DE2952630C2

DE2952630C2 - Magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp

Info

Publication number: DE2952630C2
Application number: DE2952630A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Arima; Yoshiyuki Tokio/Tokyo Kitano
Original assignee: JAPANESE NATIONAL RAILWAYS TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: JAPANESE NATIONAL RAILWAYS TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1984-11-22
Also published as: DE2952630A1; US4299173A; CA1136721A

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Rcpulsionstyp mit zwei parallelen Reihen von Schwebelcitern, die entlang eines Gleises angeordnet sind, mit supraleitenden Schwebemagneten, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Schwebclcitcrn gegenüber angeordnet und elektrodynamisch mit den Schwebeleitern gekoppelt sind, mit zwei parallelen Reihen von Führungsleitem, die entlang des Gleises angeordnet sind, und mit supraleitenden Führungsmagnetcn, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Führungsleitem gegenüber angeordnet sind und elektrodynamisch mit den Führungsleitem gekoppelt sind, wie sie aus der DO-AS 23 29 839 bekannt ist.

Bei dieser bekannten magnetischen Fahr/.eugschwcbe- und -führungsvorrichtung ist das Fahrzeug auf einer in der Mitte des Gleises verlaufenden Führung geführt, die in Form eines Führungsbalkcns ausgebildet ist, an dessen Seitenwänden die Führungsleiter angebracht sind. Die Führung des Fahrzeuges kann aber auch in Form einer Führungswanne ausgebildet sein, an deren inneren Seitenwänden die Führungsleiter angebracht sind, wie es aus der DE-OS 28 02 091 bekannt ist

Bei der aus der DE-AS 23 29 839 bekannten magnetischen Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung ist der Abstand zwischen den Schwebemagneten und den entsprechenden Schwebeleitern gieich groß und haben alle entlang des Gleises verlegten Schwebeleiter dieselbe Zcitkonstantc. Weiterhin sind auch die Querschnittsflächen der supraleitenden Führungsmagnetc gleich groß und ist auch der Abstand zwischen den Führungsmagneten und den entsprechenden Führungsleitem gleich groß.

Die Abstände, Intervalle und Querschnittsflächen der Leiter und Magnete sind bei der bekannten Vorrichtung unter der Annahme gewählt, daß es sich um einen geradeverlaufenden Gleisteil handelt Wenn das Fahrzeug jedoch entlang eines Kurventeilcs des Gleises läuft entwickelt sich eine Zentrifugalkraft in Abhängigkeit vom Krümmungsradius und vom Gewicht und von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, so daß folglich das Fahrzeug von der Gleismitte abweicht. Aus diesem Grunde sollte das Gleis in einer Kurve nach unten und nach innen geneigt sein, da sonst die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug entgleist oder umkippt. Es ist daher üblich, das Gleis in einer Kurve zu überhöhen, um einen derartigen Unfall auszuschließen. Das Ausmaß der Überhöhung hängt von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ab, für die die Kurve ausgelegt ist. Es wäre ideal, die Überhöhung 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 Glciscbcnc gerichtet ist. Die Überhöhung sollte so gewühlt sein, daß das Fahrzeug mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch die Kurve fahren kann, eine übermäßige Überhöhung sollte der Kurve jedoch nicht gegeben werden, damit dann, wenn das Fahrzeug langsam durch die Kurve fährt oder sogar in der Kurve anhält, so deü die auftretenden Zentrifugalkräfte sehr klein bzw. gleich Null sind, das Fahrzeug nicht nach innen umkippt, d. h. keine gewisse Instabilität bekommt Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in einem Kurventeil den beim Durchfahren der Kurve am Schienenfahrzeug liegenden Zentrifugalkräften entsprechende Kräfte entgegenwirken, derart, daß eine stabile Kurvenfahrt sowohl bei hohen als auch niedrigen Geschwindigkeiten möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwebemagneten, die Schwebeleiter, die Führungsmagneten und/oder die Führungsleitcr entlang eines Kurvcntciles des Gleises derart asymmetrisch ausgebildet sind, daß eine zusätzliche Kraftkomponente elektrodynamisch entwickelt wird, die eine Richtung hat, in der sie die Wirkung der Zentrifugalkraft zumindest teilweise kompensiert.

Bei der crfindungsgemäßen Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung wird somit eine zusätzlich der Zentrifugalkraft entgegenwirkende Kraft auf elektromagnetischem Wege, und /war unter Ausnutzung der für die Führung oder den Antrieb des Fahrzeuges ohnehin erforderlichen elektromagnetischen Einrichtungen erzeugt, wobei diese auf elektromagnetischem Wege erzeugte Kraft zusätzlich zu einer dann kleineren Kurvcnübcrliöhung oder ohne eine Kurvenüberhöhung für eine stabile Kurvenfahrt sorgt.

Besonders bevorzugte Ausbildungen der erfindungs-

gemäßen Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.

Wege zur Ausführung der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschriebe^ Es zeigen

F i g. 1 a— 1 e Diagramme zur Darstellung des Arbeitsprinzips eines bekannten magnetischen Schwebefahrzeuges vom induktiven Repulsionstyp, wobei F i g. 1 a eine perspektivische Ansicht der Beziehung zwischen den supraleitenden Magneten am Fahrzeug und den Leitern am Boden zeigt, F i g. 1 b den magnetischen Fluß zeigt der in den Schwebeleitern gemäß Fig. la induziert wird, Fig. Ic die Spannung zeigt, die durch den magnetischen Fluß in F i g. 1 b erzeugt wird, F i g. 1 d den Strom zeigt, der durch die Spannung von Fig. Ic erzeugt wird, und F i g. Ie in einer Schnittansicht die Richtung des Stromes zeigt, der zwischen einem supraleitenden Schwebemagneten am Fahrzeug und dcrr Schwebeleiter am Boden induziert wird,

F i g. 2 in einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen der Fahrtgeschwindigkeit und der Anhebung des Fahrzeuges bei der bekanntun magnetischen Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Repulsionstyp,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines bekannten magnetischen Schwebefahrzeuges,

Fig.4 in einem Diagramm die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Führungsleiter am Boden und einem supraleitenden Führungsmagneten am Fahrzeug bei dem in F i g. 3 dargestellten bekannten Fahrzeug.

Fig.5 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.6a eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung des Arbeitsprinzips des in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 6b eine schematische Draufsicht, die F i g. 5 entspricht,

F i g. 7 eine Querschnittsansicht einer anderen Art einer bekannten magnetischen Führungsvorrichtung für ein magnetisches Schwebefahrzeug vom induktiven Repulsionstyp,

Fig.8 in einem Diagramm die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Führungslcitcr und einem supraleitenden Führungsmagnet bei der bekannten in F i g. 7 dargestellten Vorrichtung,

Fig.9 eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbcispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 10 eine schematische Draufsicht zur Darstellung des Arbeitsprinzips des in F i g. 9 dargestellten Ausführungsbcispiels der Erfindung,

Fig. 11 eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 12 eine F i g. 11 entsprechende Draufsicht,

Fig. 13 eine Fig. Il ähnliche Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines fünften AusfUhrungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

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

Fig. 17 eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Wie es in Fig. la dargestellt ist, sind supraleitende (Schwebc-)Magnete 2 und 2' mit Leiterschleifcn an der Unterseite des 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 als (Schwebe-)Leiter 3 und 3' der Reihe nach entlang des Gleises in bestimmten Abständen in Fahrtrichtung des Zuges derart angeordnet, daß eine elektromagnetische Induktion zwischen den Leitern 3 und 3' und den Magneten 2 und 2' jeweils

lu 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 3', so daß ein elektrischer Strom in den Leitern 3 und 3' durch die supraleitcnden Magnete 2 und 2' 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 Φ, wie er in Fig. Ib dargestellt ist, die maßstabsmäßig F i g. la entspricht, in den Leitern 3 und 3', und es baut sich gleichzeitig eine Spannung e auf, wie es in Fig. Ic dargestellt ist, die maßstabsmäßig Fig. la ent-

jo spricht, so daß ein Strom /fließt, der in Fig. Id 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 F i g. Ie fließt, wird der in der Leiterschleife 3 fließende Strom in die Richtung b fließen. Nach der Lenz'schen Regel wird somit eine Schwebekraft F — Bxi erzeugt, wobei B die magnetische Flußdichte, die durch die supraleitenden Magneten 2 und 2' erzeugt wird, und /der Strom ist, der in den Leitern 3 und 3' fließt. Das Fahrzeug wird daher durch die Repulsionskraft der supraleitenden Magnete 2 und 2' 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 Fahren im Leerlauf, das Abbremsen und das Anhalten durch

so 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 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

M) nacheinander erregt werden, um ein bewegliches magnetisch*... 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

b¹) der Lenz'schen Regel erzeugt.

Wenn das Fahr/.eug angetrieben ist und zu fahren beginnt, wird eine Schwebekraft durch die Wechselwirkung zwischen den supraleitenden Magneten 2 und 7'

und den Leitern 3 und 3' entwickelt, und nach Erreichen einer gegebenen Geschwindigkeit wird in der in F i g. 2 dargestellten Weise die Schwebekraft nahezu konstant gehalten, so daß das Fahrzeug mit einer konstanten Schwebekraft betrieben werden kann. Wenn die Geschwindigkeit unter diesen gegebenen Wert fällt, verschwindet die Schwebckrafl, so daß das Fahrzeug dann, wenn es durch die Anwendung einer Bremse abgebremst wird, schließlich auf Rädern oder anderen Hilfshalteeinrichtungen auf einer Laufbahn oder ahnlichem landet.

F i g. 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 ^angebracht, und Schwcbeleiter 3 und 3' sind der Reihe nach entlang des Gleises in Fahrtrichtung des Zuges und den supraleitenden Schwebemagneten 2 und 2' gegenüber angeordnet, wobei die relative Lage dieser Teile in F i g. 1 dargestellt ist.

Führungsleiter 5 und 5', d. h. leitende Schlcifenwicklungen oder Platten sind der Reihe nach an beiden Seiten der Führung 6 angeordnet, die am Boden entlang in Fahrtrichtung des Zuges verläuft. Supraleitende Führungsmagnete 4 und 4' sind am Fahrzeug Vangebracht und elektromagnetisch mit den entsprechenden Führungsleitern 5 und 5' gekoppelt. Das fahrende Fahrzeug wird durch die elektromagnetische Kraft geführt, die zwischen den Führungsleitern 5 und 5' und den supraleitenden Führungsmagneten 4 und 4' entwickelt wird.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist der Abstand zwischen den Schwebemagneten 2 und 2' und den entsprechenden Schwebeleitern 3 und 3' gleich und alle Schwebeleiter am Boden haben dieselbe Zeitkonstante. Diese Zeitkonstante wird durch UR ausgedrückt, wobei L die Induktivität eines gegebenen Leiters und R sein Widerstand sind. Wenn daher ein Fahrzeug auf einem 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 4' gleich groß und die Abstände zwischen den Führungsmagneten 4 und 4' und den entsprechenden Führungsleitern 5 und 5' gleich. Wie es in F i g. 4 dargestellt ist, sind diese Magnete Null-Fluß-gckoppcll. Wenn der magnetische Fluß, der über den Führungsleitern 5 und 5' durch die supraleitenden FQhrung.srriügiicic 4 und 4' jeweils induziert wird, mit fPg und ¹Pg' bezeichnet wird, dann ist iPg — Φg', wenn keine seilliche Versetzung des Fahrzeugs auftritt Dementsprechend ist der magnetische Fluß für ein Wicklungspaar 4>g — .4>g'= 0, was bedeutet, daß keine Führungskraft entwickelt wird. Wenn jedoch das Fahrzeug seitlich versetzt wird, dann ist €>g > Φ&, wenn die Fahrzeugversetzung nach rechts erfolgt, oder Φg < iPg', wenn die Fahrzeugversetzung nach links erfolgt Somit ist der magnetische Fluß für ein Wicklungspaar gleich Φg — Φg' — Wg', was bedeutet daß eine Führungskraft proportional zur Versetzung entwickelt wird, und der Versetzung entgegengerichtet ist und dieser entgegenwirkt

Aus »Revue Generale de l'Electricito«. 83,1974, Seite 717 bis 726 und »ETZ-A« 96, 1975. S. 392, ist es bereits bekannt, daß die Anwendung unterschiedlicher Zeitkonstanten, beispielsweise auf beiden Seilen des Gleises in einer Kurve einen Unterschied in den l'ührungs- bzw. Schwebekräften und damit eine resultierende, der Zentrifugalkraft entgegenwirkende Kraft in einem Geschwindigkeitsbereich liefert, dessen Obergrenze etwa bei 150 km/h anzusetzen ist. Diese Unterschiede in den Schwebe- und Führungskräften bei Anwendung unter-

ί schädlicher Zeilkonstanten werden mit abnehmender

Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleichfalls kleiner und

verschwinden im Extremfall bei einer Geschwindigkeit gleich Null.

Im folgenden wird anhand der F i g. 5 bis 6b ein erstes

to Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel ist gleich dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß der Führisngsleiter 51 an der Innenfläche der Führung 6 am gekrümmten Teil des Gleises eine größere Zeitkon-

i^ri stantc 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 Zeitkonstantc des Leiters durch UR ausgedrückt, wobei L und R die Induktivität und der Widerstand des Leiters jeweilssind.

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.

Wenn bei dem in F i g. 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 Führungsmagnctc 4 und 4' am Fahrzeug dazu neigen, sich in der in F i g. 6a dargestellten Weise nach rechts, d. h. vom gekrümmten Gleis nach außen zu bewegen, wodurch der Zwischenraum zwischen dem supraleitenden Führungsmagnctcn 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' 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, lilt SO wirki, uüu »ic uäS raiifZCUg ΓιSCiι rCCntS

so versetzt, nahezu gleich Null gemacht werden. Das Fahrzeug kann daher die Kurve überwinden, ohne von der Gleisachsc abzuweichen. In dieser Weise wird durch die Erfindung eine einfache Lösung des oben beschriebenen Problems geliefert.

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

In Fig.7 sind die Führungsleiter 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 Führungsmagnet 4 und 4' sind am Fahrzeug den Führungsleitern 5 und 5' gegenüber angebracht und elektromagnetisch

b¹· mil den Führiingslcitern 5 und 5' gekoppelt. Das fahrende Fahrzeug wird .somit durch die elektromagnetische Kraft geführt die zwischen den Führungslcitern 5 und 5' am Boden und den supraleitenden Führungsmagneten 4

und 4' 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 2' am Fahrzeug und den Schwebeleitern 3 und 3' 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 Schwebcieiter sind gleich groß, so daß in der in F i g. 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 F i g. 3 beschrieben wurden. Bei dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 9 und 10 dargestellt ist, hat der Führungsleiter 51, der an der Wand des Führungskanals 6' an der Außenseite der Kurve des gekrümmten Gleises angeordnet ist, eine Zeitkonstante, die größer als die Zeitkonstante des Rihrungsleiters 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 Zeitkonstantc hat, die größer als die Zeitkonstante des anderen Schwcbeleiters ist, wodurch dieselbe Wirkung wie 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 Schwcbeleiters 3 ist, der sich neben dem Leiter 31 ander Innenseite der Kurve befindet.

Die elektromagnetische Schwebekrafi zwischen dem supraleitenden Magneten 2' am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 31 wird somit größer als die elektromagnetische Schwebekraft, die zwischen dem supraleitenden Magneten 2 am Fahrzeug und dem Schwebcleiter 3 wirkt, so daö die auf den supraleitenden Magneten 2' 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 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 fiber 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 Schwebcleiter auf beiden Seiten der Mittellinie des Gleises die gleiche Zeitkonstante haben, und daß in geeigneter Weise die relative Lage zwischen dem Schwebcleiter an der Innenseite der Kurve und dem gegenüberliegenden supraleitenden Schwebemagneten geändert wird. Der Schwebelciter 3', der sich an der Außenseite der Kurve befindet, ist nämlich in derselben Weise, wie es in F i g. 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.

ίο in Fig. 13 rechts vom gewöhnlichen Abstand, von der Mittellinie der Kurve angeordnet. Der Abstand zwischen der Längsachse C des gekrümmten Gleises und dem Schwebeleitcr 31 ist kleiner als der Abstand zwischen der Achse Cund dem Schwebeleiter 3'.

Die elektromagnetische Schwebekraft zwischen dem supraleitenden Schwebemagneten 2 und dem Schwebelciter 31 wird daher kleiner als die elektromagnetische Schwebekraft zwischen dem supraleitenden Schwebemagneten 2' 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 wird, wenn eine mangelnde Kurvenüberhöhung auftritt. Wenn der Schwebcleiter 31 daher in passender Weise bezüglich des Schwebemagneten 2 versetzt angeordnet ist, kann eine mangelnde Kurvenüberhöhung passend kompensiert werden kann und das Fahrzeug sicher mit hoher Geschwindigkeit über das gekrümmte Gleis laufen.

X) Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Schwebeleiter 3' 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 3' wirkt, so daß dieselbe Wirkung der Kompensation einer mangelnden Kurvenüberhöhung erreicht wird.

Obwohl die Ausführungsbeispiele, die in den F i g. 11, 12 und 13 dargestellt sind, sich auf den Schwebeleiter oder Schwebemagneten bezogen, kann diese Ausbildung auch auf eine Schwebe- und Führungsvorrichtung des in F i g. 3 und 4 sowie des in F i g. 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 F i g. 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 Zeitkenstante hat, die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5' an der Außenseite der Kurve ist

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwebekraft die zwischen dem Schwebemagneten 2' am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 31 am Boden wirkt größer als die Kraft die zwischen dem Schwebemagneten 2 am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 3 am Boden wirkt während gleichzeitig die Zeitkonstante des Führuneslei-

ters 51 an der Innenseite der Kurve größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5' an der Außenseite der Kurve ist. Der Schwebeleitcr 31 und der Führungsleiter 5t 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 Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausrührungsbeispiel 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 Ausfiihrungsbcispiels gemäß F ig. 13 dar. IS

Wie bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 3 und 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Schwebeleiter 3' an der Außenseite der Kurve vertikal dem Magneten 2' am Fahrzeug gegenüber angeordnet, der Schwebeleiter31 an der Innenseite der Kurve ist jedoch in F i g. 15 nach links von der dem Schwebemagneten 2 gegenüberliegenden Lage, d. h. in geeigneter Weise zur Innenseite der Kurve, versetzt angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Achse des gekrümmten Gleises und dem Leiter 31 größer als der Abstand /.wischen 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 5' an der Außenseite der Kurve ist.

Bei einer derartigen Anordnung ist die Kraft, die zwisehen dem Schwebemagneten 2 am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 31 am Boden wirkt, kleiner als die Kraft, die zwischen dem Schwebemagneten 2' am Fahrzeug und dem Schwebeleiter 3' wirkt. Da darüber hinaus die Zeitkonstante für den Führungsleiter 51 an der Innenseite der Kurve größer als die Zeitkonstantc 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 gemacht wird.

In Fig. 17 ist ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausfuhrungsbeispiel ist gleichfalls auf eine Schwebe- und Führungsvorrichtung des in Fig. 7 und 8 dargestellten Typs anwendbar. Im Gegensatz zu der Anordnung beim siebten Ausführungsbeispicl, bei dem die Zeitkonstante für den Schwebeleitcr an der Außenseite größer als die Zeitkonstante für den Leiter an der Innenseite war, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Zeitkonstante der Schwebeleitcr gleich groß, und ist der Schwebeleiter 31 an der Innenseite relativ zum Schwebemagneten 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 F i g. 7 und 8 dargestellt ist, direkt dem Schwebemagneten 2' am Fahrzeug gegenüber angeordnet, der Schwebeleiter 31 an der Innenseite ist jedoch in F i g. 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 Schwebclciter31 größer als der Abstand zwischen dieser Achse und dem Schwebeleiter 3' ist. Der Führungsleitcr 51 an der Außenseite der Kurve hat gleichfalls eine Zeitkonstantc, die größer als die Zeitkonstantc 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 Schwebemagneten 2' und dem Schwebeleiter 3' entwickelt wird, so daß das Fahrzeug dazu neigt, zur Innenseite der Kurve zu kippen. Die Zeitkonstantc für den Führungsleiter 51 an der Außenseite ist größer als die Zeitkonstante für den Führungsleitcr 5 an der Innenseite, so daß auf das Fahrzeug eine 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 nahc/u gleich Null gemacht werden kann. In dieser Weise wird bei diesem

Zentrifugalkraft entgegen, die auf das Fahrzeug wirkt. 40 Ausführungsbeispicl genauso wie beim siebten Ausfühd dh di i ß h Zk

das durch die Kurve fährt, wodurch die Zentrifugalkraft nahezu gleich Null gemacht und eine mangelnde Kurvenüberhöhung kompensiert wird.

In Fi g. 16 ist ein siebtes Ausführungsbeispicl der Erfindung gezeigt das eine Anwendung des fünften Ausführungsbeispiels (Fig. 14) auf die Schwebe- und Führungsvorrichtung gemäß Fig. 7 und 8 darstellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Schwebcleiter 31 an der Außenseite der Kurve eine Zeitkonstantc die größer als die Zeitkonstar.te des Schwebeieiiers San der Innenseite der Kurve ist, und hat der Führungsleiter 51 an der Außenseite des Führungskanals 6' an der Außenseite der Kurve eine Zeitkonstantc die größer als die Zeitkonstante des Führungsleiters 5 an der Innenseite der Kurve ist Da die Zeitkonstantc 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 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 wodurch die Zentrifugalkraft nahezu gleich Nuil rungsbcispiel der erfindungsgemäß gewünschte Zweck erreicht.

Uci allen Ausführungsbcispielen sind Hilfsrädcr 7. z. B. mit Gummireifen, an Achsen 71 am Fahrzeug V angebracht. Hilfsführungen 9 sind an Achsen 91 am Fahrzeug angebracht und in Form von Rädern ausgebildet, die sich in Kontakt mit der Seitenfläche der Führung 6 oder dem Führungskanal 6' drehen. Diese Räder können gleichfalls Gummireifen aufweisen.

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Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetische Fahrzeugschwebe- und -führungsvorrichtung vom induktiven Kepulsionstyp mit zwei parallelen Reihen von Schwebclcitern. die entlang eines Gleises angeordnet sind, mil supraleitenden Schwebemagneten, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Schwebelcitern gegenüber angeordnet und elektrodynamisch mit den Schwebelcitern gekoppelt sind, mit zwei parallelen Reihen von Führungsleitem, die entlang des Gleises angeordnet sind, und mit supraleitenden Führungsmagneten, die am Fahrzeug im Abstand voneinander den Führungsleitern gegenüber angeordnet sind und elektrodynamisch mit den Führungsleitem gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebemagneten (2, 2'), die Schwebelciter (3. 3', 31), die Führungsmagneten (4,4') und/oder die Führungsleiter (51,5,5') entlang eines Kurventeiles des Gleises derart asymmetrisch ausgebildet sind, daß eine zusatzliche Kraftkomponente elektrodynamisch entwickelt wird, die eine Richtung hat, in der sie die Wirkung der Zentrifugalkraft zumindest teilweise kompensiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Führungslciter (51) ein höheres UR-Verhältnis seiner Stromwege aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe der Schwebelciter (31) ein höheres UR-Verhältnis seiner Slromwege aufweist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebcleiter (31) einer Reihe bezüglich ihrer zugehörigen Schwebemagneten (2) versetzt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- oder Schwebeleiter der Reihe mit höherem L//?-Vcrhältnis eine höhere Querschnittsfläche haben.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Reihe der Leiter mit höherem UR-Verhältnis zusätzliche Leiter vorgesehen sind.