird, wenn eine mangelnde Kurvenüberhöhung auftritt. Wenn der Schwebeleiter 31 daher in passender Weise bezüglich des Schwebemagneten 2 versetzt angeordnet ist, kann eine mangelnde Kurvenüberhöhung passend

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kompensiert werden und kann das Fahrzeug sicher mit hoher Geschwindigkeit über das gekrümmte Gleis laufen. Bei diesem Ausführungsbeispiel Ast der Leiter 31 in Fig. 13 nach links verschoben, eine Verschiebung nach rechts wird jedoch dieselbe Wirkung haben. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Schwebeleiter 3¹ an der Außenseite eine Zeitkonstante hat, die in geeigneter Weise größer als die Zeitkonstante des Schwebeleiters 31 an der Innenseite ist, und wenn der Schwebeleiter 31 gleichzeitig versetzt angeordnet ist, so kann die elektromagnetische Kraft, die zwischen dem Magneten 2 am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 31 am Boden wirkt, in geeigneter Weise kleiner als die Kraft gemacht werden, die zwischen dem Magneten 2· und dem Leiter 3¹ wirkt, so daß dieselbe Wirkung der Kompensation einer mangelnden Kurvenüberhöhung erreicht wird.

Obwohl die Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 11,12 und 13 dargestellt sind, sich auf den Schwebeleiter oder Schwebemagneten bezogen, kann diese Ausbildung auch auf eine Schwebe- und Führungsvorrichtung des in Fig. 3 und 4 sowie des in Fig. 7 und 8 dargestellten Typs angewandt werden.

Fig. 14 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel stellt in einer Anwendung auf die Schwebe- und Führungseinrichtung, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, eine Kombination des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 und 6 und des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 dar.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Schwebeleiter 31 an der Außenseite der Kurve eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Schwebeleiters 3 ist, der daneben an der Innenseite der Kurve angeordnet ist, während gleichzeitig der Führungsleiter 51 an der Innenseite der Kurve eine Zeitkonstante hat, die größer als die Zeitkonstante des Füh-

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rungsleiters 5' an der Außenseite der Kurve ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwebekraft, die zwischen dem Magneten 2¹ am Fahrzeug und dem Leiter 31 am Boden wirkt, größer als die Kraft, die zwischen dem Magneten 2 am Fahrzeug und dem Leiter 3 am Boden wirkt, während gleichzeitig die Zeitkonstante des Führungsleiters 51 an der Innenseite der Kurve größer als die Zeitkonccante des Führungsleiters 5' an der Außenseite der Kurve ist. Der Schwebeleiter 31 und der Führungsleiter 51 arbeiten daher in der Art zusammen, daß sie der Zentrifugalkraft entgegenwirken, so daß das Fahrzeug entlang der Achse des Gleises in der Kurve laufen Wird und eine mangelnde Kurvenüberhöhung kompensiert wird.

In Fig. 15 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist gleichfalls auf eine Schwebe- und Führungsvorrichtung anwendbar, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, und stellt eine Kombination des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 und des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 13 dar.

Wie es in den Fig. 3 und 5 dargestellt ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Schwebeleiter 3' an der Außenseite der Kurve vertikal dem Magneten 2· am Fahrzeug gegenüber angeordnet, der Schwebeleiter 31 an der Innenseite der Kurve ist jedoch in Fig. 15 nach links von der dem Magneten 2 gegenüberliegenden Lage, d.h. in geeignter Weise zur Innenseite der Kurve, versetzt angeordnet, wobei dtr Abstand zwischen der Achse des gekrümmten Gleises und dem Leiter 31 größer als der Abstand zwischen dieser Achse und dem Leiter 3' ist. Zusätzlich hat der Führungsleiter 51 an der Innenseite der Kurve eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5¹ an der Außenseite der Kurve ist.

Bei einer derartigen Anordnung ist die Kraft, die zwischen dem

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Magneten 2 am Fahrzeug und dem Leiter 31 am Boden wirkt, kleiner als die Kraft, die zwischen dem Magneten 2' am Fahrzeug und dem Leiter 5' wirkt. Da darüberhinaus die Zeitkonstante für den Führungsleiter 51 an der Innenseite der Kurve größer als die Zeitkonstante für den Führungsleiter 5* an der Außenseite der Kurve ist, tritt eine Kraft am Fahrzeug in Richtung zur Innenseite der Kurve auf. Diese beiden Effekte wirken kombiniert der Zentrifugalkraft entgegen, die auf das Fahrzeug wirkt, das durch die Kurve fährt, wodurch die Zentrifugalkraft nahezu gleich Null gemacht und eine mangelnde Kurvenüberhöhung kompensiert wird.

In Fig. 16 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das eine Anwendung des fünften Ausführungsbeispiels auf die Schwebe- und Führungsvorrichtung gemäß Fig 7 und 8 darstellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Schwebeleiter 31 an der Außenseite der Kurve eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Schwebeleiters 3 an der Innenseite der Kurve ist, und hat der Führungsleiter 51 an der Außenseite des Führungskanals 6· an der Außenseite der Kurve eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5 an der Innenseite der Kurve ist. Da die Zeitkonstante des Schwebeleiters 31 größer als die Zeitkonstante des Schwebeleiters 3 ist, ist die Schwebekraft, die zwischen dem Magneten 2· am Fahrzeug und dem Leiter 31 entwickelt wird, größer als die Schwebekraft, die zwischen dem Magneten 2 am Fahrzeug und dem Leiter 3 entwickelt wird, so daß das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve gekippt wird. Da die Zeitkonstante des Führungsleiters 51 an der Außenseite größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5 an der Innenseite ist, tritt eine Kraft am Fahrzeug in Richtung zur Innenseite der Kurve auf. Diese beiden Effekte wirken kombiniert der Zentrifugalkraft entgegen, die auf das Fahrzeug wirkt, das durch die Kurve fährt,

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wodurch die Zentrifugalkraft nahezu gleich Null gemacht wird. Dieselbe Wirkung wird beim fünften Ausführungsbeispiel dadurch erhalten, daß den Zeitkonstanten der entsprechenden Leiter passende Werte gegeben werden.

In Fig. 17 ist ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist gleichfalls auf eine Schwebe- und Führungsvorrichtung des in Fig. 7 und 8 dargestellten Typs anwendbar. Im Gegensatz zu der Anordnung beim siebten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zeitkonstante für den Schwebeleiter an der Außenseite größer als die Zeitkonstante für den Leiter an der Innenseite war, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Zeitkonstante der Schwebeleiter gleich groß, und ist der Schwebeleiter 31 an der Innenseite relativ zum Magneten 2 am Fahrzeug versetzt angeordnet. Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel gleich dem siebten Ausführungsbeispiel. Der Schwebeleiter 3' an der Außenseite ist genauso, wie es in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, direkt dem Magneten 2· am Fahrzeug gegenüber angeordnet, der Schwebeleiter 31 an der Innenseite ist jedoch in Fig. 18 nach links verschoben, d.h. in geeigneter Weise zur Innenseite der Kurve versetzt angeordnet, so daß der Abstand zwischen der Achse des gekrümmten Gleises und dem Leiter 31 größer als der Abstand zwischen dieser Achse und dem Leiter 3¹ ist. Der Führungsleiter 51 an der Außenseite der Kurve hat gleichfalls eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5 an der Innenseite der Kurve ist.

Die Schwebekraft, die zwischen dem Magneten 2 und dem Leiter 31 entwickelt wird, ist somit kleiner als die Schwebekraft, die zwischen dem Magneten 2· und dem Leiter 3' entwickelt wird, so daß das Fahrzeug dazu neigt, zur Innenseite der Kurve zu kippen. Die Zeitkonstante für den Führungsleiter 51 an der Außenseite ist größer als die Zeitkonstante für den Führungsleiter 5 an der Innenseite, so daß auf das Fahrzeug eine

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Kraft in Richtung zur Innenseite der Kurve ausgeübt wird. Diese beiden Effekte wirken kombiniert der Zentrifugalkraft entgegen, die das Fahrzeug nach rechts drückt, so daß die Zentrifugalkraft nahezu gleich Null gemacht werden kann. In dieser V/eise wird bei diesem Ausführungsbeispiel genauso wie beim siebten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß gewünschte Zweck erreicht.

Durch die Erfindung wird somit eine verbesserte magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp für ein gekrümmtes Gleis geliefert, bei der das Fahrzeug schwebend durch eine elektromagnetische Kraft gehalten wird, die zwischen Schwebeleitern mit der gleichen Zeitkonstanten, die in zwei parallelen Reihen am Boden in bestimnten Abständen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges verlegt sind_/und zwischen supraleitenden Schwebemagneten am Fahrzeug entwicktel wird, die elektromagnetisch mit den Schwebeleitern gekoppelt werden können. Die Magnete sind den Schwebeleitern in einem bestimmten Abstand von den Schwebeleitern gegenüber angeordnet. Das Fahrzeug wird durch die elektromagnetische Kraft geführt, die zwischen Führungsleitern mit der gleichen Zeitkonstanten, die hintereinander in bestimmten Abständen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind, und zwischen supraleitenden Führungsmagneten am Fahrzeug entwickelt wird, die den Führungsleitern in einem bestimmten Abstand von den Führungsleitern gegenüber angeordnet sind. Es wird dafür gesorgt, daß die elektromagnetische Kraft, die zwischen den supraleitenden Schwebemagneten und den Schwebeleitern oder zwischen den supraleitenden Führungsmagneten und Führungsleitern auf einer Seite eines gekrümmten Gleises entwickelt wird, größer als die ähnlich Kraft ist, die auf der. anderen Seite des gekrümmten Gleises entwickelt wird, wobei der Kraftunterschied der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die auf das Fahrzeug wirkt, das über das gekrümmte Gleis läuft, wodurch ein Fahrzeug stabilisiert wird, das mit einer hohen

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Geschwindigkeit über das gekrümmte Gleis läuft.

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L e e r s e i t e

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger PipL-Phys. R- Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisci - Dr F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

βΟΟΟ München 2 · BrauhausstraQa 4 · Telefon Semmel Mr 22 53 41 - Telegramme Zumpal · Telex 5 29978

295263Q

3/Li

Japanese National Railv/ays, Tokyo, Japan

PATENTANSPRÜCHE

Magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp,
gekennzeichnet durch zwei parallele Reihen von Schwebeleitern mit einer bestimmten Zeitkonstanten, wobei die Leiter in bestimmten Abständen entlang eines Gleises in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind, durch supraleitende Schwebemagnete, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Leitern gegenüber angeordnet und elektromagnetisch mit den Leitern gekoppelt sind, um das Fahrzeug schwebend durch die elektromagnetische Kraft zu halten, die zwischen den Leitern und den Magneten entwickelt wird, durch. Führungseinrichtungen, die entlang des Gleises in Fahrtrichtung des Fahrzeuges verlaufen, durch Führungsleiter, die eine bestimmte Zeitkonstante haben und parallel zueinander an der Führungseinrichtung in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind, und durch entsprechende supraleitende

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ORIGINAL INSPECTED

Führungsmagnete, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Führungsleitern gegenüber angeordnet sind, wobei die Schwebemagnete und die Schwebeleiter sowis die Führungsmagnete und die Führungsleiter entlang eines Kurventeils des Gleises elektromagnetisch so zueinander in Beziehung stehen, daß eine elektromagnetische Repulsionskraft zwischen wenigstens einem Magneten und einem Leiter entwickelt v/ird, die sich von der elektromagnetischen Repulsionskraft zwischen dem entsprechenden Magneten und dem entsprechenden Leiter an einem geraden Teil des Gleises unterscheidet und die eine Richtung hat, in der sie der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die auf das Fahrzeug wirkt, das über den Kurventeil des Gleises geht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leiter eine größere Zeitkonstante als der entsprechende Leiter am geraden Teil des Gleises hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine mittlere Führung ist, die entlang der mittleren Achse des Gleises verläuft, und daß die Führungsleiter an der Innen- und Außenfläche der mittleren Führung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Innenseite der mittleren Führung entlang des Kurventeins des Gleises eine größere Zeitkonstante h&ben.

A. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine mittlere Führung ist, die entlang der mittleren Achse des Gleises verläuft, und daß die Führungsleiter an der Innen- und der Außenfläche der mittleren Führung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Innenseite der mittleren Führung entlang des Kurventeils des Gleises eine größere Zeitkonstante haben, die Schwebeleiter an beiden Seiten der mittleren Führung angeordnet sind und die Schwebeleiter an der Außenseite

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der mittleren Führung entlang des Kurventeils des Gleises eine größere Zeitkonstante haben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Führungskanaleinrichtung ist, die entlang des Gleises mit einander zugewandten gegenüberliegenden Wänden verläuft, und daß die Führungsleiter an den gegenüberliegenden Wänden der Führungskanaleinrichtung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Außenwand der Führungskanaleinrichtung längs des Kurventeils des Gleises eine größere Zeitkonstante haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Führungskanaleinrichtung ist, die entlang des Gleises mit einander zugewandten, gegenüberliegenden Wänden verläuft, und daß die Führungsleiter an den gegenüberliegenden Wänden der Führungskanaleinrichtung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Außenwand der Führungskanaleinrichtung längs des Kurventeils des Gleises die größere Zeitkonstante haben, die Schwebeleiter am Boden der Führungskanaleinrichtung angeordnet sind und die Schwebeleiter zur Außenseite der Führungskanaleinrichtung längs des Kurventeils des Gleises eine größere Zeitkonstante haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leiter der Schwebeleiter entlang der Innenseite der Kurve des Kurventeils des Gleises und seitlich vom gegenüberliegenden supraleitenden Schwebemagneten versetzt angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leiter eine größere Zeitkonstante als der entsprechende Leiter am geraden Teil des Gleises hat, und daß ein Schwebeleiter entlang der Innenseite der Kurve des

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Kurventeils des Gleise seitlich vom gegenüberliegenden supraleitenden Schwebe- ,.igneten versetzt angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtmg eine mittlere Führung ist, die entlang der mittleren Achse des Gleises verläuft, und daß die Führungsleiter an der Innen- und Außenfläche der mittleren Führung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Innenseite der mittleren Führung entlang des Kurventeils des Gleiser; eine größere Zeitkonstante haben und dsr Schwebeleiter entlang der Innenseite der Kurve des Kurventeils des Gleises seitlich vom gegenüberliegenden supraleitenden .Schwebemagneten versetzt angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Führungskanaleinrichtung ist, die entlang des Gleises mit einander zugewandten gegenüberliegenden Wänden verläuft, und daß die Führungsleiter an den gegenüberliegenden Wänden der Führungskanaleinrichtung angeordnet sind, wobei die Führungsleiter an der Außenwand der Führungskanaleinrichtung entlang des Kurventeils des Gleises eine größere Zeitkonstante haben und der Schwebeleiter entlang der Innenseite der Kurve des Kurventeils des Gleises seitlich vom gegenüberliegenden supraleitenden Schwebemagneten versetzt angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED