KR101734832B1 - 철도차량 제동장치 - Google Patents

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KR101734832B1
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이장무
박현준
김길동
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한국철도기술연구원
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    • B61—RAILWAYS
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    • B61H11/00—Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
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Abstract

철도차량의 차대의 구동축에 형성되어 상기 철도차량을 제동시키는 철도차량 제동장치에 있어서, 상기 철도차량 제동장치는 로터, 와전류 스테이터, 외측커버를 포함한다. 상기 로터는 상기 구동축의 일부와 결합하고, 상기 와전류 스테이터는 상기 로터와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되며, 상기 외측커버는 상기 와전류 스테이터를 커버하며, 상기 와전류 스테이터는 와전류를 유도하거나 상기 로터와 유도전동기를 형성한다.

Description

철도차량 제동장치{BRAKE DEVICE FOR TRAIN}
본 발명은 철도차량 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 스테이터로 와전류제동과 전기제동이 가능한 철도차량 제동장치에 관한 것이다.
종래의 철도차량의 제동방식은 기계제동방식으로써 철도차량의 차륜의 레일과 접하는 답면에 마찰재를 눌러 제동하는 답면제동방식과 차륜과는 별도의 마찰원판을 차륜, 차축, 추진축 등에 고정하고 마찰재로 압착하여 제동하는 디스크제동방식으로 사용되지만 마찰에 의해 답면이 마모되어 차륜의 수명이 짧아지고 접촉부분에 온도가 올라가는 결점이 있다.
이러한 한계를 극복하기 위한 제동방식으로 최근 고속철도에는 마찰하는 면적을 줄이면서 제동력을 얻기 위해 종래의 답면제동방식이나 디스크제동방식과 같은 마찰제동방식을 벗어나 회생제동과 와전류 레일방식 제동이 사용되고 있으며 고속에서의 제동력이 좋은 반면 저속에서의 제동력은 거의 없는 단점이 있다.
이와 관련하여 한국특허등록 제10-0602853호는 궤도 차량에 장착된 와전류를 제어 및 조정하는 발명을 개시하고 있고, 한국특허등록 제10-0485978호는 브레이크 거더의 선단부를 안내하는 하우징을 구비하는 보기의 와전류 브레이크의 마모를 최소화 하기 위한 발명을 개시하고 있으나, 상기 개시된 발명들의 경우, 와전류 브레이크의 제어 및 유지를 용이하게 하지만 앞서 기술한 문제를 해결하기 어렵다. 따라서, 고속에서는 와전류 제동방식을 사용하고 저속에서는 별도의 제동방식을 사용하여 고속뿐만아니라 저속에서도 제동력을 증가시키는 발명의 필요성이 증가하고 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 하나의 스테이터를 사용하여 와전류 제동과 전기제동이 가능한 철도차량 제동장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 상기 철도차량 제동장치는 로터, 와전류 스테이터, 외측커버를 포함한다. 상기 로터는 상기 구동축의 일부와 결합하고, 상기 와전류 스테이터는 상기 로터와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되며, 상기 외측커버는 상기 와전류 스테이터를 커버하며, 상기 와전류 스테이터는 와전류를 유도하거나 상기 로터와 유도전동기를 형성한다.
일 실시예에서, 상기 철도차량이 소정의 속도 이상으로 주행하는 경우 상기 와전류 스테이터를 제어하여 와전류를 발생시켜 상기 철도차량을 감속시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 철도차량이 소정의 속도 이하로 주행하는 경우 상기 로터와 유도전동기를 형성하도록 하여 전동기 제어를 통해 상기 철도차량을 감속 또는 정지시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 와전류 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되어 상기 와전류 스테이터를 지지하는 내측 커버를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 와전류 스테이터는 스테이터 코어 및 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 상기 내측커버에서 상기 외측커버를 향해 연장되고, 상기 코일은 상기 스테이터 코어를 둘러쌀 수 있다.
일 실시예에서, 상기 외측커버는 플레이트 및 핀을 포함하고, 상기 플레이트는 상기 와전류 스테이터와 마주하고 상기 와전류가 발생하며, 상기 핀은 상기 플레이트의 가장자리를 따라 외부로 연장되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핀은 상기 플레이트 상에 복수개가 형성되고, 복수의 상기 핀들 사이에 공기가 이동하는 냉각통로가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 외측커버는 복수의 상기 핀들을 수직으로 관통하여 형성되는 파이프를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동축과 상기 로터 사이에 상기 구동축을 커버하는 구동축커버가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동축커버의 외면은 상기 로터와 결합하고, 상기 로터와 상기 내측커버는 소정의 거리를 두고 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 철도차량 제동장치는 제어부를 통해 제동신호가 수신되는 경우 한 개의 와전류 스테이터를 통해 철도차량의 속도에 따라 와전류 제동과 유도 전동기 제동을 동시에 구현할 수 있어, 소형화가 가능하고 상기 철도차량에 설치하는데 있어 장점이 있다.
또한, 와전류 스테이터와 외측커버 사이에 와전류가 생성되는 경우 플레이트에서 발생하는 열을 핀과 파이프를 통해 외부로 발산시킬 수 있고, 냉각통로를 통해 핀과 파이프의 온도를 냉각시킬 수 있어 별도의 냉각팬의 설치가 필요없이 구동축의 구동만으로 와전류에 의해 발생한 열을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 구동회로는 철도차량이 고속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 와전류 제동기를 통해 직류전압을 와전류 스테이터의 와전류 발생을 위한 전압으로 변환시킬 수 있고, 철도차량이 저속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 와전류 제동기를 통해 직류전압을 와전류 스테이터와 제1 로터간 유도 전동기 형성을 위한 교류전압으로 변환시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철도차량 제동장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1의 철도차량 제동장치가 차대에 결합하는 상태의 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 제어부의 구동회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 철도차량 제동장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 철도차량 제동장치의 구동회로를 나타내는 회로도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 철도차량 제동장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철도차량 제동장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 1의 철도차량 제동장치가 차대에 결합하는 상태의 예를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4들을 참조하면, 본 실시예에 의한 철도차량 제동장치(100)는 외측커버(110), 와전류 스테이터(120), 내측커버(130), 제1 로터(140), 제1 구동축커버(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
상기 철도차량 제동장치(100)는 철도차량이 소정의 속도 이하인 저속으로 주행할 경우, 상기 제어부(160)의 제어를 통해 상기 와전류 스테이터(120)가 상기 제1 로터(140)와의 조합으로 유도 전동기를 형성하여 전동기 제어에 의한 상기 철도차량을 감속 또는 정지시키고, 상기 철도차량이 소정의 속도 이상인 고속으로 주행할 경우, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 외측커버(110) 간에 발생하는 와전류를 통해 고속으로 주행하는 상기 철도차량을 효과적으로 감속시킬 수 있다.
상기 외측커버(110)는 와전류가 흐를 수 있도록 철과 구리와 같은 도전성의 금속 재질로 형성될 수 있고, 상기 와전류 스테이터(120)는 권선 코일로 형성되거나 영구 자석형으로 형성될 수 있다.
상기 구동축(200)의 외면에는 상기 제1 구동축커버(150)가 형성되어 상기 구동축(200)과 결합하고, 상기 제1 구동축커버(150)의 외면은 상기 제1 로터(140)가 형성되어 상기 제1 구동축커버(150)와 결합한다.
따라서, 상기 철도차량이 이동하고 상기 구동축(200)이 회전하면 상기 제1 구동축커버(150) 및 상기 제1 로터(140)는 상기 구동축(200)과 함께 회전하게 되고, 상기 제1 구동축커버(150)는 상기 구동축(200)과 상기 제1 로터(140) 사이에 형성되어 충격을 완충시키고, 상기 제1 로터(140)는 상기 와전류 스테이터(120) 사이에 형성되는 상기 전동기 제어를 통해 상기 구동축(200)의 회전방향과 반대 방향으로 발생하는 감속을 위한 회전저항력을 효과적으로 상기 구동축(200)에 전달할 수 있다.
한편, 상기 외측커버(110)를 따라 형성되는 상기 와전류 스테이터(120)의 개수는 상기 구동축(200) 또는 상기 철도차량의 크기에 따라서 변경될 수 있다.
도 2 및 도 3들을 참조하면, 상기 외측커버(110)는 플레이트(111), 핀(112) 및 파이프(113)를 포함하고, 상기 와전류 스테이터(120)는 스테이터 코어(121) 및 코일(122)을 포함한다.
상기 와전류 스테이터(120)를 구동시키면 상기 와전류 스테이터(120)와 마주하는 상기 외측커버(110)에는 와전류가 형성되고, 와전류에 의해 열이 발생하게 된다.
상기 플레이트(111)는 상기 와전류 스테이터(120)와 직접 마주하는 도전성의 금속 플레이트로써 와전류가 생성되기 때문에 열이 발생하고, 발생하는 열로인해 상기 와전류 스테이터(120)의 구동 및 상기 철도차량의 제동력을 저감시킬 수 있다.
따라서, 상기 플레이트(111)에 발생하는 열을 효과적으로 발산시키기 위해 상기 플레이트(111)의 외면에 얇고 날카로운 상기 핀(112)이 상부로 연장되어 형성된다.
상기 핀(112)은 상기 플레이트(111)의 가장자리를 따라 얇은 플레이트 형식으로 확장되어 형성되고 복수개가 상기 플레이트(111) 상에 서로 소정의 간격을 두고 이격되어 형성되어, 상기 플레이트(111)의 외면을 커버하게 된다.
그리고, 복수의 상기 핀(112)들을 관통하며 형성되는 상기 파이프(113)가 형성되어 상기 플레이트(111)에서 발생한 열이 상기 핀(112)을 따라 상부로 이동하면, 다시 상기 파이프(113)로 상기 열이 전달되어 효과적으로 상기 열이 외부로 발산하게 된다.
또한, 복수의 상기 핀(112)들 사이에는 냉각통로(114)가 형성되어 상기 구동축(200)의 회전과 상기 철도차량의 이동으로 발생하는 바람이 상기 냉각통로(114)를 통해 상기 핀(112)과 상기 파이프(113)를 동시에 냉각시키므로 별도의 팬의 설치가 필요없이 상기 와전류 스테이터(120)에서 발생하는 열을 감소시키는 장점이 있다.
상기 스테이터 코어(121)는 상기 내측커버(130)에서 상기 외측커버(110)를 향해 연장되어 형성되고, 상기 코일(122)은 상기 스테이터 코어(121)의 측면을 감싸게 된다.
복수의 상기 스테이터 코어(121)들은 서로 인접하게 배치되어 원을 형성하고, 상기 스테이터 코어(121)의 하부에는 상기 내측커버(130)가 결합되어 복수개의 상기 스테이터 코어(121)들을 지지하고, 복수의 상기 스테이터 코어(121)들의 상부에는 상기 외측커버(110)가 소정의 간격으로 이격되어 배치된다.
상기 구동축(200)이 회전하면 상기 제1 구동축커버(150)와 상기 제1 로터(140) 및 상기 외측커버(110)는 동시에 동일한 방향으로 회전하고, 상기 와전류 스테이터(120)는 정지된 상태에서 상기 철도차량이 소정의 속도 이상인 고속으로 주행하는 경우 와전류를 발생시키면 상기 외측커버(110)에 발생된 와전류를 통해 고속으로 주행하는 상기 철도차량의 속도를 효과적으로 감속시킬 수 있다.
이 경우, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 구동축커버(150)와 상기 제1 로터(140) 및 상기 외측커버(110)는 동일방향의 회전을 위해, 서로 연결된 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 와전류를 통해 상기 철도차량의 속도가 소정의 속도 이하로 감소하였을 경우, 상기 제1 로터(140)와 상기 와전류 스테이터(120) 간에 유도 전동기를 형성하여 상기 구동축(200)이 회전하는 방향의 반대방향으로 상기 제1 로터(140)의 회전을 유도하여 상기 철도차량의 주행을 감속시키거나 중지시킬 수 있다.
상기 제1 로터(140)는 상기 내측커버(130)의 하부에 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되고, 상기 제1 로터(140)의 하부에는 상기 제1 구동축커버(150)가 배치되고, 상기 제1 구동축커버(150)의 하부에는 상기 구동축(200)이 배치된다.
그리고, 상기 구동축(200)이 회전하여 상기 철도차량이 이동하면, 상기 외측커버(110), 상기 제1 로터(140) 및 상기 제1 구동축커버(150)가 동시에 회전하고, 상기 와전류 스테이터(120)가 상기 외측커버(110)에 와전류를 발생시키는 경우 상기 철도차량의 속도는 감소하고, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 제1 로터(140) 사이에 유도 전동기를 형성하면 상기 제1 로터(140)에서 발생하는 회전저항력으로 상기 구동축(200)의 회전속도가 감소하면서 상기 철도차량의 속도가 감소하거나 상기 철도차량이 정지하게 된다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 외측커버(110)가 결합배치되고, 상기 내측커버(130)는 상기 와전류 스테이터(120)와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다.
따라서, 상기 철도차량 제동장치(100)는 상기 제어부(160)를 통해 제동신호가 수신되는 경우 한 개의 상기 와전류 스테이터(120)로 철도차량의 속도에 따라 와전류 제동과 유도 전동기 제동을 동시에 구현할 수 있어, 소형화가 가능하고 상기 철도차량에 설치하는데 있어 장점이 있다.
또한, 상기 플레이트(111)에서 발생하는 열을 상기 핀(112)과 상기 파이프(113)를 통해 외부로 발산시킬 수 있고, 상기 냉각통로(114)를 통해 상기 핀(112)과 상기 파이프(113)의 온도를 냉각시킬 수 있어 와전류에 의한 열을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4를 참조하면, 상기 철도차량의 차대(170)는 구동축(200) 및 차륜(300)을 포함한다.
상기 차대(170)는 상기 철도차량의 하부에 형성되고, 상기 철도차량의 엔진의 출력을 전달받아 상기 구동축(200)이 회전하면 상기 차륜(300)이 회전하면서 레일상에서 상기 철도차량이 이동하게 된다.
상기 철도차량 제동장치(100)는 상기 구동축(200)을 둘러싸며 형성되고, 상기 제어부(160)는 상기 철도차량의 차체 또는 상기 차대(170)의 내부에 형성되어 상기 철도차량의 속도를 판단하여 상기 철도차량 제동장치(100)로 와전류제동신호 또는 유도전동기제동신호를 송신하게 된다.
상기 차대(170)에 형성되는 상기 철도차량 제동장치(100)는 상기 철도차량의 속도나 구조에 따라서 배치되는 숫자는 변경될 수 있고, 상기 철도차량 제동장치(100)는 상기 구동축(200)이 아닌 상기 차륜(300)을 둘러싸며 배치될 수 있다.
상기 구동축(200)의 회전으로 상기 차륜(300)이 회전하면 상기 차대(170)는 이동하게 되고, 이동하면서 발생하는 바람이 상기 철도차량 제동장치(100)의 외부에 형성되는 상기 외측커버(110)를 냉각시켜 상기 플레이트(111)에 발생하는 열을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 5는 도 1의 제어부의 구동회로를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 상기 구동회로(400)는 A상(410), 제1 스위칭소자(411), 제2 스위칭소자(412), B상(420), 제3 스위칭소자(421), 제4 스위칭소자(422), C상(430), 제5 스위칭소자(431), 제6 스위칭소자(432), 와전류 제동기(440) 및 제어기(450)를 포함한다.
상기 구동회로(400)는 직류전압을 교류전압으로 가변하여 상기 와전류 제동기(440)에 공급하고 상기 와전류 제동기(440)는 상기 와전류 스테이터(120)를 제어하여 상기 와전류 스테이터(120)가 와전류를 발생시키도록 하여 상기 플레이트(111)에 와전류를 발생시킬 수 있고, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 제1 로터(140)간에 유도 전동기를 형성시킬 수 있다.
상기 제1 스위칭소자(411), 상기 제3 스위칭소자(421) 및 상기 제5 스위칭소자(431)는 상위 스위칭소자들로써 각각이 상기 A상, B상 및 C상들(410, 420, 430) 각각에 위치하고 있고, 상기 제2 스위칭소자(412), 제4 스위칭소자(422) 및 상기 제6 스위칭소자(432)는 하위 스위칭소자들로써 각각이 상기 A상, B상 및 C상들(410, 420, 430) 각각에 위치하고 있으며, 상기 상위 스위칭소자들과 하위 스위칭소자들은 각각 상부 및 하부에 형성되어 직렬 연결된다.
그리고, 상기 제1 내지 제6 스위칭소자들(411, 412, 421, 422, 431, 432)은 상기 철도차량에서 상기 직류전압을 입력받아 이를 유도 전동기를 위한 교류전압으로 변환하거나 상기 외측커버(110)에 와전류가 생성되기 위한 전압으로 변환시킬 수 있다.
따라서, 상기 구동회로(400)는 상기 철도차량이 고속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 상기 와전류 제동기(440)를 통해 상기 직류전압을 상기 와전류 스테이터(120)의 와전류 발생을 위한 전압으로 변환시킬 수 있고, 상기 철도차량이 저속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 상기 와전류 제동기(440)를 통해 상기 직류전압을 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 제1 로터(140)간 유도 전동기 형성을 위한 교류전압으로 변환시킬 수 있다.
상기 와전류 제동기(440)는 상기 철도차량의 속도에 따라서 수신되는 와전류제동신호 또는 유도전동기제동신호에 따라서 상기 A상(410), B상(420) 및 C상(430)을 제어하는 상기 제어기(450)를 제어하여 상기 직류전압을 입력받아 이를 유도 전동기를 위한 교류전압으로 변환하거나 상기 외측커버(110)에 와전류가 생성되기 위한 전압으로 변환시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 철도차량 제동장치를 나타내는 사시도이다.
본 실시예에 의한 철도차량 제동장치(400)는 제2 로터(180) 및 제2 구동축커버(190)를 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 상기 철도차량 제동장치(100)와 동일하므로 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 6을 참조하면, 상기 철도차량 제동장치(400)는 제2 로터(180) 및 제2 구동축커버(190)를 포함한다.
상기 철도차량 제동장치(400)는 상기 구동축(200)이 제1 방향으로 회전하면서 상기 철도차량이 주행하는 경우, 상기 제2 로터(180)와 상기 제2 구동축커버(190) 사이의 접촉면을 요철구조로 결합시켜 접촉면을 늘려주게 된다.
상기 제2 로터(180)와 상기 제2 구동축커버(190)의 접촉면을 늘려주면, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 제2 로터(180)간에 유도 전동기가 형성되는 경우, 상기 제2 로터(180)가 제1 방향으로 회전하면서 상기 구동축(200)의 회전력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 제2 로터(180)와 상기 제2 구동축커버(190)가 접촉하는 접촉면에 형성되는 상기 요철구조의 형태는 다양하게 변형될 수 있고, 상기 철도차량의 상기 차대(170)의 종류 및 내부공간의 크기에 따라서, 상기 제2 로터(180)와 상기 구동축(200)이 직접 접촉하도록 상기 제2 구동축커버(190)를 제외시킬 수 있다.
이 경우, 상기 제2 로터(180)와 상기 구동축(200)이 접촉하는 접촉면은 상기 요철구조로 형성될 수 있고, 상기 제2 구동축커버(190)가 제외되면서 줄어든 부피만큼 상기 철도차량 제동장치(400)는 다양한 형태의 차대에 결합될 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 철도차량 제동장치의 구동회로를 나타내는 회로도이다.
본 실시예에 의한 철도차량 제동장치(700)는 구동회로(500)를 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 상기 철도차량 제동장치(100)와 동일하므로 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 7을 참조하면, 상기 구동회로(500)는 변환스위치(510)를 더 포함한다.
상기 변환스위치(510)는 상기 와전류 제동기(440)에 연결되어 상기 구동회로(400)에 상기 철도차량이 소정 속도 이상의 고속으로 주행하는 동안에는 스위치가 작동하여 연결(ON)되어 와전류를 통해 고속으로 이동하는 상기 철도차량을 효과적으로 감속시키고, 상기 철도차량의 속도가 소정의 속도 이하로 감소하면, 상기 변환스위치(510)를 차단하고 상기 와전류 스테이터(120)가 상기 제1 로터(140)와 유도 전동기를 형성하도록 하여 상기 철도차량이 소정 속도 이하의 저속에서 효과적으로 감속하거나 정지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 철도차량 제동장치(100)는 상기 제어부(160)를 통해 제동신호가 수신되는 경우 한 개의 상기 와전류 스테이터(120)를 통해 철도차량의 속도에 따라 와전류 제동과 유도 전동기 제동을 동시에 구현할 수 있어, 소형화가 가능하고 상기 철도차량에 설치하는데 있어 장점이 있다.
또한, 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 외측커버(110) 사이에 와전류가 생성되는 경우 상기 플레이트(111)에서 발생하는 열을 상기 핀(112)과 상기 파이프(113)를 통해 외부로 발산시킬 수 있고, 상기 냉각통로(114)를 통해 상기 핀(112)과 상기 파이프(113)의 온도를 냉각시킬 수 있어 별도의 냉각팬의 설치가 필요없이 상기 구동축(200)의 구동만으로 와전류에 의해 발생한 열을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 구동회로(400)는 상기 철도차량이 고속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 상기 와전류 제동기(440)를 통해 상기 직류전압을 상기 와전류 스테이터(120)의 와전류 발생을 위한 전압으로 변환시킬 수 있고, 상기 철도차량이 저속으로 주행하는 동안 제동신호가 수신되면 상기 와전류 제동기(440)를 통해 상기 직류전압을 상기 와전류 스테이터(120)와 상기 제1 로터(140)간 유도 전동기 형성을 위한 교류전압으로 변환시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 철도차량 제동장치는 철도차량에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
100, 400, 700: 철도차량 제동장치 110: 외측커버
120: 와전류 스테이터 130: 내측커버
140: 제1 로터 150: 제1 구동축커버
160: 제어부 170: 차대
180: 제2 로터 190: 제2 구동축커버
200: 구동축 300: 차륜
400, 500: 구동회로 510: 변환스위치

Claims (10)

  1. 철도차량의 차대의 구동축에 형성되어 상기 철도차량을 제동시키는 철도차량제동장치에 있어서,
    상기 구동축의 일부와 결합하는 로터;
    상기 로터와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되는 와전류 스테이터;
    상기 와전류 스테이터를 커버하는 외측커버; 및
    상기 와전류 스테이터와 상기 로터 사이에 형성되어 상기 와전류 스테이터를지지하는 내측커버를 포함하고,
    상기 외측커버는,
    상기 와전류 스테이터와 직접 마주하고 도전성의 금속으로 구성되며 상기 와전류가 발생하는 플레이트; 및
    상기 플레이트의 가장자리를 따라 외부로 연장되어 형성되는 복수개의 핀들을 포함하며,
    상기 복수개의 핀들 사이에 상기 구동축의 회전과 상기 철도차량의 이동으로 발생하는 바람이 이동하는 냉각통로가 형성되고,
    상기 외측커버는, 상기 복수개의 핀들을 수직으로 관통하여 형성되는 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 철도차량이 소정의 속도 이상으로 주행하는 경우 상기 와전류 스테이터를 제어하여 와전류를 발생시켜 상기 철도차량을 감속시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 철도차량이 소정의 속도 이하로 주행하는 경우 상기 로터와 유도전동기를 형성하도록 하여 전동기 제어를 통해 상기 철도차량을 감속 또는 정지시키는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 와전류 스테이터는,
    상기 내측커버에서 상기 외측커버를 향해 연장되는 스테이터 코어; 및
    상기 스테이터 코어를 둘러싸는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동축과 상기 로터 사이에 상기 구동축을 커버하는 구동축커버가 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동축커버의 외면은 상기 로터와 결합하고, 상기 로터와 상기 내측커버는 소정의 거리를 두고 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 제동장치.
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