DE643316C

DE643316C - Suspension railway with wheelless vehicles that are guided floating along iron rails by means of magnetic fields

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Publication number: DE643316C
Application number: DEK130005D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN KEMPER DIPL ING
Current assignee: HERMANN KEMPER DIPL ING
Priority date: 1934-08-11
Filing date: 1934-08-11
Publication date: 1937-04-05

Description

ÖiblioiiieekÖiblioiiieek

Bur. Ind. Eigen domBur. Ind. Own dom

15 MSI i33715 MSI i337

AUSGEGEBEN AIYI
δ. APRIL 1937ISSUE AIYI
δ. APRIL 1937

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M643316
KLASSE 20 k GRUPPE 3 M 643316
CLASS 20 k GROUP 3

K rinönj; // jv^:: K rinönj; // ^jv:

Tilg der F>ehii''.iitmachinii[ über die Urteil mti; des j\itents: iii. MärzTilg der F> ehii ''. Iitmachinii [on the judgment mti; des j \ itent: iii. March

3)ipl.-3ng. Hermann Kemper in Nortrup3) ipl.-3ng. Hermann Kemper in Nortrup

Schwebebahn mit räderlosen Fahrzeugen, die an eisernen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang geführt werdenSuspension railway with wheelless vehicles attached to iron rails be guided along in a floating manner by means of magnetic fields

I'au-ntiert im Deutschen Reiche vom ι I.August 1Q34 abI'au-ntiert in the German Empire from August 1st, 1Q34

Die Erfindung löst die Aufgabe, Körper mit Hilfe elektromagnetischer Kräfte entgegen der Erdschwerkraft in der Schwelle zu halten. Sie bringt weiter unter Anwendung j der gefundenen Lösung die Grundlagen für (in neuartiges Verkehrsmittel, die Schwebebahn. Die Schwebebahn ist eine Schienenbahn für Menschen- und Güterbeförderung, bei der die räderlosen Fahrzeuge eisernenThe invention solves the problem of counteracting bodies with the help of electromagnetic forces to keep the earth's gravity in the threshold. It further brings the foundations for using the solution found (In a new type of means of transport, the suspension railway. The suspension railway is a railroad for the transport of people and goods, in which the wheelless vehicles are iron

ίο Schienen entlang schwebend geführt werden. Es ist schon früher versucht worden, die Aufgaben zu lösen, die eine Schwebebahn stellt. Einmal sollten bei den bisher bekannten Anordnungen dazu die abstoßenden Kräfte dienen, die zwischen einem Elektromagnet und elektrischen Leitern auftreten, wenn das Feld des Magnets Änderungen unterworfen wird und dann Ströme in den Leitern erregt. Zum anderenmal sollten, genau wie bei der Erlindung, die magnetischen Zugkräfte zwischen Elektromagneten und eisernen Schienen benutzt werden. Die zum Schweben er-Iorderliche Stromregelung sollte bei der letztgenannten bekannten Anordnung erreicht worden durch Vorrichtungen, die. beeinflußt vom Abstand zwischen Fahrzeug und Schiene, mechanisch die Stärke des die Elektromagneten durchlließcuden Stromes verändern. Es ist nicht bekanntgeworden, daß eine Verwirk-Hebung der älteren Erfindungsgedanken auch nur in Versuchen gelungen ist. geschweige denn daß eine Betörderungscinriehtung aut Grund derselben je ausgetiihn worden wäre.ίο suspended along rails. Attempts have been made before to solve the tasks that a suspension railway represents. On the one hand, the repulsive forces should be added to the previously known arrangements serve that occur between an electromagnet and electrical conductors when the field of the magnet is subjected to changes and then currents are excited in the conductors. To the other times, just as in the case of the invention, the magnetic pulling forces should be between Electromagnets and iron rails are used. The one required to float Current regulation should be achieved in the latter known arrangement through devices that. influenced by the distance between the vehicle and the rail, mechanically change the strength of the current passing through the electromagnets. It is has not become known that a forfeiture of the older inventive ideas also has only succeeded in attempts. let alone that a promotion device aut Reason would have ever been exchanged.

Es erscheint dies auch kaum möglich. Der Lösungsversuch, durch Erzeugung magnetisch abstoßender Kräfte größere Fahrzeuge im Schweben zu erhalten, muß an dem dafür er- ■ forderlichen Aufwand scheitern; dieser ist der Natur der Dinge entsprechend um ein Mehrfaches gröber als bei Verwendung magnetisch anziehender Kräfte. Verwendet man hingegen letztere, so erscheint der Gedanke undurchführbar, eine geeignete Stromregelung durch mechanische Vorrichtungen zu erreichen, weil sich hierfür kaum praktisch brauchbare Formen entwickeln lassen dürften, die gleichzeitig eine ausreichende Regelgeschwindigkeit aufweisen. Die Beherrschung der Geschwindigkeit für die Stromregelung ist einwandfrei nur möglich unter Verwendung der erst nach dir Zeit der älteren Erfindungen zur Ausbildung gelangten Mittel der Elcktronentechnik. Körper mit elektromagnetischen Kräften schwebend aufzuhängen, ist trotz des bisherigen Standes der Technik eine in den Kreisen der Technik und der Öffentlichkeit ganz unbeachtete Aufgabe geblieben. Sie wird hier neu autgegriffen. Im vorliegenden Patent und den späteren Zusatzerfindungen werden die Mittel und Wege zu ihrer befriedigenden Lösung und fruchtbringenden Verwertung aufgezeigt. It hardly seems possible either. The attempt at a solution, by generating magnetic repulsive forces to keep larger vehicles in suspension, must be the ■ necessary effort fail; this is in accordance with the nature of things many times over coarser than when using magnetically attractive forces. If, on the other hand, the latter is used, the idea seems impracticable, to achieve a suitable current regulation by mechanical devices, because this hardly practically usable forms should be able to develop, which at the same time have a sufficient control speed exhibit. The mastery of the speed for the current control is flawless only possible using the older inventions for training after you arrived means of electronic electron technology. Suspending bodies floating with electromagnetic forces is despite the previous one State of the art one in the circles of the art and the public completely neglected Task remained. It is re-used here. In the present patent and the later additional inventions the ways and means become their satisfactory ones Solution and fruitful utilization shown.

Die Erfindung geht,, um zu einer Stromstcuerung zu kommen, die das Schweben einwandfrei ermöglicht, von Regelorgancn, Ab- 6g standssteueror^anen, eigener Art aus. Die Ab-The invention goes, to a current control to come, which allows the hovering perfectly, from regulating organs, Ab- 6g state control organs, of their own kind. The Ab-

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star.dssteiierorgane sind mit den S ch'.ve.bewagen tost verbundene Einrichtungen: -ie wcrden nahe Λ·.-η Elektromagneten, deren Stcue-πιπ, sie dienen sullen, gegenüber den Fiihrungsschieiien angebracht. Mechanisch sind -ie unveränderlich, jedoch ändern -k'h ihn elektrischen Eigenschatu η mit der Groi.e ihres Abstandes von den Führungsschienen. Werden solche Organe in Stromkreise eiiig,.*- -ehaltet, so ändert sich deren elektrischer Zustand mit der Änderung ihrer elektrischen j Eigenschaften. Dies laut sich nun mit Hilfe der heutigen Mittel der Elektroiumechnik zu einer genügend trägheitsfreien Steuerung für die Ströme der Schwebewagenmagnete aus- > !lüden.star.dssteiierorgane are with the S ch'.ve.bewagen tost connected devices: -They are near Λ ·.-η electromagnets, whose stcue πιπ, they serve, opposite the guide rails. Mechanically they are unchangeable, but the electrical properties change with the size of their distance from the guide rails. If such organs are kept in electrical circuits, their electrical state changes with the change in their electrical properties. With the help of today's means of electrical engineering, this loudly leads to a sufficiently inertia-free control for the currents of the suspension car magnets.

Die Grundform tier Schwel ei ahn wird näher j erläutert durch die Abb. ι bis J?. die eine ' eiserne Führungsschiene 2 und ein Fahrzeug 3 in ijuerschnitt .Abb. ι >, Seitenansicht ι Abb. ^ j und Draufsicht 'Abb. 31 andeuten, wobei in j der Darstellung bei der letzten Abbildung die Führungsschiene tortgelassen ist. :The basic form tier Schwel ei ahn is explained in more detail by Figs. Ι to J ?. the one 'iron guide rail 2 and a vehicle 3 in ijuerschnitt. Fig. ι>, side view ι Fig. ^ j and top view 'Fig. 31, where in j of the illustration in the last illustration the guide rail is left open. :

In diesen Abbildungen sind Kraftlinien 1 j der Magnetfelder angegeben, die die Zug- ₍ kräne erzeugen, welche das Fahrzeug 3 der i Schwebebahn, den Schwebewagen, entgegen , der Schwerkraft in der Schwebe erhalten in j einem passenden, innerhalb gewisser zuiässi- j ger Grenzen schwankenden Abstand von der oberhalb des Wagens gelegenen Führungsschiene 2. Die Magnetfelder werden von mehreren Elektromagneten 4, 5. ό. - erzeugt, die oben an dem Fahrzeug befestigt und über seine ganze Länge gestreckt sind. Die Pole der Magnete und die fortlaufende eiserne Führungsschiene entsprechen einander in ihren Abmessungen. Eine Unterteilung der magnetischen Kräfte durch Anbringung mehrerer einzelner Elektrornagnete und deren Vertei- j lung auf verschiedenen Stellen des Schwebe- 1 wagens, wie sie in geeigneter Ausführungs- j möglichkeit in Abb. 3. 4. 5. 6. 7 angegeben : ist. ist erforderlich, um jeweils die richtige : Lage des Schwebewagens zu den Führung=- j schienen und ein einwandfreies Schweben :-".! 1 gewahrleisten. Die Stromstärken sind für die > einzelnen Elektromagnet gesondert zu regeln, j wotür später geeignete Wege aufgezeigt werden. In these figures, the lines of force 1, j of the magnetic fields indicated that the tensile _(crane produce, which receive the vehicle 3 of the i monorail, the floating car, against the force of gravity in suspension in j a matching, ger within certain zuiässi- j limits fluctuating distance from the guide rail above the carriage 2. The magnetic fields are generated by several electromagnets 4, 5. ό. - which are attached to the top of the vehicle and stretched over its entire length. The poles of the magnets and the continuous iron guide rail correspond A subdivision of the magnetic forces by attaching several individual electric magnets and distributing them to different points on the hover 1, as shown in a suitable embodiment in Fig. 3. 4. 5. 6. 7 specified: is. is required to each correct: position of the hover car to the guide = - j rails and a perfect hovering: - ". ! 1 ensure. The currents are to be regulated separately for the> individual electromagnets, for which suitable ways will be shown later.

Infolge der schwebenden Aufhängung benötigen die Sehu ebew-agen zur Fortbewegung keine Kader. Es entfallt jede körperliche Iieruhrung zwischen dem Schwebewagen und fl.-ii Fülirungssci'ieiH η. D-x Fahrwiderstand ' der Füllenden Reibung, der bei der Eisen- , balm hin-idulieh Fahrschicnenabnut/ung und ; Energieverbrauch eine erhebliche Rolle spk-it. tallt hier fort. Statt dessen ertordert bei d<-r : ^fio Schwebebahn der Sehwehevorgang elektrisch*. ' E'.e'gk; der Verbrauch hierfür i.-t .[Ih r in- | besondere für hohe Fahrgeschwindigkeit-, η be-' deutend geringer als unter gk-ieheii Uediiigungen der Energieverbraucli der Eisenb.ihn tür ciio ί'berwindung der rollenden Reihung. Aus dieser Sachlage und den I e.-i>nderen andr- : η Grundei-i · schallen (kr Srliv. ci'eb.iii!' <r-.„''■■en sieh Ioigelid'' \\ ■ ■-< ^I, t- In- LecluiiM-hr Fortschritte:As a result of the floating suspension, the Sehu ebew-agen do not need a cadre to move. There is no physical exercise between the hovering vehicle and fl.-ii Fülirungssci'ieiH η. Dx driving resistance 'of the filling friction, which in the iron, balm hin-idulieh Fahrschicnenabnut / ung and; Energy consumption plays a significant role in spk-it. continues here. Instead, at d <-r: ^fi o Schwebebahn, the eye-woe process is electrical *. 'E'.e'gk; the consumption for this i.-t. [your r in- | especially for high driving speed, η significantly less than under gk-ieheii conditions of the energy consumption of Eisenb.ihn door ciio overcoming the rolling series. From this state of affairs and the other other: η Grundei-i - <^ I, t- In- LecluiiM-hr advances:

a) Die I'ahrt auf der .Srlnveliebahn kann voilkninmeii geraubt lilos und stoi.itrei gi^i.ihet werden.a) The trip on the .Srlnveliebahn can voilkninmeii robbed lilos and stoi.itrei gi ^ i.ihet will.

b Die Fahrwiderstände verringern ?ich für hohe Fahrgeschwindigkeiten.b Reduce the driving resistances? i for high travel speeds.

ei Die Abnutzung der Schienen durch das Befahren fällt fort.ei The wear and tear of the rails from the Driving continues.

d Es sind Fahrgeschwindigkeiten errcichlcii". die mehrfach so hoch sind als die, welche m:in bei den Eisenbahnen heute kennt.d There are driving speeds errcichlcii ". which are several times as high as those which m: I know in the railways today.

Abb. 4 und 5 geben Beispiele tür die Ab· Standssteuerorgane. Abb. 4 deutet ein Abstandssteuerorgan an, dessen Kapazität vom Abstand zwischen Schwebewagen 3 und Führungsschiene 2 abhängt. Es besteht aus zwei isoliert am Schwebewagen befestigten Platten •^s. u mit Stromzufuhrungskitungeii. Ersieht- 'AAi schließt sich ein dielektrischer Verschiebungsstroin zwischen den Platten bei geeigneter Formgebung in der Hauptsache über das Metali der Schiene 2. Die Platten bilden 9» «•.'sei einen Kondensator, dessen Kapazität mit geringer werdendem Abstand, zwischen Schwebewagei) und Schiene wachst, umgekehrt sich mindert. In AbIi. 5 ist das Abstandssteuerorgan ein kleinerer, am Schwebewagen 3 befestigter Elektromagnet, bei dem sich die seinen Kern 10 durchsetzenden Kraftlinien in erster Linie über das Eisen der Schiene 2 schließen. Wird solch ein Elektromagnet mit seiner Wicklung 11 in einen Stromkreis geschaltet, so stellt er offenbar darin vine Induktivität dar, deren Größe mit Anr.äherung des Sehwebewagens an die 'Führungsschiene wuchst, mit Entfernung sich jedoch mindert. ¹⁰SFig. 4 and 5 give examples for the distance control units. Fig. 4 indicates a distance control element, the capacity of which depends on the distance between the suspension carriage 3 and the guide rail 2. It consists of two insulated panels attached to the suspension carriage • ^s . u with power supply kit u i. As a result , there is a dielectric displacement flow between the plates, if they are suitably shaped, mainly via the metal of the rail 2. The plates form a capacitor, the capacitance of which is reduced as the distance between the floating carriage and the rail grows, conversely it diminishes. In AbIi. 5, the distance control element is a smaller electromagnet attached to the floating carriage 3, in which the lines of force penetrating its core 10 are primarily closed via the iron of the rail 2. If such an electromagnet is connected with its winding 11 in a circuit, then it evidently represents an inductance in it, the size of which increases as the visual carriage approaches the guide rail, but decreases with distance. ¹⁰ p

Abb. ö zeigt nun den grundsätzlichen Sehaltimgsaufbau für die Regelung der Stromstärke in einem der Elektromagnete. beispielsweise 4. Es i-,t als Abstandssteuerorgan 15 an einen Kondensator nach Abb. 4 gedacht. Dieser Kondensator ist mit einem Widerstand 14 in Reihe an eine konstante Wechselspannung i< > hoher Frequenz gelegt. I'cr Spannungsabfall am Widerstand 14 steigt nun mit Annäherung des Sehwebewagens an die Schiene und ¹¹S tälh mit sich vergrößernder EMteniung. Die Spannung an dem Widerstand 14 wird durch • ■ine mit bekannten Mitteln der Elektroiientechnik aufzubauende Verstärker- und Glcichrichteranordming 13 \ei>:ärkt und gleichgr- >ao richtet und dann zur < Üttersteiiening einer i lauptröhre iz \ ei'·, endet, die so bemessen i>t.Fig. Ö now shows the basic visual structure for regulating the current strength in one of the electromagnets. for example 4. It i-, t intended as a distance control element 15 on a capacitor according to Fig. 4. This capacitor is connected in series with a resistor 14 to a constant alternating voltage i <> high frequency. The voltage drop across the resistor 14 now rises with the approach of the Sehwebwagenens the rail and ¹¹ S tälh with increasing EMteniung. The voltage at the resistor 14 is directed through an amplifier and rectifier arrangement 13 which can be built up with known means of electrical engineering and then to the <Üttersteiiening a loudspeaker iz \ ei '·, which ends so dimensioned i> t.

Claims

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that they cope with sufficient currents for the supply of the electromagnet 4 can. The polarity of the amplified and rectified control voltage is so too direct that an increase in voltage increases the current in the main tube 12 diminishes and a diminution of the same increases it. The means by which the electrical Inertia of this control circuit can be kept sufficiently small and the consist in the correct choice of electrical quantities are known. It can be done with a distance control device according to the information in Fig. 6 achieve that the Control voltage of the tube practically always instantaneously according to the distance of the Adjusts the suspension carriage from the guide rail. The arrangement, especially the grid prestress the main tube 12 is to be adjusted so that the current to the electromagnet 4 then produces a tensile force equal to gravity when the distance at the seat of the distance control member 15 is straight the one you want. If the distance changes, it can be determined by suitable dimensioning of the gain sizes achieve that the current in the main tube grows faster than the distance or decreases more than the distance. This means that the tensile force is within Distances, which can be thought of as being limited in practice between maximum limits, to higher ones Amounts brought as the force of gravity when the distance exceeds the nominal dimension, on the other hand, it is reduced under the force of gravity when the distance falls below the nominal dimension. The car is suspended on the guide rails, regardless of whether it is moving or standing still. The electricity in the main duct 12 and the magnet 4 must be sufficient to change the control voltage Follow speed. Achieving this is available as one way Overdriving the grid voltage; it is known that the current changes in the unit of time the greater, the greater the change in the control voltage. Another possibility is to use the effective resistances in the main circuit must be kept large compared to the inductive resistance of magnet 4. This is, however, with energy losses tied together. A later additional rind eliminates this disadvantage with a better solution.

At the highest speeds for which the suspension railway is primarily intended, it would for the 'reduction of the overall driving resistance do not mean much profit if only an avoidance of the resistance of the rolling friction would be achieved, because then the air resistance becomes the most important. So another means is this that the suspension railway, equipped with airtight wagons, is laid in tight tubes, in which the air experiences a dilution, which largely reduces the air resistance can be. By combining both means, the beat and the air dilution, With the suspension railway, the driving resistance can be reduced even for the highest speeds keep it very low.

Various options, including non-electrical ones, are available for driving the suspension car open minded. For an electromagnetic drive, inter alia. the suspension car magnets themselves or similar magnets specially attached for this purpose, which then have special effects on the track Rails are juxtaposed, use with advantage. The magnets become that divided into small individual magnets and given a multiple winding in the manner of Induction motors. In particular, you can train drive magnets so that in them how a field arises in three-phase motors that, viewed by one, is in the Hovering car accompanying observer, through the drive magnets against the In the direction of travel at a speed equal to the speed of travel, the on the other hand, from an unmoving observer, stands still in the running rails and only according to the movement of the hover car at its front tip builds up and degrades at its rear tip. The drive magnets on the suspension car would so in comparison with a three-phase short-circuit armature motor correspond to the stator, while the rails would have the task of squirrel cage.

100 Pa τ ε ν τ λ nspr u c η:

Suspension railway with wheelless vehicles attached to iron rails by means of more magnetic, attached in between the rails and distributed on the vehicles Electromagnets generated fields are floating along, characterized in that the control of the magnetic fields happens through distance control organs, which are attached to the levitation no car (3) relative to the guide rails (2) are fixed spatially close to the electromagnet to be controlled by them. The distance control organs (Fig. 4, 5) are mechanically unchangeable, but in their electrical resistance by the distance from the rails influenced electrical or magnetic arrangements fz. B. Capacitors S, Q or Dmsselsjnilen 10, ii) and are converted into electrical power- 12c are switched on, producing voltages at their poles that are

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change the distance from the guide rails immediately. These tensions are, if necessary, amplified in low-inertia circuits and, if necessary rectified, electrical tubes are fed to their control (Fig. Ü). The meaning and size of these control voltages is to be chosen so that due to the currents fed from the tubes to the electromagnets Tensile forces are generated that keep gravity in balance when the The distance of the vehicles from the rails has the prescribed dimension, which against it exceed gravity, if the distance is too great, finally fall below it, if the distance drops below the nominal size.

1 sheet of drawings

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