DE3844129A1 - Magnetschwebefahrzeugsystem der anziehbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetschwebefahrzeugsy­ stem, bei dem ein Fahrzeug in einem nicht-kontaktierenden Zu­ stand getragen, geführt und angetrieben wird, und zwar durch Magnetkräfte, die in Wechselwirkung stehen, zwischen einem tragenden Elektromagneten, einem führenden Elektromagneten und einer Magnetschiene.

Zum Stand der Technik sei auf die Fig. 5 verwiesen, die im Abschnitt ein herkömmliches Magnetschwebefahrzeug und eine Magnetschiene darstellt. Tragelektromagnete 5 sind mit ihren Magnetpolen nach oben gerichtet und Führungselektromagnete 4 sind mit ihren Magnetpolen horizontal gerichtet, und zwar sind diese Elektromagnete an einem Chassis 3 eines Fahrzeugs 1 sym­ metrisch bezüglich der Mittellinie des Chassis 3 angeordnet. Auf der Seite einer Spur 8 sind an beiden Seiten eines Quer­ trägers 7 Magnetschienen 6 derart angeordnet, daß die Schie­ nenoberflächen nach unten bzw. in Transversal- oder Querrich­ tung ausgerichtet sind. Wenn die durch Elektromagnete 4 und 5 fließenden Ströme gesteuert werden, so wird das Chassis 3 in einen Schwebezustand gebracht und in einem nicht-kontaktie­ renden Zustand geführt, während die Elektromagnete 4 und 5 eine entgegengesetzte bzw. mit Abstand angeordnete Beziehung mit den Magnetschienen 6 aufrechterhalten. Dem Fahrzeug wird ein Schub aufgeprägt, der durch elektromagnetische Energie er­ zeugt wird, die in Wechselwirkung steht zwischen den Ankern 9 von linearen Induktionsmotoren, angeordnet am Chassis 3 und sekundären Schienen 10 der Spur 8. Als die sekundäre Schiene 10 des linearen Induktionsmotors wird im allgemeinen ein Stahlblech verwendet, dessen Oberseite beschichtet (laminiert) ist oder welches in anderer Weise mit einem Blech aus elek­ trisch-leitendem Material, wie beispielsweise Aluminium, ver­ bunden ist.

Der konventionelle lineare Induktionsmotor für ein magneti­ sches Schwebefahrzeug oder einen Wagen erfordert die Kosten für die Befestigung der sekundären Schiene 10, wie beispiels­ weise eines Blechs aus Kupfer oder Aluminium oder dgl., über der Oberfläche der Magnetschiene 6, bestehend aus einer Be­ schichtung aus Stahlblechen. Ferner sind Wartungskosten erfor­ derlich, um die elektrolytische Korrosion zwischen Stahl und dem sekundären Leiter zu eliminieren. Unterschiedliche Verfah­ ren sind verfügbar, um den Sekundärleiter am Stahl zu befesti­ gen, beispielsweise das Explosionsschweißverfahren, um ein Aluminiumblech an Stahl anzuschweißen oder aber das Verfahren zur Verbindung mittels Schrauben. Das Explosionsschweißver­ fahren ist teuer, während bei dem Schraubverbindungsverfahren das Problem auftritt, daß es schwierig ist, nachteilige Ein­ wirkungen durch die Ausbildung während des Winters zu verhin­ dern. Ein weiteres Problem beruht auf der Tatsache, daß die Anker 9 der linearen Induktionsmotore auf der Seite eines Fahrzeugs angeordnet sind, was dementsprechend eine Erhöhung des Gewichts des Fahrzeugs bedeutet. Die Erhöhung des Fahr­ zeuggewichts hat nicht nur eine Erhöhung der Herstellungsko­ sten zur Folge und auch der Wartungskosten, sondern es bedeu­ tet auch eine Erhöhung der Baukosten für die Spur.

Es sei ferner auf das in Deutschland entwickelte Transrapid TR 06-System hingewiesen. Wenn Linearsynchronmotore (LSM) ver­ wendet werden, und zwar der Bauart, bei der die Anker auf der Erde oder der Spur angeordnet sind und die Tragelektromagnete am Fahrzeug angeordnet sind, und als Feldmagnete zur Erzeugung von Schub verwendet werden, arbeiten die Tragelektromagnete auch als Feldmagnete des LSM, so daß das Fahrzeug mit geringem Gewicht hergestellt werden kann, wobei aber die Primärwicklun­ gen auf der Fahrzeugspur anzuordnen sind, so daß die Baukosten für die Installation auf der Erde teuer werden. Darüber hinaus ist festzustellen, daß selbst dann, wenn Anregungsabschnitte umgeschaltet werden, ein über die Länge des Fahrzeugs hinaus­ gehender Ankerteil stets erregt sein muß, was große Verluste zur Folge hat. Andererseits wurde ein Verfahren angegeben, und demonstriert, bei dem ähnlich dem System gemäß Fig. 5 die Anker linearer Induktionsmotore auf der Erde angeordnet sind und die Sekundärkreise auf der Seite des Fahrzeugs angebracht sind. Dieses Verfahren kann das Fahrzeug leicht machen, aber wie im Falle des TR 06-Systems sind die Einbaukosten auf der Erde teuer. Selbst wenn Anregungsabschnitte umgeschaltet wer­ den, muß ein über die Länge des Fahrzeugs hinausgehender An­ kerteil stets erregt bleiben, was einen großen Verlust zur Folge hat.

Zusammenfassung der Erfindung. Im Hinblick auf die obigen Aus­ führungen besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, ein magnetisches Schwebefahrzeugsystem vorzusehen, bei dem das Fahrzeuggewicht gering ist und die Bau- und Konstruk­ tionskosten wie auch der Leistungsverlust auf ein Minimum re­ duziert werden können.

Ein Magnetschwebefahrzeugsystem der Anziehungsbauart weist da­ bei eine Magnetschiene auf, die auf einer Seite einer Spur verlegt ist. Ein Schwebefahrzeug besitzt einen Tragelektromag­ neten der Projektionsbauart und einen Führungselektromagneten ebenfalls der Projektionsbauart, wobei jeder der Magnete eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist, die entlang der Spur in einer Richtung derselben so angeordnet sind, daß die Magnet­ poloberfläche eines jeden Magnetpols der Vielzahl von Magnet­ pole jeweils entgegengesetzt liegt zu einer Oberfläche der Magnetschiene, wodurch das Schwebefahrzeug über der Magnet­ schiene schwebend und nicht in Kontakt mit dieser gehalten wird, und zwar durch eine magnetische Anziehungskraft, die zwischen der Magnetschiene und den Trag- und Führungselek­ tromagneten wirkt.

Die Magnetpoloberfläche von mindestens einem der Trag- und Führungselektromagnete und die Oberfläche der Magnetschiene entgegengesetzt zur Magnetpoloberfläche ist in der Form einer rechteckigen Wellenform vorgesehen, bestehend aus einer Viel­ zahl von abwechselnden Nut- und Zahnpaaren, angeordnet mit einem vorbestimmten Abstand (im folgenden auch Teilung ge­ nannt) längs der Spur in Richtung derselben.

Mindestens eine der Distanzen von einer der Vielzahl der Mag­ netpole, jeder mit der rechteckwellenförmigen Magnetpolober­ fläche, zu den verbleibenden Magnetpolen, ist derart bestimmt, daß eine Abweichung auftritt, um weniger als ein Abstand oder eine Teilung von einem ganzen Vielfachen der vorbestimmten Teilung.

An Treibmittel steuern die Erregungsströme, die durch die Erregungsspulen der Vielzahl von Magnetpole fließen, deren je­ der eine rechteckwellenförmige Magnetpoloberfläche besitzt, um ähnlich einer Impulsform mit einer vorbestimmnten Zeitsteue­ rung und Ordnung anzusteigen, wodurch die Erzeugung von Schub in Richtung der Spur gestattet wird.

Die Antriebsmittel können hier sowohl an den Trag- wie auch den Führungselektromagneten angeordnet sein, bzw. den Oberflä­ chen der Magnetschiene, entgegengesetzt zu den Trag- und Füh­ rungselektromagneten.

Die relativen Distanzen der Vielzahl von Magnetpolen jeweils mit rechteckwellenförmigen Magnetpoloberflächen können jeweils abweichen, um weniger als den einen Abstand (Teilung) von einem ganzen Vielfachen der vorbestimmten Teilung.

Die Anzahl der Magnetpole deren jeder die rechteckwellenförmi­ ge Magnetoberfläche besitzt, kann vier betragen; jede der Di­ stanzen zwischen den benachbarten Magnetpolen kann jeweils um 1/4 des vorbestimmten Abstands (Teilung) abweichen gegenüber einem ganzen Vielfachen des vorbestimmten Abstands (Teilung).

Die Anzahl der eine rechteckwellenförmige Magnetpoloberfläche aufweisenden Magnetpole kann vier betragen; die Distanz zwi­ schen den äußersten Magnetpolen kann gleich einem ganzen Viel­ fachen der vorbestimmten Teilung sein, während die Distanzen zwischen den äußersten und benachbarten Magnetpolen jeweils um 1/2 der vorbestimmten Teilung gegenüber einem ganzen Vielfa­ chen der vorbestimmten Teilung abweichen kann.

Die Anzahl der Magnetpole des Führungselektromagneten kann vier betragen; jede der Distanzen zwischen den benachbarten Magnetpolen kann um jeweils 1/4 der vorbestimmten Teilung abweichen, und zwar von einem ganzen Vielfachen der vorbe­ stimmten Teilung. Die Anzahl der Magnetpole des Tragelektro­ magneten kann vier betragen; die Distanz zwischen dem ersten und vierten Magnetpol kann gleich einem ganzen Vielfachen der vorbestimmten Teilung sein, während die Distanz zwischen den ersten und zweiten Magnetpolen und zwischen den dritten und vierten Magnetpolen jeweils um 1/2 der vorbestimmten Teilung von einem ganzen Vielfachen der vorbestimmten Teilung abwei­ chen kann.

Die Oberfläche der Magnetschiene, die sich längs der Spur er­ streckt und die Oberflächen einer Vielzahl von Magnetpolen der Elektromagnete der Projektionsbauart, die entgegengesetzt zur Oberfläche der Magnetschiene vorgesehen sind, sind in der Rechteckwellenform ausgebildet, und zwar aus abwechselnden Nut- und Zahnanordnungen sich erstreckend in Richtung der Spur und mindestens eine der Distanzen zwischen einer aus einer Vielzahl von Magnetpolen jeweils mit einer rechteckwellenför­ migen Oberfläche und der verbleibenden Magnetpole weicht ab um weniger als eine Teilung von einem ganzen Vielfachen der Tei­ lung. Daher besitzt ein Teil, wo die Zähne in entgegengesetz­ ter Beziehung miteinander in einem Spalt zwischen der Oberflä­ che der Magnetschiene und den Oberflächen der Magnetpole ange­ ordnet sind, ein geringes Maß an magnetischem Widerstand (im folgenden als Reluktanz bezeichnet), während ein Teil, wo die Nuten in entgegengesetzter Beziehung sich befinden, ein hohes Maß an Reluktanz besitzt. Zudem weichen die Rechteckwellenfor­ men der Magnetpoloberflächen in ihrer Position von einem Mag­ netpol zum anderen derart ab, daß die Reluktanzen zwischen den Magnetpolen unterschiedlich werden. Wenn Gleichstrom geliefert wird, um durch die Erregungsspulen eines jeden Magnetpols zu fließen, so werden magnetische Anziehungskräfte zwischen der Magnetschiene und den Elektromagneten derart erzeugt, daß die Elektromagnete durch die Magnetschiene angezogen werden, und infolgedessen wirken Tragkräfte auf das Fahrzeug in einer Auf­ wärtsrichtung oder Führungskräfte wirken in der Horizontal­ richtung auf das Fahrzeug. Wenn der durch die Erregungsspulen der Magnetpole fließende Strom derart gesteuert ist, daß er wie ein Impuls mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung und Ord­ nung ansteigt, infolge der Unterschiede der Reluktanz zwischen den Magnetpolen, so wird schrittweise ein Schub kontinuierlich in der Richtung erzeugt, in der die Abweichungen zwischen den Zähnen der Magnetschiene und den Elektromagneten reduziert werden, d. h. in der Richtung, in der das Fahrzeug längs der Spur bewegt wird. Daraus ergibt sich, daß es möglich wird, eine Schuberzeugungsvorrichtung für die Führungs- und Trag­ elektromagnete derart vorzusehen, daß Schub- oder Antriebsvor­ richtungen wie ein linearer Induktionsmotor oder dgl. elimi­ niert werden können, und daß infolgedessen die magnetischen Schwebefahrzeuge mit geringem Gewicht herstellbar sind. Ferner kann auch eine Sekundärschiene auf der Seite einer Magnet­ schiene eliminiert werden, so daß die Kosten des Baus der Spur und der zugehörigen Komponententeile auf ein Minimum vermin­ dert werden können.

Darüber hinaus werden Probleme der elektrolytischen Korrosion und der Wirbelströme vermieden, welche einen Leistungsverlust bedeuten, und zwar infolge des Einbaus eines sekundären Lei­ ters, der nunmehr nicht mehr nötig ist.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt, der Hauptkomponenten dar­ stellt;

Fig. 3 Wellenformen von Erregungsströmen;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein weiteres bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt eines konventionellen Magnetschwebefahr­ zeugsystems.

Im folgenden werden nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben.

In Fig. 1 ist mit 14 ein Elektromagnet der Projektionsbauart bezeichnet, der eine rechteckwellenförmige Magnetpoloberfläche besitzt. Ferner ist ein Tragelektromagnet 15 der Projektions­ bauart vorgesehen, der eine rechteckwellenförmige Magnetpol­ oberfläche aufweist. Magnetschienen 16 werden jeweils auf bei­ den Seiten eines Querträgers 7 einer Spur 8 getragen. Jede der Magnetschienen 16 besitzt eine transversale rechteckwellenför­ mige Schienenoberfläche 26 und eine nach unten gerichtete rechteckwellenförmige Schienenoberfläche 36. Die Führungselek­ tromagnete 14 sind jeweils auf entgegengesetzt liegenden In­ nenseiten eines Chassis 3 angeordnet, welches in seinem Quer­ schnitt C-förmig ist; die Anordnung ist derart getroffen, daß die Führungselektromagnete 14 symmetrisch und entgegengesetzt liegen und ihre Magnetpoloberflächen 24 sind mit einem vorbe­ stimmten Abstand gegenüber den transversalen rechteckwellen­ förmigen Schienenoberflächen 26 angeordnet. Die Tragelektro­ magnete 15 werden symmetrisch bezüglich der Mittellinie des Chassis derart getragen, daß die Magnetpoloberfläche 25 in einer entgegengesetzten Beziehung bezüglich der jeweiligen nach unten gerichteten Schienenoberflächen 36 gehalten sind.

Fig. 2 zeigt den Schnitt in Horizontalrichtung der Magnet­ schiene 16 (wobei keine Strichlierung verwendet wurde). Die Magnetschiene 16 besitzt einen rechteckwellenförmigen Schie­ nenoberflächenteil 26, ausgebildet mit einer Vielzahl von Nu­ ten 21 und Zähnen 22 in Richtung der Spur 8 mit einem vorbe­ stimmten Abstand (Teilung) P. Eine Nut 21 und ein Zahn 22 bil­ den ein Paar und besitzen die gleiche Breite und die Distanz der Breite eines Nuten- und Zahnpaares wird als ein Abstand oder eine Teilung P, wie oben beschrieben definiert: Der Füh­ rungselektromagnet 14 in entgegengesetzter Beziehung mit der Magnetschiene 16 besitzt einen Kern, der im Fall dieses Aus­ führungsbeispiels vier Magnetpole 41, 42, 43 und 44 aufweist, die jeweils Erregungsspulen 41 A, 42 A, 43 A und 44 A tragen. Die Poloberfläche jedes Magnetpols hat die Form von Rechteckwel­ len, bestehend aus einer Vielzahl von Nut- und Zahnpaaren mit dem gleichen Abstand oder Teilung P wie der rechteckwellenför­ mige Oberflächenteil 26, der Führungsschiene 16. Die Distanz G zwischen benachbarten Magnetpolen, beispielsweise den Magnet­ polen 41 und 42, ist derart bestimmt, daß die Länge l ₁₂ zwi­ schen zwei Magnetpolen 41 und 42 abweicht, um 1/4 der Teilung von einem ganzen Vielfachen der Teilung P. In gleicher Weise sind die Distanzen G zwischen benachbarten Magnetpolen derart bestimmt, daß die Länge l ₁₃ zwischen Magnetpolen 41 und 43 um 2/4 Teilung abweichen und daß die Länge l ₁₄ zwischen Magnet­ polen 41 und 44 um 3/4 Teilung abweichen, jeweils von einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung P.

Im Falle des magnetischen Schwebefahrzeugsystems des oben be­ schriebenen Aufbaus werden Erregungsströme I 41, I 42, I 43 und I 44 an die Erregungsspulen 41 A, 42 A, 43 A und 44 A des Führungs­ elektromagneten 14 angelegt, wobei jeder besteht aus der Summe des Gleichstromvorspannungsstromes I _d , um den Führungsmagneten 14 die Führungskraft in Querrichtung aufzuprägen und der Im­ pulsstromkomponente I _p um den Führungsmagneten 14 in Richtung der Spur, wie in Fig. 3 gezeigt, einen Schub zu erteilen. Um die gewünschten Anziehungskräfte zu erzeugen wird die Fluß­ richtung des Stromes I 43 entgegengesetzt zur Flußrichtung des Stromes I 44 gemacht, so daß die Magnetpole 43 und 44 Magnet­ flüsse erzeugen, die beispielsweise im Uhrzeigersinn sich drehen. In gleicher Weise wird die Flußrichtung des Stromes I 42 entgegengesetzt zur Flußrichtung des Erregungsstromes I 41 gemacht, so daß die Magnetpole 42 und 41 beispielsweise im Uhrzeigersinn rotierende Magnetflüsse erzeugen. Der Gleich­ spannungsvorspannungsstrom I _d wird normalerweise in die Er­ regungsspulen 41 A, 41 B, 41 C und 41 D eingespeist und die rechteckige- oder trapezförmige Wellenformimpulsstromkompo­ nente I _p mit der Impulsdauer T wird sequentiell in der Ordnung oder Reihenfolge der Erregungsströme I 44, I 43, I 42 und I 41 ge­ liefert.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 wird der auf den Füh­ rungselektromagneten 14 wirkende Schub infolge des Erregungs­ stroms erläutert. Gemäß Fig. 3 fließt von t ₀ bis t ₁ die Summe I _d +I _i (wobei I _d der Gleichspannungsvorspannungsstrom ist und I _p die Impulsstromkomponente ist) durch die Erregungsspule 44 A, so daß ein Magnetfluß (Φ _d +Φ _p ) am Magnetpol 44 erzeugt wird und dieser dreht sich hauptsächlich um den benachbarten Magnetpol 43. Obwohl jedoch ein Teil dieses Magnetflusses auch um die anderen Magnetpole sich dreht, mit Ausnahme des be­ nachbarten Magnetpols 43, ist der durch die Zähne und die rechteckwellenförmige Magnetpoloberfläche der Magnetpole 44 fließende Magnetfluß stärker als die Magnetflüsse, die durch die Zähne der anderen Magnetpole fließen. Der auf den Füh­ rungselektromagneten 14 wirkende Schub F wird hauptsächlich an dem Zahn erzeugt, durch den der stärkste Magnetfluß fließt, so daß die Zähne des Magnetpols 44 einen starken Schub erzeugen. Infolgedessen wirkt der Schub F in der Richtung, in der die Abweichung von 1/4 Teilung bezüglich der Zähne der entgegenge­ setzt liegenden Magnetschiene 16 korrigiert ist; d. h., die durch den Pfeil angegebene Richtung, so daß der Führungselek­ tromagnet 14 zu einer Versetzung oder Verschiebung veranlaßt wird. In diesem Falle wird die Abweichung der Zähne des Mag­ netpols 43 bezüglich der Zähne der Magnetschiene 26 auf 1/4 Teilung verringert. Als nächstes wird von t ₁ bis t ₂ die Im­ pulsstromkomponente -I _p des Erregungsstroms I 43 geliefert, so daß der durch die Zähne des Magnetpols 43 fließende Magnetfluß am stärksten wird und der Führungselektromagnet 14 weiter zur Bewegung gezwungen wird, um 1/4 Teilung in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung. In der oben beschriebenen Weise wird der Schub F wiederholt durch die Magnetpole 42, 41, 44 und 43 in der genannten Ordnung erzeugt, so daß der Führungs­ elektromagnet 14 schrittweise in der durch den Pfeil angedeu­ teten Richtung gestoßen wird.

Die Richtung des Schubs F ist bestimmt in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung zwischen entgegengesetzt liegenden Zähnen, so daß dann, wenn ein Sensor zur Detektierung der Positionen der Zähne und eine Steuerschaltung, welche auf ein Ausgangssignal vom Sensor anspricht, um die Erregungsspule zu bestimmen, der zuerst die Impulsstromkomponente zugeführt wird, auf der Seite des Führungselektromagneten 14 angeordnet sind der Führungselektromagnet 14 oder das Magnetschwebe­ fahrzeug in einer gewünschten Richtung bewegt werden kann.

Wie oben beschrieben, kann gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung durch ein einfaches zusätzliches Verfahren zur Bildung von rechteckigen Wellen, bestehend aus einer Viel­ zahl von Nut- und Zahnpaaren in einer vorbestimmten Teilung über die Oberflächen der Magnetschiene oder des Tragelektro­ magneten hinweg und durch die Steuerung der Ströme, die durch die Erregungsspulen fließen, entweder die Führungs- oder die Tragelektromagnete oder beide die Funktion einer Schuberzeu­ gungsvorrichtung besitzen, zusätzlich zu ihren eigenen Funk­ tionen. Es folgt daher, daß es nicht erforderlich ist, den An­ ker eines linearen Induktionsmotors auf einem magnetischen Schwebefahrzeug anzuordnen, so daß das Fahrzeug leichtgewich­ tig hergestellt werden kann. Ferner wird die in Fig. 5 gezeig­ te Sekundärschiene 10 auf der Seite der Spur 8 eliminiert, so daß die Kosten für das Verlegen magnetischer Schienen vermin­ dert werden kann. Darüber hinaus kann die Magnetschiene 16 lediglich aus Stahl hergestellt werden, so daß das Problem der elektrolytischen Korrosion überwunden wird. Anders als bei li­ nearen Induktionsmotoren ist es nicht erforderlich, den Wir­ belstrom durch die Sekundärseite fließen zu lassen, so daß der Leistungsverlust auf ein Minimum vermindert werden kann. Im Falle des Erdprimärsystems muß der Ankerstrom durch einen Ab­ schnitt länger als das Fahrzeug fließen, so daß der Leistungs­ verlust hoch ist. Ferner ist eine hohe magnetische Energie er­ forderlich, so daß die Kapazität einer Leistungsquelle groß sein muß, um die Kapazität der Leistungsquelle zu vermindern, wobei die gesamte Leitung in eine Vielzahl von Abschnitten un­ terteilt werden muß, an die die Leistung verteilt wird. Infol­ gedessen sind die Erdinstallationen einschließlich von Schalt­ vorrichtungen teuer, wobei aber gemäß der vorliegenden Erfin­ dung die Führungselektromagnete zur Bewegung des Fahrzeuges verwendet werden, so daß ein Leistungsversorgungsbereich und die Magnetenergie auf ein Minimum gebracht werden können.

Im allgemeinen besitzen Reluktanzmotoren einen hohen Wirkungs­ grad, aber einen niedrigen Leistungsfaktor, wobei aber dann, wenn ein Vorspannmagnetfeld, erzeugt durch einen Vorspann­ strom einem Schubstrom überlagert wird, der Leistungsfaktor verbessert werden kann. Das heißt, im Falle von Reluktanzmo­ toren ist der Schub im wesentlichen proportional zum Produkt aus einer Gleichstromkomponente einschließlich eines Vorspan­ nungsstroms und einem Maximalwert einer Wechselstromkomponen­ te. Ein anderer Grund besteht in der Tatsache, daß die effek­ tive Spannung im wesentlichen proportional ist zu einer Gleichstromkomponente, während die reaktive Spannung im we­ sentlichen proportional zu einem Maximalwert einer Wechsel­ stromkomponente ist.

Die Führungselektromagnete 14 sind symmetrisch am Chassis 3 bezüglich der Mittellinie desselben angeordnet, so daß dann, wenn die Vorspannungsströme auf den gleichen Größen durch die rechten und linken Führungselektromagnete 14 fließen, die Ab­ weichung in keiner Richtung des Fahrzeugs auftritt, wenn nicht das Fahrzeug nach rechts oder links abbiegt. Um die Spurfüh­ rungsfähigkeit des Fahrzeugs zu verbessern, selbst wenn die rechten und linken Schienen nicht ordnungsgemäß ausgerichtet sind, wird im allgemeinen der Vorspannstrom durch sowohl die rechten als auch linken Führungselektromagneten 14 derart fließen gelassen, wie dies oben erläutert wurde, wodurch der Leistungsfaktor für die Reluktanzmotoren verbessert werden kann. Wenn der Schub nicht ausreicht, werden die Oberflächen der Magnetschiene 16 und des Tragelektromagneten 15 entgegen­ gesetzt dazu liegend in ähnlicher Weise ausgebildet zu denje­ nigen der Magnetschiene und des Führungselektromagneten, so daß der Schub erhöht werden kann. In diesem Falle besteht eine Befürchtung hinsichtlich elektromagnetischer Energiepulsa­ tion, wobei aber in fast allen Geschwindigkeitsbereichen die Frequenz so hoch liegt, daß die Vibrationen leicht durch Se­ kundärfedern isoliert werden können und infolgedessen wird die Bequemlichkeit der Fahrt nicht nachteilig in irgendeiner Weise beeinflußt.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, der Spalt G zwischen benachbarten Mag­ netpolen mit einer Abweichung um 1/4 Teilung von einem ganzen Vielfachen der Teilung vorgesehen, so daß die Anziehungskraft pro einem Elektromagneten ausgemittelt ist und infolgedessen die Pulsation der Anziehungskraft vermindert wird.

Wenn jedoch eine Position eines Fahrzeugs sich ändert, während es fährt, wird eine pulsierende Drehkraft erzeugt, die in der Lage ist, den Elektromagneten zu drehen. Da die Führungselek­ tromagnete 14 auf dem Chassis 3 symmetrisch bezüglich der Mit­ tellinie desselben angeordnet sind, werden die pulsierenden Drehkräfte auf sowohl der rechten als auch der linken Seite durcheinander ausgelöscht, so daß kein Problem entsteht. Im Falle der Tragelektromagnete 15 jedoch rufen infolge von Po­ sitionsänderung des Fahrzeugs die pulsierende Drehkraft eine Neigung (Teilung) des Chassis 3 hervor. Wie oben beschrieben, kann eine derartige pulsierende Drehkraft durch Sekundärfedern absorbiert werden, sie kann aber auch vermieden werden durch die unter Bezug auf Fig. 4 beschriebene Konstruktion.

Fig. 4 ist ein Schnitt eines weiteren bevorzugten Ausführungs­ beispiels der Erfindung, und zwar speziell angewandt auf den Tragelektromagneten 15. Das zweite Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel insofern, als es den Abstand vom Magnetpol 41′ zum Magnetpol 44′ angeht; das heißt, der Abstand 1′14 ist gleich einem ganzen Vielfachen der Teilung P während der Abstand 1′12 vom Magnetpol 41′ zum Magnetpol 42′ und der Abstand 1′13 vom Magnetpol 41′ zum Mag­ netpol 43′ um 1/2 Teilung von einem ganzen Vielfachen der Tei­ lung P abweichen. Anders ausgedrückt, gilt folgendes: Wenn der Tragelektromagnet 15 in Endteile und einem Zwischenteil dazwi­ schen unterteilt wird, so ist der Abstand zwischen den Endmag­ netpolen 41′ und 44′ und den entsprechenden benachbarten Mag­ netpolen 42′ und 43′ jeweils mit einer Abweichung von 1/2 Tei­ lung versehen, und zwar von ganzen Vielfachen der Teilung P. Während im zweiten Ausführungsbeispiel die Ströme, die durch die Erregungsspulen 41′A und 44′A fließen, an beiden Enden der Magnetpole 41′ und 44′ gleichzeitig wie eine Impulsform für ein vorbestimmtes Zeitintervall erhöht und dann vermindert werden, werden die durch die Erregungsspulen 42′A und 43′A fließenden Ströme gleichzeitig wie eine Impulsform erhöht. Das heißt, das zweite Ausführungsbeispiel verwendet das Zwei­ phasenerregungsverfahren, um Schub zu erzeugen. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wirkt unabhängig von der Position des Fahrzeugs die Anziehungskraft symmetrisch bezüglich der Mitte des Tragelektromagneten 15, so daß eine pulsierende Dreh­ kraft, die sich aus Positionsveränderung des Fahrzeugs ergibt, in bemerkenswerter Weise vermindert werden kann.

Es sei bemerkt, daß das zweite Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung in gleicher Weise bei den Führungselektromagneten ange­ wandt werden kann.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Magnetschwebefahrzeugsystem der Anziehungsbauart mit einer Magnetschiene, ausgelegt auf einer Seite der Spur und mit einem Schwebefahrzeug mit einem Tragelektromagneten und einem Führungselektromagneten, wobei jeder eine Vielzahl von längs der Spur angeordneten Magnetpolen aufweist. Eine Magnetpol­ oberfläche mit jeweils einer Vielzahl von Magnetpolen ist ent­ gegengesetzt zu einer Oberfläche der Magnetschiene vorgesehen. Die Magnetpoloberfläche von mindestens einem der Trag- und Führungselektromagnete und die Oberfläche der Magnetschiene entgegengesetzt zu Magnetpoloberfläche sind in der Form von Rechteckwellenformen ausgebildet, und zwar bestehend aus einer Vielzahl von abwechselnden Paaren aus Nuten und Zähnen, ange­ ordnet mit einer vorbestimmten Teilung. Die Distanzen von einem der Vielzahl von Magnetpolen jeweils mit rechteckwellen­ förmiger Magnetpoloberfläche zu den verbleibenden Magnetpolen sind bestimmt durch eine Abweichung von weniger als einer Tei­ lung von einem ganzen Vielfachen der vorbestimmten Teilung. Durch die Erregungsspulen der Vielzahl von Magnetpolen flies­ sende Erregungsströme werden gesteuert, um wie eine Impuls­ form mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung und Ordnung anzu­ steigen, wodurch zur Erzeugung von Schub in Richtung der Spur gestattet wird.

Claims (8)

1. Magnetschwebefahrzeugsystem der Anziehbauart unter Ver­ wendung einer Magnetschiene, verlegt auf der Seite einer Spur und ein Schwebefahrzeug mit einem Tragelektromagne­ ten, der Projektionsbauart sowie einem Führungsmagneten der Projektionsbauart, von denen jeder eine Vielzahl von Magnetpolen, angeordnet längs der Spur in Richtung dersel­ ben derart aufweist, daß eine Magnetpoloberfläche jedes der Vielzahl von Magnetpolen jeweils entgegengesetzt ange­ ordnet ist zu einer Oberfläche der Magnetschiene, wodurch das Schwebefahrzeug über der Magnetschiene ohne Kontakt mit dieser schwebt, und zwar durch die magnetische An­ ziehungskraft, die in Wechselwirkung steht zwischen der Magnetschiene und den Trag- und Führungselektromagneten, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes aufweist:
Die Magnetpoloberfläche von mindestens einem der Trag- und Führungselektromagnete und die Oberfläche der entgegenge­ setzt zu der Magnetpoloberfläche liegenden Magnetschiene sind in der Form einer rechteckigen Wellenform ausgebil­ det, bestehend aus einer Vielzahl von abwechselnden Nut- und Zahnpaaren, angeordnet mit einem vorbestimmten Abstand (Teilung) längs der Spur und in Richtung derselben;
mindestens eine der Distanzen von einem der Vielzahl von Magnetpolen, jeder mit der erwähnten rechteckwellenförmi­ gen Magnetpoloberfläche zu den verbleibenden Magnetpolen, ist bestimmt, um weniger als eine Teilung (Abstand), abzu­ weichen von einem ganzzahligen Vielfachen der vorbestimm­ ten Teilung (Abstand); und
Antriebsmittel zur Steuerung der Erregungsströme, die durch die Erregungsspulen der Vielzahl von Magnetpolen je­ weils mit der erwähnten rechteckförmigen Magnetpoloberflä­ che fließen, um ähnlich einer Impulsform in vorbestimmter Zeitsteuerung und Ordnung anzusteigen, wodurch der Schub in Richtung der Spur erzeugt wird.

2. Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel angeordnet sind sowohl (bei) den Trag- und Führungselektromagneten und daß die Oberflächen der Magnetschiene jeweils entgegengesetzt zu den Trag- und Führungselektromagneten angeordnet sind.

3. Fahrzeugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die relativen Abstände der Vielzahl von Mag­ netpolen jeweils mit den rechteckwellenförmigen Magnetpol­ oberflächen jeweils um weniger als den erwähnten einen Ab­ stand von einem ganzzahligen Vielfachen des vorbestimmten Abstandes abweichen.

4. Fahrzeugsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die relativen Abstände der erwähnten Viel­ zahl von Magnetpole jeweils mit der rechteckwellenförmigen Magnetpoloberfläche um jeweils weniger als den erwähnten einen Abstand abweichen von einem ganzzahligen Vielfachen des vorbestimmten Abstands.

5. Fahrzeugsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Magnetpole, die jeweils die rechteckwellenförmige Magnetoberfläche besitzen vier be­ trägt, wobei jede der Distanzen zwischen den benachbarten Magnetpolen um 1/4 des vorgenannten Abstandes jeweils ab­ weichen von einem ganzzahligen Vielfachen des erwähnten vorbestimmten Abstandes.

6. Fahrzeugsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Magnetpole, die jeweils die erwähnte rechteckwellenförmige Magnetpoloberfläche besit­ zen, vier beträgt, wobei jede der Distanzen zwischen den benachbarten Magnetpolen jeweils um 1/4 des erwähnten vor­ bestimmten Abstandes abweichen, und zwar von einem ganzen Vielfachen des vorbestimmten Abstandes.

7. Fahrzeugsystem nach einem oder mehreren der vorgergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetpole, von denen jeder die recht­ eckwellenförmige Magnetpoloberfläche besitzt, vier be­ trägt, wobei die Distanz zwischen den am weitesten außen gelegenen Magnetpolen gleich ist einem ganzen Vielfachen des vorbestimmten Abstandes, während die Distanzen zwi­ schen den äußersten und den benachbarten Magnetpolen je­ weils um 1/2 des vorbestimmten Abstandes abweichen, und zwar von einem ganzen Vielfaches des erwähnten vorbestimmten Abstandes.

8. Fahrzeugsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Magnetpole des Führungselek­ tromagneten vier beträgt, daß jede der Distanzen zwischen den benachbarten Magnetpolen jeweils um 1/4 des erwähnten vorbestimmten Abstandes abweicht von einem ganzen Vielfa­ chen des vorbestimmten Abstandes, daß die Anzahl der Mag­ netpole des Tragelektromagneten vier beträgt, daß die Di­ stanz zwischen den ersten und vierten Magnetpolen gleich einem ganzen Vielfachen des vorbestimmten Abstandes ist, während die Distanzen zwischen den ersten und zweiten Magnetpolen und zwischen den dritten und vierten Magnet­ polen jeweils abweichen um 1/2 des vorbestimmten Abstandes gegenüber einem ganzen Vielfachen des vorbestimmten Ab­ standes.