DE2134424A1 - Elektromagnetisches trag- und fuehrungssystem, insbesondere fuer schwebebahnen - Google Patents
Elektromagnetisches trag- und fuehrungssystem, insbesondere fuer schwebebahnenInfo
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Description
KRAUSS-MAFFEI · AKTIENGESELLSCHAFT · 8000 MÜNCHEN
'-!EE1
Elektromagnetisches Trag- und Führungssystem, insbesondere
für Schwebebahnen
Die Erfindung "betrifft ein elektromagnetisches Trag- und
Führungssystem, insbesondere für Schwebebahnen.
Bekannte elektromagnetische Trag- und Führungssysteme verwenden zum Tragen und Führen getrennte Hagnetreihen,
denen senkrecht zueinanderstehende Ankerschienenflachen,
zugeordnet sind. Diese können entweder unverbunden durch zv/ei gesonderte Ankerschienen oder verbunden durch eine
¥inkelprofilschiene gebildet werden.
TJm jede Art unerwünscht er .Bewegungen eines solcherart
freischwebend magnetisch aufgehängten, beispielsweise zur Personenbeförderungen bestimmten Fahrzeugs auszuschalten,
bedarf es jedoch auf jeder Seite des Fahrzeugs einer Trag- und einer Führungsschiene bzw. einer ¥inkelprofilschiene,
wobei gegenüber jeder Schienenfläche eine Hagnetreihe erforderlich ist.
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ORIGINAL INSPECTED
ORIGINAL INSPECTED
KRAUSS-MAFFEI · AKTIENGESELLSCHAFT · 8000 MÜNCHEN
Hierin liegt ein erheblicher Aufwand, der nach der Erfindung verringert werden soll·
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß an einem
Fahrzeugkörper in Fahrzeuglängsrichtung angebrachte und freischwebend unter einer feststehenden Ankerschiene gehaltene
Magnete beidseitig in Fahrzeugquerrichtung zur Ankerschiene versetzt angeordnet sind. Es bestehen damit
zwei Gruppen von unter der Ankerschiene schwebenden Magneten, deren eine zumindest bei in Querrichtung unbelastetem
schwebendem Systemteil nach rechts und deren andere nach links aus der vertikalen Schienenmittelebene versetzt
ist. Die,aus den Magneten austretenden und durch den luftspalt zur Ankerschiene verlaufenden Feldlinien
sind somit nach innen zur vertikalen Schienenmittelebene hin geneigt, so daß jeder Magnet neben seiner Sragfunktion
eine Führungsfunktion übernimmt. Es kann daher auf ein gesondertes Führungssystem aus zwei Führungsschienen
bzw. zur Führung bestimmten Ankerschienenschenkeln und zwei Führungsmagnetreihen verzichtet werden, was die
Trassen- und die Fahrzeugkosten ganz wesentlich senkt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trag- und Führungssystems liegt in einer Verringerung der Regelleistung
zur seitlichen Führung des Fahrzeugs 0 Bei einem
gesonderten Führungssystem aus zwei seitlich des Fahrzeugs
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angeordneten Führungsschienen bzw. zur Führung bestimmten Ankerschienensehenkeln und entsprechenden Führungsmagneten,
deren Feldachsen horizontal liegen, sind ausschließlich beidseitig horizontal nach außen gerichtete magnetische
Anziehungskräfte erzeugbar. Da es reglungstechnisch ungünstig ist, die Erregerströme aller Führungsmagnete bei
symmetrischer lage des schwebenden Systemteils auf Bull zu regeln und nur bei einer seitlichen Verschiebung zur
Aufbringung einer entsprechenden Gegenführungskraft eine Hälfte der Führungsmagnete des Systems entsprechend zu
erregen, werden grundsätzlich alle Magnete auch bei symmetrischer lage des schwebenden Systemteils derart
erregt, daß sich die Führungskräfte aufheben, und daß einer Störung des Kräftegleichgewichts infolge einer
seitlichen Auslenkung des Fahrzeugs stets durch Rücknahme der Erregung der Führungsmagnete auf einer Fahrzeugseite
und Verstärkung der Erregung der Magnete auf der anderen Fahrzeugseite begegnet werden kann. Diese, eine Art
"Vorspannung" begründende Vormagnetisierung aller Führungsmagnete macht das Führungssystem an sich labil, d.h.
bei jeder Störung der seitlichen Symmetrie erwächst ohne Eingriff der Regelung eine horizontale Kraft auf das
Fahrzeug in Richtung der Störung, die der Differenz zwischen der größer werdenden Zugkraft der Führungsmagnete
am sich verringernden Führungsluftspalt und der kleiner
werdenden Zugkraft der Führungsmagnete am sich vergrößernden Luftspalt entspricht. Nun ist diese Kraft zwar
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regelungstecliniscli durch entsprechende Änderungen der
Erregungen durchaus zu beherrschen bzw. zu kompensieren, das erfindungsgemäße Trag- und li1ührungss3!'stem erweist
sich jedoch gerade in dieser Hinsicht als beträchtlich überlegen. Zwar stellt auch die beidseitig versetzte
Anordnung der Magnete rechts und links der Schiene ein vorgespanntes System dar, da beide Magnetgruppen unter
die Ankerschiene zu gelangen trachten, die Größe der horizontalen Kraftkomponente eines solchen versetzt angeordneten
Magneten ändert sich jedoch bei konstantem Abstand von der Schiene und konstantem Erregerstrom in Abhängigkeit
von der horizontalen Versetzung von Hull aus bis auf ein Maximum ansteigend und bei stärkerer Versetzung
wieder abfallend. ¥enn daher bei symmetrischer lage des schwebenden Systemteils der Arbeitspunkt der Magnete
.auf dem ansteigenden Zweig der Kennlinie liegt, ruft eine horizontale Auslenkung eine Kraft hervor, die der
Auslenkung entgegenwirkt, da die horizontale Kraftkomponente derjenigen Magnetgruppe, die sich unter die Ankerschiene
bewegt, abnimmt, während diese Komponente der von der Schiene abrückenden Magnetgruppe zunimmt. Mit anderen
Worten, das erfindungsgemäße Trag- und Führungssystem verhält sich hinsichtlich seiner Führungsaufgabe stabil,
so daß grundsätzlich eine alleinige Regelung des Abstandes zur Ankerschiene ausreichen kann, um ein schwebendes
System bei kleinen Störungskräften in einem gewünschten
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lagebereich zu halten. Eine von der luftspaltgröße unabhängige
Regelung des Querauslenkverhaltens des schwebenden Systemteils wird beim erfindungsgemäßen kombinierten
Trag- und Führungssystem durch gesonderte Regelbarkeit
der Erregung der beiden Magnetgrupjoen erzielt; Unabhängig
von der selbststabilisierenden Wirkung der Magnetanordnung kann dann jedes gewünschte Querauslenkverhalten des
schwebenden Systemteils schon bei relativ geringer Regelleistung dadurch erreicht werden, daß der Erregerstrom
der sich von der Ankerschiene entfernenden Magnetgruppe entsprechend verstärkt und derjenige der sich der Ankerschiene
nähernden Magnetgruppe entsprechend geschwächt wird, ohne daß sich die resultierende vertikale Tragkraft
und damit der Abstand von der Ankerschiene ändert. Durch unterschiedliche Erregung der beiden Magnetgruppen können
also sowohl positive als auch negative horizontale Kraftkomponenten erzeugt werden.
Die erfindungsgemäß versetzte Anordnung der Magnete entschärft auch die beim Durchfahren von Kurven und Weichen
auftretenden Schwierigkeiten, die bei der bekannten Anordnung von Führungsmagneten und Führungsschienen dadurch
entstehen, daß sich die Führungsspalte bei gekrümmter Trasse auf einer Fahrzeugseite an den Fahrzeugenden verkleinern
bzw. vergrößern und in Fahrzeugmitte dagegen vergrößern bzw. verkleinern. Durch die erfindungsgemäße
Anordnung aller Magnete unter den Ankerschienen bedarf
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es keiner besonderen Maßnahme zur Überwindung dieser Probleme, da kein Anstoßen an die Ankerschienen auftreten
kann.
Schließlich bedeutet die Reduzierung der Zahl der Magnetreihen die Möglichkeit einer Verkleinerung der Wirbelstromverluste
in den Ankerschierien»die bei der Vorwärtsbewegung
des schwebenden Systemteils mindestens an der Pront und am Ende jeder Magnetreihe entstehen, wo das
Ankerschienenmaterial· magnetisiert bzw. entmagnetisiert
wird.
Eine hinreichend gleichmäßige Verteilung der auf den schwebenden Systemteil ausgeübten !Führungskräfte wird
dadurch erreicht, daß die Magnete alternierend nach rechts und links versetzt sind.
Wenn die Magnete um ein bestimmtes Maß versetzt in bestimmtem Abstand unter der Ankerschiene angeordnet sind,
liegt damit ein bestimmtes Verhältnis der vertikalen Kraftkomponente zur horizontalen vor. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ist dieses Verhältnis der Tragkraft zur Führungskraft dadurch wählbar,
daß die einander gegenüberliegenden Polflächen der Iragmagnete und der Ankerschiene zur Waagerechten geneigt
verlaufen.
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Da andererseits die Breite der einander gegenüberliegenden
PoIflachen der Tragmagnete und der Ankerschiene etwa
gleich sein soll, ergibt sieh dann infolge des durch die Versetzung der Magnete "bedingten Y-Profils der Polfläche
der Ankerschiene eine größere Schenkerbreite der Ankerschiene,
die diese verteuert. Zur Materialeinsparung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in diesem Pall die Ankerschiene
mit Polschuhen ausgestattet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs"beispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert: Es zeigt:
. 1 eine schematische Darstellung einer auf einer Pahrzeugseite angeordneten Reihe von Magneten
eines erfindungsgemäßen Trag- und Pührungssystems.
Pig. 2 einen Schnitt durch das System gemäß Linie II-II,
Pig. 3 einen Schnitt durch das System gemäß linie IH-III, Pig. 4 und 5 die Schnittdarsteilungen der Pig.2 und 3
"bei geneigt angeordneten Polflächen, Pig. 6 eine mit Polschuhen ausgestattete Ankerschiene.
Ein schwebend zu führendes Pahrzeug 1 weist an "beiden
Außenseiten seines Unterbaue je eine Reihe von Magneten
2 und 3 auf, die sich in Pahrzeuglängsrichtung erstrecken (Pig.1). Die Kerne 4 der Magnete 2 und 3 "besitzen U-förmiges
Profil, dessen Seitenschenkel 5 nach o"ben gerichtet
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sind und je eine Erregerspule 6 tragen. Auf jeder Seite
der !Trasse 7 ist eine Ankerschiene S mit U-förmigem Profil montiert, deren.Seitenschenkel 9 nach unten zeigen und
den Magnetkernseitenschenkeln 5 etwa gegenüberstehen (Fig.2 Ms 6).
Unter der ¥irkung des "beide Profile durchsetzenden geregelten Flusses wird das Fahrzeug 1 in bestimmtem
Abstand frei schwebend magnetisch unter den Ankerschienen 8, von denen nur die rechts angeordnete dargestellt
ist, getragen.
Die Magnete 2 und 3 jeder Reihe fluchten nicht exakt,
wie bei bekannten Eragsystemen, die ein gesondertes Führungssystem benötigen. Vielmehr sind die Magnete in
Fahrzeuglängsrichtung abwechselnd aus der senkrechten Ankerschieneiimittelebene 13 (Fig.1) nach rechts (Magnete
3 in Fig.3) und links .(Magnete 2 in Pig.2) versetzt angeordnet.
Durch diese versetzte Anordnung verläuft die Kraft P zwischen jedem Magneten und der Ankerschiene nicht
vertikal, sondern schräg, so daß zwischen einer vertikalen Tragkraft P„ und einer horizontalen Führungskraft P
unterschieden werden kann, wobei die horizontale Führungskraft P bei den vorkommenden Beträgen der wechselseitigen
Versetzung der Magnete immer der Versetzung entgegenwirkt. Die Magnetanordnung ist so getroffen, daß beim
Fehlen von äußeren Kräften auf das Fahrzeug sowie Träg-
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heitskräften infolge Kurvenfahrt, wenn also die Summe
aller Führungskräfte P gleich Null ist, eine symmetrische
lage des schwebenden Systemteils vorliegt.
Die Größe der "beidseitigen Versetzung ist ferner so gewählt,
daß bei einer Auslenkung des schwebenden Systemteils, wie eingangs erläutert, eine der Auslenkung entgegengerichtete
resultierende Führungskraft auftritt. Reicht diese zur Kompensation der auftretenden, auf den
schwebenden Systemteil einwirkenden Kräfte nicht aus oder ist das Querauslenkverhalten zu. weich, so lassen sich die
gewünschten Führungskräfte durch entsprechende getrennte Erregung der Gruppe nach rechts versetzter Magnete 3 und
der Gruppe nach links versetzter Magnete 2 erzeugen. Während beispielsweise durch Rücknahme der Erregung der
nach rechts versetzten Magnete 3 und Verstärkung der Erregung der nach links versetzten Magnete 2 bei etwa
konstanter Tragkraft eine nach rechts gerichtete resultierende Führungskraft erzeugt werden kann, läßt sich
durch gemeinsame gleichsinnige Regelung der Erregung aller Magnete 2 und 3 eine Tragkraftminderung oder
-verstärkung erzielen. In der Regel sind beide Arten des Regeins gleichzeitig vorzunehmen.
Die Fig.4 und 5 zeigen den auf der rechten Seite des
Fahrzeugs angeordneten Teil eines Trag- und Führungssystems mit zwei Ankerschienen, das sich nur durch eine
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Neigung der als Polflächen 10 und 11 wirkenden Stirnflächen
der Seit en sohenkel 5 "bzw. 9 der Magnete und der
Ankerschiene zur Horizontalen vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Hierdurch ist es möglich, bei vorgegebener
beidseitiger Versetzung einen bestimmten Bereich für den Wert des Verhältnisses der [Dragkräfte zu.
den lührungskräften im betriebsmäßig vorkommenden Iiuftspaltbereich
festzulegen. Beispielsweise kann bei einer Neigung von etwa 45° ein Verhältnis von 1 erreicht werden,
während dieses bei horizontalen Polflächen gemäß lig.2 und 3 beispielsweise bei 3 liegen kann· Der optimale
Betrag dieses Verhältniswertes ist von den im Betrieb auftretenden Störgrößen abhängig. Infolge der naturgemäß
entgegengesetzt gerichteten neigung der Polflächen entgegengesetzt versetzter Magnete weist die
Stirnfläche der Seitenschenkel 9 der Ankerschiene 8 V-förmiges Profil auf. Wegen der gebotenen Gleichheit
^ einander gegenüberstehender Polflächen ergibt sich eine
magnetisch nicht erforderliche Verbreiterung der Seitenschenkel 9f die zur Materialersparnis durch besondere
Polschuhe 12 an der Ankerschiene 8 vermieden werden kann (Pig.6). Die Polschuhe 12 sind mit der Ankerschiene
8 verschraubt. Selbstverständlich ist auch eine einstückige Ausführung einer Ankerschiene mit Polschuhen
denkbar.
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Claims (5)
1. ^Elektromagnetisches !Drag- und Führungssystem, insbesondere
für Schwebebahnen, dadurch gekennzeichnet, daß . an einem Fahrzeugkörper (1) in Fahrzeuglängsrichtung
angebrachte und freischwebend "unter einer feststehenden Ankerschiene (8) gehaltene Magnete (2, 3) beidseitig
in Fahrzeugquerrichtung zur Ankerschiene versetzt angeordnet sind.
2. Elektromagnetisches Trag- und Eührungssystem, nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede auf einer Seite der Ankerschiene (8) angeordnete Magnetgruppe
(2 bzw. 3) gesondert geregelt erregbar ist.
3. Elektromagnetisches Trag- und Führungssystem nach
einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (2, 3) alternierend nach rechts (3)
und links (2) versetzt sind.
- 12 -
K R AU S S - M A F F E I · AKTIENGESELLSCHAFT · 8000 MÜNCHEN
Al
4. Elektromagnetisches Trag- und Führungssystem nach
einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden
Polflächen (10 bzw. 11) der Magnete (2, 3) und der Ankerschiene (8) zur ¥aagerechten geneigt verlaufen.
5. Elektromagnetisches Trag- und Führungssystem nach
Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerschiene
(8) mit Polschuhen (12) ausgestattet ist.
Gr/Z
209883/0064
A2>
Leerseite
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |