EP0114259A1

EP0114259A1 - Schaltbarer Permanentmagnet

Info

Publication number: EP0114259A1
Application number: EP83112000A
Authority: EP
Inventors: Georg Mächler; Robert Leutwyler
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1984-08-01
Also published as: ATE17934T1; EP0114259B1; PL143279B1; DE3362132D1; PL245244A1

Abstract

Bei diesem schaltbaren Permanentmagneten, der einen feststehenden (3) und einen drehbaren Permanentmagneten (4) enthält, erfolgt die Ein- und Ausschaltung bzw. stufenlose Regelung des magnetischen Flusses durch Verdrehung des Drehmagneten (6) um 90 oder um 180°. Zwecks Vermeidung der unerwünschten magnetischen Restkraft in der Ausschaltstellung wird am Polschuhende (20) eine Aussparung (21) angebracht, zur Umlenkung der gradlinig nach unten verlaufenden Kraftlinien im Polschuhende (20).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schaltbaren Permanentmagneten, insbesondere für eine Schienenfahrzeugbremse, enthaltend einen Stator mit zwei gegenüberstehenden Polstücken, einen feststehenden Permanentmagneten, angeordnet zwischen und mit je einer Polfläche anliegend an den beiden Polstücken, und einen verdrehbaren Permanentmagneten, mit segmentförmigen, an den Polflächen befestigten Polschuhen, verdrehbar angeordnet in segmentförmigen Aussparungen der beiden Polstücke unterhalb des feststehenden Permanentmagneten, wobei beide Polstückende über den Drehbereich hinausragen und mit ihren Stirnseiten die wirksame Magnetfläche bilden.
Bei einem bekannten stufenlos regulierbaren Permanentmagneten dieser Art, siehe Patent AU 444 415, erfolgt die Ein- und Ausschaltung bzw. Regelung des magnetischen Flusses durch Verdrehung des drehbaren Permanentmagneten um 180°. Im ausgeschalteten Zustand sind die Felder der beiden Permanentmagnete in sich kurzgeschlossen, so dass an der wirksamen Magnetfläche praktisch keine Haltekraft vorherrscht. Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, dass bei Verwendung von starken Magneten in Ausschaltstellung trotzdem eine Restkraft vorhanden ist, welche das Lösen zwischen Magnet und Werkstück verhindert oder erschwert.
Ferner ist bekannt, schaltbare Permanentmagnete als Wirbelstrom- oder als Reibungsbremsen bei Schienenfahrzeugen zu verwenden. Das Patent GB 721 748, insbesondere die Fig. 1-4, zeigt einen verdrehbaren Permanentmagneten, dessen Drehachse parallel zur Schiene angeordnet ist, der jedoch keinen feststehenden Permanentmagneten aufweist. Durch Verdrehung des Permanentmagneten hier nur um 90° zum Zwecke der Ausschaltung werden die aus dem Pol austretenden Kraftlinien über die Polstücke kurzgeschlossen. Mittel zum Verdrehen des Permanentmagneten und zum Absenken der Bremseinrichtung auf die Schiene sind darin erläutert._'Die erforderliche Bremskraft bei einer solchen Verwendung wurde jedoch mit der dargestellten Bremse nicht erreicht. In der DE-OS 2 931 539 ist eine schaltbare dauermagnetische Bremse für Schienenfahrzeuge dargestellt, welche in Längsrichtung der Schiene Polstücke wechselnder Polarität, an denen feststehende und verdrehbare Dauermagnete anliegen, aufweist. Die Ausschaltung der Bremse erfolgt durch Verdrehen der Dauermagnete, deren Drehachsen senkrecht zur Schienenlauffläche stehen, um 90°. Der Aufwand zum Steuern der Drehsysteme ist relativ gross.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die magnetische Restkraft in der Ausschaltstellung möglichst zu eliminieren, sowohl bei einer Ein- und Ausschaltdrehung des verdrehbaren Dauermagneten um 180° wie auch um 90°.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass im ausgeschalteten Zustand möglichst alle in den Polstückenden vorhandenen Kraftlinien in Richtung Polschuh des drehbaren Permanentmagneten umgeleitet werden. Vorzugsweise ist dabei die Breite an den Polstückenden kleiner als der Durchmesser der segmentförmigen Aussparung in den Polstücken. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Konstruktion bei einer Schienenfahrzeugbremse aus, wenn der drehbare Permanentmagnet mit seiner Achse parallel zur Schiene angeordnet ist und eine Schaltdrehung um 90° erfolgt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 je einen Querschnitt durch eine Permanentmagnetbremse für ein Schienenfahrzeug im ein- und ausgeschalteten Zustand.

Die in Fig. 1 auf einer Schiene 1 aufliegende schaltbare Permanentmagnetbremse enthält als Stator zwei einander gegenüberliegende Polstücke 2, einen im oberen Teil zwischen diesen beiden angeordneten feststehenden Permanentmagneten 3 und einen darunter liegenden verdrehbaren Permanentmagneten 4. Der feststehende Permanentmagnet 3 ist mit seinen beiden Polflächen 31 mit den beiden Polstücken 2 fest verbunden und bestimmt die Polarität in den beiden Polstücken. An den beiden Polflächen 41 des verdrehbaren Permanentmagneten 4 sind segmentförmige Polschuhe 5 befestigt und stellen zusammen einen Drehmagneten 6 dar, der in an sich bekannter Weise und hier nicht dargestellt drehbar gelagert ist. In den beiden Polstücken 2 sind segmentförmige Aussparungen 7 vorhanden zur Aufnahme des Drehmagneten 6 und unter Berücksichtigung eines Luftspaltes. Unten an jedem Polstück 2 ist ein ebenfalls magnetisierbaren Verschleisskörper 8 befestigt und zwischen diesen ist ein Füll- oder Abriebkörper 9 aus nichtmagnetisierbarem Material angeordnet. Mit ihren Stirnflächen 10 bilden die Verschleisskörper 8 die wirksamen Magnetflächen, durch welche der Magnetfluss aus- und wieder eintritt. An den beiden Polstückenden 20, d.h. im Bereich unterhalb der Drehachshöhe bis zur Stirnfläche 10 der Verschleisskörper 8, ist eine Aussparung 21 angebracht.
Fig. 1 zeigt die Permanentmagnetbremse im eingeschalteten Zustand. Der segmentförmige Polschuh 5, der an den Nordpol des verdrehbaren Permanentmagneten 4 angrenzt, greift in die segmentförmige Aussparung 7 des mit einem Nordpol vormagnetisierten Polstückes 2 ein. Auf der andern Seite, d.h. auf der rechten Seite., befinden sich die beiden als Südpol vormagnetisierten Polstücke 2 und Polschuh 5. In dieser Stellung unterstützt der verdrehbare Permanentmagnet 4 den Magnetfluss des feststehenden Permanentmagnetes 3, d.h. die maximale Induktion wird an den Stirnflächen 10 wirksam.
Die Bezugsziffern von Fig. 1 gelten auch für die entsprechenden Teile in Fig. 2, in welcher die Permanentmagnetbremse im ausgeschalteten Zustand dargestellt ist. Der Drehmagnet 6 steht gegenüber der Darstellung von Fig. 1 um 90° verdreht. Der Magnetfluss des verdrehbaren Permanentmagneten 4 wird über die Polschuhe 5 und die beiden Polstücke 2, im erweiterten Bereich seitlich des Drehmagneten 6, kurzgeschlossen. Der Magnetfluss des feststehenden Permanentmagneten 3 wird über die obere Hälfte der beiden Polstücke 2 und über den oberen Polschuh 5 kurzgeschlossen. Durch die Aussparung 21 an den beiden Polstückenden 20 wird verhindert, dass eine magnetische Restkraft an den Stirnseiten 10 vorhanden ist, welche das Lösen der Permanentmagnetbremse von der Schiene erschweren würde. Es wird vermutet, dass gradlinig nach unten verlaufende Kraftlinien im Polstückende 20 durch die Aussparung 21 gegen den unteren Polschuh 5 umgelenkt werden, so dass sie die wirksame magnetische Austrittsfläche nicht erreichen.
Mit Vorteil wird die Breite B an den Polstückenden 20 kleiner gewählt als der Durchmesser der segmentförmigen Aussparungen 7. Vorteilhaft ist ferner, wenn der erweiterte seitliche Bereich der Polstücke 2 in Achshöhe des Drehmagneten 6 in Ausschaltstellung vom verdrehbaren Permanentmagneten 4 vollständig gesättigt wird, jedoch die Höhe des Polschuhs 5 so gewählt wird, dass eine Sättigung durch den feststehenden Permanentmagneten 3 nicht erzielt wird.
Versuche haben ergeben, dass es unerheblich ist, in welcher Richtung der Drehmagnet 6 von der Ein- zur Ausschaltstellung gedreht wird.
Auch bei Anwendungen, in denen die Ausschaltstellung durch Verdrehung des Drehmagneten 6 um 180⁰ erreicht wird, ist aufgrund der Aussparung 21 am Polstückende 20 in der Ausschaltstellung praktisch keine Restkraft vorhanden. Die Dicke des Polstückes 2 in Achshöhe des Drehmagneten kann dadurch vergrössert werden, bzw. Magnete mit höheren Induktionswerten können verwendet werden.

Claims

1. Schaltbarer Permanentmagnet, insbesondere für eine Schienenfahrzeugbremse, enthaltend einen Stator mit zwei gegenüberstehenden Polstücken (2), einen feststehenden Permanentmagneten (3), angeordnet zwischen und mit je einer Polfläche (31) anliegend an den beiden Polstücken (2), und einen verdrehbaren Permanentmagneten (4),mit zwei segmentförmigen, an den Polflächen (41) befestigten Polschuhen (5), verdrehbar angeordnet in segmentförmigen Aussparungen (7) der beiden Polstücke (2) unterhalb des feststehenden Permanentmagneten (3), wobei je ein unteres Polstückende (20) über den Drehteil hinausragt und mit seiner Stirnseite (10) die wirksame Magnetfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite des Polstückendes (20) eine Aussparung (21) angebracht ist.

2. Schaltbarer Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) an den beiden Polstückenden (20) kleiner ist, als der Durchmesser der segmentförmigen Aussparungen (7).

3. Schaltbarer Permanentmagnet für eine Schienenfahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des drehbaren Permanentmagneten (4) parallel zur Schiene (1) angeordnet ist.

4. Schaltbarer Permanentmagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausschaltstellung die Polflächen (41) des verdrehbaren Permanentmagneten (4) parallel zur Lauffläche der Schiene (1) stehen.