DE2931539A1

DE2931539A1 - Schaltbare, dauermagnetische bremse fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2931539A1
Application number: DE19792931539
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: BAERMANN, HORST, 5064 ROESRATH, DE
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1981-02-19
Also published as: BE884576A; DE2931539C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare, dauermagnetische Bremse für Schienenfahrzeuge mit in Längsrichtung der Schiene angeordneten Polstücken wechselnder Polarität, an denen feststehende und drehbare Dauermagnete anliegen.
Es ist bereits eine stufenlos regelbare dauermagnetische Wirbelstrom- und/oder Hysteresisbremse für Schienenfahrzeuge bekannt, bei der in Längsrichtung der Sahiene Polstücke mit wechselnder Polarität angeordnet sind, an denen feststehende und walzenförmig ausgebildete drehbare Dauermagnete anliegen.
Hierbei erfolgt die Ein- und Ausschaltung bzw. Regelung des magnetischen Flusses bzw. der Bremskraft durch Verdrehung der walzenförmigen Dauermagnete bis um 1800.
Obwohl bei einer derart aufgebauten Bremse ein relativ großes Volumen an Dauermagnetmaterial zwischen den Polplatten und den Polstücken untergebracht werden kann, wird die für eine optimale Bremskraft erforderliche Induktion an den Polflächen der Polstücke nicht erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannte Bremse derart zu verbessern, daß das eingebrachte Magnetmaterial unter Vermeidung von Streuverlusten voll ausgenutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Bremse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die feststehenden Dauermagnete mit dem einen Pol an den seitlichen gegenüberliegenden Flächen der Polstücke und mit dem anderen Pol an in Längsrichtung der Schiene verlaufenden seitlichen Rückschlußplatten anliegen, und daß die drehbaren Dauermagnete, die quer zur Drehachse magnetisiert sind, auf ihren Polflächen mit segmentförmigen Eisenpolschuhen versehen sind derart, daß sie Dauermagnetsysteme bilden, deren Drehachsen senkrecht zur Schienenlauffläche verlaufen, wobei die Eisenpolschuhe in gegenüberliegende, segmentförmige Aussparungen der Polstücke eingreifen, die dem Querschnitt der segmentförmigen Polschuhe so angepaßt sind, daß die wirksamen Poleisen (Polstücke und segmentförmigen Eisenpolschuhe) im eingeschalteten Zustand einen geschlossenen viereckigen Querschnitt aufweisen und zur Vermeidung von Streuverlusten allseitig von Dauermagnetmaterial mit jeweils gleicher Polarität umgeben sind.
Durch diese Ausbildung wird der Vorteil erreicht, daß sämtliche aus den Polflächen der drehbaren Magnete austretenden Kraftlinien von den Polschuhen gesammelt und aufgrund ihrer segmentförmigen Ausbildung unmittelbar in die ausgesparten Flächen der Polstücke unter Vermeidung eines zu Verlusten führenden Streuflusses geleitet werden.
Darüber hinaus tragen die feststehenden Dauermagnete, die an den nicht ausgesparten Flächen der Polstücke anliegen, durch Summierung der Kraftlinien im eingeschalteten Zustand zur Erzielung einer optimalen Induktion an den Polflächen der Bremskörper bei. Die Streuverluste werden insbesondere dadurch vermieden, daß die wirksamen Poleisen, die einen geschlossenen viereckigen Querschnitt aufweisen, allseitig von Dauermagnetmaterial mit jeweils gleicher Polarität umgeben sind.
Sie aus Messungen hervorgeht, gelingt es, mit der erfindungsgemäßen Aus-Führung bei einem Luftspalt von 1 mm eine Induktion von ca. 18.000 G bei einem anisotropen Dauermagnetwerkstoff der Ferrite mit einem Metalloxyd des 3ariums, Strontiums oder Bleis zu erreichen. Bei Verwendung von kohlenstoffarmen ferromagnetischen Werkstoffen wird die Kraftliniendichte noch vergröBert. Demgegenüber erhielt man bisher bei bekannten permanent-magnetischen Bremsen nur eine Induktion von ca. 12.000 G im geschlossenen magnetischen Kreis.
Durch Verdrehung der walzenförmigen Dauermagnetsysteme um 900 zum Zwecke der Ausschaltung werden die aus den Polen der feststehenden Dauermagnete und der drehbaren Dauermagnetsysteme abstretenden Kraftlinien über die Polschuhe, die mit den benachbarten Polstücken in Verbindung stehen, kurzgeschlossen. Man kann selbstverständlich auch eine Ausschaltung durch Verdrehung der walzenförmigen Dauermagnetsysteme um 1800 erreichen. In diesem Falle erfolgt eine Kompensierung der Felder durch Gegenschaltung.
Um bei der Verdrehung eine vollständige Ausschaltung zu gewährleisten, soll das Volumen an Magnetmaterial jedes verdrehbaren Magnetsystems bis zu 20» größer bemessen sein, als das der jeweils an einem Polstück anliegenden feststehenden Dauermagnete.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bremse kann sowohl als reine Wirbelstrom-und/oder Hysteresisbremse oder als Reibungsbremse Verwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen horizontalen Teilschnitt durch die Bremse in Draufsicht, Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1 in abgebrochener Darstellung, Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bremse an ihren Polflächen mit Brems- oder Verschleißkörpern versehen, so daß sie als Reibungsbremse wirkt.
Die Reibungsbremse gemäß Fig. 1 besteht aus den in Längsrichtung der Schiene 1 in Abstand zueinander angeordneten Polstücken 2 aus Weicheisen. Die in Längsrichtung der Bremse gegenüberliegenden Flächen der Polstücke weisen segmentförmige Aussparungen 3 auf. In diese Aussparungen ragen die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 4 mit Gleitsitz hinein.
Die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 4 bestehen aus je einem Dauermagneten 5, der quer zur Drehachse, die senkrecht zur Schienenachse verläuft, magnetisiert ist. Die Pole der Dauermagnete 5 sind in der Zeichnung mit N und S gekennzeichnet. Auf den Polflächen 6,7 der Magnete 5 sind segmentförmige Eisenpolschuhe 8 angebracht, die in segmentförmige Aussparungen 3 der Polstücke 2 hineinragen. Hierbei sind die segmentförmigen Aussparungen 3 dem Querschnitt der segmentförmigen Polschuhe genau angepaßt, so daß sich im eingeschalteten Zustand ein geschlossener rechteckiger Eisenquerschnitt ergibt.
Außerdem sind innerhalb der Bremse feststehende Dauermagnete 9 angeordnet, die quer zur Längsrichtung der Schiene magnetisiert sind und mit dem einen Pol an den nicht ausgesparten Flächen 11 der Polstücke 2 und dem Gegenpol an den Innenseiten der in Längsrichtung der Schiene verlaufenden Rückschlußplatten 10 anliegen. Wie in der Zeichnung durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet, liegen die Polflächen der feststehenden Magnete 9 in Fahrtrichtung bzw.Längsrichtung der Schiene mit abwechselnder Polarität an den nicht ausgesparten Flächen der Polstücke 2 an, so daß die Polstücke abwechselnd mit einem Nord-und einem Südpol vormagnetisiert werden.
In der linken Hälfte der Fig. 1 ist die Bremse im eingeschalteten Zustand dargestellt. Bei dieser Dänstellung greifen die segmentförmigen Eisenpolschuhe 8, die einen Nordpol aufweisen, in die segmentförmigen Aussparungen der mit einem Nordpol vormagnetisierten Polstücke 2 und die gegenüberliegenden segmentförmigen Polschuhe, die einen Südpol aufweisen, jeweils in die mit einem Südpol vormagnetisierten Polstücke ein. Die jeweiligen Polaritäten der segmentförmigen Polschuhe und der Polstücke sind durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet.
In dieser Stellung erfolgt somit durch die drehbaren Dauermagnetsysteme eine zusätzliche Erhöhung der Induktion in den Polstücken 5. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die wirksamen Poleisen (Polstücke 2 und segmentförmigen Eisenpolschuhe 8)allseitig von Dauermagneten umgeben, so daß Streuverluste weitgehendst vermieden werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die gesamte ferromagnetische Polfläche eines Poles 24 cm2 und die Induktion bei einem Luftspalt von 1 mm ca. 18.000 G.
Soll eine Ausschaltung der Bremse erfolgen, so werden die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 4, deren Drehachsen senkrecht zur Schienenlauffläche stehen, um 900 verdreht. Diese Schaltstellung ist in der rechten Hälfte der Fig. 1 gezeigt. In dieser Stellung überbrücken die segmentförmigen Polschuhe 8 die jeweils benachbarten Polstücke 2 unterschiedlicher Polarität, so daß sich die aus den Nord- und Südpolen der feststehenden und drehbaren Dauermagnete austretenden Kraftlinien über die segmentförmigen Polschuhe kurzschließen.
Der Aufbau der Bremse ist anschaulich aus Fig. 2 erkennbar. In der in Längsrichtung vertikal nach der Linie I-I der Fig. lsgeschnittenen Darstellung befindet sich die Bremse im eingeschalteten Zustand, d.h. die segmentförmigen Polschuhe 8 ragen in die segmentförmigen Aussparungen 3 der Polstücke 2 hinein.
Die an den Polflächen 6,7 der verdrehbaren Dauermagnete anliegenden segmentförmigen Eisenpolschuhe 8 sind mittels Befestigunsplatten 12,13 aus nicht magnetischem Material z.B. durch Schrauben verbunden. Die Polschuhe können auch mit den Magneten verklebt sein. Die Befestigungsplatte 12 der verdrehbaren Dauermagnetsysteme 4 ist mit einem Zapfen 14 und einem Lagerbolzen 15 versehen. Auf dem Zapfen 14 ist ein Zahnrad 16 befestigt, in das gegenläufige Zahnstangen 17,18 zum Zwecke der Verdrehung der Magnetsysteme 4 eingreifen.-Die in Längsrichtung der Bremse verlaufenden Zahnstangen 17,18 sind besser aus Fig. 3 erkennbar. Die Betätigung der Zahnstangen kann beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
Die Polstücke 2 sind mit einer oberen Abdeckplatte 19 und einer unteren Abdeckplatte 20, die sich über die gesamte Länge der Bremse erstrecken und aus nicht magnetischem Material bestehen, mittels Haltestiften 21 verbunden. Die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 4 sind in entsprechenden Lagerbuchsen 22 der oberen Abdeckplatte und 23 der unteren Abdeckplatte mittels Lagerbolzen 15 drehbar gelagert. An der unteren Polfläche der Polstücke 2 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Brems- oder Verschleißkörper 24 durch nicht dargestellte Schrauben auswechselbar befestigt.
Zum Zwecke der Bremsung werden die Bremskörper durch magnetische Anziehungskräfte mit ihren Polflächen 25, deren Pole durch die Buchstaben N und S in der Zeichnung gekennzeichnet sind, auf die Schiene gepreßt. Durch die hierbei entstehenden Reibungskräfte wird eine wirkungsvolle Abbremsung erzielt.
Selbstverständlich kann die vorstehend beschriebene Bremse auch als reine Wirbelstrom- und Hysteresebremse Verwendung finden, indem einfach die Bremskörper weggelassen werden. In diesem Falle stehen der Schienenlauffläche die Polflächen der Polstücke 2 gegenüber, die in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges Pole abwechselnder Polarität aufweisen.
Aus dem vertikalen Querschnitt der Fig. 3 ist ein Polstück 2 ersichtlich, an dessen Seitenflächen die feststehenden Dauermagnete 9 mit ihrem einen Pol und mit ihrem Gegenpol an der Rückschlußplatte 10 anliegen. Die obere Abdeckplatte 19 und die untere Abdeckplatte 20 sind durch Schrauben 26,27,28 an den Rückschlußplatten 10 befestigt, so daß die Bremse einen vollkommen geschlossenen Körper bildet. Aus der unteren Abdeckplatte 20 ragen die Bremskörper 24 bzw. die Polflächen der Polstücke hervor, die mit ihren Polflächen 25 der Schiene 1 gegenüberstehen.
Die Erfindung - ist nicht auf das vorgeschlagene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Beispielsweise können zur weiteren Streuungsverminderung auf den den Polflächen abgewandten Flächen der Bremse weitere Dauermagnete vorgesehen sein, die eine entsprechende Gegenmagnetisierung aufweisen.
Selbstverständlich kann eine derartige Anordnung auch als Haftmagnet Verwendung finden.
Leerseite

Claims

Schaltbare, dauermagnetische Bremse für Schienenfahrzeuge Patentanspruch Schaltbare, dauermagnetische Bremse für Schienenfahrzeuge, mit in Längsrichtung der Schiene angeordneten Polstücken wechselnder Polarität, an denen feststehende und verdrehbare Dauermagnete anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Dauermagnete (9) mit dem einen Pol an den seitlichen gegenüberliegenden Flächen (11) der Polstücke (2) und mit dem anderen Pol an in Längsrichtung der Schiene verlaufenden seitlichen Rückschlußplatten (10) anliegen und daß die drehbaren Dauermagnete (5), die quer zur Drehachse magnetisiert sind, auf ihren Polflächen (6,7) mit segmentförmigen Eisenpolschuhen (8) versehen sind derart, daß sie Dauermagnetsysteme (4) bilden, deren Drehachsen senkrecht zur Schienenlauffläche verlaufen, wobei die EiEenpolschuhe (8) in gegenüberliegende, segmentförmige Aussparungen (3) der Polstücke (2) eingreifen, die dem Querschnitt der segmentförmigen Polschuhe so angepaßt sind, daß die wirksamen Poleisen (Polstücke und segmentförmige Eisenpolschuhe) im eingeschalteten Zustand einen geschlossenen viereckigen Querschnitt aufweisen und zur Vermeidung von Streuverlusten allseitig von Dauermagnetmaterial mit jeweils gleicher Polarität umgeben sind.