DE3108184A1 - "schienenbremsmagnet" - Google Patents
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Description
Knorr-Bremse GmbH München, den 3.03.1981
Moosacher Str. 80 TP-fe
8000 München 40 - 1649 -
Schienenbremsmagnet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schienenbremsmagnet für Magnetschienenbremsen von Schienenfahrzeugen, mit
im wesentlichen bügeiförmigen, in Schienenlängsrichtung in einem bestimmten Teilungsmaß angeordneten, beschränkt
eigenbeweglichen Polschuhen, die mit ihren
Stegteilen eine rechteckige oder ovale, parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufende öffnung eines die
Erregerspule aufnehmenden Spulenkasten durchgreifen und deren Schenkel die untere Hälfte des Spulenkastens beidseitig
übergreifen und unterhalb des Spulenkastens in
Schienenlängsrichtung unter Bildung einer Wechselpolfolge zueinander verschränkt sind, wobei jeder Schenkel
mit einer sich zumindest annähernd über die ganze Schienenkopfbreite erstreckenden Aufstandsfläche
endet, und mit zwischen den Polschuhen befindlichen
w Trennwänden.
Bei einem bekannten, derartigen Schienenbremsmagneten nach dem DE-GM 1 864 750 verjüngen sich die Schenkel
der Polschuhe unterhalb des Spulenkastens in ihrem
Verschränkungsbereich auf etwa die Hälfte des Kernquerschnittes,
den sie in Höhe des Spulenkasten aufweisen; diese Verjüngung ergibt einen beachtlichen,
magnetischen Widerstand, wodurch das vom Schienenbremsmagneten erzeugbare Magnetfeld geschwächt wird.
Bei diesem bekannten Schienenbremsmagneten stehen die Polschuhe mit annähernd rechteckigen Aufstandsflächen
auf der Schienenoberfläche auf, wobei die aufeinanderfolgenden Aufstandsflächen jeweils unterschiedliche
Polarität aufweisen. Auch die einander benachbarten Aufstandsflächen zweier benachbarter, völlig gleichartig
ausgebildeter Polschuhe des bekannten Schienenbremsmagneten
weisen unterschiedliche Polarität auf. Der bekannte Schienenbremsmagnet weist somit für jeden
Magnetpol nur eine relativ kleine Aufstandsfläche auf
und besitzt eine kleine Polteilung, bei einem üblichen Teilungsmaß der Polschuhe von etwa 100 mm ebenfalls eine
Polteilung von 100' mm, wodurch sich während der Abbremsung eines fahrenden Fahrzeuges mittels dieses
Schienenbremsmagneten an einer Stelle des Schienenkopfes ein sehr rascher Wechsel des Magnetfeldes ergibt,
so daß sich das Magnetfeld gar nicht mehr richtig ausbilden und aufbauen kann. Hierdurch wird die Wirbelstrom-Ausbildung
im Schienenkopf und damit die durch
™ diese Wirbelströme bedingte Bremswirkung auf den
Schienenbremsmagneten behindert. Die nur mangelhaft mögliche Ausbildung des Magnetfeldes bewirkt auch eine
Minderung der Anzugskraft des Schienenbremsmagneten, wodurch er eine nur geringe Anzugskraft auf die Schiene
ausübt. Beide Effekte mindern die Bremswirkung des Schienenbremsmagneten in beachtlichem Maß.
Mit der DE-OS 2 221 051 und 1 960 946 sind ebenfalls bereits Schienenbremsmagnete der eingangs genannten Art
bekannt geworden, welche völlig gleichartig ausgebildete,
einander benachbart angeordnete Polschuhe und eine deren geringem Teilungsmaß entsprechende, kleine Polteilung
aufweisen. Die kleine Polteilung behindert auch
hier wie vorstehend beschrieben durch rasche Magnetfeld-35
umpolung die Ausbildung des Magnetfeldes. Die Polschuhe
dieser Schienenbremsmagnete enden mit etwa dreieckförmigen
Aufstandsflächen an den Polschuh-Schenkeln, wobei die Dreiecksspitze zum jeweils gegenüberliegenden
Schenkel wei^t. Die dreieckigen Aufstandsflächen ermöglichen,
bei geringer Bauhöhe des Schienenbremsmagnetenv eine Wechselpolfolge zu erzielen, wobei die Schenkel der
Polschuhe einen gegenüber der Ausführung nach dem erwähnten DE-GM wesentlich kleineren Wechsel der Kernquerschnittsfläche
und damit einen verringerten, magnetischen Widerstand aufweisen.
Aus der DE-PS 95 843 ist ein Schienenbremsmagnet abweichender Bauart bekannt, welcher eine Reihe von gleichachsig
angeordneten Magnetspulen aufweist, wobei deren ■ gemeinsame Achse parallel zur Schienenlängsrichtung verläuft.
Jede Magnetspule weist an ihren Enden je einen Polschuh auf. Die einander benachbarten Magnetspulen
besitzen jeweils entgegensetzten Wicklungssinn, so daß
sie auch bei Erregung entgegengesetzte Polarität aufweisen, also jeweils zwei gleichnamige Pole zweier
benachbarter Magnetspulen unmittelbar nebeneinander zu liegen kommen. Dieser Schienenbremsmagnet ist als
reiner Wirbelstrombremsmagnet ausgebildet, weist also
keine Aufstandsfläche auf, welche auf einer Schienenoberfläche
zu liegen kommen könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schienenbremsmagnet
der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszugestalten, daß während Abbremsungen
eines fahrenden Fahrzeuges ein starkes Magnetfeld ausbildbar ist, der Schienenbremsmagnet eine große Bremswirkung
erzeugt und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, in seiner Bauhöhe jedoch gering bleibt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß bei einem Schienenbremsmagneten mit den eingangs
genannten Merkmalen die einander benachbarten Aufstandsflächen zweier benachbarter Polschuhe gleiche
Polarität aufweisen. Hierdurch ergibt sich, daß die benachbarten Aufstandsflächen der beiden Polschuhe jeweils
einen Magnetpol bilden, dieser Magnetpol somit eine große Fläche aufweist und bei sich relativ zur Schiene
bewegendem Schienenbremsmagnet sich an den einzelnenStel len
der Schiene zeitlich eine ausreichend lange bestehen bleibende Polung ergibt, wodurch sich das Magnetfeld
voll und kräftig ausbilden kann. Durch das infolge der großen Polteilung voll ausbildbare Magnetfeld sind
insbesondere hohe Wirbelstrom-Bremseffekte erreichbar, so daß bei im Vergleich zu bisherigen Schienenbremsmagneten
gleicher Bremswirkung eine geringere Anpressung an die Schiene und damit eine Verringerung des Verschleißes
möglich ist. Trotz der großen Polteilung bleibt jedoch die gute Beweglichkeit der Polschuhe und damit
die Anpassfähigkeit der Aufstandsflächen an die Schienenoberfläche
erhalten.
Nach der weiteren Erfindung ist eine zweckmäßige Ausgestaltung des Schienenbremsmagneten dadurch erreichbar,
daß zwei benachbarte Polschuhe zueinander spiegelbildlich ausgebildet sind, wobei sich die Spiegelebene
za in der Ebene der zwischen ihnen befindlichen Trennwand
befindet.
Zum Erzielen großer Aufstandsflächen bei guter Führung
des Magnetflußes kann es nach der weiteren Erfindung
zweckmäßig sein, den Schienenbremsmagnet derart auszubilden, daß die Aufstandsflächen etwa trapezartige Gestalt
aufweisen. Die großen, hierdurch erreichbaren Aufstandsflächen begünstigen die volle Ausbildung der
Magnetfelder. Dabei ist es des weiteren zweckmäßig, wenn
die Schenkel der Polschuhe vom Stegteil bis zu den
Ί standsflachen einen zumindest annähernd konstanten Kernquerschnitt
und damit einen dementsprechend niedrigen, magnetischen Widerstand aufweisen. Die trapezförmigen Aufstandsflächen
ermöglichen dies bei niedriger Bauhöhe.
Es ist * gemäß der Erfindung zweckmäßig, den Schienenbremsmagnet
derart auszubilden, daß das Teilungsmaß der Polschuhe die Hälfte des Teilungsmaßes der Wechselpolfolge
an den Aufstandsflächen beträgt. Bei einem Schienenbremsmagneten
mit dem üblichen Teilungsmaß von ca. 100 mm für die Polschuhe ist es demnach zweckmäßig, wenn das
Teilungsmaß der Wechselpolfolge ca. 200 mm ist.
Abweichend hiervon ist unter Inkaufnahme einer geringen Minderung der Anpassmöglichkeit der Aufstandsflächen an
^ die Schienenoberfläche der Schienenbremsmagnet nach der
weiteren Erfindung auch derart ausbildbar, daß ein Schenkel des Polschuhes zwei nahe der in Schienenlängsrichtung
liegenden Enden befindliche Aufstandsflächen
aufweist, zwischen welchen sich eine Aufstandsfläche des
™ anderen Schenkels befindet. Dabei ist es zweckmäßig, wenn
jede der endseitigen Aufstandsflächen des einen Polschuhes
etwa die Hälfte der Fläche der mittleren Aufstandsfläche
des anderen Polschuhes aufweist. Das Teilungsmaß der Polschuhe kann hierbei zweckmäßig 200 mm betragen. Durch
Halbierung der Anzahl der für einen Schienenbremsmagneten erforderlichen Polschuhe ergibt sich trotz Verdoppelung
der Länge der einzelnen Polschuhe hierbei eine nennenswerte Verbilligung des Schienenbremsmagneten.
Zur Aufnahme der die Anziehung des Schienenbremsmagneten an die Schiene überlagernden Anpresskraft des Schienenbremsmagneten
an die Schiene, welche von den Absenkorganen des Schienenbremsmagneten herrührt, kann es nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig sein, wenn die
If
entsprechend den vorstehenden Ausgestaltungsmöglichkeiten
ausgebildeten und somit ebenfalls mit Wirbelstrom-Effekt wirkenden End-Polschuhe an den Schienenbremsmagnet-Enden
größere Aufstandsflächen als die zwischen diesen befindlichen
Polschuhe aufweisen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Schienenbremsmagneten, und zwar
zeigt
10
10
Figur 1 einen Schienenbremsmagneten in perspektivischer Ansicht, wobei zur Verdeutlichung
nur zwei mittlere Polschuhe gezeigt sind,
Figur 2 eine Unteransicht, also die Aufstandsflächen des Schienenbremsmagneten in
vergrößertem Maßstab und
Figur 3 eine der Fig. 2 entsprechende Unteransicht eines Schienenbremsmagneten mit
einer zweiten Polschuh-Ausführung.
Gemäß Fig. 1 sind in die oval ausgebildete Öffnung 1 eines der Aufnahme der Erregerspule dienenden Spulenkastens
in gleichmäßigem Abstand voneinander Trennwände 5 eingesetzt. In die Zwischenräume zwischen je zweien dieser
Trennwände 5 sind mit allseitigem Spiel bügeiförmige Polschuhe 7 eingesetzt, in Fig. 1 sind lediglich zwei
dieser Polschuhe eingezeichnet. Die Polschuhe 7 durchgreifen mit ihren Stegteilen die Öffnung 1 und übergreifen
mit ihren Schenkeln 9 die untere Hälfte des
Spulenkastens 1 auf beiden Seiten.
Die Schenkel 9 eines jeden Polschuhes 7 sind unterhalb des Spulenkastens 1 in Schienenlängsrichtung zueinander verschränkt
ausgebildet und enden mit Aufstandsflächen 11,
mit welchen ;ie auf die Oberfläche 13 einer Schiene 15
aufsetzbar sind. Die bei Erregung des Schienenbremsmagneten unterschiedliche Polarität aufweisenden Aufstandsflächen
11 eines jeden Polschuhes 7 liegen somit in Schienenlängsrichtung hintereinander, wobei sich zwischen ihnen
ein geringer Abstand 17 befindet; sie erstrecken sich über die ganze Breite der Schienenoberfläche 13. Insoweit
entspricht der Schienenbremsmagnet beispielsweise dem vorstehend bereits erwähnten DE-GM 1 864 750.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind zwei benachbart angeordnete Polschuhe 7 zueinander spiegelbildlich ausgebildet,
wobei sich die Spiegelebene in der Ebene der Trennwand 5 zwischen den beiden Polschuhen 7 befindet.
Hieraus ergibt sich, daß die einander benachbarten Aufstandsflächen 11 der beiden Polschuhe 7 den auf der
gleichen Seite des Spulenkastens 3 befindlichen Schenkeln der beiden Polschuhe 7 zugeordnet sind und somit bei
Erregung des Schienenbremsmagneten auch gleiche Polarität aufweisen, während die beiden anderen, zueinander entfernt
liegenden Aufstandsflächen 11 der beiden Polschuhe
" 7 entgegengesetzte, zueinander jedoch gleiche Polarität besitzen. Es ergibt sich somit, daß der Schienenbremsmagnet
in Längsrichtung der Schiene 15 eine Wechselpolfolge an den Aufstandsflächen 11 aufweist, deren Teilungsmaß A, wie nachfolgend anhand Fig. 2 näher erläutert,
doppelt so groß wie das Teilungsmaß B für die Anordnung
der Polschuhe ist. Bei einem üblichen Teilungsmaß B von etwa 100 mm für die Anordnung der Polschuhe 7 beträgt
also das Teilungsmaß A für die Wechselpolfolge der Aufstandsf
lachen 11 etwa 200 mm.
35
35
J»
Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Schenkel 9 der Polschuhe 7 vom die öffnung 1 des Spulenkastens 3
durchgreifenden Stegteil bis zu den Aufstandsflächen 11
einen annähernd konstanten Kernquerschnitt aufweisen, wodurch der magnetische Widerstand der Schenkel 9 über deren
ganze Länge gleichmäßig niedrig gehalten wird und sich bei Erregung des Schienenbremsmagneten ein kräftiges
Magnetfeld ausbilden kann.
Aus der die Aufstandsflächen 11 des Schienenbremsmagneten
zeigenden Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Aufstandsflächen 11 etwa trapezartige Gestalt aufweisen, wobei
sie mit einer Breite von etwa 2/3 der in Schienenlängsrichtung gemessenen Länge der Polschuhe 7 an deren
Schenkeln ansetzen, sich am Polschuhende geradlinig und senkrecht zur Schienenlängsrichtung zum gegenüberliegenden
Schenkel 9 hin erstrecken und andererseits eine zur Schienenlängsrichtung schräg verlaufende Begrenzungskante
19 aufweisen, derart, daß sie sich in in Richtung zum
™ anderen Schenkel 9 hin verjüngen.
Die sich beispielsweise bei Erregung des Schienenbremsmagneten
ergebenden Polaritäten der Aufstandsflächen 11
sind Fig. 2 durch Angabe der Süd- bzw. Nordpole S bzw. N ■" angegeben. Aus Fig. 2 sind auch die Teilungsmaße A und B
ersichtlich: Es ist wesentlich, daß das Teilungsmaß A für die Wechselpolfolge doppelt so groß ist wie das
Teilungsmaß B für die Anordnung der Polschuhe 7. Während die Aufstandsflächen 11 infolge der Eigenbeweglichkeit
der Polschuhe 7 und deren geringen Tei1ungsmaßesB sich
während Bremsungen gut an die jeweilige Lage der Oberfläche 13 der Schiene 15 anpassen können, wodurch stets
ein sattes Aufliegen des ganzen Schienenbremsmagneten
auf der Schienenoberfläche 13 gewährleistet wird, bewirkt
35
das große Teilungsmaß A, daß während Bremsungen bei sich relativ zur Schiene 15 bewegendem Schienenbremsmagneten
sich an jeder Stelle der Schiene Ib für eine ausreichend
lange Zeit ein gleichgerichtetes Magnetfeld befindet, die Polung also zeitlich/ausreichend lange bestehen
bleibt, daß sich das Magnetfeld des Schienenbremsmagneten voll aufbauen und in der Schiene 15 die Wirbelströme
voll ausbilden können. Hierdurch wird ein hoher Wirbelstrom-Bremseffekt
für den Schienenbremsmagneten erreicht, so daß seine Anpressung an die Schiene und damit sein
Verschleiß entsprechend vermindert werden kann.
Aus Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, daß die für Schienenbremsmagnete üblichen, beispielsweise aus Fig. 3
der erwähnten DE-OS 2 221 051 ersichtlichen End-Polschuhe 21 ebenfalls in Schienenlängsrichtung zueinander versetzt
angeordnete Aufstandsflächen II1 aufweisen und
somit einen Wirbelstrom-Bremseffekt bewirken. Die Aufstandsflächen II1 der End-Polschuhe 21 sind größer
als die Aufstandsflächen 11 der übrigen Polschuhe 7,
sie können daher ohne verstärkte Flächenpressung oder verstärkten Verschleiß die durch die nicht dargestellten,
üblichen Absenkorgane für den Schienenbremsmagneten bewirkte Anpressung des Schienenbremsmagneten an die
Schienenoberfläche 13 aufnehmen.
Abweichend zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform
des Schienenbremsmagneten kann unter Inkaufnahme einer geringfügigen Minderung der Anpassfähigkeit der Aufstands
ou flächen 11 an die jeweilige Lage der Schienenoberfläche
13 der Schienenbremsmagnet gemäß Fig. 3 in seinen Herstellungskosten
dadurch wesentlich verbilligt werden, daß jeweils zwei einander benachbarte Polschuhe 7 gemäß
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zu
einem Polschuh zusammengefaßt werden. Der so umgestaltete
- 10 - .
\ Schienenbremsmagnet weist also im Vergleich zu vorstehend
beschriebenem Ausführungsbeispiel nur die halbe Anzahl von Polschuhen und Trennwänden auf. Die Polschuhe
des so umgestalteten Schienenbremsmagneten sind zudem völlig gleichartig ausgebildet.
Gemäß Fig. 3 weist jeder Polschuh 71 des Schienenbremsmagneten
zwei Schenkel 91 auf, deren einer nahe seiner in Schienenlängsrichtung liegenden Enden je eine Auf-Standsfläche
23 besitzt, deren Gestalt und Größe etwa den Aufstandsflächen 11 des vorstehend beschriebenen
Ausflihrungsbei spieles entsprechen. Der gegenüberliegende
Schenkel 91 des Polschuhes 7' weist mittig eine trapezförmige
Aufstandsfläche 25 auf, welche mit dem Abstand 17 zwischen die beiden Aufstandsflächen 23 eingreift
und etwa doppelte Größe wie jede dieser Aufstandsflächen
23 besitzt. Zwischen den gleichartig ausgebildeten Polschuhen 71 befinden sich wiederum Trennwände 5.
Die sich bei Erregung des Schienenbremsmagneten ergebende Polung der Aufstandsflächen 23 und 25 ist in Fig. 3
eingezeichnet. Es ist ersichtlich, daß beim Schienenbremsmagneten nach Fig. 3 das Teilungsmaß für die
Anordnung der Polschuhe 71 und das Teilungsmaß für die Wechselpolfolge gleich sind, in Fig. 3 ist dieses gemeinsame
Teilungsmaß C eingezeichnet. Die Größe des Teilungsmaßes C beträgt vorzugsweise etwa 200 mm.
Der Schienenbremsmagnet kann in seinen übrigen, vorstehend nicht näher erläuterten Teilen in üblicher Weise
ausgebildet sein, insbesondere können die Abstände durch unmagnetisches Material ausgefüllt sein.
Bezugszeichenliste
öffnung A Teilungsmaß f. Wechselpolfolge
3 Spulenkasten B Teilungsmaß f. Polschuhe
Trennwand C Teilungsmaß f. Polschuhe
Polschuh S Südpol
Schenkel N Nordpol
11 Aufstandsfläche II1
13 Oberfläche 15 Schiene 17 Abstand 19 Begrenzungskante 21 End-Polschuhe
23 Aufstandsfläche 25 Aufstandsfläche
Leerseite
Claims (10)
- Knorr-Bremse GmbH München, den 3.03.1981Moosacher Str. 80 TP-fe8000 München 40 - 1649 -Patentansprüche"IO 1· Schienenbremsmagnet für Magnetschienenbremsen von Schienenfahrzeugen, mit im wesentlichen bügeiförmigen, in Schienenlängsrichtung in einem bestimmten Teilungsmaß (B) angeordneten, beschränkt eigenbeweglichen Polschuhen (7), die mit ihren Stegteilen eine rechteckige oder ovale, parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufende öffnung (1) eines die Erregerspule aufnehmenden Spulenkastens (3) durchgreifen und deren Schenkel (9) die untere Hälfte des Spulenkastens (3) beidseitig übergreifen und unterhalb des Spulenkastens (3) in Schienenlängsrichtung unter Bildung einer Wechselpolfolge zueinander verschränkt sind, wobei jeder Schenkel (9) mit einer sich zumindest annähernd über die ganze Schienenkopfbreite erstreckenden Aufstandsfläche (11) endet, und mit zwischen den Polschuhen (7) befindlichen, Trennwänden (5), dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Aufstandsflächen (11) zweier benachbarter Polschuhe (7) gleiche Polarität aufweisen.
- 2. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Polschuhe (7) zueinander spiegelbildlich ausgebildet sind, wobei sich die Spiegelebene in der Ebene der sich zwischen ihnen befindlichen Trennwand (5) befindet.
- 3. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstandsflächen (11) etwa trapezartige Gestalt aufweisen.
- 4. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (9) der Polschuhe (7) vom Stegteil bis zu den Aufstandsflachen (11) einen zumindest annähernd konstanten Kernquerschnitt aufweisen. 5
- 5. Schienenbremsmagneten nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsmaß (B) der Polschuhe (7) die Hälfte des Teilungsmaßes (A) der Wechselpolfolge an den Aufstandsflächen(11) beträgt.
- 6. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 5, wobei die Polschuhe in einem Teilungsmaß von ca. 100 mm angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsmaß (A) der Wechselpolfolge ca. 200 mm beträgt.der
- 7. Schienenbremsmagnet nach einem oder mehreren/Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (91) des Polschuhes (7') zwei nahe der in Schienenlängsrichtung liegenden Enden befindlichen Aufstandsflächen (23) aufweist, zwischen welchen sich eine Aufstandsfläche (25) des anderen Schenkels (91) befindet.
- 8. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der endseitigen Aufstandsflächen (23) des einen Polschuhes (91) etwa die Hälfte der Fläche der mittleren Aufstandsfläche (25) des anderen Polschuhes (91) aufweist.
- ™ 9. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsmaß (C) der Polschuhe (7') ca. 200 mm beträgt.
- 10. Schienenbremsmagnet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an^Enden befindlichen End-Polschuhe (21) größere Aufstandsflächen (II1) als die zwischen diesen befindlichen Polschuhe (7) aufweisen.
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Owner name: KNORR-BREMSE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
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