CN104604120A - 用于对设备的旋转元件进行制动的装置和方法以及具有这种装置的设备 - Google Patents

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CN104604120A CN201380046782.6A CN201380046782A CN104604120A CN 104604120 A CN104604120 A CN 104604120A CN 201380046782 A CN201380046782 A CN 201380046782A CN 104604120 A CN104604120 A CN 104604120A
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Abstract

本发明涉及一种用于对设备(1)的旋转元件(2)进行制动、特别是用于对轨道车辆的旋转轴进行制动的装置(5；105；...；905)，具有旋转涡流制动器(6；106；...；906；6a；6b；6c)，其具有能与旋转元件(2)抗扭地连接的转子(8；108；...；908)和能支撑在所述设备上的定子(9；109；...；909)，其中，所述定子设置有在制动操作中由电能源(20；120；...；920)供电的至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；411、412；511至518；611、612、613、614；711至718；811至818；911至918)。为了对旋转涡流制动器的状态进行诊断，设置用于对其进行涡流检验的部件(7；107；...；907)，该部件具有至少一个测试线圈和与至少一个测试线圈有效连接的电信号源(125；225；...；925)，其中，在进行诊断时，电信号源对测试线圈施加测试信号(U.P；U.P.l；...；U.P.9)，并且该部件具有至少一个测量线圈和与至少一个测量线圈有效连接的信号接收器(127；227；...；927)，其中，在进行诊断时，信号接收器从至少一个测量线圈量取适合于对涡流制动器进行诊断的测量信号(U.M；U.M.l；...；U.M.9)。在此，至少一个励磁线圈形成至少一个测试线圈。此外，所述至少一个励磁线圈和/或涡流制动器的另一个励磁线圈形成至少一个测量线圈。

Description

用于对设备的旋转元件进行制动的装置和方法以及具有这种装置的设备
技术领域
本发明涉及一种用于对设备的旋转元件进行制动、特别是用于对轨道车辆的旋转轴进行制动的装置，其具有旋转涡流制动器，该旋转涡流制动器具有可与旋转元件抗扭地连接的转子和可支撑在所述设备上的定子，其中，所述定子设置有在制动操作中由电能源供电的至少一个励磁线圈。在制动操作中，所述至少一个励磁线圈产生不均匀的磁场，其在旋转的转子中感生涡流，所述涡流本身感生与所述不均匀的磁场相反的磁场，由此产生对所述转子进行制动的力。
背景技术
这种类型的装置例如从公开文献DE 39 08 234 A1和DE 101 14 183 A1中已知。
旋转涡流制动器的优点是其无磨损、环保(因为其实际上不产生噪声)和易维护等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，给出使得能够对旋转涡流制动器的状态进行诊断的这种装置。也就是说，特别是为了在轨道车辆中使用旋转涡流制动器作为操作制动器并且作为对于安全至关重要的快速制动器，必须能够对其状态进行诊断。必须识别旋转涡流制动器的故障或局部故障，并且必须采取相应的措施来克服所述故障或局部故障，例如采取维护措施、替换发生故障的旋转涡流制动器或者诸如限制最大速度的其它措施。
迄今为止在标准或许可要求中尚未确定在未来如何证明旋转涡流制动器的规定的技术性能，因为这些技术尚未应用在轨道车辆上。但是关键是能够满足对目前允许轨道车辆使用的制动系统(例如对压缩空气制动器、对磁力制动器或者对线性涡流制动器)的要求。
源自标准EN 16185和EN 16207，可以从下面的关于旋转涡流制动器的技术性能的要求出发：
通过制动试验可以确认对旋转涡流制动器的所有子系统进行正确的调节，能够工作并且报告操作准备就绪。
如果旋转涡流制动器是快速制动能力的一部分，则必须能够在车辆静止期间在手动或自动制动试验内确定其规定的性能。为此，将对旋转涡流制动器的检验集成到列车的制动试验中。
在制动试验期间，列车的所有旋转涡流制动器必须可以由中心点进行控制和监视。对于规定的性能，必须提供安全证明。于是，通常可以发出列车的旋转涡流制动器运行正常的报告。可以指示旋转涡流制动器发生故障，可以发出警告。于是可以采取必要的措施，以便不威胁安全的制动操作。
本发明要解决的技术问题在具有根据权利要求1所述的特征的根据本发明的装置中，通过用于对旋转涡流制动器进行涡流检验的部件来解决，其具有至少一个测试线圈和与至少一个测试线圈有效连接的电信号源，其中，在进行诊断时，电信号源对测试线圈施加测试信号，并且其具有至少一个测量线圈和与至少一个测量线圈有效连接的信号接收器，其中，在进行诊断时，信号接收器从至少一个测量线圈量取适合于对涡流制动器进行诊断的测量信号。-用于对导电材料进行涡流检验的部件本身是已知的(例如参见Dubbel,Taschenbuch für den Maschinenbau,20.Aufl.,Springer,2001)，然而，此外在根据本发明的装置中设置为，涡流制动器的至少一个励磁线圈形成至少一个测试线圈，并且所述至少一个励磁线圈和/或涡流制动器的另一个励磁线圈形成至少一个测量线圈。
也就是说，借助已有的励磁线圈进行诊断，在此不需要附加的测试和/或测量线圈。
在从属权利要求2至8中给出了根据本发明的装置的有利实施方式。
因此，例如可以设置为，旋转涡流制动器的电能源形成用于进行涡流检验的部件的电信号源，从而还能够以有利的方式省去为涡流检验提供单独的电信号源。
但是，替换地，为此还可以设置为，旋转涡流制动器的电能源被构造为与用于进行涡流检验的部件的电信号源分开，因为单独的电信号源例如可以关于其测试信号的形式提供更多的可能性。
如果至少一个励磁线圈在至少一个第一诊断阶段期间形成测试线圈，其中，信号接收器在至少一个第一诊断阶段期间采集电信号源的测试信号，并且如果至少一个励磁线圈在与至少一个第一诊断阶段在时间上移位的至少一个第二诊断阶段期间形成至少一个测量线圈，其中，信号接收器在至少一个第二诊断阶段期间采集测量信号，则被视为是有利的。也就是说，这里以有利的方式，通过测试信号的供应和测量信号的量取之间的时间上的移位来实现涡流检验的功能。在此，可以采集相对于存储的参考值的改变，从而可以根据测量信号的改变来推断待诊断的旋转涡流制动器损坏或者发生了其它改变。此外，可以通过在第一诊断阶段期间测量测试信号，并且通过将测量的测试信号与相关联的存储的参考值进行比较，当测量的测试信号未以不允许的方式偏离相关联的存储的参考值时，将该电信号源从错误源中排除。
特别是，当电信号源的测试信号不输出设置有间歇的脉冲模式，而输出交流电压作为测试信号时，使用转换器是有利的，因为借助转换器可以在至少一个第一诊断阶段期间将电信号源并且在至少一个第二诊断阶段期间将信号接收器连接到至少一个励磁线圈。
此外，如果在进行诊断时，励磁线圈形成测试线圈和测量线圈，其中，两个电阻和励磁线圈连接成全桥，以及其中，信号接收器从所述全桥量取差信号形式的测量信号，则被视为是有利的。作为替换，如果在进行诊断时，励磁线圈形成测试线圈和测量线圈，其中，励磁线圈连接成全桥，以及其中，信号接收器从所述全桥量取差信号形式的测量信号，则也被视为是有利的。在此，涉及两种对测量电压特别有利的量取，通过其利用对称性并且考虑定子的励磁线圈的交替的南、北极，可以非常容易地确定阻抗和阻抗变化。
有利的是，还设置评价单元，其与信号接收器有效连接，用于对测量信号进行评价。可以将这种评价单元布置在轨道车辆的转向架中，并且与转向架的所有用于进行涡流检验的部件的电信号源和信号接收器组合成一个构成单元(诊断单元)，其中，诊断单元可以经由接线连接到轨道车辆的中央控制和监视设备以及中央电源。
本发明还涉及一种具有旋转元件的设备，其具有根据权利要求1至8中的任一项所述的装置，用于对旋转元件进行制动，其中，所述设备特别地是轨道车辆，并且其中，所述旋转元件特别地是旋转轴。
此外，本发明还涉及一种用于对设备的旋转元件进行制动、特别是用于对轨道车辆的旋转轴进行制动的方法，其中，将旋转涡流制动器的转子与旋转元件抗扭地连接，其中，将旋转涡流制动器的定子支撑在所述设备上，并且其中，在制动操作中，定子的至少一个励磁线圈由电能源供电，从而产生不均匀的磁场，其在旋转的转子中感生涡流，该涡流本身感生与不均匀的磁场相反的磁场，由此产生对转子进行制动的力。
在此，为了使得能够对旋转涡流制动器的状态进行诊断，根据本发明，设置用于对旋转涡流制动器进行涡流检验的部件。该用于进行涡流检验的部件具有至少一个测试线圈和与测试线圈有效连接的电信号源以及至少一个测量线圈和与测量线圈有效连接的信号接收器，其中，借助电信号源对至少一个测试线圈施加测试信号，其中，信号接收器从至少一个测量线圈量取适合于对涡流制动器进行诊断的测量信号，其中，至少一个励磁线圈形成至少一个测试线圈，并且其中，所述至少一个励磁线圈和/或涡流制动器的另一个励磁线圈形成测量线圈。
为了例如还使得能够在制动操作中进行诊断，如果旋转涡流制动器的电能源还用作用于进行涡流检验的部件的电信号源，为此在进行诊断时，对至少一个测试线圈施加电能源的用作测试信号的励磁信号，则被视为是有利的。
附图说明
借助图1至16进一步详细说明本发明。在此，
图1示出了轨道车辆形式的根据本发明的设备的示意性图示，所述设备具有形成轮轴的轴形式的旋转元件，并且具有用于对旋转元件进行制动的根据本发明的装置，其中，这些装置中的每一个除了旋转涡流制动器之外，分别还具有用于对旋转涡流制动器进行涡流检验的部件，
图2至5示出了旋转涡流制动器的四个实施方式，
图6至8示出了用于对旋转元件进行制动的根据本发明的装置的三个实施例，其中，在进行诊断时，旋转涡流制动器的一个或多个励磁线圈不仅形成测试线圈，而且形成用于进行涡流检验的部件的测量线圈，
图9至12示出了根据本发明的装置的四个另外的实施例，其中，在进行诊断时，涡流制动器的一个或多个励磁线圈形成用于进行涡流检验的部件的测试线圈，并且其中，在进行诊断时，涡流制动器的一个或多个另外的励磁线圈形成用于进行涡流检验的部件的测量线圈，
图13示出了根据本发明的装置的另一个实施例，其中，在进行诊断时，涡流制动器的至少两个励磁线圈和两个电阻连接成全桥，
图14示出了在图13中示出的实施例的简化等效电路图，
图15示出了根据本发明的装置的另一个实施例，其中，在进行诊断时，涡流制动器的励磁线圈连接成全桥，以及
图16示出了在图15中示出的实施例的简化等效电路图。
具体实施方式
图1示出了具有形成轮轴的轴形式的两个旋转元件2的轨道车辆形式的根据本发明的设备1，两个轮3分别固定在轮轴上，并且轮轴关于这里未示出的轮轴承可旋转地保持在轨道车辆的转向架4上。此外，根据本发明的设备1具有用于对旋转元件2进行制动的装置5。
图6至16示出了装置5的实施例105；205；…；905。
装置5；105；…；905除了旋转涡流制动器6；106；…；906之外，分别还包括用于对旋转涡流制动器6；106；…；906进行涡流检验的部件7；107；…；907。
在图1和2以及6至16中示出的旋转涡流制动器的实施方式6；106；…；906分别具有与旋转元件2中的一个抗扭地连接的转子8；108；…；908和定子9；109；…；909，其中，定子9；109；…；909关于这里仅在图1中示出的转矩支承件10支撑在转向架4上。
然而，代替仅一个转子，旋转涡流制动器还可以具有多个转子和/或代替仅一个定子，旋转涡流制动器还可以具有多个定子。因此，图3、4和5示出了在根据本发明的装置中可使用的旋转涡流制动器的另外的实施方式6a、6b和6c。在图3中示出的旋转涡流制动器的实施方式6a具有两个外部定子9a(两个外部定子组)，转子8a(作为制动盘的转子盘)布置在其之间。替换地，在图4中示出的旋转涡流制动器的实施方式6b具有两个外部转子8b，定子9b布置在其之间。此外，在图5中示出的旋转涡流制动器的实施方式6c具有多个转子8c和多个定子9c，其中，转子8c和定子9c彼此交替地布置。然而，旋转涡流制动器的构造不限于所示出的实施方式6；106；…；906；6a；6b；6c。相反，可以想到定子和转子的其它任意的组合。
根据图1以及6至16，旋转涡流制动器6；106；…；906中的每一个的定子9；109；…；909分别设置有用于产生空间上不均匀的磁场的至少一个励磁线圈11；111；211至218；311至318；411、412；511至518；611、612、613、614；711至718；811至818；911至918。所述至少一个励磁线圈由电能源20；120；…；920供电。在制动操作中、也就是说在借助电能源对励磁线圈进行激励时产生的空间上不均匀的磁场在相关联的旋转的转子8；108；…；908中感生涡流，所述涡流本身感生与不均匀的磁场相反的磁场，由此产生对转子进行制动的力。
定子的励磁线圈的接头(抽头)81；181；...；981以及483；683；783和82；182；...；982以及484；684；784经由接线61；161；...；961以及463；663；763和62；162；...；962以及764连接到构造为直流电压源的电能源20；120；…；920。第一开关21；121；...；921布置在接线61；161；...；961以及763和62；162；...；962以及764中。
在根据本发明的装置的实施方式505；805和905中，在励磁线圈514和515；814和815；914和915以及912和913、916和917之间形成另外的接头(抽头)585；885；985以及986、987。
用于进行涡流检验的部件7；107；…；907具有诊断单元22；122；...；922。
为了对轨道车辆的所有旋转制动器进行控制和监视，诊断单元22；122；...；922借助接线28；128；...；928连接到这里仅在图1中示出的轨道车辆的中央控制和监视设备29。接线28；128；...；928例如是数据总线系统的一部分。此外，能量源20；120；…；920和诊断单元22；122；...；922经由这里仅在图1中示出的接线91、92连接到轨道车辆的中央电源90。
诊断单元22；122；...；922设置有电信号源25；125；...；925和评价单元26；126；...；926，其中，评价单元26；126；...；926具有信号接收器27；127；...；927。
电能源20；120；220；...；920在其连接点之间提供在制动操作中施加在这里用81；181；...；981以及683；783和82；182；...；982以及684；784表示的涡流制动器的至少一个励磁线圈的接头(抽头)之间的励磁电压U.E；U.E.l；U.E.2；...；U.E.9形式的励磁信号，从而励磁电流I.E；I.E.l；I.E.2；...；I.E.9流过所述至少一个励磁线圈。
电信号源例如是交流电压源25；125；425；625或者脉冲宽度调制电压源(缩写为PWM电压源)225；325；525；725；825；925，其测试信号以在时间上不均匀的测试电压U.P；U.P.l；U.P.2；...；U.P.9的形式在进行诊断时经由接线65；165；...；765；865a以及865b；965a以及965b和66；166；...；466；566；666；766；866；966施加在接头81；181；...；881以及882：981以及982和82；182；...；482；585；682；782；885；985之间，从而测试电流I.P；I.P.l；I.P.2；...；I.P.9流过励磁线圈中的至少一个或者一些。在对旋转涡流制动器进行涡流检验时，测试电流I.P；I.P.l；I.P.2；...；I.P.9流过的励磁线圈形成测试线圈。
信号接收器27；127；...；927经由接线67；167；...；967和68；168；268；368；468；568；668；768；868；968连接到接头81；181；281；381；483；585；683；783；881；986和82；182；282；382；484；582；684；784；882；987，并且测量适合用于对涡流制动器进行诊断的、由在励磁线圈中的至少一些中感生的测量电流I.M.l；I.M.2；...；I.M.9产生的测量电压U.M.l；U.M.2；...；U.M.9形式的测量信号。在对旋转涡流制动器进行涡流检验时，通过感应参与测量电流I.M；I.M.l；I.M.2；...；I.M.9的形成并且与信号接收器有效连接的励磁线圈形成测量线圈。
虽然这里电信号源25；125；225；...；925被构造成与涡流制动器的电能源20；120；…；920分开，但是在替换构造中还可以设置为，涡流制动器的电能源在进行诊断时同时形成用于对涡流制动器进行涡流检验的部件的电信号源。因此，替换地也可以在进行诊断时使用在制动操作中用于向励磁线圈供电的直流电压源。
根据图1和6，在根据本发明的装置的实施例5和105中设置有转换器50；150，借助其在至少一个第一诊断阶段期间将电信号源25；125并且在至少一个第二诊断阶段期间将信号接收器27；127连接到这里唯一的励磁线圈11；111，也就是说，电连接到接头81、82；181、182。在这里示出的转换器50；150的第一开关位置，励磁线圈11；111连接到电信号源25；125并且用作测试线圈。在转换器50；150的第二开关位置，励磁线圈11；111连接到信号接收器27；127并且用作测量线圈。
在第一开关位置，也就是说在第一诊断阶段期间，由于施加在第一接头181和第二接头182之间的随着时间改变的测试电压U.P.l，并且由于伴随其的流过励磁线圈111的测试电流I.P.l，产生随着时间改变的磁场，其在转子中感生涡流。感生的涡流产生与在时间上不均匀的磁场相反的磁场，从而在转换器150的第二开关位置，也就是说在第二诊断阶段期间，测量电流I.M.l流过励磁线圈111，并且在接头181和182上施加测量电压U.M.l。
在图7中示出的用于对旋转元件进行制动的根据本发明的装置的第二实施例205中，定子209具有八个串联连接的励磁线圈211、212、…、218，其如下绕制，使得在对其进行激励时，也就是说在流过励磁电流I.E.2时，在面对转子208的侧交替地形成南、北极，由此形成空间上不均匀的磁场。
在制动操作中在布置在第一励磁线圈前方的第一接头281和布置在八个励磁线圈后方的第二接头282之间施加电能源220的励磁电压U.E.2。在此，可经由第一开关221接通或断开直流电压源220。
诊断单元222的电信号源225与电能源220并联连接并且可经由第二开关223接通或断开。
评价单元226的信号接收器227与电信号源225并联连接。
在第二实施例205中，测试信号U.P.2是脉冲宽度调制信号(缩写为PWM信号)。在脉冲宽度期间，也就是说在第一诊断阶段期间，由于施加在第一接头281和第二接头282之间的随着时间改变的测试电压U.P.2，并且由于伴随其的流过励磁线圈211、212、…、218的测试电流I.P.2，产生随着时间改变的磁场，其在转子中感生涡流。励磁线圈211、212、…、218由此在第一诊断阶段中形成测试线圈。所感生的涡流又产生与时间上不均匀的磁场相反的磁场，从而在与该脉冲宽度相连的间歇中，也就是说在第二诊断阶段期间，测量电流I.M.2流过励磁线圈211、212、…、218，并且在接头281和282上施加测量电压U.M.2。励磁线圈211、212、…、218由此在第二诊断阶段中形成测量线圈。
测量电压U.M.2是适合用于对涡流制动器进行诊断的测量信号，其由信号接收器227量取。
从图7中可以看到，当电能源220的励磁电压U.E.2本身例如是脉冲宽度调制信号(缩写为PWM信号)时，可以弃用单独的电信号源225，从而电能源220在进行诊断时同时可以用作电信号源。因此，在这种情况下，电能源220的励磁电压U.E.2可以在进行诊断时同时形成测试电压，使得除了电能源220之外，不连接单独形成的电信号源。于是还可以以特别有利的方式，在制动操作中，也就是说在制动期间，在与脉冲宽度相连的间歇中，也就是说在第二诊断阶段期间，将可在接头281和282上量取的测量电压用于对涡流制动器的诊断。
与第二实施例205不同，在图8中示出的根据本发明的装置的第三实施例305中，八个励磁线圈311、312、…、318中的每两个相邻的励磁线圈分别成对串联连接，并且四个对并联连接。该第三实施例305的其余构造对应于在图7中示出的第二实施例205。
特别是，当电能源320的励磁电压U.E.3本身例如是脉冲宽度调制信号(缩写为PWM信号)时，这里也可以弃用单独的电信号源325，从而电能源320在进行诊断时同时可以用作电信号源。因此，在这种情况下，电能源320的励磁电压U.E.3又可以在进行诊断时同时形成测试电压，使得除了电能源320之外，不连接单独形成的电信号源。于是又可以以特别有利的方式，在制动操作中，将可在接头381和382上量取的测量电压用于对涡流制动器的诊断。
如上面已经说明的，图9至12示出了根据本发明的装置的另外四个实施例，其中，在进行诊断时，涡流制动器的励磁线圈中的一个或多个形成用于进行涡流检验的部件的测试线圈，并且其中，在进行诊断时，涡流制动器的励磁线圈中的另外的一个或多个形成用于进行涡流检验的部件的测量线圈。
在图9中示出的根据本发明的装置的第四实施例405中，与第一实施例105不同，定子409除了所述一个励磁线圈411之外，还设置有另一个励磁线圈412，它们在制动操作中经由接线463串联连接，并且在制动操作中对其施加电能源420的励磁电压U.E.4。在进行诊断时，一方面所述一个励磁线圈411连接到电信号源。另一方面，所述另一个励磁线圈412电连接到评价单元426的信号接收器427。
在图10中示出的第五实施例505大部分对应于第二实施例205，然而其中，在八个励磁线圈中的第四励磁线圈514和第五励磁线圈515之间附加地设置作为第三接头(作为第三抽头)的接头585。在此，电信号源525电连接到第一接头581和第三接头585。相反，评价单元526的信号接收器527电连接到第二接头582和第三接头585。在此，代替这里用567表示的与第三接头585的接线，还可以设置这里用虚线示出并且用570表示的与第三接头585的接线，其中布置第二开关523。此外，第三接头也可以设置在第一接头581和第二接头582之间的任意其它位置。也就是说，第三接头不必强制地构造在第四励磁线圈514和第五励磁线圈515之间，也就是说不必强制地构造在中心。
在图11中示出的第六实施例605大部分对应于第四实施例405，然而其中，代替所述一个励磁线圈，两个串联连接的励磁线圈611、612电连接到信号源625，并且代替所述另一个励磁线圈，两个串联连接的另外的励磁线圈613、614电连接到信号接收器627。在制动操作中，这两对励磁线圈611、612和613、614经由接线663串联连接。
在图12中示出的第七实施例705大部分对应于第四实施例405，然而其中，在进行诊断时，两对励磁线圈711、712和713、714电连接到电信号源725，并且另外两对励磁线圈715、716和717、718电连接到评价单元726的信号接收器727。
在图13和14中示出的第八实施例805中，励磁线圈811至818在进行诊断时形成测试线圈和测量线圈。在此，两个电阻871、872和励磁线圈811至814、815至818连接成全桥。信号接收器827经由接头881和882从所述全桥量取差信号形式的测量信号U.M.8。
与此不同，在图15和16中示出的第九实施例905中，励磁线圈911至918连接成全桥。在此，信号接收器927也经由接头986和987从所述全桥量取差信号形式的测量信号U.M.9。
下面，再一次总结根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法的主要特征和优点：
I.)根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法基于作为涡流检验已知的感应测量方法的使用。由此能够进行无损伤、无接触并且实时的诊断。因此，诊断所需的能量无接触地经过电磁路径传输到检验物(这里是转子)。
例如由于转子的变形、由于转子中的气隙改变或者由于转子中的裂缝而造成的涡流的改变在线圈的阻抗的改变中起作用。如果在涡流路径的区域中例如有裂缝，则涡流路径变长，并且造成涡流的局部衰减。该位置的励磁场由此较弱地衰减，这导致所属的励磁线圈中的阻抗增大。评价单元通过测量技术对这种改变进行采集和处理。类似地，电导率、磁导率和机械尺寸的改变影响单个阻抗。
II.)因为可以在静止状态下以及在操作中，在空转的情况下以及在全负荷的情况下进行根据本发明的装置和根据本发明的方法的使用，因此整个出发点是有利的。
III.)在根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法中，使用本来就存在的励磁线圈作为测试线圈和/或测量线圈，从而旋转涡流制动器中的用于进行涡流检验的部件的主要部分是固有的，因此不需要附加线圈。
IV.)在根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法中，可以将唯一一个励磁线圈、励磁线圈中的一部分或全部用作测试线圈和/或用作测量线圈。也就是说，可以使用相同或单独的励磁线圈作为测试线圈和测量线圈。
如果要与测量线圈分开地构造测试线圈，则需要旋转涡流制动器的至少一个附加的第三接头(中间抽头)，以相应地分割励磁线圈。
不仅在旋转涡流制动器的一个附加接头的情况下，而且在两个附加接头(两个中间抽头)的情况下，可以仅将励磁线圈的一部分用于进行诊断。由此可以为诊断而将高励磁电压分割，从而处理电子设备需要较小的耐压强度。
V.)在进行诊断时，对至少一个用作测试线圈的励磁线圈的激励可以用交流电压进行。
VI.)替换地，在进行诊断时，对至少一个用作测试线圈的励磁线圈的激励可以用直流电压进行。在用直流电压进行激励时，可以通过将电信号源一次性接通来产生一次性限定的电压曲线(例如脉冲)，或者可以通过将电信号源接通、断开多次来产生重复的电压曲线(例如脉冲模式)，并且用于诊断。
VII.)可以对在测量线圈中感生的电压和其曲线进行测量，以进行诊断。
VIII.)在脉冲模式的测试电压的情况下(也就是说当通过脉冲宽度调制进行至少一个用作测试线圈的励磁线圈的电流调节时)，可以在开关间隔中采集测量电压。因此，在行驶运行期间也可以对涡流制动器连续进行诊断。在此，例如根据图7和8，当电能源同时形成电信号源时，也就是说当不连接单独的电信号源时，甚至可以在制动操作中进行诊断。
IX.)根据图2至5，可以在根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法中使用旋转涡流制动器的每个实施方式。
X.)对测量信号的评价例如可以借助谱分析、借助快速傅立叶变换(缩写为“FFT”)、借助模糊逻辑或者借助神经网络来进行。
XI.)在进行评价时，除了比较特性电压和/或电流之外，还可以进行这里未示出的对特性温度的比较。
XII.)对于(测试信号的)测试电压的提供存在两种可能。一方面，电能源也可以形成电信号源，也就是说不仅可以用于制动操作，而且还可以用于进行诊断。在这种情况下，可以在制动阶段期间采集测量信号并进行评价。此外，在这种情况下，在静止状态下或者在空转阶段，可以将电能源作为电信号源短暂接入用于进行诊断。另一方面，可以与电信号源分开地构造电能源。在这种情况下，可以在静止状态下或者在空转阶段，接入电信号源的测试信号用于进行诊断。
根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得能够利用旋转涡流制动器遵守对车辆、主要是轨道车辆的制动系统的制动试验的要求。
根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得能够对制动系统的构造为旋转涡流制动器(缩写为RWB)的激励器进行全面诊断。
特别是，根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得不仅能够在静止状态下或者在空转行驶期间对旋转涡流制动器进行诊断，而且能够在制动过程行驶期间对旋转涡流制动器进行诊断。
可以连续进行诊断。在诊断的结果中可以记录产生的诊断数据，用于稍后进行进一步处理。
根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得能够例如对用作制动盘的转子中的例如制动盘的裂缝或断裂形式的材料结构改变进行诊断。根据本发明的方法还使得能够对制动盘的变形进行诊断。
此外，根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得能够对至少一个定子和至少一个转子(制动盘)之间的气隙改变进行诊断，由此例如能够对转子的歪斜进行诊断。
此外，根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法使得能够对励磁线圈的绕组的状态(例如电阻和替换地还有温度)进行诊断。
在多个根据本发明的装置中，可以例如在线地对其旋转涡流制动器的诊断数据进行上一级的调节，也就是说对不同的旋转涡流制动器的特性参数或特征进行比较。
此外，可以对旋转涡流制动器的随着时间的改变(长期效果)进行诊断。
下面，再一次总结根据本发明的装置和根据本发明的方法的不同的实施例的其它主要优点：
i.)涡流检验形式的感应测量方法总的来说首次使得能够在静止状态下对旋转涡流制动器进行诊断。
ii.)采集所有工作条件并且可以对其进行评价。
iii.)诊断仅或者几乎仅使用涡流制动器的制动系统的已有部件。诊断不需要或者仅需要很少的附加构件或部件。由此对涡流制动器的诊断不产生或者仅产生很少的附加成本。这产生有利的成本节约。
iv.)在仅有一个励磁线圈的情况下，在进行诊断时将其用作测试线圈，随后用作测量线圈。这里，原则上有一个简单的励磁线圈，以便不仅产生检验所需的磁场，而且采集感生的涡流。涡流检验的功能通过在电信号源和信号接收器之间的转换来实现(参见图6)。通过这种方法，可以采集与存储的参考值相比的改变。由此可以推断旋转涡流制动器、特别是转子的损坏或改变。在此，还可以进行多个旋转涡流制动器的上一级调节，也就是说对不同的旋转涡流制动器的测量信号进行比较。
v.)在两个或多个励磁线圈的情况下，在诊断期间连接至少一个励磁线圈作为测试线圈，并且连接至少一个另外的励磁线圈作为测量线圈。任意组合都可以，并且在对涡流制动器进行诊断时得出不同的精度(参见图9至12)。
vi.)在此，通过用交流电压进行激励，可以在使用多个线圈进行诊断时将涡流制动器视为变压器。通过向初级线圈供应交流电压建立磁场，从而沿着关于制动盘的磁路和可能到测量线圈的回馈(Rückschluss)形成磁通Φ。于是可以在测量线圈上测量感生的电压。根据磁路的状态(线圈和制动盘之间的气隙、制动盘的磁导率等)测量不同的电压。由所测量的电压相对于构件完好时的参考测量值的改变可以推断涡流制动器中的故障(例如参见图9和11)。
vii.)当电能源是直流电压源时，也就是说当在制动操作中仅直流电压用于对涡流制动器进行激励时，于是必须单独提供或者产生交流电压用于诊断。在对励磁线圈施加直流电压的情况下，通常在制动操作中不能进行连续测量。然而，在接通和断开电能源的直流电压时，像在交流电压的情况下一样，一次性建立或者消除磁场。磁场的这种一次性改变在测量线圈中产生一次性电压感生。同样可以测量该电压。在使用脉冲模式来代替一次性开关过程的情况下，也与脉冲模式相对应地在测量线圈中感生电压，可以对其进行测量和评价(例如参见图10和12)。
viii.)在测量之后应当对在测量线圈中感生的电压进行评价。为此将测量的电压与参考测量值进行比较。在具有偏差的情况下，一定是励磁线圈中的励磁电压、磁路(气隙、制动盘)或者测量线圈的一部分发生了改变。同样可以测量测试电压，由此从故障源中排除。只要线圈没有发生过载，则线圈、也就是说测试线圈和测量线圈的特性可能没有改变。这在运行期间通过电流调节和温度监视来确定。因此，测量的电压的改变是因为磁路中的故障的概率很高。这例如可能是可能由于外力的作用(例如碎石飞溅)而导致的制动器的损坏而产生的转子中(制动盘中)的裂缝或者材料缺陷或者气隙改变。参考测量例如可以在对车辆上的涡流制动器安装还是新的、未使用并且未损坏的制动器之后进行。
ix.)因为原则上所有单线圈都相同，因此可以利用对称性，通过考虑交替的南、北极并且通过智能量取线圈电压，例如通过差排列，容易地确定阻抗和阻抗变化。
x.)在尽可能对称地在线圈之间有一个附加抽头的情况下，例如桥电路的结构是可以的。通过求差可以确定半数线圈中的阻抗的改变。在良好的状态下电桥是平衡的，应当不能测量到差电压。如果半数线圈的阻抗例如由于裂缝而改变，则电桥失调。这可以通过测量技术容易地确定。这种方法例如非常适合于在静止状态下进行测量并且确定静止状态下的改变。这里还可以利用变压器原理：在一个线圈侧供电，并且在未通电流(unbestromt)的线圈侧测量感生的电压(参见图13和14)。
xi.)在线圈之间有多个、例如三个附加抽头的情况下可以构成全桥。此外，这里可以通过变压器原理对线圈设备的(两个线圈抽头之间的)分区进行测量。这里，通过求差，高度灵敏的测量结构也是可以的(参见图15和16)。
xii.)不需要损害连续运行。
xiii.)根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法独立于旋转涡流制动器的结构(参见图2至5)。
xiv.)根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法独立于励磁线圈的数量。示出的实施例仅示例性地具有一个、两个、四个或八个励磁线圈。在仅有一个励磁线圈的情况下，制动操作所需的空间上不均匀的磁场例如可以通过交织的爪极环来实现(爪极原理)。有利的是偶数数量个励磁线圈，其中，还可以使用远多于八个、例如二十四个励磁线圈。
xv)根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法独立于励磁线圈的绕组线的结构。
xvi.)根据本发明的装置、根据本发明的设备和根据本发明的方法独立于励磁线圈的结构。
xvii)可以进行故障的自动识别。
xviii)通过参考值测量可以确定制造和材料容限，并且使用其它制动器的测量数据进行调节。

Claims (11)

1.一种用于对设备(1)的旋转元件(2)进行制动、特别是用于对轨道车辆的旋转轴进行制动的装置(5；105；...；905)，
-具有旋转涡流制动器(6；106；...；906；6a；6b；6c)，该旋转涡流制动器具有能与旋转元件(2)抗扭地连接的转子(8；108；...；908)和能支撑在所述设备上的定子(9；109；...；909)，其中，所述定子设置有在制动操作中由电能源(20；120；...；920)供电的至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；411、412；511至518；611，612，613，614；711至718；811至818；911至918)，
其特征在于，
用于对旋转涡流制动器进行涡流检验的部件(7；107；...；907)，所述部件具有至少一个测试线圈和与至少一个测试线圈有效连接的电信号源，其中，在进行诊断时，电信号源(125；225；...；925)对测试线圈施加测试信号(U.P；U.P.l；...；U.P.9)，并且所述部件具有至少一个测量线圈和与至少一个测量线圈有效连接的信号接收器(127；227；...；927)，其中，在进行诊断时，信号接收器从至少一个测量线圈量取适合于对涡流制动器进行诊断的测量信号(U.M；U.M.l；...；U.M.9)，
-其中，所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；411；511至514；611，612；711至714；811至818；911至918)形成至少一个测试线圈，以及
-其中，所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；811至818；911至918)和/或涡流制动器的另一个励磁线圈(412；515至518；613，614；715至718)形成至少一个测量线圈。
2.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
所述旋转涡流制动器的电能源形成用于进行涡流检验的部件的电信号源。
3.根据权利要求1所述的装置(5；105；...；905)，
其特征在于，
所述旋转涡流制动器的电能源(20；120；...；920)与用于进行涡流检验的部件的电信号源(125；225；...；925)分开地构造。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置(5；105；205；305)，
其特征在于，
-所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318)在至少一个第一诊断阶段期间形成测试线圈，其中，所述信号接收器(127；227；327)在该至少一个第一诊断阶段期间采集电信号源(125；225；325)的测试信号，以及
-所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318)在与至少一个第一诊断阶段在时间上移位的至少一个第二诊断阶段期间形成至少一个测量线圈，其中，所述信号接收器(127；227；327)在该至少一个第二诊断阶段期间采集测量信号。
5.根据权利要求4所述的装置(105)，
其特征在于，
转换器(150)，借助其在至少一个第一诊断阶段期间将电信号源(125)并且在至少一个第二诊断阶段期间将信号接收器(127)连接到所述至少一个励磁线圈(111)。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置(805)，
其特征在于，
在进行诊断时，所述励磁线圈(811至818)形成测试线圈和测量线圈，其中，两个电阻(871，872)和励磁线圈(811至814，815至818)连接成全桥，以及其中，所述信号接收器(827)从所述全桥量取差信号形式的测量信号。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置(905)，
其特征在于，
在进行诊断时，励磁线圈(911至918)形成测试线圈和测量线圈，其中，所述励磁线圈(911至918)连接成全桥，以及其中，所述信号接收器(927)从所述全桥量取差信号形式的测量信号。
8.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置(5；105；...；905)，
其特征在于，
评价单元(22；122；...；922)，其与信号接收器(127；227；...；927)有效连接，用于对测量信号进行评价。
9.一种设备(1)、特别是轨道车辆，其具有旋转元件(2)、特别是旋转轴，并且具有用于对旋转元件进行制动的装置(5；105；...；905)，
其特征在于，
根据权利要求1至8中的任一项构造所述装置(5；105；...；905)。
10.一种用于对设备(1)的旋转元件(2)进行制动、特别是用于对轨道车辆的旋转轴进行制动的方法，
-其中，将旋转涡流制动器(6；6a；6b；6c)的转子(8；108；...；908)与旋转元件(2)抗扭地连接，
-其中，将旋转涡流制动器的定子(9；109；...；909)支撑在所述设备(1)上，以及
-其中，在制动操作中，定子的至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；411，412；511至518；611，612，613，614；711至718；811至818；911至918)由电能源(20；120；...；920)供电，
其特征在于，
-设置用于对旋转涡流制动器进行涡流检验的部件(7；107；...；907)，其具有至少一个测试线圈和与该测试线圈有效连接的电信号源(125；225；...；925)以及至少一个测量线圈和与该测量线圈有效连接的信号接收器(127；227；...；927)，
-其中，借助电信号源对所述至少一个测试线圈施加测试信号(U.P；U.P.l；...；U.P.9)，
-其中，所述信号接收器从所述至少一个测量线圈量取适合于对涡流制动器进行诊断的测量信号(U.M；U.M.l；...；U.M.9)，
-其中，所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；411；511至514；611，612；711至714；811至818；911至918)形成至少一个测试线圈，以及
-其中，所述至少一个励磁线圈(11；111；211至218；311至318；811至818；911至918)和/或涡流制动器的另一个励磁线圈(412；515至518；613，614；715至718)形成测量线圈。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
所述旋转涡流制动器的电能源(220；320)还被用作用于进行涡流检验的部件的电信号源，为此在进行诊断时，对所述至少一个测试线圈(211至218；312至318)施加电能源(220；320)的用作测试信号的励磁信号。
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