Ein Fahrsystem für ein Magnetschwebefahrzeug ist beispiels- weise aus"Magnetbahn TRANSRAPID Die neue Dimension des Rei- sens"Hestra-Verlag Darmstadt, 1989, ISBN 3-7771-0208-3, ins- besondere Seiten 76-79 bekannt. Das Fahrsystem eines Magnet- schwebefahrzeuges erfullt dabei im wesentlichen drei Fur. ktio- nen, nämlich das Magnetschwebefahrzeug beruhrungslos auf ei- nem Fahrweg zu tragen, zu führen und anzutreiben. Das Fahr- system umfaßt hierzu ein Tragsystem, ein Führsystem und ein Antriebssystem. Das bekannte Führsystem enthält eine Führmag- netanordnung, deren Führmagnete seitlich derart angeordnet sind, daß der magnetische Fluß senkrecht zur Längsrichtung der im Fahrzeug befindlichen Seitenführschiene verläuft und auf diese Weise für die Seitenführung des Magnetschwebefahr- zeuges sorgen. Paarweise im unteren Bereich des Schweberah- mens des Magnetschwebefahrzeugs angeordnete Tragmagnete übernehmen die Tragfunktion. Die dafur erforderliche Induk- tion bildet zugleich die Erregung für den Antrieb, so daß das Tragsystem und das Antriebssystem durch ein und dieselbe Mag- netanordnung gebildet ist und sich die Funktionen gegenseitig beeinflussen. Diesen Trag-bzw. Antriebsmagnetanordnungen sind fahrwegseitig Blechpakete zugeordnet. Das den Trag-bzw.

Antriebsmagneten zugeordnete Blechpaket enthält eine strom- durchflossene Wanderfeldwicklung und bildet den Stator eines linearen synchronen Langstatorantriebes.

Aus der US-Patentschrift 5,605,100, ist ein Fahrsystem für ein Magnetschwebefahrzeug bekannt, bei dem die fahrzeugseiti- gen Antriebsmagnete gemeinsam mit fahrwegseitig angeordneten

Stromleitern ein Gleichstrom-Antriebssystem bilden. Die An- triebsmagnete sind derart angeordnet, daß sie ein waagerech- tes magnetisches Feld erzeugen, das den die elektrischen Lei- ter aufnehmenden Stator des Fahrwegs durchsetzt. Der Fahrweg ist hierzu in eine Vielzahl kleiner Abschnitte unterteilt, die jeweils mit einem zu-und abschaltbaren Gleichstrom ge- speist werden, so daß nur diejenigen elektrischen Leiter stromleitend sind, die sich in der Nähe der beiden den Stator umgebenden Magnetpole eines Antriebsmagneten befinden. Bei diesem bekannten Fahrsystem muß jeder Statorabschnitt kleiner als die Breite des Antriebsmagneten sein, da sonst der Strom vom Antriebsmagneten verdrängt wird und in Bereichen des Sta- tors fließt, in denen er nicht zur Bildung einer Schubkraft beitragen kann. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, eine Vielzahl schnell schaltender elektronischer Schalter einzu- setzen, die einen hohen Investitions-und Instandhaltungsauf- wand zur Folge haben.

Aus Philips techn. REV. 40,1982, No. 11/12, S. 329-337, ist ein lineares Gleichstrom-Antriebssystem bekannt, bei dem an einander gegenuberliegenden Seiten eines mit einer Spulenbe- wicklung versehenen linearen Stators jeweils ein Antriebsma- gnet angeordnet ist, dessen magnetische Achse waagerecht ver- läuft, so daß ein Pol des Antriebsmagneten dem Stator zuge- wandt und der andere Pol des Antriebsmagneten dem Stator ab- gewandt ist. Dadurch trägt nur ein Teil des von dem Antriebs- magneten erzeugten Magnetfeldes zur Erzeugung einer linearen Schubkraft bei. Außerdem mussen auch an den Außenseiten am Fahrweg zusätzliche Eisenkerne angeordnet werden, um zu ver- hindern, daß sich die von den Antriebsmagneten erzeugten und dem Stator abgewandten Magnetfeldanteile rückwärts über den Stator schließen und die Schubwirkung beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fahrsystem für ein Magnetschwebefahrzeug anzugeben, bei dem der techni-

sche Aufwand insbesondere für die fahrwegseitigen und in gro- ßer Länge erforderlichen Einrichtungen, dazu zählen insbeson- dere Fahrweg, Stator und Streckenkabel, verringert ist.

Die genannte Aufgabe wird gelöst mit einem Fahrsystem fur ein Magnetschwebefahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspru- ches 1. Gemäß der Erfindung enthält das Fahrsystem ein An- triebssystem, das eine fahrzeugseitige Antriebsmagnetanord- nung umfaßt, die mit einem in Längsrichtung des Fahrwegs aus- gedehnten und mit einer Wicklung versehenen Stator einen Li- near-Gleichstrommotor bildet und deren Antriebsmagnete mit ihren die beiden Magnetpole verbindenden magnetischen Achsen quer zur Längsrichtung des Fahrwegs derart angeordnet sind, daß die in Längsrichtung hintereinander angeordneten Magnet- pole gleiches Vorzeichen haben und daß jeweils die zu einem Antriebsmagneten gehörenden Magnetpole auf einer Seite des Stators angeordnet und diesem zugewandt sind.

Die zum Antreiben erforderlichen fahrzeugseitigen Magnete sind somit derart angeordnet, daß durch diese im Fahrweg keine Wechselfelder induziert werden. Mit anderen Worten : Der im Fahrweg induzierte magnetische Fluß hat uber die gesamte Länge des Fahrzeugs die gleiche Richtung und es liegt kein Vorzeichenwechsel bei Vorbeifahrt des Magnetschwebefahrzeuges vor.

Da die Magnetpole eines jeden Antriebsmagneten auf einer Sei- te des Stators angeordnet und diesem zugewandt sind, wird ein größtmöglicher Teil des außerhalb des Antriebsmagneten ver- laufenden Magnetfeldes zu dem Stator eingekoppelt und ist somit bei der Schubkrafterzeugung wirksam.

Da die Antriebsmagnete im Stator bei Vorbeifahrt keine Wech- selfelder induzieren, kann der Stator aus massivem ferroma- gnetischen Stahl gefertigt werden. Dadurch ist der Aufwand

fur die Fertigung des Stators verringert, da keine Blechpa- kete und Verschraubungen notwendig sind.

Da zum Betreiben des Linear-Gleichstrommotors lediglich Gleichströme einzuspeisen sind, entfallen außerdem die Wech- selrichter und Transformatoren in den Unterwerken und die zu- gehörigen Schaltanlagen. Außerdem geht der Blindleistungsbe- darf gegen Null. Desweiteren ist eine sehr einfache Regelung möglich, da keine Frequenz-und Phasenerfassung sowie-verar- beitung erforderlich ist. Aus diesem Grunde vereinfacht sich die zum Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs erforderliche Da- tenübertragung zwischen Fahrzeug und Unterwerk erheblich. Da keine Wechselfelder induziert werden, treten außerdem keine Ummagnetisierungsverluste auf.

Vorzugsweise sind die Antriebsmagnete mit ihren zwischen den beiden Magnetpolen verlaufenden magnetischen Achsen vertikal angeordnet.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Antriebsmagnete auch horizontal angeordnet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Antriebsmagnetanordnung jeweils paarweise einander gegen- überliegende Antriebsmagnete, zwischen denen der Stator ange- ordnet ist. Durch diese Maßnahme kann eine hohe Antriebskraft mit relativ niedrigem Statorstrom erzielt werden. Dadurch re- duzieren sich die Verluste auf den Kabeln.

Vorzugsweise enthält der Stator zwei in Längsrichtung neben- bzw. untereinander angeordnete schraubenförmige Wicklungen.

Dadurch kann jeder der Magnetpole zum Antrieb des Fahrzeugs beitragen und es ist ein einfacher Aufbau des Stators mög- lich. Alternativ ist eine Statorwicklung vorgesehen, die in einer Draufsicht in Längsrichtung eine Acht bildet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bei vertikaler Anordnung der Antriebsmagnete ist das Antriebssystem zugleich als Führsystem ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung der Seitenfuhrung des Magnetschwebefahrzeugs, die von der Antriebsfunktion vollkommen entkoppelt ist, obwohl die gleichen Bauteile für Antrieb und Seitenführung verwendet werden.

Bei einer horizontalen Anordnung der Antriebsmagnete ist das Antriebssystem vorzugsweise zugleich als Tragsystem ausgebil- det. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung des Tragsystems des Magnetschwebefahrzeuges, die von der Antriebsfunktion vollkommen entkoppelt ist, obwohl die gleichen Bauteile fur Antrieb und Tragen verwendet werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Tragmagnete einer fahrzeugseitigen Tragmagnetanord- nung mit ihren zwischen den beiden Magnetpolen verlaufenden magnetischen Achsen horizontal und quer zur Längsrichtung des Fahrwegs, insbesondere unterhalb des Fahrwegs, derart ange- ordnet, daß die in Längsrichtung hintereinander angeordneten Magnetpole gleichen Vorzeichen haben. Durch diese Maßnahme ist ebenfalls das Entstehen von Wechselfeldern im Fahrweg vermieden, so daß als Fahrweg eine ferromagnetische Trag- platte verwendet werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen : FIG 1 ein Fahrsystem gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung, FIG 2 das Fahrsystem in einer vergrößerten Darstel- lung,

FIG 3 den Aufbau eines Stators in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, FIG 4 und 5 jeweils eine geeignete Bewicklung des Stators, FIG 6 eine Spannungsversorgung des Fahrwegs in einem schematischen Blockschaltbild, FIG 7 eine besonders vorteilhafte Anordnung zur elek- trischen Versorgung des Fahrwegs ebenfalls in einer Prinzipdarstellung.

Gemäß FIG 1 ist ein Magnetschwebefahrzeug 2 mit seinem Schwe- berahmen 4 auf einem Fahrweg 6 schwebend gefuhrt. Ein Fahrsy- stem des Magnetschwebefahrzeuges 2 umfaßt ein Tragsystem 8 sowie ein Antriebssystem 10. Das Tragsystem 8 wird durch eine ferromagnetische Fahrwegplatte 12 sowie im Schweberahmen 4 fixierte Tragmagnetanordnungen 14 gebildet, die unterhalb der Fahrwegplatte auf beiden Seiten einer Fahrwegstütze 16 ange- ordnet sind.

Das Antriebssystem 10 umfaßt einen Stator 16, der mit einer fahrzeugseitigen Antriebsmagnetanordnung 18 einen Linear- Gleichstrommotor bildet. Das Antriebssystem 10 ist dabei zu- gleich als Führsystem für die Seitenführung des Magnetschwe- befahrzeuges 2 ausgebildet.

In der vergrößerten Darstellung gemäß FIG 2 ist zu erkennen, daß die Tragmagnetanordnung 14 Tragmagnete 20 mit vorzugs- weise u-förmigen Eisenkern enthält, deren zwischen den beiden Magnetpolen 22 und 24 verlaufende magnetische Achse 26 quer zur Längsrichtung 28 des Fahrwegs 6 orientiert ist. Diese Längsrichtung 28 verläuft in der Darstellung gemäß FIG 2 senkrecht zur Zeichenebene. In dieser Langsrichtung 28 sind eine Vielzahl von Tragmagneten 20 hintereinander angeordnet, wobei die hintereinnder angeordneten Magnetpole 22 bzw. 24 jeweils gleiches Vorzeichen haben.

Bei Vorbeifahrt des Magnetschwebefahrzeugs 2, d. h. bei des- sen Bewegung in Längsrichtung 28 werden somit in der Fahrweg- platte 12 keine magnetischen Wechselfelder erzeugt, d. h. es findet keine Ummagnetisierung statt, so daß als Fahrwegplatte 12 eine einfache ferromagnetische Stahlplatte verwendet wer- den kann.

Mit dem in einer Wicklung 30 des Tragmagneten 20 fließenden Strom kann das zum Tragen des Magnetschwebefahrzeuges 2 er- forderliche Tragfeld eingestellt werden. Ein tuber Federn 32 am Fahrzeugboden 34 abgestütztes und mit der Tragmagnetan- ordnung 18 starr verbundenes Stahlrad 36 dient zum Tragen des Fahrzeugs 2 bei evtl. auftretenden Betriebsstörungen.

Zwischen den Federn 32 ist ein Unterflurrahmen gelagert, in dem die ebenfalls einen u-förmigen Eisenkern aufweisenden An- triebsmagnete 40 der Antriebsmagnetanordnung 18 fixiert sind.

Die zwischen den beiden Magnetpolen 42 und 44 verlaufende ma- gnetische Achse 46 der Antriebsmagnete 40 ist senkrecht zur Fahrwegplatte 12 und senkrecht zur Längsrichtung 28 des Fahr- wegs 6 orientiert. In Längsrichtung 28 sind eine Vielzahl von Antriebsmagneten 40 hintereinander derart angeordnet, daß die hintereinander angeordneten Magnetpole 42 bzw. 44 jeweils gleiches Vorzeichen haben. Mit anderen Worten : Die hinterein- ander angeordneten Antriebsmagnete 40 sind identisch ausge- richtet. Jedem Antriebsmagnet 40 ist ein gegenüberliegender, spiegelsymmetrisch angeordneter Antriebsmagnet 40 zugeordnet, so daß die Antriebsmagnetanordnung 18 jeweils paarweise ein- ander gegenuberliegende Antriebsmagnete 40 enthält.

Zwischen den paarweise einander gegenuberliegenden Antriebs- magneten 40 ist ein Stator 50 angeordnet, der im Beispiel der Figur zwei Gleichstromwicklungen 52 und 54 aufnimmt. Die An- triebsmagnete 40 sind somit derart angeordnet, daß sich die beiden Magnetpole 42,44 eines jeden Antriebsmagneten 40 auf

einer Seite des Stators 50 befinden und diesem zugewandt sind. Auf diese Weise trägt praktisch das gesamte außerhalb eines Antriebsmagneten 40 verlaufende Magnetfeld zum Erzeugen der Schubkraft bei.

Die Wicklungen 52 und 54 sind schraubenförmig in Längsrich- tung 28 auf den Stator 50 aufgewickelt. Sie befinden sich ne- beneinander, im Ausfuhrungsbeispiel übereinander auf dem Sta- tor 50 derart, daß eine Wicklung, im Beispiel der Figur die Wicklung 52, den Pluspolen der Antriebsmagnete 40 und die an- dere Wicklung 54 den Minuspolen der Antriebsmagnete 40 zuge- ordnet ist. Die Wicklungen 52 und 54 werden gegensinnig vom Gleichstrom durchflossen, so daß durch den von den Antriebs- magneten 40 im Stator erzeugten magnetischen Fluß 56 eine parallel zur Längsrichtung 28 resultierende antreibende oder bremsende Antriebs-oder Schubkraft ausgeubt wird.

Eine im Unterflurrahmen 38 angeordnete Hydraulikbremse 60 dient als Sicherheitsbremse zum Abbremsen des Magnetschwebe- fahrzeugs 2 bei Störfällen.

Da die magnetischen Achsen 46 der Antriebsmagneze 40 quer zur Längsrichtung 28, d. h. quer zur Bewegungsrichtung des Mag- netschwebefahrzeugs 2 angeordnet sind, werden im Stator 50 keine magnetischen Wechselfelder induziert. Der Stator 50 kann deshalb ebenso wie die Fahrwegplatte 12 aus massivem Stahl gefertigt werden.

Das Antriebssystem 10 dient zugleich als Führsystem. Die An- triebsmagnete 40 bilden dabei gemeinsam mit dem Stator 50 Fuhrmagnetpaare, wobei die Führfunktion aus der Differenz des magnetischen Flusses der rechten und der linken Antriebsmag- nete 40 resultiert. Da sich die Antriebsfunktion aus der Sum- me der magnetischen Flüsse der rechten und linken Antriebs- magnete 40 sowie den in den Wicklungen 52 und 54 fließenden

Gleichstrom ergibt, sind Antriebsfunktion und Führfunktion voneinander entkoppelt. Je nach Aufteilung der Flußdichten auf die Antriebsmagnetpaare kann die quer zur Längsrich- tung 28 auf das Magnetschwebefahrzeug 2 wirkende Kraft unab- hängig von der in Längsrichtung 28 wirkenden Antriebskraft eingestellt werden.

Da weder das Tragfeld noch die Seitenfuhrung den Antriebsfluß bestimmen, lassen sich alle drei Funktionen, d. h. die Trag- funktion, die Führfunktion und die Antriebsfunktion getrennt voneinander optimieren. Insbesondere kann eine hohe Antriebs- kraft durch Erhöhung der diesbezüglichen Induktion erfolgen, ohne daß ein hoher Statorstrom eingespeist werden muß. Da- durch reduzieren sich die Verluste auf den Kabeln und es wer- den weniger Streckenkabel benötigt. Desweiteren sind Ruck- wirkungen aus dem Antrieb, beispielsweise bei einem Wick- lungskurzschluß, auf Trag-und Führfunktion ausgeschlossen.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 dargestell- ten Ausfuhrungsform, bei der die Antriebsmagnete 40 vertikal angeordnet sind, ist es in einer alternativen Ausfuhrungsform prinzipiell auch möglich, die Antriebsmagnete ebenfalls paar- weise einander gegenuberliegende bei prinzipiell gleicher Ausgestaltung des dazwischen befindlichen Stators horizontal anzuordnen. In einer solchen alternativen Ausführungsform werden die Antriebsmagnete zur Tragfunktion verwendet.

In Figur 3 ist der Aufbau eines Statorober-oder Statorunter- teils veranschaulicht. Ein quaderförmiger Kern 62 ist auf seinen Flachseiten 64 mit ebenfalls quaderförmigen Blech- stücken 66 verschweißt, die voneinander beabstandet sind und auf diese Weise seitliche Nuten 68 zur Aufnahme des Stator- kabels bilden. Auf der einen Schmalseite des Kerns 62 werden einander gegenüberliegende Blechstücke 66 mit Querverbin- dern 70 verbunden, so daß sich auf dieser Schmalseite eine

Nut 72 ergibt, die ebenfalls quer zur Längsrichtung 28 ver- läuft. Auf der gegenüberliegenden Schmalseite sind Querver- binder 74 vorgesehen, die schräg zur Längsrichtung 28 derart angeordnet sind, daß sie Nuten 76 bilden, die schräg auf der unteren Schmalseite des Kerns 62 verlaufen und eine Verbin- dung zu einer benachbarten Nut 68 herstellen. Mit dieser Ge- staltung kann fertigungstechnisch einfach eine annähernd schraubenförmige Wicklung des Statorkabels auf dem Kern 62 erfolgen. Zwei solche Kerne 62 können nebeneinander angeord- net werden, so daß zwei nebeneinander angeordnete schrauben- förmige Wicklungen gebildet werden. Die sich auf diese Weise ergebende Wicklung ist in Figur 4 schematisch veranschau- licht, wobei in diesem Ausführungsbeispiel nur der Kern 62 ohne Querverbinder und Blechstücke dargestellt ist.

Anstelle zweier schraubenförmiger Wicklungen 52,54 kann auch eine in Form einer Acht verlaufende Wicklung 78 vorgesehen sein, wie sie in FIG 5 schematisch veranschaulicht ist.

Gemäß FIG 6 enthält der Fahrweg 6 mehrere Statorabschnitte 80. Jeder Statorabschnitt 80 enthält einen in der Figur nicht eingezeichneten Stator mit zwei Wicklungen 52,54. Die Wick- lungen 52,54 werden über Schaltstellen 82 in Wechselschritt- anordnung uber Streckenkabel 84 bzw. 86 mit Gleichstrom ver- sorgt. Anstelle von Streckenkabeln können auch einfache Stromschienen verwendet werden. Die Streckenkabel 84 und 86 sind über ein Unterwerk 88 an das Landesnetz 90 angeschlos- sen. In diesem Unterwerk 88 wird uber Gleichrichter 92 der zum Versorgen des Fahrsystems notwendige Gleichstrom erzeugt.

Gemäß FIG 7 ist es bei dezentraler Steuerung vom Fahrzeug aus auch möglich, mehrere Statorabschnitte 80 von einem Unter- werk 88 aus mit Strom zu versorgen. Eine solche dezentrale Steuerung ist durch Steuerung des in den Wicklungen der An- triebsmagnete fließenden Stromes, d. h. über die Einstellung der Induktion der Antriebsmagneten, möglich.