CN101641249A - 带有非对称励磁线圈和/或多件式线圈的磁轨制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有轨车辆的磁轨制动装置，包括至少一个制动电磁铁(2)，该制动电磁铁具有支承着至少一个激磁线圈(9)的激磁线圈体(8)和马蹄形磁芯(6)，它具有轭架部(28)和由其突出的侧板部(42a、42b)，在其指向车辆轨道(1)的末端构成极靴(16a、16b)，其中至少一个激磁线圈(9)以上覆层(30)和以在侧板部(42a、42b)之间设置的下覆层(32)垂直包围轭架部(28)。本发明规定，所述至少一个激磁线圈(9)在上覆层(30)中的横截面与在下覆层(32)中的横截面相比具有更小的高度(h)和更大的宽度(b)，激磁线圈(9)的横截面高度(h)是平行于制动电磁铁(2)的垂直中心轴线(38)测量的，而激磁线圈(9)的横截面宽度(b)是横向于它测量的。

Description

带有非对称励磁线圈和/或多件式线圈的磁轨制动装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的有轨车辆的磁轨制动装置，包括至少一个制动电磁铁，该制动电磁铁具有一个支承着至少一个激磁线圈的激磁线圈体和一个马蹄形的磁芯，磁芯具有一个轭架部和由该轭架部突出的侧板部，在侧板部的指向车辆轨道的末端构成极靴，其中，所述至少一个激磁线圈以一个上覆层和以一个在各侧板部之间设置的下覆层垂直地包围轭架部。

本发明还涉及一种按照权利要求5前序部分所述的有轨车辆的磁轨制动装置，包括至少一个制动电磁铁，该制动电磁铁具有一个支承着至少一个激磁线圈的激磁线圈体和至少一个磁芯，在磁芯的指向车辆轨道的末端构成磁靴。

背景技术

这种磁轨制动装置例如由DE 10111685A1是已知的。电气磁轨制动器的发力主部件是制动磁铁。它在原理上就是一电磁铁，包括一个沿轨道方向延伸的由激磁线圈体支承的激磁线圈和一个马蹄状的磁芯，其构成基体或支座体。马蹄形磁芯在其面向车辆轨道的侧面上构成极靴。流入激磁线圈的直流电引起一磁势，它在磁芯中产生磁通量，一旦制动电磁铁以其极靴支承在轨道上，该磁通量就经由轨顶短路。由此便在制动电磁铁与轨道之间出现一磁性吸力。通过运动的有轨车辆的动能经由掣子沿轨道牵引磁轨制动器。在这种情况下，通过制动电磁铁与轨道之间的滑动摩擦，结合以磁性吸力，就产生了制动力。由于与轨道的摩擦接触，因此在制动电磁铁的极靴上产生了摩擦磨损，该摩擦磨损不允许超过最大的磨损程度，因为否则就会损坏激磁线圈体。

在已知的制动电磁铁中，存在唯一一个激磁线圈，它以一个上覆层和一个设置于侧板部之间的下覆层垂直地包围磁芯的轭架部。在此，激磁线圈的横截面在上覆层的区域内和在下覆层的区域内几何上是完全相同的。

原则上，按照结构构造设计，可以将磁铁分为两种不同型式。

在第一种结构形式中，制动电磁铁是固定式磁铁(刚性磁铁)，两个磁极靴与该固定式磁铁以螺钉连接，它们通过一非磁性的板条在纵向方向上分隔开。这用于避免在制动电磁铁内的磁短路。各极靴构造在侧板部的面向车辆轨道的端面上。固定式磁铁通常是在近距交通中用于电车和城铁。

还已知多段式磁铁，其中，激磁线圈体没有钢芯，而只有一些隔板。在各隔板之间的空隙中有限活动地支承着许多磁铁节段，它们在制动过程中找正定位，以便可以更好地跟随轨顶上的不平度。在这种情况下，极靴是构造在各磁铁节段的面向轨道的端面上。多段式磁铁按标准应用于全轨道范围内。

关于磁轨制动器的结构形式，可参阅公开文献“Grundlagen derBremstechnik(制动技术的基本原理)”，第92至97页，Knorr-BremseAG，慕尼黑，2002年。

磁轨制动器的制动力大小主要取决于磁路的磁阻，亦即几何形状和导磁率、磁势、制动电磁铁与轨道之间的摩擦系数以及轨道状况。在此，磁损还构成一个重要因素，它决定性地取决于磁铁横截面的几何设计。当前，在有轨车辆行走机构中的空间供给，特别是在垂直方向上，越来越受限制，面对这样的背景，还要求有小的结构高度。

发明内容

发明目的：

本发明的目的因此就是，发展一种开头所述型式的磁轨制动装置，使其在实现高磁力的同时具有更小的结构高度。

发明优点：

所谓激磁线圈，在下文应该被理解为由一些绕组线线圈构成的线圈绕组，如它们被缠绕在激磁线圈体上。这个在激磁线圈体上缠绕的线圈绕组或激磁线圈在垂直于制动电磁铁的纵向延伸(平行于轨道)的平面内具有一确定的横截面，它除线圈数目、绕组紧密度和线径之外还取决于激磁线圈体的几何数据，亦即取决于为线圈绕组所提供的空间。在此，本发明按照第一方面在激磁线圈的上覆层(其相对于轨道处在一轭架部的上方)与一下覆层(其设置在轭架部的下方)之间加以区分。

所谓制动电磁铁的纵向方向，应该被理解为固定式磁铁或多段式磁铁的平行于车辆轨道的延伸。

按照本发明的第一方面，所述至少一个激磁线圈在上覆层中的横截面与在下覆层中的横截面相比具有更小的高度和更大的宽度，其中，激磁线圈的横截面高度是平行于制动电磁铁的一条垂直的中心轴线测量的，而激磁线圈的横截面宽度是横向于该垂直的中心轴线测量的。在激磁线圈上覆层的区域内，相对现有技术更宽的横截面结构形式是无碍的。而在给定激磁线圈绕组的线圈数目时，横截面高度在上覆层的区域内减小了，这与现有技术相比，在磁力相同时，有利地导致制动电磁铁的结构高度减小。相反，在下覆层的区域内则允许激磁线圈的横截面有较大的高度，而这对于制动电磁铁的结构高度不会带来缺点，因为在那里磁芯的侧板部或极靴由于所要求的最小磨损高度之故不可能被任意地缩短。代替较高构造的制动电磁铁，为了达到预定的制动力，利用本发明现在可将制动电磁铁构造得较低。

按照本发明的另一方面，设置至少两个在制动电磁铁的纵向方向上相互平行的并且在一个垂直于纵向方向的平面内并排布置的激磁线圈体，它们分别具有单独的激磁线圈。由于激磁线圈并排布置，因此磁功率沿宽度分布，从而，在与现有技术相比磁力相同时，同样可以达到更小的结构高度。

总地来说，由于制动电磁铁有较小的结构高度，故而磁路中磁损更小，功率需求更小并且质量也更小。

通过各从属权利要求中列举的措施，可以实现对权利要求1中所述发明的有利发展和改进。

例如，为了实现本发明的第一方面，激磁线圈的绕组线圈的重叠层的数目在上覆层的区域内比在下覆层的区域内更小。

按照第一方面的一种发展，激磁线圈的横截面在上覆层中基本上呈矩形，其长边垂直于制动电磁铁的垂直的中心轴线，而在下覆层中基本上呈正方形。激磁线圈的横截面积在上覆层中和在下覆层中优选是基本相同大小的。

本发明的第二方面的一种发展规定，在一个垂直于制动电磁铁的纵向方向的平面内，至少两个激磁线圈体的中心轴线相对于制动电磁铁的一垂直的中心轴线成锐角或钝角或者平行例如对称地设置，其中，所述至少两个激磁线圈体的中心轴线向车辆轨道那边会聚或发散。激磁线圈体在这种情况下相对于制动电磁铁的垂直的中心轴线所采取的倾斜位置造成一种特别紧凑的构造形式。

此外，对于本发明的两个方面，制动电磁铁可以是多段式磁铁，具有至少一个激磁线圈体，在其上活动地支承多个磁性的磁铁节段，或者，也可以是固定式磁铁。

通过让按照本发明第二方面的多个激磁线圈中的至少一个在上覆层中的横截面与在下覆层中的横截面相比具有更小的高度和更大的宽度，特别可以将本发明的第一方面与本发明的第二方面相组合，其中，相应激磁线圈的横截面高度是平行于所涉及的激磁线圈体的相应中心轴线测量的，而激磁线圈的横截面宽度是横向于该中心轴线测量的。

附图说明

以下要借助附图示例性地描述本发明，其中：

图1按照现有技术的磁轨制动器的透视图；

图2构造为多段式磁铁的图1的制动电磁铁的侧视图；

图3按照本发明的一种优选实施形式的多段式磁铁的一磁铁节段的横剖视图；

图4按照本发明的一种优选实施形式的固定式磁铁的横剖视图；

图5按照本发明的另一实施形式的固定式磁铁的横剖视图；

图6按照本发明的另一实施形式的多段式磁铁的一磁铁节段的横剖视图。

具体实施方式

在下文针对各实施例的描述中，相同的或者起相同作用的构件和部件以相同的附图标记表示。

为了能更好地适应于轨道1的不平度，在图1和图2所示的现有技术的磁轨制动器4的制动电磁铁2中，代替唯一一个固定式磁铁，设置了大量的磁铁节段6，它们可有限活动地支承在一个沿轨道1的纵向方向延伸的激磁线圈体上。这一点优选这样实现，即，各磁铁节段6相对于一个垂直的中间平面对称地悬挂在激磁线圈体8的彼此背向的侧面上，在各隔板10之间形成的空隙中可有限倾斜或摆动。在这种情况下，经由各隔板10和端头14、15实现制动力向激磁线圈体8的传递，端头14、15刚性地连接于激磁线圈体8并且经由道岔和轨道接头为制动电磁铁2提供良好的导向。激磁线圈体8(其包含一个从外面看不见的激磁线圈9)因此支承着各磁铁节段6，它们构成了制动电磁铁2的磁芯。

为了供给激磁线圈9电压，而设置有一连接装置26，它具有至少两个用于电源的正极或负极的电接头22、24，该连接装置26例如在激磁线圈体8的一个侧面的上部区域内，就其纵向延伸而言大致是居中设置。电接头22、24优选彼此远离并且沿激磁线圈体8的纵向方向延伸。

以上针对现有技术的描述是为了说明磁轨制动器4的基本结构。图1和图2示出一磁轨制动器4，其带有仅仅一个激磁线圈体8和仅仅一个激磁线圈9，与此不同，图3中示出的是构造为多段式磁铁的制动电磁铁2的横剖视图，其中，设置了至少两个在制动电磁铁2的纵向方向上相互平行的并且在一个垂直于纵向方向的平面内并排布置的激磁线圈体8a、8b，它们分别带有单独的激磁线圈9a、9b。在激磁线圈体8a、8b上缠绕的激磁线圈9a、9b可以分开接通、相互串联或者并联地接通，也就是说，为其中一个激磁线圈体8a配置的激磁线圈9a相对于为另一激磁线圈体8b配置的激磁线圈9b可以分开地、串联或并联地接通。

在图3所示的垂直于制动电磁铁2的纵向方向或垂直于轨道纵向方向的横剖面中，两激磁线圈体8a、8b的中心轴线34、36相对于制动电磁铁2的一垂直的中心轴线38成锐角α设置并且向轨道1、亦即朝下会聚。此外，两激磁线圈体8a、8b相对于制动电磁铁2的垂直的中心轴线38是对称设置的。

或者，两激磁线圈体8a、8b的中心轴线34、36也可以相对于垂直的中心轴线38成钝角设置或向轨道1那边发散。线圈绕组9a、9b在图3中未明确绘出，但通过其标记予以表示，包括在平行于中心轴线34、36的方向上缠绕激磁线圈体8a、8b的一些绕组线圈。

磁芯6在该情况下同样相对于制动电磁铁2的垂直的中心轴线38对称并且构造成多件式的(由多个部分组成的)，在这里优选构造成两件式的，其中每一磁芯半体6a、6b分别具有一个伸出相应激磁线圈体8a、8b的一开口的边脚40a、40b，其中，所述边脚40a、40b在一个包含垂直的中心轴线38的平面内相互对接。在各磁芯半体6a、6b的边脚40a、40b上连接着向轨道1那边相互平行延伸的侧板部42a、42b，在其指向轨道1的末端构成制动电磁铁2的极靴16a、16b(北极或南极)。在极靴16a、16b与轨道1的轨顶18之间则如同在现有技术中那样存在一空气隙20(图1)。极靴16a、16b优选由一种摩擦材料组成，例如钢、球墨铸铁或烧结材料，并且优选作为单独的构件可拆式连接于侧板部42a、42b。在左、右极靴16a、16b(磁北极或磁南极)之间的中间空隙中可以设置一个填满中间空隙的非磁性的、耐磨损、耐冲击和耐热的中间板条21。

因此，就制动电磁铁的纵向延伸而言，将每一多段式磁铁6的磁芯半体6a、6b活动地支承于一个通过优选相互连接的激磁线圈体8a、8b构成的框架中，以便能适应于轨道1的不平度。

而图4则是示出作为制动电磁铁的一种固定式磁铁2的横剖视图，其中，磁芯6同样优选构造成两件式的并且包括两个相互刚性连接的磁芯半体6a、6b。激磁线圈体8在这里不是单独的构件，而是通过磁芯6的面8a、8b、更准确地说是通过磁芯半体6a、6b的面构成的，在其上优选直接缠绕两激磁线圈9a、9b的线绕组线圈。除此之外，针对上述实施例的描述也适用于激磁线圈9a、9b和激磁线圈体8a、8b的位置和几何构形。

图5示出一种固定式磁铁2的横剖视图，其中，优选为一件(一体)式的磁芯6构造成马蹄形的并且包括一轭架部28和由其突出的相互平行延伸的侧板部42a、42b，在其指向轨道1的末端构成制动电磁铁2的极靴16a、16b(北极或南极)。在极靴16a、16b与轨道1的轨顶18之间则存在着空气隙20(见图1)。极靴16a、16b如同在上述实施例中那样优选由一种摩擦材料组成，例如钢、球墨铸铁或烧结材料。如同上述各实施例那样，在左、右极靴16a、16b(磁北极或磁南极)之间的中间空隙中也可以设置一个填满该中间空隙的非磁性的、耐磨损、耐冲击和耐热的中间板条21。

激磁线圈9以一个上覆层30和以一个在侧板部42a、42b之间设置的下覆层32垂直地包围轭架部28。在此，激磁线圈9在上覆层30中的横截面与在下覆层32中的横截面相比具有更小的高度h和更大的宽度b，其中，激磁线圈9的横截面高度h是平行于制动电磁铁2的一垂直的中心轴线38测量的，而激磁线圈9的横截面宽度b是横向于该垂直的中心轴线38测量的。

为了实现这一点，例如激磁线圈9的绕组线圈的重叠层的数目在上覆层30的区域内比在下覆层32的区域内更小。特别是，激磁线圈9的横截面在上覆层30中基本上呈矩形，其长边垂直于制动电磁铁2的垂直的中心轴线38，而在下覆层32中基本上呈正方形。激磁线圈9的横截面积在上覆层30中和在下覆层32中优选是基本相同大小的。

按照另一种在图6中所示的实施形式，在多段式磁铁2中也可以实现按图5的非对称的线圈9的原理。在这种情况下要相应地设计激磁线圈体8。

若轭架部28具有一种在远离轨道1的方向上呈凸面状的、亦即向上成圆弧形的或成拱形的形状，也可得到线圈9的一种非对称的结构设计，即，在上覆层30中和在下覆层32中线圈9有不同的宽度b和高度h。因为在这种情况下上覆层30中的宽度b自动地大于下覆层32中的宽度b。

按照另一种在这里未示出的实施形式，可以将按图3或图4的实施形式与按图5或图6的实施形式相组合，让图3或图4的激磁线圈9a、9b中的至少一个在上覆层30中的横截面与在下覆层32中的横截面相比具有更小的高度h和更大的宽度b，其中，在这种情况下，相应激磁线圈9a、9b的横截面高度h是平行于所涉及的激磁线圈体8a、8b的相应中心轴线34、36测量的，而激磁线圈9a、9b的横截面宽度b是横向于该中心轴线34、36测量的。

附图标记清单

1轨道                  21中间板条

2制动电磁铁            22电接头

4磁轨制动器            24电接头

6磁铁节段              26连接装置

8激磁线圈体/磁路   20  28轭架部

9激磁线圈              30上覆层

10隔板                 32下覆层

12螺钉连接             34中心轴线

14端头                 36中心轴线

15端头             25  38中心轴线

16极靴                 40边脚

18轨顶                 42侧板部

20空气隙

Claims (12)

1.有轨车辆的磁轨制动装置，包括至少一个制动电磁铁(2)，所述制动电磁铁具有一个支承着至少一个激磁线圈(9)的激磁线圈体(8)和一个马蹄形的磁芯(6)，该磁芯具有一轭架部(28)和由轭架部突出的侧板部(42a、42b)，在所述侧板部的指向车辆轨道(1)的末端构成极靴(16a、16b)，其中，所述至少一个激磁线圈(9)以一上覆层(30)和以一设置于侧板部(42a、42b)之间的下覆层(32)垂直地包围轭架部(28)，其特征在于，所述至少一个激磁线圈(9)在上覆层(30)中的横截面与在下覆层(32)中的横截面相比具有更小的高度(h)和更大的宽度(b)，其中，激磁线圈(9)的横截面高度(h)是平行于制动电磁铁(2)的一垂直的中心轴线(38)测量的，而激磁线圈(9)的横截面宽度(b)是横向于该垂直的中心轴线(38)测量的。

2.按照权利要求1所述的磁轨制动装置，其特征在于，激磁线圈(9)的横截面在上覆层(30)中基本上呈矩形，其长边垂直于制动电磁铁(2)的垂直的中心轴线(38)，而在下覆层(32)中基本上呈正方形。

3.按照权利要求1或2所述的磁轨制动装置，其特征在于，激磁线圈(9)的绕组线圈的重叠层的数目在上覆层(30)的区域内比在下覆层(32)的区域内更小。

4.按照上述权利要求之至少一项所述的磁轨制动装置，其特征在于，轭架部(28)具有一种在远离轨道(1)的方向上呈凸面状的、向上成圆弧形的或成拱形的形状。

5.有轨车辆的磁轨制动装置，包括至少一个制动电磁铁(2)，所述制动电磁铁具有一个支承着至少一个激磁线圈(9a、9b)的激磁线圈体(8a、8b)和至少一个磁芯(6a、6b)，在所述磁芯的指向车辆轨道(1)的末端构成极靴(16a、16b)，其特征在于，设置至少两个在制动电磁铁(2)的纵向方向上相互平行的并且在一个垂直于纵向方向的平面内并排布置的激磁线圈体(8a、8b)，它们分别具有单独的激磁线圈(9a、9b)。

6.按照权利要求5所述的磁轨制动装置，其特征在于，配置于各激磁线圈体(8a、8b)的激磁线圈(9a、9b)分开地通电，或者相互串联或相互并联地接通。

7.按照权利要求5或6所述的磁轨制动装置，其特征在于，在一个垂直于制动电磁铁(2)的纵向方向的平面内，所述至少两个激磁线圈体(8a、8b)的中心轴线(34、36)相对于制动电磁铁(2)的一垂直的中心轴线(38)成锐角或钝角(α)或者相互平行设置。

8.按照权利要求7所述的磁轨制动装置，其特征在于，在一个垂直于制动电磁铁(2)的纵向方向的平面内，所述至少两个激磁线圈体(8a、8b)的中心轴线(34、36)向车辆轨道(1)那边会聚或发散。

9.按照权利要求7或8所述的磁轨制动装置，其特征在于，在一个垂直于制动电磁铁(2)的纵向方向的平面内，所述至少两个激磁线圈体(8a、8b)相对于制动电磁铁(2)的垂直的中心轴线(38)对称地设置。

10.按照权利要求5至9之至少一项所述的磁轨制动装置，其特征在于，至少其中一个激磁线圈(9a、9b)在上覆层(30)中的横截面与在下覆层(32)中的横截面相比具有更小的高度(h)和更大的宽度(b)，其中，激磁线圈(9a、9b)的横截面高度(h)是平行于相应的激磁线圈体(8a、8b)的中心轴线(34、36)测量的，而激磁线圈(9a、9b)的横截面宽度(b)是横向于该中心轴线(34、36)测量的。

11.按照上述权利要求之至少一项所述的磁轨制动装置，其特征在于，所述制动电磁铁(2)是多段式磁铁，包括至少一个激磁线圈体(8a、8b)，在其上活动地支承多个磁性的磁铁节段(6a、6b)。

12.按照权利要求1至11之至少一项所述的磁轨制动装置，其特征在于，所述制动电磁铁(2)是固定式磁铁。

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