ES2352825T3 - Dispositivo de freno magnético sobre carril con bobina de excitación asimétrica y/o con bobina de varias partes. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de freno magnético sobre carril de un vehículo ferroviario, que contiene al menos un imán de freno (2) con un cuerpo de bobina magnética (8) que lleva al menos una bobina magnética (9) así como con un núcleo magnético (6) en forma de casquillo con un yugo (28) y con paredes (42a, 42b) que sobresalen desde éste, en cuyos extremos que apuntan hacia un carril del vehículo (1) están configuradas zapatas polares (16a, 16b), en el que la al menos una bobina magnética (9) rodea verticalmente el yugo (28) con una parte superior (30) y una parte inferior (32) dispuesta entre las paredes (42a, 42b), caracterizado porque la sección transversal de la al menos una bobina magnética (9) presenta en la parte superior (30) una altura (h) más reducida y una anchura (b) mayor que la sección transversal en la parte inferior (32), de manera que la altura (h) de la sección trasversal de la bobina magnética (9) se mide paralelamente y la anchura (b) de la sección transversal de la bobina magnética (9) se mide transversalmente a un eje medio vertical (38) de imán de freno (2).

Description

Estado de la técnica [0001] La invención se refiere a un dispositivo de freno magnético sobre carril de un vehículo ferroviario, que contiene al menos un imán de freno con un cuerpo de bobina magnética que lleva al menos una bobina magnética así como con un núcleo magnético en forma de casquillo con un yugo y con paredes que sobresalen desde éste, en cuyos extremos que apuntan hacia un carril del vehículo están configuradas zapatas polares, en el que la al menos una bobina magnética rodea verticalmente el yugo con una parte superior y una parte inferior dispuesta entre las paredes, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente. [0002] Se conoce, por ejemplo, a partir de los documentos DE 101 11 685 A1 o FR 1 003 173 A un dispositivo de freno magnético de carril de este tipo. El componente principal generador de fuerza de un freno magnético de carril eléctrico es el imán de freno. En principio, es un imán eléctrico, que está constituido por una bobina magnética, que se extiende en la dirección del carril y que está soportada por el cuerpo de la bobina magnética, y por un núcleo magnético similar a una herradura, que forma el cuerpo de base o cuerpo de soporte. El núcleo magnético en forma de herradura configura unas zapatas polares en su lado dirigido hacia el carril del vehículo. La corriente continua que fluye en la bobina magnética provoca una tensión magnética, que genera en el núcleo magnético un flujo magnético, que se cortocircuita sobre la cabeza del carril, tan pronto como el imán de freno descansa con sus zapatas polares sobre el carril. De esta manera, tiene lugar una fuerza de atracción magnética entre el imán de freno y el carril. A través de la energía cinética del vehículo ferroviario móvil se atrae el freno magnético de carril sobre elementos de arrastra a lo largo del carril. De este caso, a través de la fricción de deslizamiento entre el imán de freno y el carril en combinación con la fuerza de atracción magnética se genera una fuerza de freno. A través del contacto de fricción con el carril aparece en las zapatas polares del imán de freno un desgaste de fricción, que no debe exceder una medida máxima de desgaste, puesto que de lo contrario se daña el cuerpo de la bobina magnética. [0003] En el imán magnético conocido, está presente una única bobina magnética, que rodea verticalmente el yugo del núcleo magnético con una parte superior y con una parte inferior dispuesta entre las paredes. En este caso, la sección trasversal de la bobina magnética en la zona de la parte superior y en la zona de la parte inferior es idéntica en cuanto a la geometría. [0004] En principio, de acuerdo con la estructura constructiva se pueden distinguir

5 dos tipos diferentes de imanes. [0005] En una primera forma de realización, el imán de freno es un imán rígido, con el que se atornillan dos zapatas polares, que están separadas por medio de una regleta no magnética en la dirección longitudinal. Esto sirve para la prevención de un cortocircuito magnético dentro del imán de freno. Las zapatas polares están

10 configuradas en las superficies frontales de las paredes laterales que están dirigidas hacia el carril del vehículo. Los imanes rígidos se emplean la mayoría de las veces en el tráfico de cercanías en trenes y tranvías. [0006] Además, se conocen imanes seccionales, en los que el cuerpo de la bobina magnética no presenta ningún núcleo de acero, sino solamente paredes de separación.

15 En las cámaras entre las paredes de separación estén retenidos con movilidad limitadas unos elementos magnéticos, que se alinean durante el proceso de frenado para poder seguir mejor las irregularidades en la cabeza del carril. En este caso, las zapatas polares están configuradas en las superficies frontales de los elementos magnéticos que están dirigidas hacia el carril. Los imanes seccionales se emplean por

20 norma en la zona de la vía maciza. [0007] Con respecto a las formas de realización de frenos magnéticos de carril, se remite a la publicación “Grundlagen der Bremstechnik”, páginas 92 a 97 de la Knorr-Bremse AG, Munich, 2002. [0008] La magnitud de la fuerza de frenado de un freno magnético de carril

25 depende, entre otras cosas, de la resistencia magnética del circuito magnético, es decir, de la geometría y de la permeabilidad, de la circulación del flujo magnético y del carril así como del estado de los carriles. Un factor esencial forman en este caso también las pérdidas magnéticas, que dependen en una medida decisiva de la configuración geométrica de la sección transversal del imán. Ante los antecedentes

30 de una oferta de espacio cada vez más limitada en el mecanismo de traslación de vehículos ferroviarios, especialmente en dirección vertical, se requiere, además, una altura de construcción reducida. Cometido de la invención [0009] El cometido de la invención es, por lo tanto, desarrollar un dispositivo de

35 freno magnético de carril del tipo mencionado al principio, de tal forma que presenta una altura de construcción más reducida junto con una fuerza magnética al mismo tiempo alta. Publicación de la invención [0010] Por una bobina magnética debe entenderse a continuación el arrollamiento de

5 bobina, que está constituido por las espiras de los alambres de arrollamiento, como están arrollados sobre el cuerpo de bobina magnética. Este arrollamiento de bobina arrollado sobre el cuerpo de bobina magnética o bobina magnética posee, visto en un plano perpendicularmente a la extensión longitudinal del imán de freno (paralelamente al carril), una sección transversal determinada, que depende, además

10 del número de las espiras, de la densidad de arrollamiento y del diámetro del alambre, también de la geometría del cuerpo de bobina magnética, es decir, del espacio disponible para el arrollamiento de la bobina. En este caso, la invención distingue, de acuerdo con un primer aspecto, entre una parte superior de la bobina magnética, que se encuentra con relación al carril por encima de un yugo, y una parte

15 inferior, que está dispuesta debajo del yugo. [0011] Por la dirección longitudinal del imán de freno debe entenderse la extensión del imán rígido o del imán seccional paralelamente al carril del vehículo. [0012] De acuerdo con la invención, la sección trasversal de la al menos una bobina magnética presenta en la parte superior una altura más reducida y una anchura mayor

20 que la sección transversal en la parte inferior, de manera que la altura de la sección transversal de la bobina magnética se mide paralelamente y la anchura de la sección transversal de la bobina magnética se mide transversalmente a un eje medio vertical del imán de freno. En la zona de la parte superior de la bobina magnética, una realización de la sección transversal más ancha con respecto al estado de la técnica

25 no es perturbadora. En cambio, entonces con un número dado de espiras del arrollamiento de bobina magnética, se reduce la altura de la sección transversal en la zona de la parte superior, lo que conduce de manera ventajosa, frente al estado de la técnica, a una reducción de la altura de construcción del imán de freno, en cambio, con la misma fuerza magnética. En la zona de la parte inferior, en cambio, se puede

30 permitir una altura mayor de la sección transversal de la bobina magnética, sin que ello implique inconvenientes de la altura de construcción del imán de freno, porque allí las paredes o bien las zapatas polares del núcleo magnético no se pueden acortar de forma discrecional en virtud de una altura mínima de desgaste requerida. En lugar de un imán de freno de estructura relativamente alta para la consecución de una

35 fuerza de frenado predeterminada, éste se puede construir ahora más reducido de

acuerdo con la invención. [0013] En general, debido a la altura de construcción más reducida del imán de freno resultan pérdidas más reducidas en el circuito magnético, una necesidad de potencia más reducida así como una masa más reducida.

5 [0014] A través de las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes, son posibles desarrollos ventajosos y mejoras de la invención indicada en la reivindicación 1. [0015] Para la realización de la invención, por ejemplo, el número de las capas superpuestas de espiras de alambre de la bobina magnética en la zona de la parte

10 superior es menor que en la zona de la parte inferior. [0016] De acuerdo con un desarrollo, la sección trasversal de la bobina magnética en la parte superior está configurada esencialmente rectangular con el lado más largo perpendicularmente al eje medio vertical del imán de freno y en la parte inferior está configurada esencialmente cuadrada. Las áreas de la sección transversal de la bobina

15 magnética en la parte superior y en la parte inferior son con preferencia esencialmente de la misma magnitud. [0017] Además, el imán de freno puede ser un imán seccional, con al menos un cuerpo de bobina magnética, en el que están mantenidos móviles varios elementos de imán magnéticos o, en cambio, también un imán rígido.

20 Dibujos [0018] A continuación se representa a modo de ejemplo la invención con la ayuda del dibujo. En el dibujo:

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de un freno magnético de carril de acuerdo con el estado de la técnica. 25 La figura 2 muestra una vista lateral de un imán de freno de la figura 1 configurado como imán seccional. La figura 3 muestra una representación de la sección transversal de un elemento magnético de un imán seccional. La figura 4 muestra una representación de la sección transversal de un imán 30 rígido. La figura 5 muestra una representación de la sección transversal de un imán rígido de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención. La figura 6 muestra una representación de la sección transversal de un imán seccional de acuerdo con otra forma de realización de la invención. 35 Descripción de los ejemplos de realización

[0019] En la descripción siguiente de los ejemplos de realización, los componentes y grupos de construcción iguales o equivalentes están identificados con los mismos signos de referencia. [0020] Para poder adaptarse mejor a las irregularidades de un carril 11, en un imán

5 de freno 2, mostrado en las figuras 1 y 2 de un freno magnético de carril 4 del estado [0021] de la técnica, en lugar de un único imán rígido está presente una pluralidad de elementos magnéticos 6, que están retenidos con movilidad limitada en un cuerpo de bobina magnética 8 que se extiende en la dirección longitudinal del carril 1. Esto se soluciona con preferencia porque los elementos magnéticos 6 están suspendidos

10 de forma basculante o bien articulada en una medida limitada simétricamente a un plano medio vertical en las superficies laterales del cuerpo de bobina magnética 8 dirigidas hacia fuera en cámaras formadas entre paredes de separación 10. La transmisión de las fuerzas de frenado sobre el cuerpo de la bobina magnética 8 se realiza entonces a través de las paredes de separación 10 y las piezas extremas 14,

15 15, que están conectadas rígidamente con el cuerpo de la bobina magnética 8 y que proporcionan al imán de freno 2 una buena guía a través de desvíos y uniones de carriles. El cuerpo de la bobina magnética 8, que contiene una bobina magnética 9 no visible desde el exterior, lleva por consiguiente los elementos magnéticos 6, que forman un núcleo magnético del imán de freno 2.

20 [0022] Para alimentar la bobina magnética 9 con tensión eléctrica, está presente una instalación de conexión 26 que presenta al menos dos conexiones eléctricas 22, 24 para el polo positivo y el polo negativo, respectivamente, de una fuente de tensión, cuya instalación eléctrica está dispuesta aproximadamente en el centro, por ejemplo, en la zona superior de una superficie lateral del cuerpo de la bobina magnética 8, con

25 respecto a su extensión longitudinal. Las conexiones eléctricas 22, 24 apuntan con preferencia separadas una de la otra y se extienden en la dirección longitudinal del cuerpo de la bobina magnética 8. [0023] La descripción precedente del estado de la técnica se realiza con la finalidad de explicar la estructura de principio de un freno magnético de carril 4. En oposición

30 a las figuras 1 y 2, que muestran un freno magnético de carril 4 con un solo cuerpo de bobina magnética 8 y una sola bobina magnética 9, en la figura 3 se representa una sección transversal de un imán de freno 2 como imán seccional, en el que están previstos al menos dos cuerpos de bobina magnética 8a, 8b dispuestos paralelos entre sí, vistos en la dirección longitudinal de del imán de freno 2 y dispuestos uno junto al

35 otro en un plano perpendicularmente a la dirección longitudinal, con bobinas magnéticas 9a, 9b separadas, respectivamente. Las bobinas magnéticas 9a, 9b arrolladas sobre los cuerpos de las bobinas magnéticas 8a, 8b se pueden conectar por separado, pueden estar conectadas en serie o paralelas entre sí, es decir, que la bobina magnética 9a asociada a uno de los cuerpos de bobina magnética 8a está separada

5 con respecto a la bobina magnética 9b asociada al otro cuerpo de bobina magnética 8b, conectada en serie o conectada en paralelo. [0024] En el plano de la sección transversal representado en la figura 3, perpendicularmente a la dirección longitudinal del imán de freno 2 o a la dirección longitudinal de los carriles, los ejes medios 34, 36 de los dos cuerpos de las bobinas

10 magnéticas 8a, 8b están dispuestos en un ángulo agudo α con respecto a un eje medio vertical 38 del imán de freno 2 y convergen hacia el carril 1, es decir, hacia abajo. Además, los dos cuerpos de las bobinas magnéticas 8a, 8b están dispuestos simétricamente con respecto al eje medio vertical 38 del imán de freno 2. [0025] De manera alternativa, los ejes medio 34, 36 de los dos cuerpos de las

15 bobinas magnéticas 8a, 8b pueden estar dispuestos también en un ángulo obtuso con respecto al eje medio vertical 38 o divergen hacia el carril 1. Las espiras de las bobinas 9a, 9b, que no se representan de forma explícita en la figura 3, pero que se representan a través de sus números de referencia, que están constituidas por las espiras de los alambres de arrollamiento, envuelven los cuerpos de las bobinas

20 magnéticas 8a, 8b en una dirección paralelamente a los ejes medios 34, 36. [0026] El núcleo magnético 6 está configurado en el presente caso igualmente simétrico al eje medio vertical 38 del imán de freno 2 y de varias partes, aquí con preferencia de dos partes, de manera que una mitad del núcleo magnético 6a, 6b presenta, respectivamente, un brazo 40a, 40b que atraviesa un orificio del cuerpo

25 respectivo de la bobina magnética 8a, 8b, de manera que los brazos 40a, 40b se unen entre si en un plano que contiene el eje medio vertical 38. En los brazos 40a, 40b de las mitades del núcleo magnético 6a, 6b se conectan unas paredes 42a, 42b que se extienden paralelas entre sí hacia el carril 1, en cuyos extremos dirigidos hacia el carril 1 están configuradas unas zapatas polares 16a, 16b (polo norte y polo sur,

30 respectivamente) del imán de freno 2. Entre las zapatas polares 16a, 16b y una cabeza de carril 18 del carril 1 está presente entonces un intersticio de aire 20 como en el estado de la técnica (figura 1). Las zapatas polares 16a, 16b están constituidas con preferencia por un material de fricción, por ejemplo de acero, hierro fundido o por materiales sinterizados y están unidas de forma desprendible entre sí con

35 preferencia como componentes separados con las paredes 42a, 42b. En un espacio intermedio entre la zapata polar izquierda y la derecha 16a, 16b (polo magnético norte y polo magnético sur, respectivamente) se puede disponer una regleta intermedia 21 no magnética, resistente al desgaste, resistente al impacto y resistente a la temperatura que rellena el espacio intermedio.

5 [0027] Con respecto a la extensión longitudinal del imán de freno, las mitades del núcleo magnético 6a, 6b de cada imán seccional 6 están mantenidas entonces móviles en un bastidor formado por los cuerpos de las bobinas magnéticas 8a, 8b unidas con preferencia entre sí, para poder adaptarse a las irregularidades del carril 1. [0028] En cambio, la figura 4 muestra la sección transversal de un imán rígido 2

10 como imán de freno, en el que el núcleo magnético 6 está configurado con preferencia igualmente de dos partes y está constituido por dos seminúcleos magnéticos 6a, 6b conectados rígidamente entre sí. El cuerpo de la bobina magnética 8 no es aquí un componente separado, sino que se forma por superficies 8a, 8b del núcleo magnético 6, dicho más exactamente por superficie de los seminúcleos

15 magnéticos 6a, 6b, sobre las que se arrollan con preferencia directamente las espiras de alambre de las dos bobinas magnéticas 9a, 9b. Por lo demás, para la posición y geometría de las bobinas magnéticas 9a, 9b y de los cuerpos de las bobinas magnéticas 8a, 8b se aplica la descripción del ejemplo de realización indicado anteriormente.

20 [0029] La figura 5 muestra la sección transversal de un imán rígido 2, en el que el núcleo magnético 6 con preferencia de una sola pieza está configurado en forma de casquillo y contiene un yugo 28 y paredes 42a, 42b que sobresalen desde aquél y que se extienden paralelas entre sí, en cuyos extremos que apuntan hacia el carril 1 están configuradas las zapatas polares 16a, 17b (polo norte y polo sur, respectivamente)

25 del imán de freno 2. Entre las zapatas polares 16a, 16b y la cabeza de carril 18 del carril 1 está presente entonces el intersticio de aire 20 (ver la figura 1). Las zapatas polares 16a, 16b están constituidas, como en el ejemplo de realización precedente, con preferencia de un material de fricción, por ejemplo de acero, de hierro fundido o de materiales sinterizados. Como en los ejemplos de realización anteriores, en un

30 espacio intermedio entre la zapata polar izquierda y la zapata polar derecha 16a, 16b (polo norte y polo sur magnéticos, respectivamente) puede estar dispuesta también una regleta intermedia 21 no magnética, resistente al desgaste, resistente al impacto y resistente a la temperatura que rellena el espacio intermedio. [0030] La bobina magnética 9 rodea el yugo 28 verticalmente con una parte superior

35 30 y con una parte inferior 32 dispuesta entre las paredes 42a, 42b. En este caso, la sección transversal de la bobina magnética 9 presenta en la parte superior 30 una altura h más reducida y una anchura b mayor que la sección transversal en la parte inferior 32, de manera que la altura h de la sección trasversal de la bobinas magnética 9 se mide paralela y la anchura b de la sección transversal de la bobina magnética 9

5 se mide transversalmente a un eje medio vertical 38 del imán de freno 2. [0031] Para la realización, por ejemplo, el número de capas superpuestas de espiras de alambre de la bobina magnética 9 en la zona de la parte superior 30 es menor que en la zona de la parte inferior 32. En particular, la sección transversal de la bobina magnética 9 en la parte superior 30 está configurada esencialmente rectangular con el

10 lado más largo perpendicularmente al eje medio vertical 38 del imán de freno 2 y en la parte inferior 32 está configurada esencialmente cuadrada. Las áreas de la sección transversal de la bobina magnética 9 en la parte superior 30 y en la parte inferior 32 son con preferencia esencialmente de la misma magnitud. [0032] De acuerdo con otra forma de realización mostrada en la figura 6, también en

15 el caso de un imán seccional 2, se puede aplicar el principio de la bobina asimétrica 9 según la figura 5. En este caso, el cuerpo de la bobina magnética 8 está configurado de forma correspondiente. [0033] También se obtiene una configuración asimétrica de la bobina 9, es decir, una anchura b y una altura h diferentes de la bobina 9 en la parte superior 30 y en la

20 parte inferior 32 cuando el yugo 28 presenta una forma convexa, vista en la dirección que apunta hacia fuera del carril, es decir, redondeada o doblada hacia arriba. Puesto que entonces la anchura b en la parte superior 32 es automáticamente mayor que la anchura b en la parte inferior 32. [0034] De acuerdo con otra forma de realización no representada aquí, las formas de

25 realización según las figuras 3 y 4 se pueden combinar con la forma de realización según las figuras 5 y 6, presentando la sección transversal de al menos una de las bobinas magnéticas 9a, 9b de las figuras 3 y 4 en la parte superior 30 una altura h más reducida y una anchura b mayor que la sección transversal en la parte inferior 32, siendo medida en este caso la altura h de la sección transversal de la bobina

30 magnética 9a, 9b respectiva paralelamente y siendo medida la anchura b de la sección transversal de la bobina magnética 9a, 9b transversalmente al eje medio 34, 36 respectivo del cuerpo de bobina magnética 8a, 8b respectivo.

Lista de signos de referencia [0035]

35 1 Carril 2

Imanes de freno

4

Freno magnético de carril

6

Elementos magnéticos

8

Cuerpo de bobina magnética / circuito magnético

5

9 Bobina magnética

10

Paredes de separación

12

Unión atornillada

14

Pieza extrema

15

Pieza extrema

10

16 Zapatas polares

18

Cabeza de carril

20

Intersticio de aire

21

Regleta intermedia

22

Conexión eléctrica

15

24 Conexión eléctrica

26

Instalación de conexión

28

Yugo

30

Parte superior

32

Parte inferior

20

34 Eje medio

36

Eje medio

38

Eje medio

40

Brazo

42

Paredes

5

10

15

20

25

30




-10

Claims (6)

1.- Dispositivo de freno magnético sobre carril de un vehículo ferroviario, que contiene al menos un imán de freno (2) con un cuerpo de bobina magnética (8) que lleva al menos una bobina magnética (9) así como con un núcleo magnético (6) en forma de casquillo con un yugo (28) y con paredes (42a, 42b) que sobresalen desde éste, en cuyos extremos que apuntan hacia un carril del vehículo (1) están configuradas zapatas polares (16a, 16b), en el que la al menos una bobina magnética

(9)

rodea verticalmente el yugo (28) con una parte superior (30) y una parte inferior

(32)

dispuesta entre las paredes (42a, 42b), caracterizado porque la sección transversal de la al menos una bobina magnética (9) presenta en la parte superior (30) una altura (h) más reducida y una anchura (b) mayor que la sección transversal en la parte inferior (32), de manera que la altura (h) de la sección trasversal de la bobina magnética (9) se mide paralelamente y la anchura (b) de la sección transversal de la bobina magnética (9) se mide transversalmente a un eje medio vertical (38) de imán de freno (2).

2.-Dispositivo de freno magnético sobre carril de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección superior de la bobina magnética (9) en la parte superior (30) está configurada esencialmente rectangular con el lado más largo perpendicularmente al eje medio vertical (38) del imán de freno (2) y en la parte inferior (32) está configurada esencialmente cuadrada.

3.-Dispositivo de freno magnético sobre carril de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el número de capas superpuestas de espiras magnéticas de alambre de la bobina magnética (9) en la zona de la parte superior (30) es menor que en la zona de la parte inferior (32).

4.-Dispositivo de freno magnético sobre carril de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el yugo (28) presenta una forma convexa, redondeada o doblada hacia arriba, vista en la dirección que apunta hacia fuera del carril (1).

5.-Dispositivo de freno magnético sobre carril de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el imán de freno (2) es un imán de seccional, con al menos un cuerpo de bobina magnética (8a, 8b), en el que están retenidos móviles varios elementos magnéticos (6a, 6b) magnetizados.

6.-Dispositivo de freno magnético sobre carril de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el imán de freno (2) es un imán rígido.