DE3914093A1 - Magnetbahn auf trassen und bahnschienen herkoemmlicher art - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Magnetbahn auf Bahnschie­ nen mit umgerüsteten Trassen herkömmlicher Art. Es können Peroma­ gnete sowie auch Elektromagnete Verwendung finden. Die Magnete wer­ den an der Magnetbahn so befestigt, daß sie seitlich des Bahnschie­ nenkopfes zum Tragen kommen und so die Magnetbahn auf Schienenhöhe hochhalten.

Der seitliche Abstand zwischen Peromagneten und Bahnschienen wird durch Aluminiumleisten, die seitlich der Bahnschienen ange­ bracht sind, von Peromagneten beim Fahren mit überstrichen. Dadurch wird eine abstoßende magnetische Kraft erzeugt, die für den Luft­ spalt zwischen Peromagnet und Bahnschiene sorgt. Im Stehen und beim Anfahren der Magnetbahn gewährleisten einziehbare Rollen oder Gleitschuhe den vorgegebenen Seitenabstand.

Eine weitere Möglichkeit eröffent die Erfindung in der Weise, daß ein verschiebbarer Eisenring das Peromagnet umgibt, der die magne­ tischen Kräfte steuert. In diesem Fall werden die Aluminium­ schienen nicht benötigt.

Beim Elektromagnet entfallen ebenfalls die Aluminiumleisten an den Bahnschienen, ein Magnetstromleiter übernimmt die Aufgabe der Einhaltung des Seitenspiels. Es kann auch eine gemischte Bauweise, Elektromagnet und Peromagnet zum erwünschten Erfolg führen, wobei die Elektromagnete als Führmagnete mit Magnetstromtellern ausge­ rüstet, für den notwendigen Seitenabstand sorgen.

Bekannt sind Magnetbahnen mit elektrischen Trag- und Führmagneten die mit Magnetstromstellern ausgerüstet und an der Unterseite der Schienenkonstruktion auf Anzug reagieren. Der Abstand zwi­ schen Magnet und Schiene wird elektronisch gesteuert.

Eine weitere Version ist, Magnete werden über Aluminiumschie­ nen geführt, dadurch wird beim Fahren eine abhebende Wirkung erzielt. Auch Supralmagnete finden im Magnetbahnbau Verwendung.

Dabei ist zu beachten, daß Trassen die für derzeitige Magnet­ bahnen benötigt werden, einen sehr hohen Kostenaufwand aufweisen. Da die Magnetbahn auf Anzug reagieren und dazu die Unterseite der Schienenkonstruktion benützen, muß ein hoher Freiraum geschaffen werden, damit die Schwebegestelle und die Elektromagnete der Magnet­ bahn aufgenommen werden können. Auch das Gewicht der Schwebegestelle und das der Wicklung der Elektromagnete tragen bei, die Schienenkon­ struktion und die Magnetbahn massiver zu gestalten. Außerdem wird der Luftwiderstand durch die hohen Schwebegestelle dieser Magnet­ bahn beim Fahren ungünstig beeinflußt.

Bei dem weiter ausgeführten Aufbau der Magnetbahnen mit Aluminium­ schienen muß ein komplettes einziehbares Fahrwerk mit Antrieb vor­ handen sein um die Fahrgeschwindigkeit zu erreichen, die die ab­ stoßenden magnetischen Kräfte zwischen Magnet und Aluminiumschiene hervorrufen. Dies bedeutet wiederum höhere Erstellungskosten und Gewichtsaufwand.

Magnetbahnen die mit Supralmagnete fahren, benötigen flüssiges Helium zum Tiefkühlen der Supralmagnete und müssen mit den selben aufgetankt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetbahn der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein im Trassen- und Magnetbahnbau leichtes, unkompliziertes, billiges, umweltfreund­ liches, im Energieverbrauch sparsames, geräuscharmes und erschüt­ terungsfreies Gefährt erstellt wird, das auf herkömmlichen Bahn­ schienen mit umgerüsteten Trassen ohne mechanische Reibung berüh­ rungslos schwebt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Um einer solchen Magnetbahn das Seitenspiel zwischen Peromagneten und Bahnschiene zu gewährleisten, müssen die Peromagnete auch die Aluminiumleisten beim Fahren überstreichen, damit eine seitlich abstoßende magnetische Energie erzeugt und so verhindert wird, daß Peromagnet und Bahnschiene sich zu nahe kommen. Der seitliche Abstand, im Stehen oder beim Anfahren der Magnetbahn, die noch nicht die Geschwindigkeit hat, um die nötige magnetische Energie zwischen Aluminiumleiste und Peromagnet zum seitlichen Abstoßen zu erzeugen, wird durch einziehbare Rollen oder Gleitschuhe her­ gestellt.

Werden elektrische Führmagnete verwendet, treten an Stelle der Aluminiumleisten Magnetstromteller, die bei der Magnetbahn für einen genauen seitlichen Abstand zwischen Bahnschiene und Magneten sorgen.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist, die Peromagnete werden von einem Eisenring lose umschlossen, der sich durch die magne­ tischen Kräfte zur Magnetmitte des Peromagneten begibt und durch Verschiebung nach außen die magnetische Anziehungskraft verändert. Diese Art von Peromagneten können als seitliche Führ- und Tragma­ gnete sowie auch als Führ- und Tragmagnete einer Schienenkonstruk­ tion derzeitiger Magnetbahnen Verwendung finden.

Das Prinzip Magnet-Schiene, in verschiedenartigen Formen und Größen findet Verwendung bei Schienenfahrzeugen, Förderbändern, Hägebah­ nen, Maschinen und überall dort, wo geradlinige oder gekrümmte Streckenbewegungen ausgeführt werden, die mit wenig Reibung und Abnützung auskommen sollen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß herkömmliche Trassen zum Magnetbahnbetrieb umgerüstet werden können. Dies geschieht durch Anbringen der Aluminiumleisten und Reaktionsschienen, die für die Verwendung von Lineargeneratoren oder Langstatormotoren gebraucht werden. Magnetbahn mit Peroma­ gneten benötigen zum Hochschalten des Fahrzeuges keinerlei elektri­ sche Energie. Sie hat keine mechanische Reibung, dadurch auch keine Abnützung der Schienen. Die Magnetbahn braucht nicht ange­ hoben oder abgestellt werden. Bei plötzlichem Stromausfall bleibt die Magnetbahn mit Peromagneten in der Schwebe und somit entfällt das abrupte Abstoppen beim Aufsetzen in voller Fahrt. Das Abbremsen der Geschwindigkeit kann dann mechanisch langsam erfolgen. Auch das Entgleisen wird durch den Anzug der Magnete erschwert, denn mit der selben Kraft mit der die Magnetbahn hochgehoben wird, zie­ hen die magnetischen Kräfte bei weiteren Hochheben zur Bahnschiene zurück.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Querschnitt durch den Unterbau einer Magnet­ bahn mit peromagnetischen Stabmagneten, separat liegenden Aluminiumleisten und Linearmotor mit ein­ seitiger Kammwicklung,

Fig. 2 eine Schieneneinheit im Schnitt mit zweiseitig wirkenden hufeisenförmigen Peromagneten und beiderseits angebrachten Aluminiumleisten an den Bahnschienen,

Fig. 3 im Schnitt den einseitigen Aufbau einer Bahnschiene mit einem einseitig angebrachten hufeisenförmigen Pero­ magneten und einer Aluminiumleiste,

Fig. 4 eine Bahnschiene im Schnitt mit doppelseitigen Kammagneten und zwei Aluminiumleisten,

Fig. 5 eine doppelseitige Kammschiene für zweiseitig angrei­ fende Elektromagnete,

Fig. 6 den Querschnitt durch den Unterbau einer Magnetbahn mit peromagnetischem verstellbaren Stabmagneten als Trag- und Führmagnete,

Fig. 7 in Perspektive ein Stabmagnet mit verstellbarem Eisen­ ring.

Ein Bahnschienenpaar nach herkömmlicher Form wird mit einer- oder doppelseitigen Aluminiumleisten 8 so ausgestattet, daß die Abgrenzung des Schienenkopfes 7 und der Aluminiumleisten 8 eine gemeinsame seitliche Abschlußfläche bilden. Auf diese aus Stahl und Aluminium zusammengesetzte Schiene wird durch die an der Ma­ gnetbahn befestigten Peromagnete 2 bis 5 die seitlich der Bahn­ schienen zu liegen kommen, die Magnetbahn durch die Anziehungs­ kraft der Peromagnete 2 bis 5 auf Schienenhöhe hochgehalten.

Die Peromagnete 2 bis 5 müssen in ihrer maßlichen Stärke so groß gehalten werden, daß sie den Bahnschienenkopf 7 und die Aluminiumleiste 8 beim Fahren überstreichen. Der seitliche Ab­ stand zwischen Bahnschiene 1 und 9 und Peromagnet 2 bis 5 wird durch die abstoßende Kraft zwischen Peromagnet 2 bis 5 und Alu­ miniumleiste 8 und 18 beim Fahren erreicht. Im Stehen und beim Anfahren werden einziehbare Rollen oder Gleitschuhe benötigt, die den gewünschten Seitenabstand aufrecht erhalten. Da die An­ ziehungskraft aller Magnete immer paarweise beiderseits der Bahn­ schienenköpfe 7, angreift und bei gleichem Abstand sich die ma­ gnetische Seitenkraft aufhebt, ist nur mit geringer Ausgleichskraft an den Aluminiumleisten und Rollen oder Gleitschuhen zu rechnen. Dennoch müssen die Seitenkräfte groß gehalten werden, um bei Kur­ venfahrten oder Seitenwind den Seitenabstand zu garantieren.

Bei Verwendung von elektrischen Trag-Führmagneten 6 fallen die Aluminiumleisten 8 und 18 an den Bahnschienen 10 weg. Ein Magnet­ stromsteller sorgt für den vorgegebenen Seitenabstand zwischen Elektromagnet und Bahnschiene. Nach den Erfordernissen können Magnete und Schienen mit verschiedenartigen Formen und Größen Verwendung finden. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, sind Stabma­ gnete 2 eingesetzt, die beiderseits mit ihren magnetischen Kräften fungieren. Die eine Seite greift auf den Bahnschienenkopf 7 an, während die andere Seite die Aluminiumleisten 18 beim Fahren bestreicht. Dieser Vorschlag ist für Fahrzeuge und Maschinen gedacht, denen wenig Platz zur Verfügung steht.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Hufeisenmagnete 3 die beider­ seits der Bahnschienen 1 angreifen und dabei Bahnschienen 1 und Aluminiumleisten 8 bestreichen. Der Vorteil dieser Bauart ist, die Aluminiumleisten 8 liegen kompakt unterhalb des Bahnschienen­ kopfes 7. Bei Bedarf können auch Schienen und Schienenköpfe 7 erhöht werden. Die einseitige Nutzung der Bahnschiene mit einer Aluminiumleiste 8 zeigt das Hufeisenmagnet 4.

Eine besonders stabile Ausführung mit guter Höhenführung wie sie im Hochgeschwindigkeitsbereich der Magnetbahn und des Maschinenbaus erforderlich ist, wird durch Peromagnetkamm 5 mit den Zwischenlagen 13 die aus nichtmagnetischem Materialien bestehen und der Kammschiene 9 erreicht. Ebenso verhält sich der Elektromagnet 6 mit der Kammschiene 10. Bei sehr engen seitlichem Luftspalt können Blechpakete zwischen den Stabmagneten angebracht werden, deren magnetischen Kräfte die Magnetbahn auf Höhe der Kammschiene hält. Das Magnetfeld intensiviert sich und die Stabilität wird nochmals erhöht. Weitere Konstruktionen die hauptsächlich bei Förderbändern Anwendung finden: Peromagnete irgend welcher Art, so breit wie die aus Flacheisen bestehenden Laufschienen werden seitlich von Peromagneten angezogen und die Wagen der Förderbänder auf Laufschienenhöhe hochgehalten. Durch kleine nichttragende Rollen wird der seitliche Abstand zwischen Peromagnet und Laufschiene hergestellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Peromagnet 14 mit einem verschiebbaren Eisenring 15, der das Peromagnet 14 lose um­ schließt. Durch die magnetische Kraft des Peromagneten 14 stellt sich der Eisenring 15 von selbst in die Mitte des Peromagneten 14. Wird der Eisenring 15 zu einem der Enden der Peromagneten 14 ge­ drückt, so verliert das Peromagnet 14 an diesem Ende nahezu die gesamte magnetische Kraft, so daß eine Steuerung mit Peromagneten möglich wird. Durch einen Magnetringversteller 16 wird dies in die Wege geleitet. Dieser Magnetringversteller 16 kann elektro­ mechanisch, pneumatisch oder hydraulischer Art sein. Kommen die Peromagneten 14 an einer Seite der Bahnschiene 1 zu nahe, so bewegt der Magnetringversteller 16 den Eisenring 15 zu dem Ende des Pero­ magnetes an der die Bahnschiene 1 einen zu engen Luftspalt auf­ weist, dadurch verliert das Peromagnet 14 an diesem Ende magne­ tische Energie, während das gegenüberliegende Peromagnet 14 mit voller Kraft das vorgegebene Seitenspiel wieder herstellt. Der Magnetringversteller 16 der weiten Seite des Luftspaltes bleibt in Ruhestellung.

Der Antrieb bei Schienenfahrzeugen erfolgt durch Lineargenerato­ ren 11 mit Reaktionsschiene 12 oder Langstatormotoren. Auch Tur­ binen kann man zum Antrieb benützen. Die Stromzuführung fällt in diesem Falle fort. Bei Maschinen gradliniger oder gekrümmter Streckenbewegung findet der Lineargenerator 11 ebenfalls Ver­ wendung. Auch Förderbänder bedienen sich dieser Antriebsart. Flexible Antriebsmethoden wie zum Beispiel Ketten oder Seile kom­ men ebenfalls zum Einsatz.

Claims (6)

1. Magnetbahn auf Bahnschienen mit umgerüsteten Trassen her­ kömmlicher Art, können mit Elektro- aber auch mit Pero­ magneten betrieben werden. Magnetische Kräfte, die seitlich des Bahnschienenkopfes angreifen und so die Magnetbahn auf Schienenhöhe hochhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand vom Peromagnet zur Bahnschiene durch die abstoßende Eigenschaft zwischen Magnet und Aluminiumleiste beim Fahren hervorgerufen wird.

2. Magnetbahn auf Bahnschienen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der seitliche Abstand zwischen Bahnschienen und Peromagneten beim Stehen oder Anfahren der Magnetbahn durch einziehbare Rollen oder Gleitschuhe gewährleistet wird.

3. Magnetbahn auf Bahnschienen nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß verschiedenartige Peromagnete zum Anheben der Magnetbahn angwendet werden.

4. Magnetbahn auf Bahnschienen nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch anders geartete Schienen zum Einsatz ge­ langen können.

5. Magnetbahn auf Bahnschienen nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Eisenring das Peromagnet umschließt und durch Verschiebung des Eisenringes an das jeweiige Ende die peromagnetischen Kräfte gesteuert werden.

6. Magnetbahn auf Bahnschienen nach jeden vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß auch Elektromagnete als seitliche Tragmagnete und mit Magnetstromstellern versehen als Führma­ gnete Verwendung finden.