DE2502313A1 - Magnetschwebebahn - Google Patents

Magnetschwebebahn

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DE2502313A1
DE2502313A1 DE19752502313 DE2502313A DE2502313A1 DE 2502313 A1 DE2502313 A1 DE 2502313A1 DE 19752502313 DE19752502313 DE 19752502313 DE 2502313 A DE2502313 A DE 2502313A DE 2502313 A1 DE2502313 A1 DE 2502313A1
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DE
Germany
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solenoids
magnet
damping
damping coil
guiding
Prior art date
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Pending
Application number
DE19752502313
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Miyashita
Toshiharu Shirakura
Takao Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61BRAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00Other railway systems
    • B61B13/08Sliding or levitation systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Description

  • Magnetschwebebahn Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnet schwebebahn und betrifft insbesondere Verbesserungen an einer Magnetschwebebahn mit einer Dämpfungsspule.
  • Bei Magnetschwebebahnen sind gewöhnlich ein Tragund/oder ein Führungsmagnet am Wagen oder an der Fahrbahn sowie ein sekundärer Leiter, der dem obigen Magnet gegenüberliegt, auf der jeweils anderen Seite angeordnet. Der Wagen wird durch die dazwischen wirksame Abstoßungskraft, d.h. die Schwebekraft oder Führungskraft, getragen und/oder geführt. Bei dieser Anordnung wird die Abstoßungskraft durch Unebenheiten der Fahrbahnfläche stark beeinflußt. Falls es nämlich Unebenheiten auf der Fahrbahn gibt, ändert sich beim Durchfahren der Abstand zwischen dem Magnet und dem sekundären Leiter. Bekanntlich ergeben solche Änderungen Schwankungen in der Abstoßungskraft, was zu Schwingungen des Wagens führt. Als Gegenmaßnahme dafür sind verschiedene Methoden vorgeschlagen worden. Eine dieser Methoden findet sich auf Seite 573 der Zeitschrift "PROCEEDINGSOF THE IEEE" Bd. 61, Nr. 5, Mai 1973.
  • Gemäß dieser Methode wird eine Dämpfungsspule verwendet. Die obige Schwankung der Abstoßungskraft kann jedoch auch durch Stromsteuerung des Magnets selbst vermieden werden. Wird ein Magnet mit Supraleitwngsspule verwendet, wie dies in letzter Zeit vorgeschlagen wurde, so ist es jedoch sehr schwierig, den Supraleitungsstrom zu steuern. Deshalb ist unter und gegenüber dem Magnet die Dämpfungsspule angeordnet, deren Strom gemäß der oben erwähnten Änderung des Abstands durch negative Rückkopplung gesteuert wird. Folglich kann die Dämpfungsspule die Schwankungen der Abstoßungskraft kompensieren. Bei dieser Methode ist aber ein ziemlich großer Dämpfungsstrom erforderlich, wie aus der obigen Zeitschrift klar wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetschwebebahn zu schaffen, die mit einem viel geringeren Dämpfungsstrom auskommt.
  • Diese Aufgabe wird nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Magnet schwebebahn weisen der Trag- und/ oder Führungsmagnet und die Dämpfungsspule voneinander unabhngige Beweglichkeit gegenüber dem sekundären Leiter auf.
  • Anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetschwebebahn; und Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen die Erwindung betreffenden Teil eines weiteren Aus- -führungsbeispiels.
  • Gemäß Fig. 1 besteht ein Wagen aus einem Wagenkasten 1 und einem Magnetschwebegestell 3, das über Federn.5 unter dem.Kasten 1 aufgehängt ist. Ein Magnet 7 ist in dem Gestell 3 so angeordnet, daß er auf einer Fahrbahn 9 angebrachten Bahnspulen 11, die als sekundärerLeiter dienen, gegenüberliegt. Der Einfachheit halber, ist die Einrichtung zur Führung des Wagens in Fig. 1 weggelassen.
  • Unter dem Kasten 1 ist eine Dämpfungsspule 13 mit starren Halterungen 15-so installiert, daß sie dem Magnet 7 gegenüberliegt.
  • In dieser Anordnung können sich der Magnet 7 und die Dämpfungsspule 13 frei relativ zueinander bewegen. Es ist also wichtig, daß der Magnet 7 und die Dämpfungsspule 13 voneinander unabhängige Beweglichkeit gegenüber den Bahnspulen 11 aufweisen.
  • Nicht so wichtig ist es, durch welche Mittel oder Materialien die Dämpfungsspule 13 an dem Kasten 1 angebracht ist. Um zu vermeiden, daß die Schwingungen, die sich in der Dämpfungsspule 13 aus irgendeiner Ursache ergeben können, auf den Kasten 1 übertragen werden, können statt der gezeigten starren Halterungen 15 auch elastische Träger für die Dämpfungsspule 13 vorgesehen sein.
  • Auch in diesem Fall wird die erfindungsgemäße Wirkung erreicht, solange die elastischen Träger wesentlich starrer sind als die Federn 5.
  • Durchfährt der Wagen während der Fahrt Unebenheiten auf der Fahrbahn 9, so werden der Kasten 1 und das Gestell 3 auf- und abwärts erschüttert. Um solche Erschütterungen zu vermeiden, müssen die Stromrichtung und- gleichzeitig die Stromstärke in der Dämpfungsspule 13 so gesteuert werden, daß sich der Magnet 7 und die Dämpfungsspule 13 gegenseitig anziehen bzw. abstoßen.
  • Die Arbeitsweise des obigen Ausführungsbeispiels soll im folgenden ausführlicher dargelegt werden. Fährt der Wagen in einer Richtung, die gemäß Fig. 1 in die Zeichenebene führt, und fließt der Strom in der gezeigten Richtung durch den Magnet 7, so wird der Strom in der gezeigten Richtung in den einzelnen Bahnspulen 11 induziert.
  • Zuerst sei angenommen, daß der Wagen eine konvexe Unebenheit-auf der Fahrbahn 9 durchfährt. Dabei wird der Abstand zwischen dem Magnet 7 und den Bahnspulen 11 kleiner, und das Gestell 3 sucht sich nach oben zu bewegen, weil die Schwebekraft wegen des verringerten Abstandes zunimmt. Diese Verringerung des Abstandes wird rasch ermittelt, und gemäß der ermittelten Größe wird der Strom der Dämpfungsspule 13 in der gezeigten Richtung zugeführt. Die dadurch bewirkte magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magnet 7 und der Dämpfungsspule 13 hat zur Folge, daß die Federn 5 zusammengedrückt werden.
  • Falls der Kasten 1 leichter ist als das Gestell 3, wird beim Zusammendrücken der Federn 5 der leichtere Kasten 1 zu dem schwereren Gestell 3 hingezogen, so daß die Aufwärtsbewegung des Kastens 1 selbst vermieden wird, Ist dagegen der Kasten 1 schwerer als das Gestell 3, so wird das leichtere Gestell 3 zu dem schwereren Kasten 1 hingezogen, so daß der Abstand zwischen dem Magnet 7 und den Bahnspulen 11 größer wird. Folglich wird die dazwischen wirkende Schwe-bekraft erniedrigt und somit wiederum vermieden, daß sich der Kasten 1 nach oben bewegt.
  • Falls der Wagen eine konkave Unebenheit auf der Fahrbahn 9 durchfährt, wird im Gegensatz zur obigen Erläuterung eine magnetische Abstoßungskraft zwischen dem Magnet 7 und der Dämpfungsspule 13 erzeugt. Bei einer solchen Unebenheit wird nämlich der Abstand zwischen dem Magnet 7 und den Bahnspulen 11 größer, und die dazwischen wirkende Schwebekraft nimmt ab, so daß das Gestell 3 abzusinken sucht. Besteht dabei zwischen dem Magnet 7 und der Dämpfungsspule 13 eine magnetische Abstoßungskraft, so wird das Gestell 3 positiv nach unten gedrückt, und die Federn 5 verlängern sich. Dadurch nimmt der Abstand zwischen dem Magnet 7 und den Bahnspulen 11 schnell ab, so daß die dazwischen wirkende Schwebekraft wieder zunimmt. Die Absenkung des Kastens 1 kann daher vermieden werden.
  • In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Erfindung zur Dämpfung seitlicher Schwingungen verwendet wird.
  • Diese Anordnung'dient nicht zum Tragen des Wagens sondern zu seiner Führung. Dabei erzeugen Spulen 17 in einem vertikalen Teil 19 der Fahrbahn und Magnete 21 in Führungsgestellen 23 miteinander die Abstoßungskraft, d.h. Führungskraft in Richtung quer zur Fahrtrichtung. Dämpfungsspulen 25 sind unmittelbar an einem seitlichen Teil-des Wagenkastens 1 installiert. Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist genau wie in Fig. 1.
  • Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen liegt die Dämpfungsspule jeweils auf von dem sekundären Leiter abgewandten Seite des Magnets. Die erfindungsgemäße Magnetschwebebahn unterliegt jedoch hinsichtlich dieser Anordnung praktisch keinerlei Beschränkungen. Wesentlich ist nur, daß die gegebenenfalls zwischen der Dämpfungsspule und dem Wagenkasten wirkende Elastizität viel starrer ist, als die zwischen dem Magnet und dem Wagenkasten.
  • So ist es auch möglich, die Dämpfungsspule zwischen dem Magnet und dem sekundären Leiter so anzuordnen, daß sie mit dem Wagenkasten im wesentlichen gleiche Beweglichkeit aufweist. Dazu kann zum Beispiel eine Haltestange benutzt werden, die den Magnet durchsetzt und die Dämpfungsspule mit dem Wagenkasten verbindet.
  • In diesem Fall, ist es zu beachten, daß die Richtung der magnetischen Kraft zwischen dem Magnet und der Dämpfungsspule jeweils gerade umgekehrt ist. Die magnetische Kraft muß nämlich im Fall einer konvexen Unebenheit eine Abstoßung im anderen Fall eine Anziehung bewirken. Da beide Anordnungen Vorteile haben, können sie je nach der Konstruktion des Wagens nach Belieben gewählt werden.
  • Gemäß der Erfindung dient, wie oben erwähnt, die Dämpfungsspule nicht zur Kompensation der zwischen den Magnet und dem sekundären Leiter wirkenden Trag- und/oder Führungskraft, sondern zur Erzeugung einer magnetischen Anziehungs- und Abstoßungskraft zwischen dem Magnet und sich selbst. Die durch den Trag- bzw. Führungsmagnet erzeugte Kraft ist gewöhnlich sehr stark. Daher werden Schwingungen wirkungsvoll verhindert, obwohl die durch die Dämpfungsspule erzeugte Kraft schwach ist. Dies bedeutet, daß sich der Dämpfungsstrom ziemlich klein machen läßt. Es ist also möglich, eine wirtschaftliche Magnetschwebebahn mit guten Fahreigenschaften zu schaffen.

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Magnetschwebebahn mit mindestens einem elastisch an einem Wagenkasten aufgehängten Trag- und/oder Führungsmagnet und mit einem diesem gegenüber an einer Fahrbahn angeordneten sekundären Leiter sowie mit einer dem bzw. jedem Magnet gegenüberliegenden Dämpfungsspule, deren Strom gemäß den Schwingungen des Wagens gegenüber der Fahrbahn steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsspule (13, 25) mit wesentlich geringerer Elastizität als der bzw. die Trag- und/oder Führungsmagnete (7, 21) am Wagenkasten (1) befestigt ist, so daß der Magnet (7, 2l)und die Dämpfungsspule (13, 25) voneinander unabhängige Beweglichkeit gegenüber dem sekundären Leiter (11, 17) aufweisen.
  2. 2. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsspule (13, 25) auf der von dem sekundären Leiter (11, 17) abgewandten Seite des Magnets (7, 21) angeordnet ist.
  3. 3. Magnetschwebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsspule (13, 25) mittels einer den Magnet (7, 21) durchsetzenden Halterung am Wagenkasten (1) angebracht ist.
  4. 4. Magnetschwebebahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsspule (13, 25) starr mit dem Wagenkasten (1) verbunden ist.
DE19752502313 1974-02-06 1975-01-21 Magnetschwebebahn Pending DE2502313A1 (de)

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FR3040963A1 (fr) * 2015-09-16 2017-03-17 Ecole Nat Superieure D'ingenieurs De Caen Systeme de transport a levitation magnetique amelioree

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