DK167748B1 - Magnetisk kraftsystem til lavfriktionstransport af laster - Google Patents

Description

i DK 167748 B1

Opfindelsen angår et magnetisk system til lavfriktionstransport af laster ifølge den indledende del af krav l.

Kendte magnetiske kraftsystemer, også kaldt svæ-5 vesystemer, bevæger sig på praktisk talt friktionsfri måde over bæreskinner med en særlig adskillelsesspalte fra skinnerne. Disse systemer er almindeligvis dyre og komplicerede, således at det er et spørgsmål, om de er profitable.

10 I VDI-News nr. 1 af 3. januar 1986 beskrives den magnetiske jernbane "Transrapid 06" fra Emden. Det er klart, at en stor teknisk indsats er nødvendig for at bære køretøjet i en højde på l cm. Uheldigvis er energiforbruget, der er nødvendigt for at holde det 120 15 tons tunge køretøj svævende, ikke angivet. Dette svarer til en vægt på 120.000 kg med en belastning på 196 personer, hvilket er 612 kg pr. person, hvor hver person sættes til 80 kg. Hertil må lægges omkostningerne ved den praktiske anvendelse og de stadig uløste problemer 20 med hensyn til sne og is.

Væsentlige vanskeligheder er erfaret ved de kendte japanske svævejernbaner. Nogle af disse må køre på hjul, indtil en hastighed på 200 km/t er nået, på hvilket tidspunkt svævningen begynder.

25 Den såkaldte "Berlin Magnetic Railway", der er beskrevet i DE-A-24 26 053, fungerer på en lignende måde. Forskellen ligger her i, at lederullerne er rettet over magnetfeltet.

I fransk patentansøgning FR-A-22 28 650 er der 30 beskrevet et magnetisk transportsystem, hvori magneterne, især permanentmagneter, er anbragt i forhold til ferromagnetiske profiler.

I den forbindelse er magneterne ifølge en første udførelsesform anbragt mellem to i det væsentlige vand-35 rette profilvægge, idet de set i transportretningen har vekslende polretning og indbyrdes har en luftspalte.

2 uiv Ί&//4·» bi

Herved opnås en i det væsentlige vandret kraftlinieret-ning mellem to på hinanden følgende magneter. Ifølge et andet udførelseseksempel er der i en enkelt bæreprofil-væg på begge sider anbragt modstående magnetpar med 5 vekslende polretning, hvorved der sker en enkel vandret gennem profilvæggen lodret gennemgående magnetlinieføring.

Herved opnås en forholdsvis lille belastningskapacitet. Den samlede last er her mange gange nyttela-10 sten.

Fra DE-A-33 47 635 kendes et magnetisk kraftsystem, der såvel på begge siderne af en lodret bærepro-filvæg som på indersiden af en ferromagnetisk opad åben U-profils grene, som omslutter bæreprofilvæggen, er an-15 bragt udgående magnetstrimler i transportretningen lodret over hinanden på en sådan måde, at de set lodret har vekslende polretning. Samtidig er de poler, som ligger over for hinanden i forhold til U-profilet af modsat polaritet. Også her undgås genereringen af hvir-20 velstrømme under transportbevægelsen ved den lodrette kraftlinieføring, men også her opnås kun en forholdsvis ringe lastbærekapacitet. Endvidere er den anvendte konstruktion meget dyr, eftersom der må anvendes mange magneter for at løfte en given last.

25 Også DE-A-21 46 143 viser et elektromagnetisk bære- og føringssystem med mindst én elektromagnet med i det væsentlige U-formet kerneprofil, hvortil lasten er befæstiget og et U-formet bæreprofil af magnetisk blødt materiale befæstiget til en stedfast bærer, hvil-30 ket profils grene eller profilvægge er orienteret lodret. Kraftliniekredsløbet sluttes i det væsentlige lodret via de to i det væsentlige lodret overfor hinanden stående U-profiler. Systemet er på grund af anvendelsen af elektromagneter relativt omkosteligt. Dette 35 system anvender imidlertid ledesystemer med regulerede elektromagneter som sidestyr, hvilket gør systemkonstruktionen forholdsvis kompleks.

DK 167748 B1 3

Endelig kendes fra US-A- 4.324.185 (VINSON) et transportsystem, som svarer til indledningen til krav 1, og hvor permanentmagneter er anbragt efter hinanden i køreretningen med vekslende poler, hvorpå lasten 5 hænger. Ved begge polsider for permanentmagneterne er anbragt skinner fremstillet af ferromagnetiske jernpla-depakker, som danner i det væsentlige lodrette vægge, der er parallelle med hinanden og magnetpolerne. Magneterne er i køreretningen anbragt med indbyrdes luft-10 spalte og med vekslende polretning, således at der altid er en i det væsentlige vandret magnetlinieflux mellem to på hinanden følgene magneter. Den relative fastholdelse af luftspalten mellem bæreprofiler og magneter realiseres ved hjælp af tilsvarende føringsruller. I de 15 laminerede bæreprofiler er der langs hele kørestrækni-gen indlagt elektromagnetiske spoler, som ved en passende ydre styring sammen med de på lasten befæstigede i køreretningen skiftevis polede permanentmagneter samtidig sørger for fremdriften og til dels også for svæv-20 ningen. Ved den jernpladelamelagtige udformning af bæreprofilerne og de i disse indbyggede spoler bliver virkningsgraden nedsat relativt kraftigt. Opbygningen specielt af bæreprofilerne er meget kompleks og omkostelig, specielt eftersom hele kørestrækningslængden 25 skal fremstilles af jernpladepakker med spoler imellem.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe et magnetisk kraftsystem af den tidligere beskrevne art, som er simpelt og enkelt at bygge, og som tilvejebringer en pålidelig funktion med minimalt energiforbrug.

30 Disse mål opnås ved hjælp af et magnetisk kraft system, der ifølge opfindelsen har de i krav l's kendetegnende del angivne ejendommeligheder.

I overensstemmelse hermed er bæreprofilet et nedad åbent U-profil af ferromagnetisk materiale, hvis 35 grene danner indbyrdes parallelle lodrette profilvægge, idet den i det mindste ene magnet er anbragt mellem 4

UIV I O / /HrO 13 I

profilvæggene altså indenfor profilet, med polerne orienteret på tværs af transportretningen.

Således er anbringelsen af mindst én indvendig magnet tilstrækkelig. Magnetlinierne bliver ført via 5 det opad lukkede U-profil, hvorved der opnås et lodret forløb af kraftlinierne. Dette giver den fordel, at hvirvelstrømme kun optræder i meget reduceret, praktisk taget umærkelig målestok i bæresystemet. Dette er yderligere en konstruktiv meget enkel løsning, der samtidig 10 er meget anvendelig. Naturligvis øges virkningsgraden, når flere magneter med samme polretning anbringes efter hinanden i transport- eller køreretningen.

Ifølge en videreudvikling af opfindelsestanken kan systemets bærekraft forøges væsentligt, når der på 15 ydersiden af hver af de to profilvægge anbringes i det mindste ét ydre magnet/magnetpar, idet magnetflader for de i forhold til den lodrette væg overfor hinanden stående indvendige og udvendige magneter altid vender samme pol mod hinanden. Herudover er det en fordel, 20 hvis de udvendige magnetpoler for de to udvendige magneter er forbundet med hinanden via et opad åbent U-profil. De udvendige magneter er følgelig befæstiget på den indvendige side af kortslutnings-U-profilets grene. Samtidig er den i det mindste ene indvendige magnet af-25 skærmet fra kortslutnings-U-profilet ved hjælp af en isoleringsplade, og samtidig befæstiget på denne. Herved vil magnetkraftlinierne forløbe i lodret plan. Dette giver den førnævnte fordel, at hvirvelstrømme kun vil kunne forekomme i meget reduceret målestok i bære-3 0 systmet.

Ved tilvejebringelse af flere ved siden af hinanden liggende profiler, der har flere med hinanden parallelle profilvægge med tilsvarende anbragte magneter, kan der opnås en væsentlig forøgelse af nyttelasten.

35 Magnetkraftsystemet ifølge opfindelen tillader installationer, der har forskellige konstruktioner.

DK 167748 B1 5 ' F.eks. kan lasten, der transporteres af systemet, anbringes over profil/magnet-kombinationen. Dette tillader, hvad man kan kalde et stående arrangement.

Driften af køretøjet kan tilvejebringes på for-5 skellige måder, f.eks. ved hjælp af drivruller i berøring med bæreskinnerne eller ved hjælp af en lineær motor.

Lasten, der bæres af systemet, kan imidlertid også anbringes under profil/magnet-arrangementet. Dette 10 kan kaldes et ophængt arrangement. Dette ophængte arrangement kan undfanges i flere forskellige variationer, fordi det ferromagnetiske bæreprofil og også drivelementet i dette tilfælde er tilvejebragt neden under bæresystemet, der kan være en betonunderstøtning. På 15 denne måde kan følsomheden over for dårligt vejr, især om vinteren, formindskes.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken figurerne 1-8 viser flere udførelsesformer og arrangementer af bære-20 profilerne og magneterne, der anvende si det magnetiske kraftsystem ifølge opfindelsen. Nærmere betegnet viser: fig. 1 en første udførelsesform med et u-formet bæreprofil og magneter anbragt mellem profilets lodrette vægge/grene i ubelastet tilstand, 25 fig. 2 det i fig. 1 viste ar rangment under be lastning med magneten forskudt lodret under profilet, fig. 3 en anden udførelsesform med et U-formet bæreprofil og magneter anbragt mellem grenene og uden for grenene, og med et opadtil åbent U-profil til slut-30 ning af de ydre magneters kredsløb, fig. 4 i et vandret snit langs linien IV-IV i fig. 1 indretningen af lederuller for magneterne i forhold til profilgrenene, fig. 5-8 viser mulige udformninger af systemer, 35 der anvender betonunderstøtninger, hvor: fig. 5 viser et første arrangement med belastningen placeret under profil/magnet-kombinationen, ophængt anbringelse, DK 1b//48 Bl 6 fig. 6 et arrangement med lasten over profil/ magnet-kombinationen, stående anbringelse, fig. 7 et system, der anvender en ophængt last, set fra siden, hvor lasten er et køretøj til person-5 transport, og fig. 8 det i fig. 7 viste arrangement set forfra.

I den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform er der tilvejebragt et U-formet spor fremstillet af ferroma-10 gnetisk materiale som bæreprofil 2. Mellem de to lodrette grene af det nedadtil åbne profil 2 er en magnet 1 anbragt således, at de to polflader er placeret stødende tæt op til sidevæggene og er i hovedsagen parallel med disse. Herved kan de magnetiske kraftlinier 15 fra den ene pol passere gennem den nærmeste lodrette bæreprofilsidevæg, profilets krop og den anden lodrette bæreprofilsidevæg og således ind i magneten l's anden pol. De magnetiske kraftlinier har således et optimalt lodret forløb.

2o Fig. 2 viser den situation, der ved arrangemen tet ifølge fig. 1 opstår ved en stor belastning. Jo længere magneten trækkes nedad som følge af den vægt, der er fastgjort til den, des større er den kraft, der virker på den, ophængskraften. Under belastning trækkes 25 magneten ud af profilet til det punkt, hvor tiltrækningskraften er i ligevægt med belastningen. Følgelig kræves ikke nogen ydre styring for at indstille magneternes lodrette stilling.

Den i fig. 3 viste udførelsesform viser en udga-30 ve med forøget kraft, hvori bæreprofilet 2 er et nedadtil åbent U-profil. I forhold til dets to sidevægge eller grene er der tilvejebragt udvendige og indvendige magneter 1 både mellem disse og udenfor disse, som ligger i det væsentlige overfor hinanden i forhold til 35 profilfladerne. De i forhold til profilvæggene overfor hinanden liggende polflader er altid rettet ens (N-N; DK 167748 B1 7 S-S). I den forbindelse er de udvendige magneter 1 forbundet via et opad åbent U-profil 2. De indvendige magneter 1 er ved hjælp af en isoleringsplade 8 anbragt i afstand fra kortslutningsprofilet 4. Ved an-5 bringelse af de modstående magneter i samme retning får kraftlinerne, som frastøder hinanden, et tilsvarende forløb gennem de magnetiske bærevægge 2 eller kortslutningsprofilet 4. Der er i praksis to magnetlinie-kredsløb. Det første løber fra den indre magnet l 10 gennem det indre bære-U-profil 2, som i eksemplet ifølge fig. 1. Det andet løber gennem kortslutningsprofilet 4, de ydre magneter og det indre bæreprofil 2.

I fig. 4 ses placeringen af magneterne 1 i forhold til bæreprofilet 2's sidevægge. Lederuller 3 15 er indrettet således, at magneterne forbliver præcis i midten mellem væggene, selv rundt i kurverne.

Fig. 5 viser en mulig anvendelse af systemet 1, 2 i det ophængte arrangement. Bæreprofilet 2 er fastgjort på undersiden af en betonbærer 6, medens ma-20 gneterne 1, der samvirker med profilet 2, er tilvejebragt over lasten 7, der hænger nedenunder, idet den f. eks. kan være et transportfartøj. Yderligere lederuller 3 er tilvejebragt på lasten eller fartøjet 7 ved dettes overside, idet rullerne arbejdsmæssigt står 25 i forbindelse med mellembæreskinner. Fremdriften kommer ved hjælp af en lineær motor 5, der er anbragat i midten.

Fig. 6 viser et stående arrangement af lasten 7 med hensyn til systemet 1, 2. Bæreprofilerne 2 er 30 atter placeret på undersiden af betonunderstøtningen, eller på sidearme på betonunderstøtningen 6. Lasten eller fartøjet 7 er placeret over bæreren 6 og griber ind under betonbæreren 6's sidearme, idet magneterne 1 er anbragt således, at de samvirker med bæ-35 rerne 2. Betonbæreren 6 har ved midten af sin overside et styrespor med en ikke vist styrerulle og den lineære motor 5 til bevægelse.

Claims (11)

1. Magnetisk kraftsystem til lavfriktionstrans-10 port af laster, omfattende mindst ét ferromagnetisk bæreprofil (2), fastgjort til en stedfast bærer, og med mindst én lodret orienteret profilvæg, som strækker sig parallelt med transportretningen, mindst én permanentmagnet (1) anbragt ved pro-15 filvæggen og i det væsentlige parallelt med denne, hvis poler er orienteret på tværs af transportretningen, hver med en i det væsentlige konstant luftspalte mellem magneterne og bæreprofilet, idet lasterne er forbundet med magneterne, og 20 mekaniske midler (3) til at fastholde luftspal terne, kendetegnet ved, at bæreprofilet (2) er et nedad åbent U-profil (2) hvis to grene danner parallelle lodrette profilvæg-25 ge, og at der er anbragt mindst én magnet (1) mellem de to profilvægge (2).

2. System ifølge krav l, kendetegnet ved, at der mellem de to prof il vægge (2) er anbragt en magnet (1).

3. System ifølge krav l, kendetegnet ved, at der mellem de to profilvægge (2) er anbragt mindst 2 magneter med samme polretning efter hinanden i længde- eller transportretningen.

4. System ifølge krav 3, kendetegnet 35 ved, at magneterne er anbragt med polerne i samme retning og set i transportretningen uden luftspalte mellem successive magneter (1). DK 167748 B1

5. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der indvendigt i u-profilet (2), mellem de to lodrette profilvægge er anbragt mindst én magnet (1) og at der ved hver af profilvæggenes ydersider er anbragt 5 mindst én magnet (1), idet magnetflader med samme polaritet vender mod hinanden i forhold til de lodrette vægge.

6. System ifølge krav 5, kendetegnet ved, at de ydre magneter (1) er kredsløbsmæssigt for- 10 bundet via et opadtil åbent U-profil (4) og den indre magnet (1) er afskærmet fra dette u-profil (4) ved hjælp af en isolationsplade (8).

7. System ifølge de foregående krav, kendetegnet ved, at der, for at øge lasteevnen, er an- 15 bragt flere profiler (2) ved siden af hinanden med tilsvarende tilknyttede magneter (1).

8. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den last (7), der skal transporteres ved hjælp af systemet (1,2), er anbragt over profil/magnet-syste- 20 met.

9. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den last (7), der skal transporteres ved hjælp af systemet (1,2), er anbragt under profil/magnet-syste-met.

10. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til transport i systemet (1,2) er anbragt en lineær motor (5).

11. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til transport i systemet (1,2) er anbragt 30 drivruller, som samvirker med profilet. *