CN104015752A - 带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆行车制动技术领域，具体地说，涉及一种磁轨制动器用极靴，该极靴配合安装有带有永磁体隔板结构的磁轨制动器使用，本发明增加了极靴与轨头所构成磁路的磁阻，在制动缓解状态下，起到对永磁体所产生磁力线的分流作用，从而减小磁轨制动器对钢轨的吸力，改善其复位困难的问题；同时，将隔板永磁体与极靴相隔离，降低了极靴的热传递效率，从而减小磁轨制动器与轨面摩擦生热对永磁体磁性能的影响，增加了带有永磁体隔板结构的磁轨制动器的稳定性。此外，本发明极靴设计为分体式结构，在磨耗层达到磨耗上限时，可仅对极靴的磨耗层进行更换，可有效提高磁轨制动器(包括传统形势)的极靴利用率，减少资源消耗，降低运行成本。

Description

带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴

技术领域

本发明涉及轨道车辆行车制动技术领域，具体地说，涉及一种磁轨制动器用极靴，该极靴配合安装有带有永磁体隔板结构的磁轨制动器使用。 

背景技术

磁轨制动是近几十年发展起来的一种新型制动技术，相比传统的制动形式，具有不受轮轨粘着条件影响的特点，可较好地减少制动距离，提高行车安全。目前，磁轨制动器作为一种紧急制动装置安装于有轨电车上，旨在提高制动力，降低制动距离，因此，磁轨制动器的制动力越大越好。 

如图1所示，磁轨制动器主要包括电磁铁、侧板2、极靴3以及隔板4，当电磁铁励磁时，线圈5产生的磁力线经过导磁材料的铁芯1、侧板2、极靴3、轨头闭合，从而产生与轨道间的吸力，磁轨制动器吸附到钢轨上；当对电磁铁断电，磁轨制动器在复位弹簧的作用下与钢轨分离，恢复至初始位置。其中，其中非导磁材料的隔板起隔绝两极靴间磁通及防止磨耗所产生铁屑将极靴短路的作用。 

为了提高磁轨制动器的制动力，世界上多国工程师及研究工作者正努力采取多种措施以增大轨道制动器的制动力。其中一种措施便是通过在隔板上安装永磁体，从而在工作状态下正向并入一处磁通源，以达到增大磁轨制动器吸力，增大行车制动力的目的，该方法效果显著，且磁轨制动器吸力随着隔板中所装永磁体量的增多而增大(相同条件下，永磁体体积越大，所提供的磁通源越大)。 

隔板安装有永磁体的磁轨制动器，当隔板中安装的永磁体总量较大时，可取得较好的制动效果，然而，当磁轨制动器由制动状态向缓解状态切换时，存在磁轨制动器可能无法复位的问题。其原因如下： 

(1)当磁轨制动器处于初始位置且线圈未励磁时，隔板中永磁体所产生的磁力线会经过极靴、侧板、铁芯进行闭合，此时，磁轨制动器对钢轨基本不表现吸力；当线圈励磁，磁轨制动器吸附到钢轨上时，电磁铁连同永磁体所产生的磁力线主要经过轨头进行闭合；当线圈断电后，电磁铁所产生的磁力线消失，永磁体所产生的磁力线则继续存在，由于此时的极靴和轨面处于紧密贴合状态，极靴与轨头形成的磁路磁阻比极靴、侧壁、铁芯所形成的磁路磁阻小，使得磁力线继续保持原来路径不变，即磁轨制动器对钢轨表现出一定吸力； 

(2)由于磁轨制动器吸力、自身重力、复位弹簧拉力三者共同构成对轨面的压力，故制动状态下，复位弹簧拉力需略大于磁轨制动器自身重力，以使其恰好抬起为宜。由于制动缓 解后，磁轨制动器对钢轨仍表现出一定吸力，当该吸力大于弹簧拉力和磁轨制动器自身重力的合力时，将出现磁轨制动器难以复位的问题。 

对上述问题，如果隔板中永磁体量少，所产生的吸力也较小，在磁轨制动器随列车启动瞬间，可能会自动弹起，但当隔板中永磁体量较大时，所产生的吸力也较大，此时，就极有可能出现磁轨制动器难以复位缓解的问题。这将造成列车启动困难、能源浪费、制造额外噪音、极靴过度磨耗，甚至造成列车晚点等事故，对行车安全及社会效益均不利。 

再者，磁轨制动器在制动过程中，极靴、隔板与轨面剧烈摩擦，产生大量热量，致使极靴、隔板的温度升高。尽管永磁体已经通过橡胶垫进行了减震及隔热处理，且也可选择上限工作温度较高的永磁材料，但过高的温度仍然可能引起永磁体的退磁，对磁轨制动器性能造成不利影响。 

此外，磁轨制动器主要通过极靴与钢轨摩擦，产生切向制动力。为尽量降低磁轨制动器对钢轨的磨损，要求极靴的硬度低于钢轨的硬度。故在实际运行中，极靴属于磨耗型部件，就实际情况来看，极靴总体厚度多为40-50mm，其允许的磨耗量一般不超过12mm，故其有效利用率仅约为25％，浪费比较严重。 

发明内容

本发明针对现有带有永磁体结构隔板的磁轨制动器复位困难、极靴利用率低等上述不足，提供了一种带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，该极靴结构简单，能够改善带有永磁体结构隔板的磁轨制动器复位困难的问题，降低磁轨制动器与轨面摩擦生热对永磁体磁性能所造成的不利影响，提高磁轨制动器的极靴利用率，降低运行成本。 

本发明的技术方案是：一种带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，包括极靴本体，极靴本体设置为上、下分体式结构，其中上分体部分为固定层，下分体部分为磨耗层，固定层与磨耗层之间设置有非导磁材料制作而成的隔层。 

优选的是，固定层和磨耗层之间通过卡槽式结构相互耦合。 

优选的是，固定层与磨耗层的耦合面包括水平接触面和竖直接触面，隔层位于固定层与磨耗层的水平接触面之间。 

进一步的，固定层、磨耗层和隔层三者之间通过螺栓进行紧固。 

优选的是，隔层的厚度为0.4mm-0.6mm。 

本发明的有益效果是：与传统形式磁轨制动器中的极靴相比，本发明在只对磁轨制动器吸力造成微小不利影响条件下，增加了极靴与轨头所构成磁路的磁阻，在制动缓解状态下(即磁轨制动器仍贴合在轨面上)，起到对永磁体所产生磁力线的分流作用，从而减小磁轨制动器 对钢轨的吸力，改善其复位困难的问题；同时，本发明在一定程度上将隔板永磁体与极靴相隔离，降低了极靴的热传递效率，从而减小磁轨制动器与轨面摩擦生热对永磁体磁性能的影响，增加了带有永磁体隔板结构的磁轨制动器的稳定性。此外，本发明极靴设计为分体式结构，在磨耗层达到磨耗上限时，可仅对极靴的磨耗层进行更换，可有效提高磁轨制动器(包括传统形势)的极靴利用率，减少资源消耗，降低运行成本。 

附图说明

附图1为现有电磁式磁轨制动器的结构示意图。 

附图2为本发明极靴与安装有永磁体的隔板的截面图。 

附图3为本发明具体实施例的结构示意图。 

附图4为本发明图3中A部分的局部放大图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。 

如图2至4所示，一种带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，包括极靴本体，极靴本体设置为上、下分体式结构，其中上分体部分为固定层31，下分体部分为磨耗层32，固定层31与磨耗层32之间设置有非导磁材料制作而成的隔层33。 

上述固定层31和磨耗层32之间通过卡槽式结构相互耦合，固定层31与磨耗层32的耦合面包括水平接触面34和竖直接触面35，隔层33位于固定层31与磨耗层32的水平接触面34之间。由于极靴3中的磁力线以竖直方向为主，故与水平接触面34呈正交关系，与竖直接触面35呈平行状态，因此，水平接触面34起到增加磁路磁阻，改变磁力线走向的主要作用，竖直接触面35则主要作为受力面，以平衡磁轨制动器制动过程中极靴3所受到的强大切向力。 

如图3所示，固定层31、磨耗层32和隔层33三者之间通过螺栓36进行紧固，在磨耗层32达到磨耗上限时，可仅对极靴3的磨耗层32进行更换。当磁轨制动器进行制动时，作用于极靴3上的切向力通过螺栓36及竖直接触面35进行平衡。 

隔层33的厚度为0.4mm-0.6mm，本实施例中取隔层33的厚度为0.5mm，由于隔层33的厚度很小，使得其作用主要体现为改变其磁路走向，而非通过气隙消耗磁势。同时，隔层33兼具低热传递性能，降低了极靴3与钢轨摩擦生热对隔板永磁体41性能所产生的影响。 

工作原理：本发明将极靴3设置为上、下分体式结构，且在其水平接触面34上放置非导磁材料制作的隔层33，增加了极靴3与轨头所构成磁路的磁阻，在制动缓解状态下(即磁轨 制动器仍贴合在轨面上)，使隔板永磁体41所产生的磁力线尽量通过侧板2和铁芯闭合，从而起到对隔板永磁体41所产生磁力线的分流作用，从而减小磁轨制动器对钢轨的吸力，改善其复位困难的问题。 

在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。 

Claims (5)

1.一种带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，包括极靴本体，其特征在于：极靴本体设置为上、下分体式结构，其中上分体部分为固定层，下分体部分为磨耗层，固定层与磨耗层之间设置有非导磁材料制作而成的隔层。

2.根据权利要求1所述的带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，其特征在于：固定层和磨耗层之间通过卡槽式结构相互耦合。

3.根据权利要求2所述的带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，其特征在于：固定层与磨耗层的耦合面包括水平接触面和竖直接触面，隔层位于固定层与磨耗层的水平接触面之间。

4.根据权利要求3所述的带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，其特征在于：固定层、磨耗层和隔层三者之间通过螺栓进行紧固。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的带有隔层的磁轨制动器用分体式极靴，其特征在于：隔层的厚度为0.4mm-0.6mm。