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1988 | Buch

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Magnetisches Schweben

verfasst von: Dr. rer. nat. Volkhard Jung

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Professional Book Archive

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Über dieses Buch

Dieses Buch behandelt das Magnetische Schweben in seinen drei wichtigen Formen, permanentmagnetisches (PMS), elektromagnetisches (EMS) und elektrodynamisches (EDS) Schweben, dazu die berührungsfreien Antriebe mit Lang- und Kurzstator-Linearmotor und schließlich auch den Gravitationsantrieb, der jedoch nur Energie leihen kann. Dem jetzt im Fernverkehr angewandten elektromagnetischen Schweben wird gleichviel Gewicht gegeben wie den anderen Arten. Das elektrodynamische Schweben (EDS) wird besonders ausführlich behandelt, denn es könnte sein, daß diese einzige stabile Schwebetechnik durch die Entwicklung warmer Supraleiter in Zukunft wieder stärkere Bedeutung gewinnt. Auch werden verfahrenstechnische Anwendungen des EDS angesprochen. Das Buch ist hervorgegangen aus einer Vorlesung an der Universität Karlsruhe. Es wendet sich an alle, die sich über die Magnetschwebetechnik informieren wollen. 99 Zitate aus der Fachliteratur erlauben dem Interessierten leicht den Einstieg in diese Thematik. Eine Einführung in die physikalischen Grundlagen des Magnetischen Schwebens soll die Zuhilfenahme von Lehrbüchern weitgehend überflüssig machen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

0. Einleitung

Zusammenfassung

Das vorliegende Buch über Magnetisches Schweben entstand aus einer Vorlesung, die unter gleichem Namen an der Universität Karlsruhe (TH) im Rahmen des Instituts für Fördertechnik bis zur Emeritierung von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Erich Bahke vom Verfasser gehalten wurde. Das Anliegen von Prof. Bahke war es, die neue Technologie des magnetischen Schwebens für die Fördertechnik fruchtbar werden zu lassen. Es dürfte auch wenig bekannt sein, daß eine Anwendung des permanentmagnetischen Schwebens unter Tage erfolgte, nämlich ein Fördersystem, das auf der Technik der M-Bahn [0.1] basiert, die im Personen-Nahverkehr in Berlin Einsatz findet [2.10], [2.11], [2.19].

Volkhard Jung

1. Physikalische Grundlagen

Zusammenfassung

Magnetisches Schweben wird durch Magnetfelder ermöglicht. Zum Verständnis des magnetischen Schwebens ist daher die Beschäftigung mit der Natur der Magnetfelder nötig. Das Magnetfeld ist aber nur eine Erscheinung von Kraftfeldern. Nicht durch mechanische Anordnungen erzeugte Kräfte können auch von elektrischen Feldern und von Gravitationsfeldern verursacht werden. Es ist daher sinnvoll, das magnetische Feld zusammen mit dem elektrischen Feld und dem Gravitationsfeld zu betrachten.

Volkhard Jung

2. Permanentmagnetisches Schweben

Zusammenfassung

Da es keine separaten magnetischen Ladungen gibt, muß beim permanentmagnetischen Schweben stets mit magnetischen Dipolen gearbeitet werden. Im Folgenden sollen die Kräfte abgeleitet werden, welche langgestreckte lattenförmige magnetische Dipole aufeinander ausüben, wenn diese zentriert übereinanderstehen. Wegen der beliebig langen Ausdehnung in Bahnrichtung kann von einer Zylindergeometrie ausgegangen werden. Das heißt, daß die Feldstärken der einzelnen Pole der Dipole mit 1/r abfallen. Abbildung 2.1 zeigt zwei übereinanderstehende Dipollatten.

Volkhard Jung

3. Elektromagnetisches Schweben

Zusammenfassung

Zum Verständnis des elektromagnetischen Schwebens ist es nötig, sich mit einer Ringspule zu befassen, die mit magnetisch polarisierbarem Material als Eisenkern gefüllt ist. In einen solchen Eisenkern werden zwei Unterbrechungen geschnitten, und es werden das magnetische Feld in den Spalten und die daraus resultierende Anziehungskraft bestimmt, mit welcher das Feld die Eisenkernteile zusammendrückt. Dieser Ringmagnet mit zwei Spalten im Eisenkern der Ringspule gibt den Fall des teilweise geschlossenen Eisenkreises wieder, wie er beim elektromagnetischen Schweben seine Anwendung findet. Im Gegensatz zu in Kapitel 2 behandelten Permanentmagneten muß das Eisen für Kerne von Elektromagneten geringe Remanenz aufweisen und hauptsächlich sehr kleine Koerzi- tivfeidstärken, damit Eisenverluste durch Umpolarisieren von Ankerschienen beim berührungsfreien Fahren gering bleiben.

Volkhard Jung

4. Elektrodynamisches Schweben

Zusammenfassung

Das elektrodynamische Schweben basiert auf der Induktion sekundärer Ströme in elektrisch leitfähigen Materialien. Diese Induktionssträme können induziert werden:

durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld,

durch ein zeitlich konstantes, aber örtlich veränderliches Magnetfeld.

Volkhard Jung

5. Antriebsfragen

Zusammenfassung

Für die berührungsfreie Förderung von Schwebefahrzeugen wird konsequenterweise auch ein berührungsfreier Antrieb gefordert. Andere Kraftübertragungen würden das Konzept des berührungsfreien Transports durchkreuzen. Abgesehen von speziellen Anwendungen der berührungsfreien Förderung bei niedrigen Geschwindigkeiten, die auch von der Magnetschwebetechnik befruchtet werden können, ergibt sich ein berührungsfreier Antrieb aus der Notwendigkeit der sicheren Kraftübertragung. Als spezielle Anwendungen der Magnetschwebetechnik käme z. B. auch der Transport gefährlicher Güter infrage, wie hochradioaktive, giftige oder infizierte Stoffe. Diese Anwendungen sollte man im Hinterkopf haben, wenn über berührungsfreie Antriebe gesprochen wird.

Volkhard Jung

6. Ausblick

Zusammenfassung

Nachdem sich nun die Verbindung Hannover &# x2014; Berlin nicht mit der Magnetbahn realisieren ließ, wurde nach Einsatzmöglichkeiten in anderen Verbindungen Ausschau gehalten. Jetzt (Mitte 1988) wurde die Verbindung Hamburg— Hannover mit Anbindung der Flughäfen Fuhlsbüttel und Langen- hagen ins Auge gefaßt. Diese Verbindung ist zwar nicht lang, kann aber doch die Vorteile der Magnetschnellbahn demonstrieren. Günstig für dieses Bauvorhaben wirkt sich die einfache Orographie entlang dieser möglichen Verbindung aus. Mit Ausnahme von einigen kleinen Sanddünen gibt es fast keine Berge.

Volkhard Jung

7. Literatur

Volkhard Jung

Backmatter

Titel: Magnetisches Schweben
verfasst von: Dr. rer. nat. Volkhard Jung
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-83577-3
Print ISBN: 978-3-540-50196-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-83577-3

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Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

0. Einleitung

1. Physikalische Grundlagen

2. Permanentmagnetisches Schweben

3. Elektromagnetisches Schweben

4. Elektrodynamisches Schweben

5. Antriebsfragen

6. Ausblick

7. Literatur

Backmatter