CN209072310U - 线性涡流制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种线性涡流制动装置，包括：电磁机构，具有平行设置的两组电磁铁，两组电磁铁之间通过至少两个横向拉杆相连，各电磁铁均具有磁轭梁及连接在磁轭梁下方的多个磁极体；支撑机构，具有四个支撑臂，各电磁铁的两端分别连接有一个支撑臂；传力机构，具有两个传力杆，各电磁铁的外侧均连接有一个传力杆；悬挂机构，具有多个悬挂体，各电磁铁上连接有至少两个悬挂体，悬挂体具有外框架及位于外框架内的连接座，外框架连接于电磁铁，外框架通过气囊连接于连接座。本实用新型能够提升线性涡流制动装置的结构强度和刚度，简化加工工艺，增强磁极体的防护效果，同时尽量降低自身重量，能够适应高速列车线性涡流制动的应用工况。

Description

线性涡流制动装置

技术领域

本实用新型涉及轨道车辆制动技术领域，尤其涉及一种用于高速列车的线性涡流制动装置。

背景技术

基础制动技术是高速列车的关键技术之一，由于高速列车制动能量巨大，因此在规定的制动距离内实现安全停车和减速控制具有一定的难度。世界上高速列车普遍采用多种制动方式相配合的复合制动模式，主要制动方式包括再生制动、电阻制动、摩擦制动、涡流制动、磁轨制动和空气动力制动等。我国动车组采用再生制动配合摩擦制动(盘形制动)方式，目前这也是世界上应用最多的高速列车制动方式。这两种方式都要通过轮轨之间的黏着力发挥制动作用，但在雨、雪等恶劣天气条件下，轮轨黏着状态变差，影响制动力的发挥，制动距离难以保证；随着列车速度的提高，轮轨黏着系数也会逐渐降低，导致高速区段制动力不足，制动距离加大，安全性和运输效率都会降低。

线性涡流制动是一种非接触式电磁制动方式，不依赖于轮轨黏着，在高速区段可发挥较大的制动力，既可用于紧急制动，又可用于常用制动，能有效缩短制动距离，提高行车安全性，并且具有无机械磨损、无噪声、无气味、制动力可控等突出优点，还可减少机械制动的磨耗，运行经济性良好，特别适用于高速列车制动系统。

线性涡流制动又称轨道涡流制动，其基本原理是将制动用条形磁铁安装在轨道车辆转向架上并位于钢轨正上方，磁铁的N、S极交替配置，磁极底面与钢轨顶面保持一定的工作气隙，将钢轨作为磁感应体。利用磁铁和磁感应体的相对运动，在钢轨中感应出电涡流(简称涡流)，由涡流产生的磁场与磁铁产生的主磁场相互作用并使主磁场产生畸变，磁力线发生偏转，生成切向分力(即制动力)，从而使列车减速，制动能量转化为钢轨的涡流损耗。线性涡流制动装置所产生的制动力直接作用在转向架上，不受轮轨黏着限制，因此在高速区段具有显著的制动效果。

自20世纪60年代末起，法、德、日等国就开展了涡流制动技术在旅客列车上的应用研究，并进行了多年试验。从2002年开始，线性涡流制动装置在德国的ICE3高速列车上得到批量商业应用，并且取得了良好的应用效果和经济效益。目前由于技术和成本等因素的限制，我国尚未实现高速列车线性涡流制动工程化应用。

线性涡流制动装置主要由电磁铁、支撑臂、横向拉杆、悬挂单元及传力杆组件等零部件组成，其中电磁铁用于建立电磁场及结构承载，悬挂单元在涡流制动缓解时将涡流制动装置吊挂在转向架上，支撑臂在涡流制动施加时起到垂向定位及支撑的作用，横向拉杆将两组涡流制动电磁铁连接为一体，传力杆组件用于传递涡流制动力至转向架上。

线性涡流制动装置自重较大，电磁铁的高度受转向架空间的限制，导致磁轭的垂向刚度受限。处于工作状态(施加制动)时，在自重、电磁吸力及振动冲击的多重作用下，电磁铁磁轭会发生较大的垂向挠曲变形，容易造成涡流制动力不稳定、磁极磕碰钢轨甚至磁极损坏等危害，影响行车安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种线性涡流制动装置，能够提升线性涡流制动装置的结构强度和刚度，简化加工工艺，增强磁极体的防护效果，同时尽量降低自身重量，能够适应高速列车线性涡流制动的应用工况。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供了一种线性涡流制动装置，包括：

电磁机构，具有平行设置的两组电磁铁，两组所述电磁铁之间通过至少两个横向拉杆相连，各所述电磁铁均具有磁轭梁及连接在所述磁轭梁下方的多个磁极体；

支撑机构，具有四个支撑臂，各所述电磁铁的两端分别连接有一个支撑臂；

传力机构，具有两个传力杆，各所述电磁铁的外侧均连接有一个传力杆；

悬挂机构，具有多个悬挂体，各所述电磁铁上连接有至少两个悬挂体，所述悬挂体具有外框架及位于所述外框架内的连接座，所述外框架连接于所述电磁铁，所述外框架通过气囊连接于所述连接座。

在本实用新型的实施方式中，所述磁轭梁为工字型架，其具有一体成型的上翼板、中间立板和下翼板，所述中间立板连接在所述上翼板与所述下翼板之间，所述上翼板的厚度小于所述下翼板的厚度。

在本实用新型的实施方式中，所述磁轭梁的上表面呈拱形形状；或者，所述磁轭梁的上表面呈中部高两端低的阶梯形形状。

在本实用新型的实施方式中，位于所述中间立板内侧的所述下翼板上设有多个穿孔，各所述磁极体具有接线柱，所述接线柱穿设在所述穿孔中，各所述接线柱之间通过连接电缆相连。

在本实用新型的实施方式中，所述磁轭梁的内侧连接有防水护板，所述磁轭梁的外侧连接有刚度加强板。

在本实用新型的实施方式中，所述刚度加强板上设有多个通孔。

在本实用新型的实施方式中，所述悬挂体还具有位于所述外框架内的对中结构，所述对中结构具有：

限位座，连接在所述连接座的下端面；

导柱，连接在所述外框架的底壁上，所述导柱的外侧套设有橡胶堆；

防尘罩，连接在所述连接座与所述外框架的底壁之间。

在本实用新型的实施方式中，所述电磁铁的外侧壁上连接有传力支座，所述传力杆的一端连接于所述传力支座，其另一端与转向架相连。

在本实用新型的实施方式中，所述传力杆的两端分别设有传力芯轴，所述传力芯轴的外侧套设有硫化橡胶层。

在本实用新型的实施方式中，所述横向拉杆具有方管及连接在所述方管两端的法兰，所述横向拉杆通过其两端的所述法兰连接于各所述电磁铁的内侧。

本实用新型的线性涡流制动装置的特点及优点是：该线性涡流制动装置具有更高的结构强度及刚度，能够同时起到垂向减振与横向限位作用的悬挂对中机构，磁极防护效果可靠，轻量化设计及加工工艺简单等特点，可以适应高速列车线性涡流制动工程化运用工况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的线性涡流制动装置的结构示意图。

图2为本实用新型的线性涡流制动装置的电磁铁的结构示意图。

图3为本实用新型的线性涡流制动装置的电磁铁的截面示意图。

图4为本实用新型的线性涡流制动装置的横向拉杆的结构示意图。

图5为本实用新型的线性涡流制动装置的传力杆的结构示意图。

图6为本实用新型的线性涡流制动装置的悬挂体的局部剖视图。

图7为本实用新型的线性涡流制动装置的悬挂体的另一视角的剖视图。

附图标号说明：1、电磁机构；11、电磁铁；111、磁轭梁；1111、上翼板；1112、中间立板；1113、下翼板；112、磁极体；1121、接线柱；1122、连接电缆；113、端板；114、防水护板；115、刚度加强板；1151、通孔；116、螺钉；12、横向拉杆；121、方管；122、法兰；2、支撑机构；21、支撑臂；3、传力机构；31、传力杆；311、传力杆本体；312、传力芯轴；32、传力支座；4、悬挂机构；41、悬挂体；411、外框架；412、连接座；413、气囊；414、对中结构；4141、限位座；4142、导柱；4143、橡胶堆；4144、防尘罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本文的上、下、左、右位置关系以图1所示为准。

如图1所示，本实用新型提供了一种线性涡流制动装置，包括电磁机构1、支撑机构2、传力机构3和悬挂机构4，其中：电磁机构1具有平行设置的两组电磁铁11，两组所述电磁铁11之间通过至少两个横向拉杆12相连，各所述电磁铁11均具有磁轭梁111及连接在所述磁轭梁111下方的多个磁极体112；支撑机构2具有四个支撑臂21，各所述电磁铁11的两端分别连接有一个支撑臂21；传力机构3具有两个传力杆31，各所述电磁铁11的外侧均连接有一个传力杆31；悬挂机构4具有多个悬挂体41，各所述电磁铁11上连接有至少两个悬挂体41，所述悬挂体41具有外框架411及位于所述外框架411内的连接座412，所述外框架411连接于所述电磁铁11，所述外框架411通过气囊413连接于所述连接座412。

具体的，如图2和图3所示，电磁铁11的磁轭梁111的主要作用包括导通磁路和承担载荷(主要为垂向载荷)，该磁轭梁111需具备足够的磁导率、导磁截面积、结构强度和刚度。在本实施例中，该磁轭梁111大体呈长方体状，其由低碳钢材料制成，该磁轭梁111为工字型架，其具有一体成型的上翼板1111、中间立板1112和下翼板1113，该中间立板1112连接在上翼板1111与下翼板1113之间，该上翼板1111的厚度小于下翼板1113的厚度。

进一步的，在一可行的实施例中，该磁轭梁111的上表面呈拱形形状；在另一可行的实施例中，该磁轭梁111的上表面呈中部高两端低的阶梯形形状，如图2所示。本申请实施方式的磁轭梁111，采用工字形截面的阶梯梁或拱形梁的结构设计形式，可增强磁轭梁111的结构强度和垂向刚度；另外，该磁轭梁111的上翼板1111的内侧与下翼板1113的内侧均采用斜坡设计结构，其形状规则、易于成型，且具有足够的横截面积，兼顾了导磁、承载以及减重的实际工况需求。

在本实施方式中，在磁轭梁111的两端分别连接有端板113，该端板113可起到减少漏磁及纵向防护磁极体112的作用。

多个磁极体112位于磁轭梁111的下方，各磁极体112通过螺钉116连接在磁轭梁111的下方，在本实施例中，每个磁轭梁111上可并排连接3至6个磁极体112，当然，在其他的实施例中，也可根据实际需要选择连接在磁轭梁111下方的磁极体112的数量，在此不做限制。在本实施例中，该磁极体112具有磁芯及缠绕在磁芯外部的铜线，带有铜线的磁芯整体进行真空浸漆、耐高温树脂灌装后形成该磁极体112，该磁极体112的防护外壳采用工程塑料或其它轻质、绝缘且隔磁的材料制成，作为磁极体112的外部防护，可以达到更高的防护等级，防护等级可达IP67以上，工频绝缘耐压可达AC 9kV以上，提升了磁极体112的绝缘耐压、防水防尘及抗异物击打水平。

在本实施方式中，位于磁轭梁111的中间立板1112内侧的下翼板1113上设有多个穿孔(图中未示出)，各磁极体112具有接线柱1121，各接线柱1121穿设在对应的穿孔中，各接线柱1121之间通过连接电缆1122相连，以实现电气连接。

进一步的，在磁轭梁111的内侧连接有防水护板114，其用于保护各接线柱1121及连接电缆1122；在本实施例中，在磁轭梁111的外侧还连接有刚度加强板115，该刚度加强板115主要用于增强磁轭梁111的垂向刚度，该刚度加强板115的高度尺寸可根据磁极体112的吸力大小进行设计调整。更进一步的，在刚度加强板115上设有多个通孔1151，利于减重。

如图1所示，至少两个横向拉杆12连接在两个电磁铁11之间，以将两个电磁铁11固定为一个整体，在本实施例中，两个电磁铁11之间连接有两个横向拉杆12，当然，根据实际需要也可选择在两个电磁铁11之间连接三个或更多个横向拉杆12，在此不做限制。

如图4所示，该横向拉杆12具有方管121及焊接连接在方管121两端的法兰122，该横向拉杆12通过其两端的法兰122连接于各电磁铁11的内侧壁上。本申请实施方式的横向拉杆12采用方管121与法兰122焊接连接的结构，替代整体铸造的结构形式，可以避免因大型铸钢件加工产生的一系列铸造缺陷，简化了加工工艺。

支撑机构2由四个支撑臂21组成，在本实施方式中，在每个磁轭梁111的外侧壁的两端分别连接有一个支撑臂21，各支撑臂21通过螺栓连接于磁轭梁111，可以简化磁轭梁111的异型结构形式，利于磁轭梁111的加工成型。本申请实施方式的支撑臂21具有桁架结构设计特点，能够更好的保证结构强度及刚度，且利于降低自重。通过该支撑机构2的四个支撑臂21，可实现将本实施方式的线性涡流制动装置架设在转向架的轴箱吊座上的目的。

传力机构3用于向转向架传递线性涡流制动装置的涡流制动力，该传力机构3具有两个传力杆31，在本实施例中，在各电磁铁11的外侧壁上均连接有传力支座32，各传力杆31的一端连接于传力支座32，其另一端与转向架的侧梁底板相连。

如图5所示，该传力杆31的两端分别设有传力芯轴312，该传力芯轴312的外侧套设有硫化橡胶层。具体的，该传力杆31具有传力杆本体311，该传力杆本体311的两端设有端孔，各端孔内穿设有传力芯轴312，该传力芯轴312的外侧套设有硫化橡胶层，该硫化橡胶层位于传力杆本体311的端孔与传力芯轴312之间，以使该传力杆31具备柔性连接的结构特点，方便线性涡流制动装置在缓解位和制动位之间的顺畅运动，可以满足线性涡流制动装置升(制动缓解)降(制动施加)动作。

悬挂机构4具有多个悬挂体41，各电磁铁11上连接有至少两个悬挂体41，在本实施例中，在各电磁铁11的两端的上方分别连接有一个悬挂体41。该悬挂机构4用于将线性涡流制动装置挂接在转向架上，且其对中结构414可起到垂向减振与横向限位的作用。

具体的，如图6和图7所示，该悬挂体41具有外框架411及位于外框架411内的连接座412，该外框架411大体呈“门”形框架状，其连接于磁轭梁111的端部上表面，该外框架411内设有气囊413和连接座412，气囊413的上端连接在外框架411的顶壁内侧，气囊413的下端连接于连接座412，在本实施例中，该连接座412设有多个螺栓孔，通过该些螺栓孔实现悬挂体41稳固架设在转向架上的目的。当给气囊413充气时，气囊413升高，外框架411在气囊413的作用下，能相对连接座412向上移动，该气囊413可起到弹性支撑的作用。

进一步的，该悬挂体41还具有位于外框架411内的对中结构414，该对中结构414位于连接座412的下方，其具有：连接在连接座412的下端面的限位座4141；连接在外框架411的底壁上的导柱4142，该导柱4142的外侧套设有橡胶堆4143；连接在连接座412与外框架411的底壁之间的防尘罩4144。该橡胶堆4143具有垂向减震的作用，并能承受一定的切向力，导柱4142为刚性材料制成，其具有刚性限位的作用。

本申请实施方式的悬挂机构4，通过柔性的橡胶堆4143与刚性的导柱4142相组合，可以同时起到垂向减振与横向限位的作用，避免了因单独采用橡胶堆导致横向摆动大或单独采用刚性锥形柱导致垂向振动无减振、相关零件易损坏的问题。

该线性涡流制动装置的工作原理是：线性涡流制动装置安装在转向架上并位于车轮之间、钢轨正上方，电磁铁11的各磁极体112按N、S极交替配置，磁极体112的底面与钢轨顶面保持一定的工作气隙，将钢轨作为磁感应体。利用磁铁和磁感应体的相对运动，在钢轨中感应出电涡流，由涡流产生的磁场使磁铁产生的主磁场相互作用并使主磁场产生畸变，磁力线发生偏转，生成切向分力(即制动力)，从而使列车减速，制动能量转化为钢轨的涡流损耗。

本实用新型的线性涡流制动装置的特点及优点是：

一、该线性涡流制动装置的电磁铁11的磁轭梁111具有工字形截面的阶梯梁(或拱形梁)的结构设计形式，且工字梁横截面的上翼板1111的内侧、下翼板1113的内侧均采用斜坡结构。另外，该磁轭梁111的侧面设有刚度加强板115，该刚度加强板115可以根据电磁铁11的吸力大小调整设计高度，且刚度加强板115上可以设计多个通孔1151，在不影响结构刚度的前提下达到减重的目的。综合磁轭梁111及刚度加强板115的结构特点，可以更加有效的提升电磁铁11的垂向结构刚度，保证涡流制动工作时制动气隙的均匀性，降低磁极磕碰钢轨的风险，利于制动装置的结构安全性及制动性能发挥的稳定性。

二、该线性涡流制动装置的电磁铁11的磁极体112采用真空浸漆、灌装树脂的防护工艺，且其防护外壳采用高强度工程塑料，可以达到更高的防护等级、绝缘耐压水平及抗异物击打能力。

三、该线性涡流制动装置的支撑机构2具有桁架结构设计特点，能够更好的保证结构强度及刚度，且利于降低自重。支撑臂21与磁轭梁111的螺栓连接结构，可以简化磁轭梁异型结构形式，利于加工成型。

四、该线性涡流制动装置的横向拉杆12用于连接涡流制动两组电磁铁11，使两组电磁铁11的动作保持一致。该横向拉杆12采用方管121与法兰122组焊的结构形式，可以避免因大型铸钢件加工产生的一系列铸造缺陷，简化加工工艺，提升产品质量可靠性。

五、该线性涡流制动装置的悬挂单元具有对中结构414，其中的橡胶堆4143与导柱4142的配合使用能够同时起到垂向减振与横向限位作用，可以更好的适应线性涡流制动装置缓解态的垂向振动及横向摆动工况。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线性涡流制动装置，其特征在于，包括：

电磁机构，具有平行设置的两组电磁铁，两组所述电磁铁之间通过至少两个横向拉杆相连，各所述电磁铁均具有磁轭梁及连接在所述磁轭梁下方的多个磁极体；

支撑机构，具有四个支撑臂，各所述电磁铁的两端分别连接有一个支撑臂；

传力机构，具有两个传力杆，各所述电磁铁的外侧均连接有一个传力杆；

悬挂机构，具有多个悬挂体，各所述电磁铁上连接有至少两个悬挂体，所述悬挂体具有外框架及位于所述外框架内的连接座，所述外框架连接于所述电磁铁，所述外框架通过气囊连接于所述连接座。

2.如权利要求1所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述磁轭梁为工字型架，其具有一体成型的上翼板、中间立板和下翼板，所述中间立板连接在所述上翼板与所述下翼板之间，所述上翼板的厚度小于所述下翼板的厚度。

3.如权利要求1或2所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述磁轭梁的上表面呈拱形形状；或者，所述磁轭梁的上表面呈中部高两端低的阶梯形形状。

4.如权利要求2所述的线性涡流制动装置，其特征在于，位于所述中间立板内侧的所述下翼板上设有多个穿孔，各所述磁极体具有接线柱，所述接线柱穿设在所述穿孔中，各所述接线柱之间通过连接电缆相连。

5.如权利要求2或4所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述磁轭梁的内侧连接有防水护板，所述磁轭梁的外侧连接有刚度加强板。

6.如权利要求5所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述刚度加强板上设有多个通孔。

7.如权利要求1所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述悬挂体还具有位于所述外框架内的对中结构，所述对中结构具有：

限位座，连接在所述连接座的下端面；

导柱，连接在所述外框架的底壁上，所述导柱的外侧套设有橡胶堆；

防尘罩，连接在所述连接座与所述外框架的底壁之间。

8.如权利要求1所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述电磁铁的外侧壁上连接有传力支座，所述传力杆的一端连接于所述传力支座，其另一端与转向架相连。

9.如权利要求8所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述传力杆的两端分别设有传力芯轴，所述传力芯轴的外侧套设有硫化橡胶层。

10.如权利要求1所述的线性涡流制动装置，其特征在于，所述横向拉杆具有方管及连接在所述方管两端的法兰，所述横向拉杆通过其两端的所述法兰连接于各所述电磁铁的内侧。