DE3743101A1 - Schwebe-vortriebs-mechanismus fuer eine magnetschwebebahn vom induktions-repulsions-typ - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Magnetschwebebahn vom In­ duktions-Repulsions-Typ, und sie betrifft insbesondere einen Schwebemechanismus für eine derartige Bahn.

Magnetische Schwebebahnen vom Induktions-Repulsions-Typ sind allgemein bekannt.

Ein Beispiel eines Schwebe-Vortriebs-Führungsmechanismus für eine derartige Bahn ist in den Fig. 1 bis 4 der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Supraleitende Wicklungen 2 und 2′ sind vertikal auf beiden Seiten des Fahrgestells 1 des Fahrzeuges V angebracht. Leiterwicklungen 3 und 3′ zum schwebenden Halten des Fahrzeuges bestehen aus Leiter-Schleifen-Wicklungen oder Leiterplatten, die horizontal auf der Bodenfläche des Gleises 5 mit U-förmigem Querschnitt angeordnet sind, und erstrecken sich fortlaufend in Laufrichtung des Fahrzeuges auf dem Gleis 5. Die Anordnung ist derart, wie es in den Fig. 2a bis 2e dar­ gestellt ist. Vertikal angeordnete Leiterwicklungen 4 und 4′ zum Führen und Antreiben des Fahrzeuges verlaufen fortlaufend an beiden Seiten des Gleises in Laufrichtung des Fahrzeuges entlang in solchen Intervallen, daß sie magnetisch mit den Leiterwicklungen 2 und 2′ am Fahrgestell 1 gekoppelt werden können.

Das Fahrzeug V wird über die Leiterwicklungen 3 und 3′ und die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ schwebend gehalten und durch die Leiterwicklungen 4 und 4′ und die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ angetrieben und geführt.

Die obige Beziehung ist im einzelnen in den Fig. 2a bis 4 dar­ gestellt.

Fig. 2a zeigt schematisch die bekannten supraleitenden Wicklun­ gen 2 und 2′ in Schleifenform, die vertikal in bestimmten In­ tervallen auf beiden Seiten des Fahrgestells 1 in Laufrichtung der Bahn angebracht sind. Üblicherweise haben benachbarte supraleitende Wicklungen zueinander entgegengesetzte Polaritä­ ten.

Am Boden des Gleises befinden sich andererseits Leiter 3 und 3′, die aus Leiterschleifenwicklungen oder Leiterplatten bestehen, die fortlaufend angeordnet sind und sich horizontal in Lauf­ richtung des Fahrzeuges mit derartigen Zwischenräumen erstrecken, daß eine magnetische Induktion zwischen den Leiter­ wicklungen 2 und 2′ und den Leitern 3 und 3′ auftreten kann.

Selbst bei einer derartigen Anordnung dieser Leiter wird je­ doch niemals eine magnetische Wechselwirkung zwischen den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ am Fahrzeug und den Leiter­ wicklungen 3 und 3′ am Boden auftreten, solange das Fahrzeug stillsteht. Unter diesen Umständen wird das Fahrzeug auf Rä­ dern 6 gehalten. Das Fahrzeug V wird über einen bekannten Li­ nearmotor angetrieben, der aus den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′, die am Fahrzeug angebracht sind, und den Leiterwick­ lungen 4 und 4′ besteht, die am Gleis zum Vortrieb und zur Füh­ rung installiert sind. Die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ bewegen sich somit an den Leiterwicklungen 3 und 3′ entlang, die fortlaufend in bestimmten Intervallen entlang des Gleises 5 in Laufrichtung des Fahrzeuges verlegt sind, wodurch ein Strom in den Leiterwicklungen 3 und 3′ durch die supraleiten­ den Wicklungen 2 und 2′ induziert wird. Der induzierte Strom nimmt mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit zu, und bei ei­ ner gegebenen Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 200 km/h sind die Leiterwicklungen nahezu gesättigt. Dieser Strom wird auf der gleichen Stärke gehalten, solange das Fahrzeug mit dieser Geschwindigkeit oder schneller läuft. In den Leiter­ wicklungen 3 und 3′ entwickelt sich dann ein magnetischer Kopplungs- oder Verkettungsfluß, wie er in Fig. 2b dargestellt ist an Stellen, die den Wicklungen entsprechen, während gleich­ zeitig eine Spannung e zum schwebenden Halten des Fahrzeuges in der in Fig. 2c dargestellten Weise örtlich entsprechend in­ duziert wird, woraufhin ein Strom fließt, wie es in Fig. 2d dargestellt ist.

Wenn der Strom in der supraleitenden Wicklung 2 in der Weise fließt, wie es in Fig. 2e dargestellt ist, dann wird der in der Leiterwicklung 3 durch den oben erwähnten Strom induzierte Strom so fließen, wie es in Fig. 2e angegeben ist. Nach der Fleming′schen-linke-Hand-Regel wird folglich die Hub- oder Schwebekraft F gleich B × i sein, wobei B die Dichte des mag­ netischen Flusses ist, der durch die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ erzeugt wird, und I den Strom bezeichnet, der in den Leiterwicklungen 3 und 3′ fließt. Das Fahrzeug V wird daher durch die Repulsionskraft schwebend gehalten, die zwischen den Strömen wirkt, die in den Leiterwicklungen 3 und 3′ und den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ induziert werden.

Die Führung und der Vortrieb des Fahrzeuges V erfolgen in der folgenden Weise.

Die Querschnittsflächen der Leiterwicklungen 4 und 4′ sind gleich, und auch die Abstände zwischen den supraleitenden Wick­ lungen und den Leiterwicklungen 2 und 4 sowie 2′ und 4′ sind gleich. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sind die Leiterwick­ lungen 4 und 4′ Null-Fluß-geschaltet. Wenn die magnetischen Kopplungsflüsse ⌀g und ⌀g′ sich in den jeweiligen Leiter­ wicklungen 4 und 4′ aufgrund der gegenüberliegenden supralei­ tenden Wicklungen 2 und 2′ während der Fahrt des Fahrzeuges entwickeln, dann ist ohne eine Versetzung des Fahrzeuges in ei­ ne Richtung ⌀g=⌀g′ und der entwickelte magnetische Kopplungs­ fluß für eine Wicklungsgruppe ⌀g-⌀g′=0, so daß kein Strom induziert wird, was bedeutet, daß keine Führungskraft erzeugt wird. Wenn im Gegensatz dazu eine Verschiebung oder Versetzung des Fahrzeuges in eine Richtung auftritt, dann ist ⌀g<⌀g′ (das Fahrzeug bewegt sich nach rechts) oder ⌀g⌀g′ (das Fahr­ zeug beweg sich nach links) und ist dann der entwickelte mag­ netische Kopplungsfluß für eine Wicklungsgruppe ⌀g-⌀g′: ⌀g-⌀g′=±Δ⌀g′, so daß ein Strom in den Leiterwicklungen 4 und 4′ fließt, wie es durch einen ausgezogenen Pfeil in Fig. 4 dargestellt ist und eine Führungskraft aus der Repulsion zwischen der supraleitenden Wicklung 2 und der Leiterwicklung 4 auf der linken Seite und der Anziehung zwischen der supra­ leitenden Wicklung 2′ und der Leiterwicklung 4′ auf der rech­ ten Seite, die proportional zu dieser Versetzung ist, in eine Richtung erzeugt wird, die diese Versetzung auf Null zurückführt.

Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist eine Energiequelle 41 mit drei oder mehr Phasen zum Vortrieb des Fahrzeuges mit den Lei­ terwicklungen 4 und 4′ sowohl zum Vortrieb als auch zum Führen des Fahrzeuges verbunden. Da diese Energiequelle einen Strom in die durch einen gestrichelten Pfeil angegebene Richtung den Leitern 4 und 4′ sowohl zum Vortrieb als auch zur Führung lie­ fert, tritt eine Antriebs- oder Vortriebskraft zum Bewegen des Fahrzeuges V nach der Drei-Finger-Regel der linken Hand auf.

Bei diesem System werden der Antrieb, der Freilauf, das Brem­ sen und das Anhalten des Fahrzeuges dadurch bewirkt, daß der von der Energiequelle 41 den Leiterwicklungen 4 und 4′ für den Vortrieb und die Führung gelieferte Strom gesteuert wird.

Wenn das Fahrzeug sich unter dem Antrieb der Vortriebskraft zu bewegen beginnt, die von den Leiterwicklungen 4 und 4′ zum Vortrieb und zur Führung erzeugt wird, dann wird eine Schwebe­ kraft durch die Wechselwirkung zwischen den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ und den Leiterwicklungen 3 und 3′ erzeugt, während eine Führungskraft über die Wechselwirkung zwischen den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ und den Leiterwicklun­ gen 4 und 4′ erzeugt wird. Nachdem das Fahrzeug eine gegebene Geschwindigkeit erreicht hat, wird das Fahrzeug schwebend ge­ halten und geführt, während ein konstanter Schwebezustand bei­ behalten wird, so daß die Räder 6 abgehoben werden können. Wenn die Geschwindigkeit unter diesen gegebenen Wert fällt, dann nimmt die Schwebekraft ab und geht die Schwebekraft all­ mählich verloren, so daß das Fahrzeug auf dem Bodengleis 5 über die Hilfshalterung, wie beispielsweise die Räder 6, ge­ halten werden muß. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein mechanisches Führungsrad 7 drehbar am Ende jeder Achse 71 an­ gebracht, deren anderes Ende am Fahrzeug befestigt ist, wobei diese Räder an den jeweiligen Seiten des Gleises 5 entlangrol­ len und als Führung des Fahrzeuges dienen. Achsen 61 sind mit ihrem einen Ende am Fahrgestell 1 befestigt und tragen an ih­ rem jeweiligen anderen Ende Räder 6, die drehbar daran ange­ bracht sind.

Bei einer derartigen Magnetschwebebahn vom Induktions-Repul­ sions-Typ, bei der die Leiterwicklungen 3 und 3′ zum schweben­ den Halten der Bahn über dem Boden auf dem Gleis 5 in horizon­ taler Lage angeordnet sind, und die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ am Fahrzeug vertikal an den Seiten des Fahrzeuges angebracht sind, die in seitliche Richtung gewandt sind, muß ein großer induzierter Strom durch die Leiterwicklungen 3 und 3′ zum schwebenden Halten des Fahrzeuges geleitet werden, um eine ausreichende Schwebekraft zwischen den supraleitenden Wicklungen und den Leiterwicklungen zu erzeugen. Die Joule′schen Verluste in den Leiterwicklungen 3 und 3′ werden daher sehr groß, da ein großer Strom in den Leiterwicklungen 3 und 3′ induziert wird, so daß der Verringerung des Laufwiderstandes Grenzen gesetzt sind.

Darüber hinaus muß mit den Leiterwicklungen 4 und 4′ auf den Seiten des Gleises, die sowohl zum Vortrieb als auch zum Füh­ ren des Fahrzeuges dienen, eine Energiequelle zum Vortrieb verbunden werden, wobei diesen Wicklungen eine hohe Spannung aufgeprägt werden muß. Das Null-Fluß-Kabel 14, das die rechten und linken Leiterwicklungen 4 und 4′ verbindet, muß daher so ausgelegt sein, daß es eine hohe Spannung aushält, was zu ei­ nem komplizierten Aufbau und zu hohen Kosten des Kabels führt. Um zu vermeiden, eine derart hohe Spannung an das Null-Fluß- Kabel 14 zu legen, ist es möglich, separate Wicklungen für den Vortrieb und die Führung vorzusehen, was jedoch zu einer höheren Anzahl von Wicklungen führen wird.

Durch die Erfindung soll eine magnetische Schwebebahn vom In­ duktions-Repulsions-Typ geschaffen werden, die einen minimalen Laufwiderstand des Fahrzeuges gewährleistet, so daß sie weni­ ger Energie als die herkömmlichen Bahnen verbraucht und einen extrem vereinfachten Aufbau des Fahrzeuges und des Gleises, verglichen mit herkömmlichen Bahnen, und ohne Beschränkungen in der Auslegung des Fahrzeugbodens erlaubt, da die Bodenwick­ lungen auf dem Gleis unter dem Fahrzeug fehlen. Es soll ins­ besondere möglich sein, den Leiter zum schwebenden Halten des Fahrzeuges auch zum Vortrieb zu verwenden.

Bei der erfindungsgemäßen magnetischen Schwebebahn vom Induk­ tions-Repulsions-Typ sind dazu die supraleitenden Wicklungen vertikal an beiden Seiten des Fahrgestells des Fahrzeuges an­ gebracht, sind die Leiterwicklungen sowohl für den Vortrieb als auch die Führung, die den seitlichen supraleitenden Wick­ lungen gegenüberliegen, fortlaufend in bestimmten regelmäßi­ gen Abständen an beiden Wänden eines Gleises mit U-förmigem Querschnitt in Laufrichtung des Fahrzeuges verlegt und ist die Energiequelle für den Vortrieb mit diesen Leiterwicklungen verbunden. Neben der supraleitenden Wicklung, die der Leiter­ wicklung in einer vertikal symmetrischen Position bezüglich eines bestimmten Punktes einer horizontalen Linie, die durch die Mitte der Leiterwicklungen für den Vortrieb und die Füh­ rung verläuft, benachbart ist, sind obere und untere Leiter­ wicklungen zum Erzeugen einer Schwebekraft vorgesehen, die Null-Fluß-geschaltet sind. Darüber hinaus ist die Energiequel­ le für den Vortrieb mit der Leiterwicklung zum Erzeugen der Schwebekraft und nicht mit den Leiterwicklungen verbunden, die für den Antrieb und die Führung dienen, so daß der Leiter für die Schwebekraft als Leiter sowohl zum schwebenden Halten als auch zum Vortrieb des Fahrzeuges dienen kann, was es möglich macht, ein Niederspannungs-Null-Fluß-Kabel und Niederspannungs­ leiterwicklungen für die Führung zu verwenden.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein beson­ ders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer herkömmlichen Mag­ netschwebebahn vom Induktions-Repulsions- Typ,

Fig. 2a schematisch die Beziehung zwischen den supraleitenden Wicklungen am Fahrzeug und den am Boden verlegten Leiterwick­ lungen zum schwebenden Halten der in Fig. 1 dargestellten Magnetschwebebahn vom Induktions-Repulsions-Typ,

Fig. 2b in einem Diagramm den magnetischen Kopp­ lungsfluß, der in den Leiterwicklungen zum Erzeugen der Schwebekraft in Fig. 2a induziert wird,

Fig. 2c in einem Diagramm die durch den Magnet­ fluß in Fig. 2b entwickelte Spannung,

Fig. 2d in einem Diagramm den durch die Spannung in Fig. 2c erzeugten Strom,

Fig. 2e eine schematische Schnittansicht der Richtung des Stromes, der zwischen der supraleitenden Wicklung am Fahrzeug und der Leiterwicklung zum Erzeugen der Schwerkraft am Boden bei der in Fig. 1 dargestellten Schwebebahn induziert wird,

Fig. 3 schematisch die Beziehung zwischen der Laufgeschwindigkeit und dem induzierten Strom der Magnetschwebebahn vom Induk­ tions-Repulsions-Typ,

Fig. 4 das Schaltbild der elektrischen Verdrah­ tung der supraleitenden Wicklung am Fahr­ zeug und der Leiterwicklung zum Führen und zum Vortrieb am Boden bei der in Fig. 1 dargestellten Schwebebahn,

Fig. 5 in einer Schnittansicht eine bekannte An­ ordnung und elektrische Verdrahtung der supraleitenden Wicklung am Fahrzeug und der Leiterwicklung am Boden, die so aus­ gelegt sind, daß der Laufwiderstand eines magnetisch schwebend gehaltenen Fahrzeuges vom Induktions-Repulsions-Typ verringert wird,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht eines Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Schwebe­ bahn,

Fig. 7 in einem Schaltbild die elektrische Ver­ drahtung des Leiters zum Erzeugen der Schwebekraft bei der in Fig. 6 dargestell­ ten Bahn und die Richtung, in der ein darin induzierter Strom fließt,

Fig. 8 das Schaltbild eines Beispiels des Lei­ ters zum Erzeugen der Schwebekraft, der gleichzeitig zum schwebenden Halten und zum Vortrieb für die in Fig. 6 dargestell­ te Bahn dient, und

Fig. 9 in einem Schaltbild die Richtung, in der der Vortriebsstrom des Leiters fließt, der gleichzeitig zum schwebenden Halten sowie zum Vortrieb bei dem in Fig. 8 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel dient.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten herkömmlichen Mag­ netschwebebahn vom Induktions-Repulsions-Typ wird die das Fahr­ zeug schwebend haltende Kraft durch die Leiterwicklungen 3, die auf dem Boden verlegt sind, und die Anordnung von supra­ leitenden Wicklungen am Fahrzeug erzeugt, so daß ein großer Strom in den Leiterwicklungen 3 zum Erzeugen der Schwebekraft induziert werden muß und die Möglichkeit der Herabsetzung des Laufwiderstandes begrenzt ist. Von den Leiterwicklungen 3 wird dabei eine instabile Federkraft in seitlicher Richtung erzeugt, so daß es notwendig ist, eine die instabile Federkraft über­ windende stabile Federkraft mit Hilfe von Leiterwicklungen zu erzeugen, die sowohl für den Vortrieb als auch für die Führung dienen.

Der in Fig. 5 dargestellte Aufbau ist bereits als eine Möglich­ keit der Verringerung des Laufwiderstandes des Fahrzeuges vor­ geschlagen worden.

In Fig. 5 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauelemente wie in den Fig. 1 bis 4 vorgesehen. Auf beiden Seiten des Fahr­ gestells 1 des Fahrzeuges V sind supraleitende Wicklungen 9 und 9′ vorgesehen, die horizontal und seitlich symmetrisch be­ züglich der Mitte des Fahrgestelles 1 verlaufen. Auf den Gleis­ flächen über und unter den leitenden Wicklungen 9 und 9′ sind gleichfalls horizontale Leiterwicklungen 81, 82, 81′ und 82′ mit gleichen Abmessungen angeordnet, die jeweils Null-Fluß ge­ schaltet sind. Die in dieser Weise gebildeten Leiter 8 zum Erzeugen einer Schwebekraft sind fortlaufend in bestimmten regelmäßigen Abständen entlang des Gleises 5 verlegt.

Bei einer derartigen Anordnung wird die Schwebekraft durch die Leiter 81, 82 und 81′, 82′ erzeugt. Wenn die supraleitenden Wick­ lungen 9 und 9′ auf mittlerer Höhe zwischen den Leitern 81 und 82 und 81′ und 82′ angeordnet sind, wird der magnetische Kopplungsfluß im Leiter 8 zum Erzeugen der Schwebekraft gleich Null sein und wird auch der magnetische Laufwiderstand gleich Null sein. Wenn die supraleitenden Wicklungen 9 und 9′ am Fahrzeug nach oben oder nach unten versetzt werden, dann wird eine Kraft auftreten, die so wirkt, daß sie diese Wick­ lungen wieder auf die mittlere Höhe zurückführt. Wenn bei ei­ ner derartigen Anordnung jedoch die supraleitenden Wicklungen 9 und 9′ in seitlicher Richtung verschoben werden, werden die Leiterwicklungen 8 und 8′ auf der rechten und der linken Sei­ te des Fahrgestelles 1 eine instabile Kraft in einer Richtung erzeugen, in der die Versetzung zunimmt. Die in Fig. 5 darge­ stellte Anordnung kann somit nur dann benutzt werden, wenn sie so abgewandelt wird, daß zusätzlich ein separater Führungsme­ chanismus vorgesehen ist. Sie ist daher hinsichtlich der konstruktiven Kompliziertheit des Fahrzeuges und des Gleises nachteilig.

Im folgenden wird anhand der Fig. 6 und 7 ein besonders bevor­ zugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das diese Nachteile vermeidet.

In Fig. 6 und 7 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauele­ mente wie in Fig. 1 bis 4 verwandt. Supraleitende Wicklungen 2 und 2′ sind vertikal an beiden Seiten des Fahrgestells 1 des Fahrzeuges angebracht. Leiterwicklungen 10 sowohl zum Führen als auch zum Vortrieb sind vertikal an den Innenflächen der Wände des Gleises 5 an Stellen angebracht, die den supralei­ tenden Wicklungen 2 gegenüberliegen. Den supraleitenden Wick­ lungen 2 und 2′ gegenüber und über den Führungs- und Vortriebs­ leiterwicklungen 10 und 10′ sind vertikal Schwebeleiter 11 angebracht. Die Schwebeleiter 11 bestehen jeweils aus einer Leiterwicklung 12 und einer Leiterwicklung 13 mit gleicher Form und Größe, die symmetrisch über und unter einer horizon­ talen Linie angeordnet sind, die durch die Mitte der Leiter­ wicklungen 10 und 10′ geht, und die Null-Fluß-geschaltet sind, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Wenn sich das Fahrzeug V lang­ sam auf den Rädern 6 bewegt, sind die Wicklungen so angeord­ net, daß der vertikale Mittelpunkt der supraleitenden Wicklun­ gen 2 und 2′, der vertikale Mittelpunkt der Schwebeleiter 11 und 11′ und der vertikale Mittelpunkt der Vortriebs- und Füh­ rungsleiter 10 und 10′ auf dieser horizontalen Linie liegen. Die Leiterwicklungen 12 und 13 und 12′ und 13′ sind vertikal symmetrisch um den vertikalen Mittelpunkt der Schwebeleiter 11 und 11′ herum angeordnet.

Wenn bei einer derartigen Anordnung der vertikale Mittelpunkt der supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ und der vertikale Mit­ telpunkt der Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ die gleiche Höhe haben, d.h. mit anderen Worten, wenn die Laufgeschwindigkeit des Fahrzuges niedrig ist, dann haben die oberen und unteren Leiterwicklungen 12 und 12′ sowie 13 und 13′ der Schwebeleiter 11 und 11′ gleichfalls eine symmetrische Lage um den vertikalen Mittelpunkt auf gleicher Höhe.

Der in den Schwebeleitern 11 und 11′ entwickelte magnetische Netto-Kopplungsfluß ist somit gleich Null, und auch der Strom ist gleich Null, was bedeutet, daß der magnetische Laufwiderstand gleich Null ist. Wenn das Fahrzeug V im schwe­ benden Zustand mit hochgezogenen Rädern läuft, dann liegt der vertikale Mittelpunkt der supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ etwas unter dem vertikalen Mittelpunkt der Leiterwicklun­ gen 10 und 10′ und bewirken die supraleitenden Wicklungen 2 und 2′, daß Ströme in entgegengesetzten Richtungen in den Schwebeleiterwicklungen 12 und 12′ sowie 13 und 13′ induziert werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wodurch sich eine Schwebekraft entwickelt. Da jedoch die Schwebeleiterwicklun­ gen 12 und 13 sowie 12′ und 13′ Null-Fluß-geschaltet sind, ist der magnetische Laufwiderstand reduziert.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Schwebeleiter 11 und 11′ vertikal den supraleitenden Wicklungen sowie den Vor­ triebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ gegenüber an­ geordnet. Das hat zur Folge, daß sich im Gegensatz zu der be­ kannten Vorrichtung, die in Fig. 5 dargestellt ist, eine stabi­ le Federkraft in seitlicher Richtung entwickelt. Die seitli­ che Federkraft von den Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ kann klein gehalten werden. Somit kann der Abstand zwischen den supraleitenden Wicklungen 2 und 2′ am Fahrge­ stell 1 und den Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ groß gemacht werden, was es erlaubt, die Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ und die Schwebeleiter 11 und 11′ nebeneinander anzuordnen, wie es in Fig. 6 darge­ stellt ist. Es besteht daher keine Notwendigkeit, Leiterwick­ lungen am Boden des Gleises zu verlegen, so daß bezüglich des Spielraums des Fahrgestellbodens über dem Boden des Gleises keinerlei Beschränkungen bestehen, was für die Herstellung des Fahrzeuges ein beträchtlicher Vorteil ist.

Was die Funktion der Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ in Fig. 6 anbetrifft, so arbeiten diese auf dem gleichen Prinzip des Vortriebs und der Führung, wie die ent­ sprechenden Wicklungen bei dem in Fig. 1 dargestellten bekann­ ten System.

Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel kann somit der Laufwiderstand des Fahrzeuges herabgesetzt werden. Dadurch ist der Energieverbrauch erheblich geringer, vergli­ chen mit dem herkömmlichen magnetischen Schwebefahrzeug vom Induktions- und Repulsions-Typ und kann der Aufbau des Fahr­ zeuges und des Gleises vereinfacht werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Null-Fluß-Kabel 14 vorgesehen, das die rechten und linken Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ verbindet und mit der Energiequelle für den Vortrieb verbunden sein sollte, so daß die Leiterwicklungen 10 und 10′ so ausgebildet sein müssen, daß sie eine hohe Spannung aushalten.

Um es möglich zu machen, ein Niederspannungs-Null-Fluß-Kabel verwenden, kann eine getrennte Anordnung der Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen in Betracht gezogen werden, was je­ doch die Anzahl der Leiterwicklungen erhöhen würde, die be­ nötigt werden, und den Aufbau kompliziert.

Fig. 8 und 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, das diese Schwierigkeiten bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel beseitigt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Leiter 11, die den Schwebeleitern in Fig. 6 und 7 entsprechen, mit der Ener­ giequelle 15 für die Vortriebsenergie über eine Versorgungs­ leitung 15 a verbunden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Fig. 8 zeigt die Auslegung der Leiterwicklung 10 und des Leiters 11 für eine Seitenwand des Gleises 5 in Fig. 6. Für die andere Seitenwand sind die Leiterwicklung 10′ und der Leiter 11′, symmetrisch ausgelegt. In Fig. 8 ist eine Drei-Phasen- oder Mehrphasen-Vortriebsenergiequelle 15 nicht mit der Leiter­ wicklung 10, sondern mit dem Leiter 11 verbunden. Wenn eine Drei-Phasen-Energiequelle benutzt wird, sind die jeweiligen Phasen der Energiequelle mit jedem dritten Leiter 11 verbunden.

Selbst wenn die Leiter 11 elektrisch so geschaltet sind, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, dann wird die Schwebefunktion genau in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 6 und 7 erfüllt und kann das Fahrzeug im schwebenden Zustand mit einem magnetisch kleinen Laufwiderstand laufen. In diesem Fall werden induzierte Schwebeströme in den Schleifenleitern 11 in Richtungen fließen, die durch Pfeile in Fig. 7 darge­ stellt sind und in den oberen und unteren Leiterwicklungen 12 und 13 entgegengesetzte Richtungen sind, wodurch eine Schwebekraft erzeugt wird. Darüber hinaus fließt der Vor­ triebsstrom durch die Wicklungen 11 und 12 von der Energie­ quelle 15, wobei in der in Fig. 9 dargestellten Weise die Richtung des Stromflusses für die oberen und unteren Leiter­ wicklungen 12 und 13 die gleiche ist, wodurch eine Vortriebs­ kraft in Laufrichtung des Fahrzeuges erzeugt wird. Das heißt mit anderen Worten, daß der Leiter 11 alleine gleichzeitig sowohl für den Vortrieb als auch für die Erzeugung der Schwe­ bekraft dienen kann und ein Vortriebsschwebeleiter ist. Bei dieser Anordnung besteht keine Notwendigkeit, die Leiterwick­ lungen 10 und 10′, die bei diesem Ausführungsbeispiel nur Führungsleiterwicklungen sind, mit der Energiequelle für den Vortrieb zu verbinden, so daß ein Niederspannungs-Null-Fluß- Kabel 14 und Niederspannungsleiterwicklungen 10 und 10′ für diesen Zweck ausreichen.

Die durch die erfindungsgemäße Ausbildung erzielten Wirkungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Bei einer herkömmlichen Magnetschwebebahn vom Induk­ tions-Repulsions-Typ sind die Leiterwicklungen zum Erzeugen der Schwebekraft in der in Fig. 1 dargestellten Weise horizon­ tal am Gleisboden verlegt, während supraleitende Wicklungen vertikal an beiden Seiten des Fahrgestells 1 angebracht sind. Bei einer derartigen Ausbildung muß ein großer induzierter Strom durch die Schwebeleiterwicklungen 3 und 3′ fließen, was der Möglichkeit der Verringerung des Laufwiderstandes Grenzen setzt. Darüber hinaus besteht die Schwierigkeit einer insta­ bilen Federkraft in seitlicher Richtung, die von den Schwebe­ leiterwicklungen 3 und 3′ entwickelt wird. Bei der erfin­ dungsgemäßen Ausbildung, bei der Schwebeleiter 11 vorgesehen sind, wie es beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist, wird jedoch der magnetische Laufwiderstand während des Laufes des Fahrzeuges mit niedriger Geschwindigkeit auf seinen Rädern gleich Null und kann selbst während des Laufes des Fahrzeuges im schwebenden Zustand der magnetische Laufwiderstand so klein wie möglich gemacht werden, was den Energieverbrauch für den Lauf des Fahrzeuges, verglichen mit der herkömmlichen Magnet­ schwebebahn vom Induktions-Repulsions-Typ stark herabsetzt. Da darüber hinaus eine seitliche stabile Federkraft gleich­ zeitig vom Schwebeleiter 11 entwickelt wird, tritt kein Nach­ teil aufgrund einer seitlich instabilen Federkraft auf, wie es bei der herkömmlichen Magnetschwebebahn vom Induktions- Repulsions-Typ ist. Folglich kann die seitliche Federkraft, die von den Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen 10 und 10′ entwickelt wird, verringert werden.

2. Gemäß der Erfindung ist es nicht notwendig, Leiterwick­ lungen auf dem Gleisboden vorzusehen, so daß nicht auf eine genaue Auslegung dieser Wicklungen zum Zeitpunkt der Herstel­ lung geachtet werden muß, und somit der Zwischenraum zwischen dem Fahrgestellboden und dem Gleisboden keinerlei Beschränkun­ gen ausgesetzt ist, was den Aufbau stark vereinfacht.

3. Durch die Verbindung der Vortriebsenergiequelle mit dem Schwebeleiter 11 wird es möglich, den Schwebeleiter 11, der normalerweise nur zum Entwickeln der Schwebekraft dient, gleichzeitig sowohl für den Vortrieb als auch für die Ent­ wicklung der Schwebekraft auszubilden. Dadurch wird die Not­ wendigkeit vermieden, die Vortriebsenergiequelle mit den Lei­ terwicklungen 10 und 10′ zu verbinden, die nun nur noch als Führungswicklungen dienen, so daß folglich ein Niederspan­ nungs-Null-Fluß-Kabel 14 und Niederspannungsleiterwicklungen als Führungswicklungen 10 und 10′ verwandt werden können. Das Null-Fluß-Kabel kann in das Gleis 5 eingebettet werden. Alle Überlegungen hinsichtlich der Auslegung und der Konstruktion, die bei einer herkömmlichen Magnetschwebebahn vom Induktions- Repulsions-Typ angestellt werden müssen, damit das Null-Fluß- Kabel eine hohe Spannung aushält, sind somit unnötig.

Claims (2)

1. Schwebe-Vortriebs-Mechanismus für eine Magnetschwebebahn vom Induktions-Repulsions-Typ, mit einem Fahrzeug mit Fahrgestell und einem Gleis mit U-förmigem Querschnitt, zwischen dessen gegenüberliegenden beabstandeten Wänden das Fahrgestell läuft, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von vertikal angeordneten supraleitenden Wicklungen auf beiden Seiten des Fahrgestells in regel­ mäßigen Abständen in Laufrichtung des Fahrzeuges,
Vortriebs-Führungswicklungen, die an den Innenflächen der Wände des Gleises in regelmäßigen Abständen in Laufrich­ tung des Fahrzeuges und den entsprechenden supraleitenden Wicklungen gegenüber verlegt sind,
eine Vortriebs-Energiequelle,
wobei die Vortriebs-Führungsleiterwicklungen, die einan­ der auf den gegenüberliegenden Seiten des Gleises gegen­ überliegen, Null-Fluß-verbunden und an die Vortriebs- Energiequelle angeschlossen sind, und
obere und untere Schwebeleiter neben den Vortriebs- und Führungsleiterwicklungen und den supraleitenden Wicklungen gegenüber, wobei die oberen und unteren Wicklungen symme­ trisch über und unter einer horizontalen Linie durch die Mitte der Vortriebs- und Führungswicklungen jeweils ange­ ordnet sind und die oberen und unteren Leiterwicklungen in einem geschlossenen Schaltkreis Null-Fluß-verbunden sind.

2. Schwebe-Vortriebs-Mechanismus für eine Magnetschwebebahn vom Induktions-Repulsions-Typ, mit einem Fahrzeug mit Fahrgestell und einem Gleis mit U-förmigem Querschnitt, zwischen dessen gegenüberliegenden beabstandeten Wänden das Fahrgestell läuft, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von vertikal angeordneten supraleitenden Wicklungen auf beiden Seiten des Fahrgestells in regel­ mäßigen Abständen in Laufrichtung des Fahrzeugs,
Führungswicklungen, die an den Innenflächen der Wände des Gleises in regelmäßigen Abständen in Laufrichtung des Fahrzeuges und den entsprechenden supraleitenden Wicklun­ gen gegenüber angeordnet sind, wobei die Führungsleiter­ wicklungen, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Gleises einander gegenüberliegen, Null-Fluß-verbunden sind,
eine Vortriebsenergiequelle, und
obere und untere Vortriebs- und Schwebeleiterwicklungen neben den Führungsleiterwicklungen und den supraleiten­ den Wicklungen gegenüber, wobei die oberen und unteren Vortriebs- und Schwebeleiterwicklungen symmetrisch über und unter einer horizontalen Linie durch die Mitte der Führungswicklungen jeweils angeordnet sind und die oberen und unteren Vortriebs- und Schwebeleiterwicklungen in ei­ nem geschlossenen Schaltkreis Null-Fluß-verbunden und weiterhin an die Energiequelle angeschlossen sind, damit darin in die gleiche Richtung ein Strom für den Vor­ trieb fließt.