CN104494634A - 双磁式永磁轨道制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通列车技术领域，公开了一种双磁式永磁轨道制动装置，包括转向架，转向架下方通过传力机构连接一个制动磁铁，制动磁铁与轨道的钢轨之间有一个距离，制动磁铁包括两侧侧板，侧板的长度方向与轨道方向相同，在侧板的上方设有盖板，侧板、盖板之间形成通孔，侧板为导磁材料，盖板为非导磁材料，在通孔内设置长条形第一永磁铁，第一永磁铁的磁极位于其两侧表面，侧板的下方设置极靴，极靴中间形成空隙，在空隙内竖直设置长条形第二永磁铁，第二永磁铁的磁极位于其两侧表面，在侧板的一端设置驱动装置，驱动装置驱动第一永磁铁转动。本发明通过永磁体磁场的方向改变，实现磁铁与钢轨的磁强力的控制，简单可靠。

Description

双磁式永磁轨道制动装置

技术领域

本发明涉及轨道交通列车技术领域，尤其涉及一种双磁式永磁轨道制动装置。

背景技术

轨道列车在交通设计和运营管理中，列车制动问题一直非常重要而复杂的问题。列车在运行过种中，为了保证安全，必须确保列车能够在规定的制动距离范围内制动。

轨道列车制动方式一般有电空制动、电磁制动和真空制动等等。上述制动方式都要经过控制单元通过电、磁或空气能量实现，其制动过程受到电、磁、空气作用的延迟，制动响应慢，制动精度受到影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双磁式永磁轨道制动装置，实现对列车的快速有效制动。

本发明采取的技术方案是：

一种双磁式永磁轨道制动装置，包括转向架，其特征是，所述转向架下方通过传力机构连接一个制动磁铁，所述制动磁铁与轨道的钢轨之间有一个距离，所述制动磁铁包括两侧侧板，所述侧板的长度方向与轨道方向相同，在所述侧板的上方设有盖板，所述侧板、盖板之间形成通孔，所述侧板为导磁材料，所述盖板为非导磁材料，在所述通孔内设置长条形第一永磁铁，所述第一永磁铁的磁极位于其两侧表面，所述侧板的下方设置极靴，所述极靴中间形成空隙，在所述空隙内竖直设置长条形第二永磁铁，所述第二永磁铁的磁极位于其两侧表面，在所述侧板的一端设置驱动装置，所述驱动装置驱动所述第一永磁铁转动。

进一步，所述第一永磁铁设置在一个低碳钢柱内，形成磁轴，所述钢柱设置在所述侧板中间的通孔内，所述钢柱与所述通孔壁留有气隙。

进一步，在所述极靴下方设置隔磁板，所述隔磁板为非导磁材料。

进一步，所述隔磁板为陶瓷基合成材料。

进一步，所述永磁铁为钕铁硼磁性材料。

进一步，所述传力机构为非导磁材料的支撑块。

本发明的有益效果是：

（1）通过永磁体磁场的方向改变，实现磁铁与钢轨的磁强力的控制，简单可靠；

（2）通过驱动设备实现磁铁的转动，结构简单，操作方便；

（3）隔磁板的引入，使极靴寿命延长；

（4）磁铁设置在低碳钢内，解决了钕铁硼烧结工艺的精度问题。

附图说明

附图1是本发明的整体结构示意图；

附图2是本发明的立体结构示意图；

附图3是第一永磁铁和第二永磁铁的磁极位于同侧时的结构示意图；

附图4是第一永磁铁和第二永磁铁的磁极位于异侧时的结构示意图。

附图中的标号分别为：

1. 转向架；                   2. 传力机构；

3. 制动磁铁；               4. 钢轨；

5. 侧板；                        6. 盖板；

7. 第一永磁铁；            8. 钢柱；

9. 极靴；                        10. 第二永磁铁；

11. 驱动装置；              12. 悬挂机构；

13. 磁力线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明双磁式永磁轨道制动装置的具体实施方式作详细说明。

参见附图1、2，双磁式永磁轨道制动装置，涉及到电路、磁场、摩擦材料和机械运动部分，包括转向架1及其下方通过传力机构2连接的制动磁铁3，制动磁铁3与轨道的钢轨4之间有一个距离，制动磁铁3包括两侧侧板5，侧板5的长度方向与轨道方向相同，在侧板5的上方设有盖板6，侧板5、盖板6之间形成通孔，侧板5为导磁材料，盖板6为非导磁材料，第一永磁铁7设置在一个低碳钢柱8内，形成磁轴，钢柱8与通孔壁留有气隙。第一永磁铁7的磁极位于其两侧表面，侧板5的下方设置极靴9，极靴9中间形成空隙，空隙中固定设置第二永磁铁10。第二永磁铁10的磁极也设置在其两侧表面，与第一永磁铁7的磁极位置位于同侧，即两个侧板的两侧。在侧板5的一端设置驱动装置11，驱动装置11驱动第一永磁铁7转动。

制动磁铁3为装置提供吸附钢轨4及保持状态时所需要的动力；驱动装置11利用液力传动或电机驱动，控制磁轴的旋转；极靴9既作为导磁材料为机构提供磁路通道，又作为磨耗材料，与钢轨4形成摩擦副；传力机构2将极靴9与钢轨4这一摩擦副形成的制动力传递到转向架1上，从而形成列车的制动力；列车的悬挂机构12控制或平衡机构的工作位、非工作位。

在极靴9下方用抗磁性摩擦材料制造隔磁板，隔磁板除了作为构架紧固极靴9的作用外，也可以防止因制动时极靴9与钢轨4摩擦脱落的金属粉末落到极靴9间隙中引起的漏磁增大，从而避免了因极靴9吸附力减小而降低永磁轨道制动装置的工作效率。另外，隔磁板作为摩擦材料，可以与极靴9一同与钢轨4形成摩擦副，能提高摩擦系数从而提高制动力，能够得到更高的磁轨制动装置工作效率。本设计中利用陶瓷基合成材料，既具有良好的摩擦性能，又因其无铁基而不导磁。

制动磁铁3的磁轴、侧板5、盖板6、隔磁板等，是整个机构中最主要的运动部件。其中磁轴作为动力源；侧板5一般采用低碳钢材料，既作为机构的支撑架，又为机构提供磁路通道；盖板6与极靴9中的底隔10一般由铝合金或不锈钢等非导磁材料制成，作为结构支撑及力的传递载体。

双磁式永磁轨道制动装置的工作原理如下：收到制动指令后，驱动装置11动作，控制磁轴旋转180度，第一永磁铁7和第二永磁铁10的磁化功一部分贮存于永磁材料内部，另一部分以微场的形式贮存于两磁极附近的空间。第一永磁铁7、侧板5、极靴9、第二永磁铁10、轨道形成外部闭合回路，两块永磁体对钢轨4的吸力克服悬挂装置的保持力，向下运动并吸附到钢轨4上，因空气间隙的缩小，更大的吸力压紧极靴9与钢轨4，使其进行摩擦形成制动力，通过传力机构2将力传递，最终使得列车的动能转化为热能。收到缓解指令后，驱动装置11动作，控制磁轴旋转180度，第一永磁铁7和第二永磁铁10形成内部闭合回路，磁化功以磁能积（BH）的形式贮存于永磁材料内部。第一永磁铁7、侧板5、极靴、第二永磁铁10形成内部闭合回路，两个永磁体对钢轨4的吸力基本为零，悬挂机构12的保持力克服装置的重力，向上运动并脱离钢轨4，并最终使之保持在距轨面7mm左右的位置。

下面对制动装置中的磁路结构及工作原理进行说明。

参见附图3，在第一永磁铁7的磁极处于如图中的状态时，其磁力线13通过磁轴两侧的侧板5以及极靴、回路过程是N极→轴体→侧板→极靴→钢轨→极靴→侧板→轴体→S极→N极。同时，第二永磁铁10的磁力线回路是N极→极靴→钢轨→极靴→S极→N极，两个永磁铁的磁力叠加后对钢轨产生吸力，极靴9将牢牢吸附住钢轨4。在极靴9处于负载状态时，转轴须锁定，确保安全。

参见附图4，当第一永磁铁7转动180度后，磁力线流向是：第一永磁铁7的N极→侧板→极靴→第二永磁铁10的S极→第二永磁铁10的N极→极靴→侧板→第一永磁铁7的S极→第一永磁铁7的N极。磁力线回路不经过钢轨，极靴与钢轨间没有磁力吸引，实现卸载。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双磁式永磁轨道制动装置，包括转向架，其特征在于：所述转向架下方通过传力机构连接一个制动磁铁，所述制动磁铁与轨道的钢轨之间有一个距离，所述制动磁铁包括两侧侧板，所述侧板的长度方向与轨道方向相同，在所述侧板的上方设有盖板，所述侧板、盖板之间形成通孔，所述侧板为导磁材料，所述盖板为非导磁材料，在所述通孔内设置长条形第一永磁铁，所述第一永磁铁的磁极位于其两侧表面，所述侧板的下方设置极靴，所述极靴中间形成空隙，在所述空隙内竖直设置长条形第二永磁铁，所述第二永磁铁的磁极位于其两侧表面，在所述侧板的一端设置驱动装置，所述驱动装置驱动所述第一永磁铁转动。

2.根据权利要求1所述的双磁式永磁轨道制动装置，其特征在于：所述第一永磁铁设置在一个低碳钢柱内，形成磁轴，所述钢柱设置在所述侧板中间的通孔内，所述钢柱与所述通孔壁留有气隙。

3.根据权利要求1或2所述的双磁式永磁轨道制动装置，其特征在于：在所述极靴下方设置隔磁板，所述隔磁板为非导磁材料。

4.根据权利要求3所述的双磁式永磁轨道制动装置，其特征在于：所述隔磁板为陶瓷基合成材料。

5.根据权利要求1或2所述的双磁式永磁轨道制动装置，其特征在于：所述永磁铁为钕铁硼磁性材料。

6.根据权利要求1或2所述的双磁式永磁轨道制动装置，其特征在于：所述传力机构为非导磁材料的支撑块。