Ein berührungsloser Transport eines Schwebefahrzeugs auf einer Schienenanordnung erfolgt in der Regel mit magnetischen Tragkräften zwischen der fahrbahnseitigen oberen C-förmigen ferromagnetischen Schiene, gegebe- nenfalls auch einer unteren C-förmigen ferromagnetischen Schiene, und einer Tragmagneteinrichtung des fahrzeugseitigen Erregerteils. Zwischen dem fahr- zeugseitigen Erregerteil beziehungsweise weiteren fahrzeugseitigen Erregertei- len und der fahrbahnseitigen Schiene werden weiterhin Vortriebskräfte ausgebil- det. Die schwebetechnische Fahrzeugführung setzt weiterhin voraus, dass ne- ben diesen Trag-und Vortriebskräften auch eine seitliche Führung ohne Inan- spruchnahme von reibungsbehafteten Elementen erfolgt. Hierbei sollten die Kräfte stellbar sein und ohne größeren Aufwand, insbesondere auch ohne zu- sätzliche fahrbahnseitige Schienen erzeugt werden können.

Dies konnte bisher nur teilweise erreicht werden. Es ist insbesondere bei Hybrid- magnetsystemen problematisch, bei denen die Schwebewirkung durch hybride Tragmagnete, das heißt einer Permanentmagneteinrichtung zur Aufnahme einer Grundlast und einer Spulenanordnung zur Erzeugung eines Zusatzmagnetfeldes erzeugt wird. Bei einer derartigen Hybridmagnetanordnung erfolgt eine Wech- selwirkung der C-förmigen ferrromagnetischen Schienen und der Hybridmagnet- anordnung mit großen quergerichteten tangentialen Kräften.

Hierzu wurden bereits Kombinationen von Tragkraft erzeugenden Erregermagneten mit einer Seitenkrafterzeugung an den C-förmigen Schienen vorgeschlagen. Ihre Leistungsfähigkeit zur Bereitstellung ausreichend großer Kräfte (bezogen auf die Fahrzeuglänge) ist jedoch zu gering, als dass sie den Bedingungen eines schnellen Verkehrs und der Anwendung für Fahrzeuge mit hohen Nutzlastanteilen entsprechen können.

Die DE 22 38 402 C2 zeigt ein System, bei dem die gleichzeitige Erzeugung aus- reichender Tragkräfte und die Sicherstellung einer ausreichenden Querführung aufwendig und problematisch ist.

Bei herkömmlichen Systemen ist insbesondere die Steuerung und Regelung der Querauslenkung durch eine geeignete Stellgröße problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber herkömmlichen Anordnun- gen Verbesserungen zu schaffen und insbesondere eine sichere Erzeugung von Querkräften gewünschter Größe mit relativ geringem apparativem Aufwand, ins- besondere auch kleinbauenden fahrzeugseitigen Erregerteiien zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anordnung gelöst, indem mit dem Erregerteil eine an der oberen Schiene angeordnete Tragmagneteinrichtung zur Ausbildung einer Schwebekraft verbunden ist und durch Überlagerung eines zwischen der Führungsmagneteinrichtung und den Schienenenden erzeugten Feldwirbels und eines von der Spuleneinrichtung erzeugten Spulenfeldes eine Querkraft erzeugbar ist. Der Feldwirbel an den Schienenenden wird hierbei insbesondere durch Permanentmagnete erzeugt.

Erfindungsgemäß wird somit die Querkraft zwischen dem Erregerteil und der C-förmigen Schiene, die ebenfalls mit der Tragmagneteinrichtung in Wechselwir- kung steht, erzeugt, indem ein Feldwirbel zwischen den Enden der C-förmigen Schiene und Erregerpolen des erfindungsgemäßen Erregerteils erzeugt und mit dem Magnetfeld der Spuleneinrichtung zur Erzeugung der gewünschten Quer- kräfte überlagert wird. Hierdurch kann der Strom der Spuleneinrichtung als Steil-

größe zur Erzeugung der Querkräfte verwendet werden. Hierbei wird zwischen dem Erregerteil und der fahrzeugseitigen Schiene zusätzlich ein Beitrag zur Tragkraft in vertikaler Richtung geleistet, der jedoch relativ gering ist. Das erfin- dungsgemäße Erregerteil kann somit in Kombination mit Tragmagneteinrichtun- gen in gemeinsamen Gestellen des Fahrzeugs und in Wechselwirkung mit der gleichen fahrbahnseitigen Schiene verwendet werden.

Eine besonders wirksame Ausbildung. der Querkräfte durch einen geeigneten, durch einen oder mehrere Permanentmagnete erregten Feldwirbel wird erreicht, indem die Breite der Erregerpole größer als die Breite der Schienenenden und die vertikale Länge der Erregerpole größer als die Breite der Schienenenden ist.

Hierbei kann zum Beispiel ein Verhältnis der Breite der Erregerpole zu der Breite der Schienenenden im Bereich von 1,5 bis 2, zum Beispiel. etwa 1,8 gewählt werden.

Erfindungsgemäß können in den Erregerpolen vorteilhafterweise sich in vertika- ler Richtung und in Transportrichtung erstreckende ferromagnetische Lamellen ausgebildet sein, die mit Einzelmagneten oder Teilmagneten der Erregerpole alternierend angeordnet sind. Durch die ferromagnetischen Lamellen kann in vertikaler Richtung eine hohe magnetische Leitfähigkeit erreicht werden.

Der Feldwirbel zur Erzeugung der gewünschten Querkraft wird im Allgemeinen in Luftspalten zwischen den Enden der C-förmigen Schiene und den Erregerpolen durch eine geeignete symmetrische Dimensionierung erreicht. Bei Überlagerung des Feldwirbels zwischen den Schienenenden und den Erregerpolen mit dem Spulenmagnetfeld des Spulenstroms entsteht eine unsymmetrische Feldvertei- lung. Dementsprechend kann durch Umpolung der Stromführung der Spule ebenfalls die Stellkraft beeinflusst werden.

Durch die ferromagnetischen Lamellen kann das Spulenmagnetfeld effektiv von dem Verbindungsjoch über die Lamellen zu dem Luftspalt gegenüber den Schie- nenenden geführt werden. Somit kann eine hohe magnetische Flussdichte mit verhältnismäßig geringen Strömen und Verlusten erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei geeigneter Dimensionierung auch für Schienen ohne Kurvenüberhöhung verwendet werden, da hinreichend große Querkräfte erzeugt werden können. In Kombination mit fahrzeugseitigen Komponenten, die eine Neigetechnik gestatten, ist dann ein Betrieb auf ebenen Fahrbahnen ohne geneigte Schienen möglich. Bei Schienen ohne Kurvenüberhöhung reduziert sich die Anforderung an die Fahrbahn.

Weiterhin ist grundsätzlich auch ein Einsatz an geneigten Schienen möglich.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an eini- gen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen : Figur 1 einen Querschnitt durch eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ; Figur 2a einen Ausschnitt aus Figur 1 mit den Anteilen des Permanentmagnetfeldes und des Spulenmagnetfeldes zwischen Erregerpolen und Schienenenden ; Figur 2b den Verlauf der Querkraft Fz in Abhängigkeit von der Verschiebe- größe z in Querrichtung bei konstantem Spulenstrom ; Figur 3 einen Querschnitt dieser Ausführungsform mit eingezeichnetem Verlauf der Feldlinien durch Überlagerung der Feldanteile von Fi- gur 2b ; Figur 4 eine Ausführungsform mit zweiseitiger Erregeranordnung zwi- schen einer oberen und einer unteren Schiene.

Gemäß Figur 1 weist eine C-förmige ferromagnetische obere Schiene 1 zwei nach unten weisende Schienenenden 2,3 mit einer Breite br auf. Unterhalb der oberen Schiene 1 ist ein Erregerteil 4 vorgesehen, das eine Spulenanordnung mit Spulenhälften 8 und 9 aufweist, die ein Verbindungsjoch 7 umgeben. Hierbei schließen Spulen mit den gezeigten oberen Spulenteilen 8 und unteren Spulen- teilen 9 jeweils Längenabschnitte des Verbindungsjochs 7 ein. Die Stromrichtung in den Spulenbereichen 8,9 erfolgt somit in Längsrichtung, wie zum Beispiel in Figur 2a sowie der Ausführungsform der Figur 4 eingezeichnet. Erfindungsge- mäß sind Erregerpole 5,6 seitlich neben der oberen Spulenhälfte 8 angeordnet und stehen den Schienenenden 2,3 über Luftspalte 10, 11 gegenüber. Die Erre- gerpole 5,6 bilden zusammen eine Permanentmagneteinrichtung. Das Perma- nentmagnetfeld ist in Figur 1 und Figur 2a teilweise eingezeichnet. Zur Veran-

schaulichung sind an den Ober-und Unterseiten der Erregerpole fiktive Strom- richtüngen für"eingeprägte Ströme"der Permanentmagnete angegeben, die dem Feldverlauf des Permanentmagnetfeldes entsprechen. Somit wird das mag- netische Feld jedes Erregerpols durch ein Schienenende und das Verbindungs- joch zumindest teilweise geschlossen. Dieses Permanentmagnetfeld überlagert sich mit dem von der Spulenanordnung mit den Spulenhälften 8,9 erzeugen Spulenmagnetfeld. Das Spulenmagnetfeld verläuft von der Spule ausgehend zunächst in Querrichtung durch das Verbindungsjoch 7 und von hier ausgehend über Luftspalte 12 und 13 durch die Erregerpole 5, 6, die Luftspalte 10 und 11 und wird über die obere Schiene 1 geschlossen. Hierbei ist in Figur 2a der Fluss- verlauf Ba des Spulenmagnetfeldes gezeigt. Wie aus einem Vergleich der Fi- gur 1 mit Figur 2a ersichtlich ist, wird durch Überlagerung des in vertikaler Rich- tung verlaufenden Spulenmagnetfeldes Ba mit dem Feldwirbel der Erregerpole 5 ; 6 (der in Figur 1 ohne Spulenmagnetfeld gezeigt ist), das in Figur 2a durch Pfeile gezeigte überlagerte Gesamtmagnetfeld erzeugt. Hierbei wird zum Beispiel in dem links gezeigten Erregerpol 5 an seiner rechten Seite eine Verstärkung des Magnetfeldes, an seiner linken Seite hingegen eine Abschwächung des Mag- netfeldes durch Überlagerung mit dem Spulenmagnetfeld erzeugt ; entsprechend ist der Gesamtmagnetverlauf an dem rechts gezeigten Erregerpol 6 an der rechten Seite ebenfalls verstärkt, wobei hier das Magnetfeld von dem Ende 3 zu dem Erregerpol 6 hin verläuft.

Durch Permanentmagnete lassen sich auch bei verhältnismäßig großem Luft- spalt, zum Beispiel im Bereich von ein bis zwei Zentimetern, hohe Flussdichten von zum Beispiel ein Tesla erzeugen. Durch die Permanentmagnete der Erre- gerpole kann somit im Polbereich des Luftspaltes ein starker Feldwirbel, dessen Achse parallel zur Fahrtrichtung zeigt, erzeugt werden. Somit kann durch ent- sprechende Einstellung einer geeigneten Stromstärke im Spulenstrom die zur Kraftbildung erforderliche Unsymmetrie des an den Flanken des Schienenendes und Erregerpole angreifenden Feldes eingestellt werden. Ein maximaler Wert der erzeugten Stellkräfte ergibt sich in einem Magnetkreis, der sowohl eine günstige Anordnung der Permanentmagneten in Luftspaltnähe als auch eine besonders wirksame Felderzeugung durch den Spulenstrom ermöglicht.

Das Spulenmagnetfeld kann durch die Erregerpole hindurch gemäß Figur 3 durch sich in vertikaler Richtung erstreckende ferromagnetische Lamellen gelei- tet werden, so dass eine hohe magnetische Leitfähigkeit erreicht wird. Die La- mellen 19 sind hierbei zwischen Einzelmagneten 22 beziehungsweise alternie- rend zu diesen angeordnet.

Erfindungsgemäß ist vorteilhafterweise eine Breite bm der Erregerpole 5,6 grö- ßer, insbesondere deutlich größer als eine Breite br der Schienenenden. Hierbei kann das Verhältnis zum Beispiel im Bereich zwischen 1,5 und 2,2, zum Beispiel etwa 1,8 betragen. Ebenso ist die Längenausdehnung Im in vertikaler Richtung der Erregerpole 5,6 größer als die Breite br.

Wie aus der Felddarstellung der Figuren 1 bis 3 gezeigt werden bevorzugt an den Erregerpolen Feldwirbel mit gegenläufiger Tendenz, zum Beispiel jeweils von innen nach außen laufend, erzeugt, die mit dem gleichgerichteten, über die Schiene geschlossenen Spulenmagnetfeld überlagert werden. Bei Umkehr der Stromrichtung zum Beispiel durch Umpolung der Spule wird ein entgegengesetzt verlaufendes Spulenmagnetfeld Ba erzeugt, das jedoch in Überlagerung mit den gleichbleibenden Permanentmagnetfeldern der Erregerpole zu einer Kraftumkehr führen, so dass die Stellkraft auch von der Stromrichtung beeinflusst werden kann.

Erfindungsgemäß weisen die Permanentmagnetfelder der Erregerpole in dem Bereich in der Luftspalte 10, 1-1 eine Querkomponente, das heißt Komponente in Z-Richtung auf, so dass bei Überlagerung mit dem im Wesentlichen keine Z-Komponente aufweisenden Spulenmagnetfeld gewünschte Querkräfte erzeugt werden können.

Wie Figur 2b zu entnehmen ist, wird für einen Spulenstrom konstanter Größe ein Verlauf der Querkraft Fz in Abhängigkeit von der Verschiebung des Erregerteils Z erreicht, bei dem die Kraftkurve in Z-Richtung eine Ausdehnung überdeckt, die ungefähr der Größe des eingezeichneten Polabstandes z wie in

Figur 2a gezeigt entspricht. Der Maximalwert ist gegenüber der Polmitte leicht versetzt. Wie gezeigt wird eine in Z-Richtung weiträumige Kraftwirkung bei diesem Verlauf erreicht. Der Kraftverlauf für Ströme unterschiedlicher Richtung ist nicht vollkommen identisch, weist mit seinen geringen Unterschieden jedoch eine sehr günstige Charakteristik auf. Die Größe der Stellkräfte ist so hoch, dass bei geeigneter Spulendimensionierung die Seitenkräfte weit höher sind als der im Mittel erforderliche Wert je Fahrzeuglänge.

Bei einer Kombination der hier beschriebenen Führmagneten mit Hybridmagnet- systemen zur Tragkrafterzeugung werden von den Hybridmagnetsystemen für die Tragkrafterzeugung bei Verschiebungen in Querrichtung zusätzliche Rück- stellkräfte entwickelt, die sich positiv zu den Kraftkomponenten der erfindungs- gemäßen Führmagnete addieren.

Die Auswirkung der ferromagnetischen Lamellen 19 ist insbesondere in Figur 3 ersichtlich. Das durch Überlagerung des Permanentmagnetfeldes mit dem Spu- lenmagnetfeld erzeugte Gesamtmagnetfeld, das durch die Feldlinien dargestellt wird, zeigt die an den Flanken der Schienen wirksame Unsymmetrie. Zwischen den Erregerpolen 5,6 und dem Verbindungsjoch 7 ausgebildete Luftspalte 12, 13 (in Figur 1 eingezeichnet) dienen der Begrenzung der Felddichten, die durch den unteren Randwirbel der Erregerpole erzeugt werden. Zwischen der oberen Spulenhälfte 8 und dem Verbindungsjoch 7 kann vorteilhafterweise zur Reduzie- rung der Streufeldbelastung ein dünner Kompensationsmagnet 20 eingesetzt sein..

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform mit doppelseitigem Magnetkreis, bei dem zusätzlich eine untere C-förmige ferromagnetische Schiene 14 mit nach oben weisenden Schienenenden 17,18 verwendet wird. Entsprechend sind untere Erregerpole 15,16 mit dem in Figur 3 beschriebenen Aufbau mit ferromagneti- schen Lamellen vorgesehen, zwischen denen der untere Spulenbereich 9 ange- ordnet ist. Hierbei können Kompensationsmagneten 20 und 21 zwischen beiden Spulenhälften und dem Verbindungsjoch 7 angeordnet sein.

Um eine Nutzung beider Spulenbereiche für die Leitung des Magnetfeldes zu erreichen, dient das Verbindungsjoch 7 als Mitteijoch, das gegenüber den vorher gezeigten Ausführungsformen verstärkt ausgeführt ist. Das gezeigte Erregerteil ist auch bei dieser Ausführungsform starr mit der Tragmagnetanordnung für die Schwebekrafterzeugung verbunden. Dies kann insbesondere in Querrichtung erfolgen. Zur effektiven Erzeugung der Tangentialkraft sind annähernd gleich große Spalte auf beiden Seiten vorteilhaft. Für die Tragkrafterzeugung durch die Schwebemagneten beziehungsweise Tragmagneten wird zum Beispiel der obere Spalt kleiner als der untere Spalt angesetzt. Für die Absenkposition, das heißt bei Fahrzeugstillstand, wird der untere Spalt verringert und seine Größe mecha- nisch. beschränkt. Somit wird vorteilhafterweise für das erfindungsgemäße Erre- gerteil zur Querkrafterzeugung im Fall des Absenkens der Schwebemagnete eine gesonderte Stellvorrichtung für eine Luftspaltsymmetrierung erfolgen. Beim Anhebevorgang wird diese Verlagerung wieder rückgängig gemacht.

Da erfindungsgemäß eine sehr hohe und im Wesentlichen dem Spulenstrom proportionale Querkraft erzeugt werden kann, eignet sich das gezeigte Führ- verfahren besonders zur Kombination mit Tragkraft optimierten Schwebemag- neten der hybriden Art. Sie kann an C-förmigen Schienen erfolgen, deren Di- mensionierung im Wesentlichen durch die Tragkraftanforderungen bestimmt wird. Hierbei können stellbare Kräfte beider Richtungen innerhalb eines verhält- nismäßig großen seitlichen Verschiebebereiches in beiden Richtungen erzeugt werden.

Die ohne besondere Maßnahmen ausgestatteten Schwebemagnete sind für sich eigenstabil und entwickeln bei Versatz Rückstellkräfte. Durch die erfindungsge- mäß gezeigten Führmagnete können ergänzend Führkräfte bei kleinen Auslen- kungen oder auch ohne Auslenkung entwickelt werden, die ergänzend in Quer- richtung zeigen.

Durch die erfindungsgemäß gezeigten Erregerteile für die Querkrafterzeugung können zum Beispiel 20 bis 25% der Fahrzeuglänge belegt werden, so dass der

größere Anteil den Schwebekraft erzeugenden Tragkraftmagnetsystemen vor- behalten bleiben.

Höhere seitliche Führungskräfte werden bei Fahrbahnen ohne Kurvenüberhöhung benötigt. Dies kann insbesondere bei einer Ausführung starrer Weichen ohne bewegliche Teile erfolgen. Bei starren Weichen übernimmt die magnetische Führfunktion bei Weicheneinfahrt auch gleichzeitig die Steuerfähigkeit der Kurveneinleitung. Dies ist insbesondere bei einer doppelseitigen Ausführung, bei der zwei Erregerteile mit zugehörigen Schienen seitlich nebeneinander liegen auf der Basis der beschriebenen Seitenführung machbar.

Bezugszeichenliste C-förmige ferromagnetische obere Schiene 2 Schienenende 3 Schienenende 4 Erregertéil 5 Erregerpol 6 Erregerpol 7 Verbindungsjoch 8 Spulenbereich 9 Spulenbereich 10 Luftspalt 11 Luftspalt 12 Luftspalt 13 Luftspalt 14 untere C-förmige ferromagnetische untere Schiene 15 unterer Erregerpol 16 unterer Erregerpol 17 Schienenende 18 Schienenende 19 ferromagnetische Lamelle 20 Kompensationsmagnet 21 Kompensationsmagnet 22 Einzelmagnet