DE237401C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Für verschiedene Zwecke finden Magnete zur Bremsung Anwendung, in erster Linie im Straßenbahnbetrieb als Schienenbremsmagnete. Alle diese Magnete sind mit auswechselbaren Polschuhen versehen, welche einer Abnutzung durch mechanische Reibung unterliegen. Um die Auswechslung dieser Polschuhe nicht allzu häufig vornehmen zu müssen, besitzen sie eine gewisse Abnutzungshöhe, so daß eine Erneuerung erst dann notwendig wird, wenn diese im Betrieb abgeschliffen ist.

In Fig. ι ist ein derartiger Schienenbremsmagnet in Querschnitt und Längsansicht dargestellt, die Polschuhe sind mit α bezeichnet, die Abnutzungshöhe mit b. Zwischen den beiden Polschuhen liegt ein Luftspalt c, der infolge der Abnutzungsmöglichkeit eine beträchtliche Höhe besitzt. Im Zustand der Erregung bildet sich in diesem Luftspalt ein Streufeld aus, indem Kraftlinien von dem einen Pol durch den Luftspalt c in den änderen Pol übertreten. Im nachfolgenden ist daher der Luftspalt c als Polschuhstreuspalt bezeichnet. Das gesamte magnetische Feld läßt sich in zwei nebeneinander liegende Felder trennen, in ein Hauptfeld F₁, das aus den Polschuhen in die Schienen (oder in die Bremsscheiben) übertritt, und in ein Streufeld .F₂, das, ohne in die Schienen (oder Brennscheiben) einzutreten, der Hauptsache nach durch den Spalt c sich schließt. Das Streufeld F₂ ist seiner Größe nach abhängig von der magnetomotorischen Spannung, die zwischen den Stirnflächen d, d der Polschuhe α herrscht. Ist diese Spannung gering, wie z. B. im Falle eines ausgezeichneten magnetischen Kurzschlusses durch weiches Eisen oder bei geringer Sättigung des Magneten, so ist das Streufeld klein. Ist aber der Kontakt zwischen der Reibungsfläche (Schienen oder Scheibe) und den Polschuh-Stirnflächen, wie fast immer in der Praxis, verhältnismäßig unvollkommen, so ist das Streufeld wesentlich stärker, am stärksten dann, wenn zwischen Reibungsfläche und Magnet ein erheblicher Luftzwischenraum χ liegt, wie dies der Fall ist, bevor der erregte Magnet an die Reibungsfläche herangezogen wird.

Das Streufeld F₂ hat nun zwei lästige Wirkungen ; es sättigt die Polschuh wurzel vorzeitig und ermöglicht so nicht die volle Ausnutzung des Eisens, ferner verringert es in erheblichem Maße die Zugkraft des Magneten, wenn dieser frei über der Schiene in der Entfernung χ ■ schwebt. Man ist daher bei den heutigen Konstruktionen gezwungen, das Hauptfeld kleiner zu halten, als sonst nötig wäre, und den Abstand χ bei der Aufhängung des Magneten derart klein zu wählen, daß sich in der Praxis Unzuträglichkeiten ergeben.

Inwiefern das Streufeld F₂ eine vorzeitige Sättigung der Polschuhe bewirkt, bedarf keiner weiteren Ausführung. Dagegen sei im folgenden der Einfluß auf die Anzugskraft durch den Luftzwischenraum klargelegt.

Die Anzugskraft durch den Luftzwischen-

raum ist bekanntlich der erste Differentialquotient der in dem magnetischen Felde aufgespeicherten Energie nach der Verschiebung. Bezeichnet man die gesamte Energie des Magnetfeldes mit W, so läßt sich diese zerlegen in die Energie des Hauptfeldes W₁ und in die Energie des Streufeldes W₂, d.h. W = W₁ + W₂. Die Anzugskraft P ist dann gleich

^dw _ ^dWi ■_, ^dW2 .
d χ dχ Ax

Nun ist bei der Abnahme von χ

positiv,

negativ.
Differenz

dW_x

d χ

dW₂
d χ
Die Anzugskraft wird also der

proportional.

dWx	dW2	dW2
dx	d χ
Da

dx

nach der obigen Darlegung einen sehr beträchtliehen Wert hat, so sieht man ein, daß der Einfluß des Streufeldes die Anzugskraft erheblich verkleinern muß.

Wenn es möglich wäre, PF₂ wesentlich zu verkleinern, so daß

dW₂ dx

nahezu Null wird, so würde dadurch eine größere Leistungsfähigkeit der Magnete erreicht oder ein geringeres Kupfer- und Eisengewicht bei derselben Leistungsfähigkeit und eine wesentlich höhere Anzugskraft durch den Luftzwischenraum, so daß die Magnete in einem größeren Abstand von den Schienen aufgehängt werden könnten.

Eine solche Verbesserung wäre z. B. erreicht, wenn es gelänge, den Luftspalt mit einem magnetisch-isolierenden Material auszufüllen, d. h. mit einem Material, das den Durchgang magnetischer Kraftlinien nicht gestattet.

Wenn nun auch ein solcher magnetischer Isolator derzeit nicht bekannt ist, so wird doch eine praktisch ausreichende magnetische Isolierung nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Polschuhstreuspalt mit Spulenwindüngen ausgefüllt wird, derart, daß die Amperewindungen dieser Spule dem Streufeld entgegenwirken.

In Fig. 2 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Windungen 5 übernehmen dabei die Vernichtung des Streufeldes.

Da aber nun die Polschuhe sich allmählich abnutzen und dann erneuert werden müssen, ist es empfehlenswert, um allzu häufige Erneuerung zu vermeiden, die Lage der Spule 5 den Polschuhen gegenüber veränderlich zu machen, derart, daß die Spule der Abnutzung entsprechend allmählich gehoben wird. Dies kann selbsttätig z. B. dadurch bewirkt werden, daß zwischen die Spule S (in fester Verbindung mit ihr) und die Schiene oder die sonstigen Reibungsflächen ein Zwischenstück M aus hartem, praktisch nicht verschleißbarem unmagnetischen Material, wie z. B. Manganoder Nickelstahl, eingeschoben wird, das bei der Abnutzung der Polschuhe die Spule 5 allmählich nach oben drückt.

Eine Umkehrung dieser Anordnung stellt Fig. 3 vor. Hier ist nicht die Spule -S beweglich, sondern die beiden Polschuhe, welche nachstellbar eingerichtet sind. In diesem Falle werden von Zeit zu Zeit die Polschuhe mittels Schrauben oder Keile nachgestellt, um der Abnutzung Rechnung zu tragen.

Claims (2)

85 Patent-Ansprüche:

1. Bremselektromagnet, dessen Polschuhe einer mechanischen Abnutzung unterliegen, insbesondere für Schienenbremsen elektrisch betriebener Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuhstreuspalt (c) mit Spulenwindungen (S) ausgefüllt ist, deren Amperewindungen der magnetischen Streuung entgegenwirken.

2. Bremselektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Spalt (c) liegende Spule (S) gegenüber den Polschuhen oder die Polschuhe gegenüber der Spule (S) nachstellbar eingerichtet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.