EP2139743A2 - Magnetschienenbremsvorrichtung mit asymmetrischer erregerspule und/oder mit mehrteiliger spule - Google Patents

Magnetschienenbremsvorrichtung mit asymmetrischer erregerspule und/oder mit mehrteiliger spule

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EP2139743A2
EP2139743A2 EP08716658A EP08716658A EP2139743A2 EP 2139743 A2 EP2139743 A2 EP 2139743A2 EP 08716658 A EP08716658 A EP 08716658A EP 08716658 A EP08716658 A EP 08716658A EP 2139743 A2 EP2139743 A2 EP 2139743A2
Authority
EP
European Patent Office
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magnetic
magnet
rail
cross
brake
Prior art date
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EP08716658A
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English (en)
French (fr)
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EP2139743B1 (de
Inventor
Michael Kassan
Henry Lehmann
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Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Priority to DK10001504.9T priority patent/DK2192019T3/da
Priority to PL10001504T priority patent/PL2192019T3/pl
Priority to SI200830106T priority patent/SI2139743T1/sl
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Application granted granted Critical
Publication of EP2139743B1 publication Critical patent/EP2139743B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H7/00—Brakes with braking members co-operating with the track
    • B61H7/02—Scotch-blocks, skids, or like track-engaging shoes
    • B61H7/04—Scotch-blocks, skids, or like track-engaging shoes attached to railway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
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    • B61H7/04—Scotch-blocks, skids, or like track-engaging shoes attached to railway vehicles
    • B61H7/06—Skids
    • B61H7/08—Skids electromagnetically operated

Definitions

  • Magnetic rail braking device with asymmetrical exciter coil and / or with a multipart coil
  • the invention relates to a magnetic rail brake device of a rail vehicle comprising at least one brake magnet with a magnet coil body carrying at least one magnet coil and with a yoke with a yoke and cheeks protruding therefrom, at whose ends pointing to a vehicle rail pole shoes are formed, wherein the at least one magnetic coil vertically surrounds the yoke with a top pull and with a arranged between the cheeks beam, according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a magnetic rail brake device of a rail vehicle comprising at least one brake magnet with a magnetic coil body carrying at least one solenoid and at least one magnetic core, are formed at the ends pointing to a vehicle rail pole pieces, according to the preamble of claim. 5
  • Such a magnetic rail brake device is known for example from DE 101 11 685 A1.
  • the force-generating main component of an electric magnetic rail brake is the brake magnet. He is in principle one
  • Electromagnet consisting of a extending in the rail direction, carried by a magnetic coil body magnetic coil and a horseshoe-like magnetic core, which forms the base or support body.
  • the horseshoe-shaped magnetic core forms pole shoes on its side facing the vehicle rail.
  • the flowing in the solenoid Direct current causes a magnetic voltage that generates a magnetic flux in the magnetic core, which shorts across the rail head as soon as the brake magnet rests with its pole pieces on the rail. This results in a magnetic attraction between brake magnet and rail. Due to the kinetic energy of the moving rail vehicle, the magnetic rail brake is pulled over drivers along the rail. This results from the sliding friction between the brake magnet and rail in conjunction with the magnetic attraction a braking force.
  • the frictional contact with the rail causes fretting wear on the pole shoes of the brake magnet, which must not exceed a maximum amount of wear, since otherwise the magnet coil body is damaged.
  • a single magnetic coil is present, which engages vertically around the yoke of the magnetic core with a top pull and with a arranged between the cheeks beam.
  • the cross section of the magnetic coil is geometrically identical in the region of the upper tension and in the area of the lower tension.
  • the brake magnet is a rigid magnet, to which two magnetic pole shoes are bolted, which are separated by a non-magnetic strip in the longitudinal direction. This serves to avoid a magnetic short circuit within the brake magnet.
  • the pole pieces are formed on the vehicle rail facing end surfaces of the side walls. Rigid magnets are mostly used in local traffic in trams and light rail vehicles.
  • link magnets are known in which the magnetic coil body has no steel core, but only partitions. In the chambers between the partitions magnetic members are kept limited movable, which align themselves during the braking operation to bumps on Rail head to be able to follow better. In this case, the pole pieces are formed on the end faces of the magnet members facing the rail. Link magnets are used as standard in the full-track area.
  • the magnitude of the braking force of a magnetic rail brake is u.a. from the magnetic resistance of the magnetic circuit, i. the geometry and permeability, the magnetic flux, the coefficient of friction between the brake magnet and rail and the track condition dependent.
  • a significant factor in this case are the magnetic losses, which depend significantly on the geometric design of the magnetic cross section. Against the background of an increasingly limited space in the chassis of rail vehicles, especially in the vertical direction, a low overall height is still required.
  • the object of the invention is therefore to develop a magnetic rail brake device of the type mentioned in such a way that it has a lower overall height with high magnetic force.
  • the coil winding consisting of the turns of the winding wires, as they are wound onto the magnet coil body.
  • This wound on the magnet coil body coil or coil has in a plane perpendicular to the longitudinal extent of the brake magnet (parallel to the rail) seen a certain cross-section, which in addition to the number of turns, the winding density and the wire diameter and the geometry of the magnet coil body, ie of the the coil winding space provided.
  • the invention distinguishes between a top pull of the magnetic coil, which itself relative to the rail located above a yoke and a beam, which is arranged below the yoke.
  • the extension of the rigid magnet or the link magnets should be understood to be parallel to the vehicle rail.
  • the cross-section of the at least one magnetic coil in the upper strip has a lower height and a greater width than the cross-section in the beam, wherein the height of the cross section of the magnetic coil is parallel and the width of the cross section of the magnetic coil transverse to a vertical center axis of the Brake magnet is measured.
  • a wider version of the cross section than the prior art is not disturbing.
  • the height of the cross section in the region of the upper which compared to the prior art advantageously leads to a reduction in the height of the brake magnet in contrast, the same magnetic force.
  • a greater height of the cross-section of the magnet coil may be permitted in the area of the substructure without causing disadvantages in terms of the height of the brake magnet, because there the cheeks or the pole shoes of the magnet core can not be arbitrarily shortened due to a required minimum wear height.
  • a relatively high-build brake magnet to achieve a predetermined braking force, this can now build lower with the invention.
  • Magnetic coil body provided with separate magnetic coils.
  • the juxtaposition of the magnetic coils, the magnetic power is distributed in width, so that when compared to the prior art same magnetic force also a lower height can be achieved.
  • the number of superimposed layers of coil wire windings of the magnetic coil in the region of the upper strip is smaller than in the region of the lower layer.
  • the cross section of the magnetic coil in the upper strip is substantially rectangular with the longer side perpendicular to the vertical center axis of the brake magnet and in the beam substantially square.
  • the cross-sectional areas of the magnetic coil in the upper strip and in the lower layer are preferably substantially the same size.
  • a development of the second aspect of the invention provides that seen in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the brake magnet, the central axes of the at least two magnetic coil body with respect to a vertical center axis of the brake magnet at an acute or obtuse angle or parallel, for example, are arranged symmetrically, wherein Central axes of the at least two magnetic coil body converge toward the vehicle rail or diverge. The then assumed skew of the magnet coil body with respect to the vertical center axis of the brake magnet due to a particularly compact design.
  • the brake magnet may be a link magnet having at least one magnet coil body on which a plurality of magnetic magnetic members are movably supported, or else a rigid magnet.
  • the first aspect of the invention can be combined with the second aspect of the invention by the cross-section of at least one of a plurality of magnetic coils according to the second aspect of the invention in Oberuch a lower height and a greater width than the cross section in the beam, in which case the height of the cross section of the respective magnetic coil is measured in parallel and the width of the cross section of the magnetic coil transverse to the respective central axis of the respective magnetic coil body ,
  • FIG. 1 is a perspective view of a magnetic rail brake according to the prior art
  • FIG. 2 shows a side view of a brake magnet of FIG. 1 designed as a link magnet
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a magnetic member of a link magnet according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a rigid magnet according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a rigid magnet according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a magnetic member of a link magnet according to another embodiment of the invention.
  • a plurality of magnetic members 6 are present, which are held on a movable in the longitudinal direction of the rail 1 extending magnetic coil body 8 limited.
  • the transmission of the braking forces on the magnetic coil body 8 is then via the partitions 10 and end pieces 14, 15 which are rigidly connected to the magnetic coil body 8 and give the brake magnet 2 via switches and rail joints a good guide.
  • the magnet coil body 8 which includes a non-visible from the outside magnetic coil 9, thus carries the magnetic members 6, which form a magnetic core of the brake magnet 2.
  • a connection device 26 having at least two electrical connections 22, 24 for the plus or minus pole of a voltage source, which are approximately centered, for example, in the upper region of a side surface of the magnetic coil body 8, relative to its longitudinal extension is arranged.
  • the electrical connections 22, 24 preferably point away from one another and extend in the longitudinal direction of the magnet coil body 8.
  • FIG. 1 and Figure 2 which show a magnetic rail brake 4 with only one magnetic coil body 8 and only one magnetic coil 9, in Figure 3, a cross section of a brake magnet 2 is shown as a link magnet, in which at least two, in the longitudinal direction of the brake magnet Seen in parallel to each other and seen in a plane perpendicular to the longitudinal direction side by side arranged magnetic coil body 8a, 8b, each with separate magnetic coils 9a, 9b are provided.
  • the magnetic coils 9a, 9b wound on the magnet coil bodies 8a, 8b can be connected separately, in series or be connected in parallel to each other, that is, that the magnetic coil body 9a associated with the one magnetic coil body 8a may be connected in series or in parallel with respect to the magnetic coil 9b associated with the other magnetic coil body 8b.
  • the central axes 34, 36 of the two magnet coil bodies 8a, 8b are arranged at an acute angle ⁇ with respect to a vertical center axis 38 of the brake magnet 2 and converge towards the rail 1, so down.
  • the two magnet coil body 8a, 8b are arranged symmetrically with respect to the vertical center axis 38 of the brake magnet 2.
  • the central axes 34, 36 of the two magnetic coil bobbins 8a, 8b could also be arranged at an obtuse angle with respect to the vertical central axis 38 or diverge towards the rail 1.
  • the coil windings 9a, 9b which are not explicitly shown in FIG. 3 but are represented by their reference numbers, consisting of the turns of the winding wires, wrap the magnet coil bodies 8a, 8b in a direction parallel to the center axes 34, 36.
  • the magnetic core 6 is also symmetrical in the present case to the vertical center axis 38 of the brake magnet 2 and multi-part, here preferably in two parts, wherein a magnetic core half 6a, 6b each have an opening of the respective magnetic coil body 8a, 8b protruding leg 40a, 40b, wherein the legs 40a, 40b abut one another in a plane containing the vertical central axis 38.
  • a magnetic core half 6a, 6b each have an opening of the respective magnetic coil body 8a, 8b protruding leg 40a, 40b, wherein the legs 40a, 40b abut one another in a plane containing the vertical central axis 38.
  • Pole shoes 16a, 16b (north or south pole) of the brake magnet 2 are formed. Between the pole pieces 16a, 16b and a rail head
  • the pole shoes 16a, 16b are preferably made of a
  • Friction material eg made of steel, nodular cast iron or sintered materials and are preferably detachably connected as separate components with the cheeks 42a, 42b.
  • Friction material eg made of steel, nodular cast iron or sintered materials and are preferably detachably connected as separate components with the cheeks 42a, 42b.
  • a space between the left and right pole piece 16a, 16b may be arranged a space filling non-magnetic, wear-resistant, shock-resistant and temperature-resistant intermediate strip 21.
  • the magnetic core halves 6a, 6b of each link magnet 6 are then held movably in a frame formed by the preferably interconnected magnet coil body 8a, 8b in order to be able to adapt to the unevenness of the rail 1.
  • FIG. 4 shows in contrast the cross section of a rigid magnet 2 as a brake magnet, in which the magnetic core 6 is preferably also in two parts and consists of two rigidly interconnected magnetic core halves 6a, 6b.
  • the magnet coil body 8 is not a separate component here, but rather is formed by surfaces 8a, 8b of the magnet core 6, more precisely by surfaces of the magnet core halves 6a, 6b, onto which the turns of the wire windings of the two magnet coils 9a, 9b are preferably wound directly. Otherwise, the description of the preceding embodiment applies to the position and geometry of the magnet coils 9a, 9b and the magnet coil body 8a, 8b.
  • FIG. 5 shows the cross section of a rigid magnet 2, in which the preferably one-piece magnetic core 6 is formed horseshoe-shaped and includes a yoke 28 and projecting therefrom, mutually parallel cheeks 42a, 42b, at their ends pointing to the rail 1, the pole pieces 16a, 16b (north or south pole) of the brake magnet 2 are formed.
  • the air gap 20 is then present between the pole shoes 16a, 16b and the rail head 18 of the rail 1 (see FIG. 1).
  • the pole shoes 16a, 16b are preferably made of a friction material, for example made of steel, ductile iron or sintered materials, as in the preceding embodiment.
  • a space filling non-magnetic, wear-resistant, shock-resistant and temperature-resistant intermediate strip 21 may be arranged.
  • the magnetic coil 9 surrounds the yoke 28 with a top 30 and with a arranged between the cheeks 42a, 42b beam 32 vertically.
  • the cross section of the magnetic coil 9 in the top 30 a lower height h and a greater width b than the cross section in the beam 32, wherein the
  • Cross-section of the magnetic coil 9 is measured transversely to a vertical center axis 38 of the brake magnet 2.
  • the number of superimposed layers of coil wire windings of the magnetic coil 9 in the region of the upper 30 is smaller than in the region of the beam 32.
  • the cross section of the magnetic coil 9 in the top 30 is substantially rectangular with the longer side perpendicular to the vertical center axis 38th of the brake magnet 2 and in the beam 32 is formed substantially square.
  • the cross-sectional areas of the magnetic coil 9 in the top 30 and the lower beam 32 are preferably substantially the same size.
  • the principle of the asymmetrical coil 9 according to FIG. 5 can also be realized in the case of a link magnet 2.
  • the magnetic coil body 8 is formed accordingly.
  • Fig.5 and Fig.6 are combined by the cross section of at least one of Magnet coils 9a, 9b of Figure 3 and Figure 4 in the upper 30 a lower height h and a greater width b than the cross section in the beam 32, in which case the height h of the cross section of the respective magnetic coil 9a, 9b in parallel and the width b of the cross section of the magnetic coil 9a, 9b is measured transversely to the respective central axis 34, 36 of the relevant magnetic coil body 8a, 8b.

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Description

Magnetschienenbremsvorrichtung mit asymmetrischer Erregerspule und/oder mit mehrteiliger Spule
Beschreibung
Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs beinhaltend wenigstens einen Bremsmagneten mit einem wenigstens eine Magnetspule tragenden Magnetspulenkörper sowie mit einem hufeisenförmigen Magnetkern mit einem Joch und mit von diesem weg ragenden Wangen, an deren zu einer Fahrzeugschiene weisenden Enden Polschuhe ausgebildet sind, wobei die wenigstens eine Magnetspule das Joch mit einem Oberzug und mit einem zwischen den Wangen angeordneten Unterzug vertikal umgreift, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs beinhaltend wenigstens einen Bremsmagneten mit einem wenigstens eine Magnetspule tragenden Magnetspulenkörper sowie mit wenigstens einem Magnetkern, an dessen zu einer Fahrzeugschiene weisenden Enden Polschuhe ausgebildet sind, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
Eine solche Magnetschienenbremsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 11 685 A1 bekannt. Die krafterzeugende Hauptkomponente einer elektrischen Magnetschienenbremse ist der Bremsmagnet. Er ist im Prinzip ein
Elektromagnet, bestehend aus einer sich in Schienenrichtung erstreckenden, von einem Magnetspulenkörper getragenen Magnetspule und einem hufeisenähnlichen Magnetkern, welcher den Grund- oder Trägerkörper bildet. Der hufeisenförmige Magnetkern bildet an seiner der Fahrzeugschiene zugewandten Seite Polschuhe aus. Der in der Magnetspule fließende Gleichstrom bewirkt eine magnetische Spannung, die in dem Magnetkern einen magnetischen Fluss erzeugt, der sich über den Schienenkopf kurzschließt, sobald der Bremsmagnet mit seinen Polschuhen auf der Schiene aufliegt. Dadurch kommt eine magnetische Anziehungskraft zwischen Bremsmagnet und Schiene zustande. Durch die kinetische Energie des bewegten Schienenfahrzeugs wird die Magnetschienenbremse über Mitnehmer entlang der Schiene gezogen. Hierbei entsteht durch die Gleitreibung zwischen Bremsmagnet und Schiene in Verbindung mit der magnetischen Anziehungskraft eine Bremskraft. Durch den Reibkontakt mit der Schiene entsteht an den Polschuhen des Bremsmagneten Reibverschleiß, welcher ein maximales Verschleißmaß nicht überschreiten darf, da ansonsten der Magnetspulenkörper beschädigt wird.
Bei dem bekannten Bremsmagneten ist eine einzige Magnetspule vorhanden, die das Joch des Magnetkerns mit einem Oberzug und mit einem zwischen den Wangen angeordneten Unterzug vertikal umgreift. Dabei ist der Querschnitt der Magnetspule im Bereich des Oberzuges und im Bereich des Unterzuges geometrisch identisch.
Prinzipiell kann man nach dem konstruktiven Aufbau zwei verschiedene Arten von Magneten unterscheiden.
In einer ersten Ausführungsform ist der Bremsmagnet ein Starrmagnet, mit dem zwei magnetische Polschuhe verschraubt werden, die durch eine unmagnetische Leiste in Längsrichtung getrennt sind. Dies dient zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses innerhalb des Bremsmagneten. Die Polschuhe sind an den der Fahrzeugschiene zugewandten Stirnflächen der Seitenwangen ausgebildet. Starrmagneten werden meist im Nahverkehr bei Strassen- und Stadtbahnen eingesetzt.
Weiterhin sind Gliedermagneten bekannt, bei welchen der Magnetspulenkörper keinen Stahlkern, sondern lediglich Trennwände aufweist. In den Kammern zwischen den Trennwänden sind Magnetglieder begrenzt beweglich gehalten, die sich während des Bremsvorgangs ausrichten, um Unebenheiten am Schienenkopf besser folgen zu können. In diesem Fall sind die Polschuhe an den der Schiene zugewandten Stirnflächen der Magnetglieder ausgebildet. Gliedermagneten werden standardmäßig im Vollbahnbereich eingesetzt.
Betreffend die Ausführungsformen von Magnetschienenbremsen wird auf die Veröffentlichung „Grundlagen der Bremstechnik", Seite 92 bis 97 der Knorr- Bremse AG, München, 2002 verwiesen.
Die Größe der Bremskraft einer Magnetschienenbremse ist u.a. vom magnetischen Widerstand des Magnetkreises, d.h. der Geometrie und Permeabilität, der magnetischen Durchflutung, dem Reibwert zwischen Bremsmagnet und Schiene sowie dem Schienenzustand abhängig. Einen wesentlichen Faktor bilden dabei auch die magnetischen Verluste, die maßgeblich von der geometrischen Ausbildung des Magnetquerschnitts abhängen. Vor dem Hintergrund eines immer weiter beschränken Platzangebots im Fahrwerk von Schienenfahrzeugen insbesondere in vertikaler Richtung ist weiterhin eine geringe Bauhöhe gefordert.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Magnetschienenbremsvorrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, dass sie bei gleichzeitig hoher Magnetkraft eine geringere Bauhöhe aufweist.
Vorteile der Erfindung
Unter einer Magnetspule soll im folgenden die Spulenwicklung bestehend aus den Windungen der Wicklungsdrähte verstanden werden, wie sie auf den Magnetspulenkörper aufgewickelt sind. Diese auf den Magnetspulenkörper aufgewickelte Spulenwicklung oder Magnetspule besitzt in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Bremsmagneten (parallel zur Schiene) gesehen einen bestimmten Querschnitt, welcher neben der Anzahl der Windungen, der Wicklungsdichte und dem Drahtdurchmesser auch von der Geometrie des Magnetspulenkörpers, d.h. von dem für die Spulenwicklung zur Verfügung gestellten Raum abhängt. Dabei unterscheidet die Erfindung gemäß eines ersten Aspekts zwischen einem Oberzug der Magnetspule, welcher sich bezogen auf die Schiene oberhalb eines Jochs befindet und einem Unterzug, welcher unterhalb des Jochs angeordnet ist.
Unter der Längsrichtung des Bremsmagneten soll die Erstreckung des Starrmagneten oder der Gliedermagneten parallel zur Fahrzeugschiene verstanden werden.
Gemäß des ersten Aspekts der Erfindung weist der Querschnitt der wenigstens einen Magnetspule im Oberzug eine geringere Höhe und eine größere Breite auf als der Querschnitt im Unterzug, wobei die Höhe des Querschnitts der Magnetspule parallel und die Breite des Querschnitts der Magnetspule quer zu einer vertikalen Mittelachse des Bremsmagneten gemessen wird. Im Bereich des Oberzugs der Magnetspule ist eine gegenüber dem Stand der Technik breitere Ausführung des Querschnitts nicht störend. Dagegen nimmt dann bei gegebener Windungszahl der Magnetspulenwicklung die Höhe des Querschnitts im Bereich des Oberzugs ab, was gegenüber dem Stand der Technik in vorteilhafter Weise zu einer Reduzierung der Bauhöhe des Bremsmagneten bei demgegenüber gleicher Magnetkraft führt. Im Bereich des Unterzugs kann hingegen eine größere Höhe des Querschnitts der Magnetspule zugelassen werden, ohne dass dies Nachteile hinsichtlich der Bauhöhe des Bremsmagneten mit sich bringen würde, weil dort die Wangen bzw. die Polschuhe des Magnetkerns aufgrund einer geforderten Mindestverschleißhöhe nicht beliebig gekürzt werden können. Statt eines relativ hoch bauenden Bremsmagneten zum Erzielen einer vorgegebenen Bremskraft kann dieser mit der Erfindung nun niedriger bauen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung sind wenigstens zwei, in Längsrichtung des Bremsmagneten gesehen parallel zueinander und in einer
Ebene senkrecht zur Längsrichtung gesehen nebeneinander angeordnete
Magnetspulenkörper mit jeweils separaten Magnetspulen vorgesehen. Durch die Nebeneinanderordnung der Magnetspulen wird die magnetische Leistung in der Breite verteilt, so dass bei im Vergleich zum Stand der Technik gleicher Magnetkraft ebenfalls eine geringere Bauhöhe erzielt werden kann.
Insgesamt ergeben sich wegen der geringeren Bauhöhe des Bremsmagneten geringere Verluste im Magnetkreis, ein geringerer Leistungsbedarf sowie eine geringere Masse.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.
Zur Realisierung des ersten Aspekts der Erfindung ist beispielsweise die Anzahl von übereinander liegenden Lagen von Spulendrahtwindungen der Magnetspule im Bereich des Oberzugs kleiner als im Bereich des Unterzugs.
Gemäß einer Weiterbildung des ersten Aspekts ist der Querschnitt der Magnetspule im Oberzug im wesentlichen rechteckförmig mit der längeren Seite senkrecht zur vertikalen Mittelachse des Bremsmagneten und im Unterzug im wesentlichen quadratisch ausgebildet ist. Die Querschnittsflächen der Magnetspule im Oberzug und im Unterzug sind vorzugsweise im wesentlichen gleich groß.
Eine Weiterbildung des zweiten Aspekts der Erfindung sieht vor, dass in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Bremsmagneten gesehen die Mittelachsen der wenigstens zwei Magnetspulenkörper in Bezug zu einer vertikalen Mittelachse des Bremsmagneten in einem spitzen oder stumpfem Winkel oder parallel, beispielsweise symmetrisch angeordnet sind, wobei die Mittelachsen der wenigstens zwei Magnetspulenkörper zur Fahrzeugschiene hin konvergieren oder divergieren. Die dann eingenommene Schräglage der Magnetspulenkörper in Bezug zur vertikalen Mittelachse des Bremsmagneten bedingt eine besonders kompakte Bauform.
Weiterhin kann bei beiden Aspekten der Erfindung der Bremsmagnet ein Gliedermagnet sein, mit wenigstens einem Magnetspulenkörper, an welchem mehrere magnetische Magnetglieder beweglich gehalten sind, oder aber auch ein Starrmagnet.
Nicht zuletzt kann der erste Aspekt der Erfindung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kombiniert werden, indem der Querschnitt wenigstens einer der mehreren Magnetspulen gemäß der zweiten Aspekts der Erfindung im Oberzug eine geringere Höhe und eine größere Breite aufweist als der Querschnitt im Unterzug, wobei dann die Höhe des Querschnitts der jeweiligen Magnetspule parallel und die Breite des Querschnitts der Magnetspule quer zur jeweiligen Mittelachse des betreffenden Magnetspulenkörpers gemessen wird.
Zeichnungen
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft dargestellt werden. In der Zeichnung zeigt
Fig.1 eine perspektivische Darstellung einer Magnetschienenbremse gemäß des Stands der Technik ;
Fig.2 eine Seitenansicht eines als Gliedermagnet ausgebildeten Bremsmagneten von Fig.1 ;
Fig.3 eine Querschnittsdarstellung eines Magnetglieds eines Gliedermagneten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.4 eine Querschnittsdarstellung eines Starrmagneten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.5 eine Querschnittsdarstellung eines Starrmagneten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig.6 eine Querschnittsdarstellung eines Magnetglieds eines Gliedermagneten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile und Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Um sich besser an Unebenheiten einer Schiene 1 anpassen zu können, ist bei einem in Fig.1 und Fig.2 gezeigten Bremsmagneten 2 einer Magnetschienenbremse 4 des Stands der Technik anstatt eines einzigen Starrmagneten eine Vielzahl von Magnetgliedern 6 vorhanden, welche an einem sich in Längsrichtung der Schiene 1 erstreckenden Magnetspulenkörper 8 begrenzt beweglich gehalten sind. Dies ist vorzugsweise dadurch gelöst, dass die Magnetglieder 6 symmetrisch zu einer vertikalen Mittelebene an den voneinander weg weisenden Seitenflächen des Magnetspulenkörpers 8 in zwischen Trennwänden 10 gebildeten Kammern begrenzt kipp- bzw. schwenkbar aufgehängt sind. Die Übertragung der Bremskräfte auf den Magnetspulenkörper 8 erfolgt dann über die Trennwände 10 und Endstücke 14, 15, die starr mit dem Magnetspulenkörper 8 verbunden sind und dem Bremsmagnet 2 über Weichen und Schienenstößen eine gute Führung geben. Der Magnetspulenkörper 8, der eine von außen nicht sichtbare Magnetspule 9 beinhaltet, trägt folglich die Magnetglieder 6, welche einen Magnetkern des Bremsmagneten 2 bilden. Um die Magnetspule 9 mit elektrischer Spannung zu versorgen, ist eine wenigstens zwei elektrische Anschlüsse 22, 24 für den Plus- bzw. Minuspol einer Spannungsquelle aufweisende Anschlusseinrichtung 26 vorhanden, welche beispielsweise im oberen Bereich einer Seitenfläche des Magnetspulenkörpers 8, bezogen auf dessen Längserstreckung etwa mittig angeordnet ist. Die elektrischen Anschlüsse 22, 24 weisen bevorzugt voneinander weg und erstrecken sich in Längsrichtung des Magnetspulenkörpers 8.
Die vorangehende Beschreibung des Stands der Technik erfolgt zu dem Zweck, den prinzipiellen Aufbau einer Magnetschienenbremse 4 zu erläutern. Im Gegensatz zu Fig.1 und Fig.2, welche eine Magnetschienenbremse 4 mit nur einem Magnetspulenkörper 8 und nur einer Magnetspule 9 zeigen, ist in Fig.3 ein Querschnitt eines Bremsmagneten 2 als Gliedermagnet dargestellt, bei dem wenigstens zwei, in Längsrichtung des Bremsmagneten 2 gesehen parallel zueinander und in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung gesehen nebeneinander angeordnete Magnetspulenkörper 8a, 8b mit jeweils separaten Magnetspulen 9a, 9b vorgesehen sind. Die auf die Magnetspulenkörper 8a, 8b gewickelten Magnetspulen 9a, 9b können separat geschaltet, in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein, d.h. dass die dem einen Magnetspulenkörper 8a zugeordnete Magnetspule 9a in Bezug zu der dem anderen Magnetspulenkörper 8b zugeordneten Magnetspule 9b getrennt, in Reihe oder parallel geschaltet sein kann. In der in Fig.3 dargstellten Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung des Bremsmagneten 2 oder zur in Schienenlängsrichtung sind die Mittelachsen 34, 36 der beiden Magnetspulenkörper 8a, 8b in Bezug zu einer vertikalen Mittelachse 38 des Bremsmagneten 2 in einem spitzen Winkel α angeordnet und konvergieren zur Schiene 1 , also nach unten hin. Weiterhin sind die beiden Magnetspulenkörper 8a, 8b in Bezug zur vertikalen Mittelachse 38 des Bremsmagneten 2 symmetrisch angeordnet.
Alternativ könnten die Mittelachsen 34, 36 der beiden Magnetspulenkörper 8a, 8b in Bezug zur vertikalen Mittelachse 38 auch in einem stumpfem Winkel angeordnet sein oder zur Schiene 1 hin divergieren. Die Spulenwicklungen 9a, 9b, welche in Fig.3 nicht explizit, aber durch ihre Bezugszahlen dargestellt sind, bestehend aus den Windungen der Wicklungsdrähte umschlingen die Magnetspulenkörper 8a, 8b in einer Richtung parallel zu den Mittelachsen 34, 36.
Der Magnetkern 6 ist im vorliegenden Fall ebenfalls symmetrisch zur vertikalen Mittelachse 38 des Bremsmagneten 2 und mehrteilig, hier bevorzugt zweiteilig ausgebildet, wobei eine Magnetkernhälfte 6a, 6b jeweils einen eine Öffnung des betreffenden Magnetspulenkörpers 8a, 8b durchragenden Schenkel 40a, 40b aufweist, wobei die Schenkel 40a, 40b in einer die vertikale Mittelachse 38 enthaltenden Ebene aneinander stoßen. An die Schenkel 40a, 40b der Magnetkernhälften 6a, 6b schließen sich zur Schiene 1 hin parallel zueinander verlaufende Wangen 42a, 42b an, an deren zur Schiene 1 weisenden Enden
Polschuhe 16a, 16b (Nord- beziehungsweise Südpol) des Bremsmagneten 2 ausgebildet sind. Zwischen den Polschuhen 16a, 16b und einem Schienenkopf
18 der Schiene 1 ist dann wie beim Stand der Technik ein Luftspalt 20 vorhanden (Fig.1). Die Polschuhe 16a, 16b bestehen bevorzugt aus einem
Reibwerkstoffmaterial, z.B. aus Stahl, Sphäroguss oder aus Sinterwerkstoffen und sind bevorzugt als separate Bauteile mit den Wangen 42a, 42b lösbar verbunden. In einem Zwischenraum zwischen dem linken und dem rechten Polschuh 16a, 16b (magnetischer Nord- beziehungsweise Südpol) kann eine den Zwischenraum ausfüllende amagnetische, verschleißfeste, stoßfeste und temperaturbeständige Zwischenleiste 21 angeordnet sein.
Bezogen auf die Längserstreckung des Bremsmagneten sind dann die Magnetkernhälften 6a, 6b jedes Gliedermagneten 6 in einem durch die vorzugsweise miteinander verbundenen Magnetspulenkörper 8a, 8b gebildeten Rahmen beweglich gehalten, um sich an die Unebenheiten der Schiene 1 anpassen zu können.
Fig.4 zeigt demgegenüber den Querschnitt eines Starrmagneten 2 als Bremsmagnet, bei welchem der Magnetkern 6 bevorzugt ebenfalls zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei starr miteinander verbundenen Magnetkernhälften 6a, 6b besteht. Der Magnetspulenkörper 8 ist hier kein separates Bauteil, sondern wird durch Flächen 8a, 8b des Magnetkerns 6, genauer durch Flächen der Magnetkernhälften 6a, 6b gebildet, auf welche die Windungen der Drahtwicklungen der beiden Magnetspulen 9a, 9b vorzugsweise direkt aufgewickelt werden. Ansonsten gilt für die Lage und Geometrie der Magnetspulen 9a, 9b und der Magnetspulenkörper 8a, 8b die Beschreibung des vorangehenden Ausführungsbeispiels.
Fig.5 zeigt den Querschnitt eines Starrmagneten 2, bei welchem der vorzugsweise einstückige Magnetkern 6 hufeisenförmig ausgebildet ist und ein Joch 28 und von diesem weg ragende, parallel zueinander verlaufende Wangen 42a, 42b beinhaltet, an deren zur Schiene 1 weisenden Enden die Polschuhe 16a, 16b (Nord- beziehungsweise Südpol) des Bremsmagneten 2 ausgebildet sind. Zwischen den Polschuhen 16a, 16b und dem Schienenkopf 18 der Schiene 1 ist dann der Luftspalt 20 vorhanden (siehe Fig.1). Die Polschuhe 16a, 16b bestehen wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel bevorzugt aus einem Reibwerkstoffmaterial, z.B. aus Stahl, Sphäroguss oder aus Sinterwerkstoffen. Wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen kann in einem Zwischenraum zwischen dem linken und dem rechten Polschuh 16a, 16b (magnetischer Nord- beziehungsweise Südpol) auch eine den Zwischenraum ausfüllende amagnetische, verschleißfeste, stoßfeste und temperaturbeständige Zwischenleiste 21 angeordnet sein.
Die Magnetspule 9 umgreift das Joch 28 mit einem Oberzug 30 und mit einem zwischen den Wangen 42a, 42b angeordneten Unterzug 32 vertikal. Dabei weist der Querschnitt der Magnetspule 9 im Oberzug 30 eine geringere Höhe h und eine größere Breite b auf als der Querschnitt im Unterzug 32, wobei die
Höhe h des Querschnitts der Magnetspule 9 parallel und die Breite b des
Querschnitts der Magnetspule 9 quer zu einer vertikalen Mittelachse 38 des Bremsmagneten 2 gemessen wird.
Zur Realisierung ist beispielsweise die Anzahl von übereinander liegenden Lagen von Spulendrahtwindungen der Magnetspule 9 im Bereich des Oberzugs 30 kleiner als im Bereich des Unterzugs 32. Insbesondere ist der Querschnitt der Magnetspule 9 im Oberzug 30 im wesentlichen rechteckförmig mit der längeren Seite senkrecht zur vertikalen Mittelachse 38 des Bremsmagneten 2 und im Unterzug 32 im wesentlichen quadratisch ausgebildet ist. Die Querschnittsflächen der Magnetspule 9 im Oberzug 30 und im Unterzug 32 sind vorzugsweise im wesentlichen gleich groß.
Gemäß einer weiteren, in Fig.6 gezeigten Ausführungsform kann auch bei einem Gliedermagnet 2 das Prinzip der asymmetrischen Spule 9 gemäß Fig.5 verwirklicht sein. In diesem Fall ist der Magnetspulenkörper 8 entsprechend ausgebildet.
Eine asymmetrische Ausbildung der Spule 9, d.h. eine unterschiedliche Breite b und Höhe h der Spule 9 im Oberzug 30 und im Unterzug 32 ergibt sich auch, wenn das Joch 28 eine in von der Schiene 1 weg weisenden Richtung gesehen konvexe, also nach oben hin gerundete oder gebogene Form aufweist. Denn dann ist die Breite b im Oberzug 32 automatisch größer als die Breite b im Unterzug 32.
Gemäß einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform können die Ausführungsformen gemäß Fig. 3 bzw. Fig.4 mit den Ausführungsform gemäß
Fig.5 bzw. Fig.6 kombiniert werden, indem der Querschnitt wenigstens einer der Magnetspulen 9a, 9b von Fig.3 bzw. Fig.4 im Oberzug 30 eine geringere Höhe h und eine größere Breite b aufweist als der Querschnitt im Unterzug 32, wobei in diesem Fall die Höhe h des Querschnitts der jeweiligen Magnetspule 9a, 9b parallel und die Breite b des Querschnitts der Magnetspule 9a, 9b quer zur jeweiligen Mittelachse 34, 36 des betreffenden Magnetspulenkörpers 8a, 8b gemessen wird.
Bezugszahlenliste
1 Schiene
2 Bremsmagneten
4 Magnetschienenbremse
6 Magnetglieder
8 Magnetspulenkörper/Magnetkreis
9 Magnetspule
10 Trennwände
12 Schraubverbindung
14 Endstück
15 Endstück
16 Polschuhe
18 Schienenkopf
20 Luftspalt
21 Zwischenleiste
22 elektr. Anschluss
24 elektr. Anschluss
26 Anschlusseinrichtung
28 Joch
30 Oberzug
32 Unterzug
34 Mittelachse
36 Mittelachse
38 Mittelachse
40 Schenkel
42 Wangen

Claims

Patentansprüche
1. Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs beinhaltend wenigstens einen Bremsmagneten (2) mit einem wenigstens eine Magnetspule (9) tragenden Magnetspulenkörper (8) sowie mit einem hufeisenförmigen Magnetkern (6) mit einem Joch (28) und mit von diesem weg ragenden Wangen (42a, 42b), an deren zu einer Fahrzeugschiene (1) weisenden Enden Polschuhe (16a, 16b) ausgebildet sind, wobei die wenigstens eine Magnetspule (9) das Joch (28) mit einem Oberzug (30) und mit einem zwischen den Wangen (42a, 42b) angeordneten Unterzug (32) vertikal umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der wenigstens einen Magnetspule (9) im Oberzug (30) eine geringere Höhe (h) und eine größere Breite (b) aufweist als der Querschnitt im Unterzug (32), wobei die Höhe (h) des Querschnitts der Magnetspule (9) parallel und die Breite (b) des Querschnitts der Magnetspule (9) quer zu einer vertikalen Mittelachse (38) des Bremsmagneten (2) gemessen wird.
2. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Magnetspule (9) im Oberzug (30) im wesentlichen rechteckförmig mit der längeren Seite senkrecht zur vertikalen Mittelachse (38) des Bremsmagneten (2) und im Unterzug (32) im wesentlichen quadratisch ausgebildet ist.
3. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von übereinander liegenden Lagen von Spulendrahtwindungen der Magnetspule (9) im Bereich des Oberzugs (30) kleiner ist als im Bereich des Unterzugs (32).
4. Magnetschienenbremsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Joch (28) eine in von der Schiene (1) weg weisenden Richtung gesehen konvexe, nach oben hin gerundete oder gebogene Form aufweist.
5. Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs beinhaltend wenigstens einen Bremsmagneten (2) mit einem wenigstens eine Magnetspule (9a, 9b) tragenden Magnetspulenkörper (8a, 8b) sowie mit wenigstens einem Magnetkern (6a, 6b), an dessen zu einer Fahrzeugschiene (1 ) weisenden Enden Polschuhe (16a, 16b) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, in Längsrichtung des Bremsmagneten (2) gesehen parallel zueinander und in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung gesehen nebeneinander angeordnete Magnetspulenkörper (8a, 8b) mit jeweils separaten Magnetspulen (9a, 9b) vorgesehen sind.
6. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Magnetspulenkörpern (8a, 8b) zugeordneten Magnetspulen (9a, 9b) separat bestromt oder in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind.
7. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Bremsmagneten (2) gesehen die Mittelachsen (34, 36) der wenigstens zwei Magnetspulenkörper (8a, 8b) in Bezug zu einer vertikalen Mittelachse (38) des Bremsmagneten (2) in einem spitzen oder stumpfem Winkel (α) oder parallel zueinander angeordnet sind.
8. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Bremsmagneten (2) gesehen die Mittelachsen (34, 36) der wenigstens zwei Magnetspulenkörper (8a, 8b) zur Fahrzeugschiene (1) hin konvergieren oder divergieren.
9. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Bremsmagneten (2) gesehen die wenigstens zwei Magnetspulenkörper (8a, 8b) in Bezug zur vertikalen Mittelachse (38) des Bremsmagneten (2) symmetrisch angeordnet sind.
10. Magnetschienenbremsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt wenigstens einer der Magnetspulen (9a, 9b) im Oberzug (30) eine geringere Höhe (h) und eine größere Breite (b) aufweist als der Querschnitt im Unterzug (32), wobei die Höhe (h) des Querschnitts der Magnetspule (9a, 9b) parallel und die Breite (b) des Querschnitts der Magnetspule (9a, 9b) quer zur Mittelachse (34, 36) des betreffenden Magnetspulenkörpers (8a, 8b) gemessen wird.
11. Magnetschienenbremsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsmagnet (2) ein Gliedermagnet ist, mit wenigstens einem Magnetspulenkörper (8a, 8b), an welchem mehrere magnetische
Magnetglieder (6a, 6b) beweglich gehalten sind.
12. Magnetschienenbremsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsmagnet (2) ein Starrmagnet ist.
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