JPH0678517A

JPH0678517A - 磁気レールブレーキ

Info

Publication number: JPH0678517A
Application number: JP5152108A
Authority: JP
Inventors: Uwe Kroeger; クレーガーウヴェ
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1994-03-18
Also published as: ATE163282T1; DE59308153D1; EP0575935A1; EP0575935B1; DE9208380U1

Abstract

(57)【要約】【目的】特定の粘着力を維持すると共に、最適の幾何
学的寸法、低重量及び簡便な製造を保証できるような磁
気レールブレーキを提供する。【構成】レール上に支承される磁極片の脚片３の支承
面１１から装架コイル箱１の上縁に至る全構造高さが、
１７０ｍｍよりも大きくなく、界磁コイル６を収容する
ための前記装架コイル箱１の内法寸法Ｌ×Ｂ×Ｈが、６
０×３０×５ｍｍを上回らず、金属製磁性の前記磁極片
の構造高さが、１３０ｍｍを上回らず、かつ前記界磁コ
イル６の定格出力が、１．４５ｋＷ／ｍを上回らないよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中心線に対して対称的
又は非対称的に構成された横断面Ｕ字形の磁極片を有
し、該磁極片の、湾曲された金属製磁性の両脚片が中央
に中空室を形成しており、該中空室内には、適合した装
架コイル箱が嵌込まれ、該装架コイル箱が前記磁極片の
ウェブを取り囲んでいる形式の磁気レールブレーキ、特
にレール車両用の磁気レールブレーキに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】前記形式の磁気レールブレーキの中間部
材の幾何学的形状はこれまで、８５ｋＮの粘着力を維持
した状態で総重量の軽量化を達成するように最適に設計
されてきた。

【０００３】このような磁気レールブレーキは、Knorr-
Bremse GmbH （ミュンヘン在）の出願によるドイツ連邦
共和国特許出願公開第２７２０８１５号明細書に基づい
て公知になっている。当該公知の磁気レールブレーキ
は、全く外面的には前記形式の磁気レールブレーキに等
しい形状を有しており、かつ主として２つの湾曲された
脚片から成り、両脚片は、剛性結合されたウェブによっ
て互いに結合されてＵ字形を形成している。前記ウェブ
をめぐって界磁コイルが位置しており、該界磁コイルは
付勢時に励磁コア、要するに両脚片を磁化することにな
る。

【０００４】両脚片の端部を形成している磁極片は、そ
の両端部に、レールに平行に延びる２つの支承面を有し
ており、該支承面は、レールブレーキの不作動時にはレ
ールから或る程度の距離を保っている。両脚片自体が湾
曲されて反りを有しているので、磁極片の両脚片の下部
分の内壁面相互は、両脚片の上部分の内壁面相互よりも
近く対面している。両脚片における前記湾曲による内向
き段部の形成によって両脚片間には、装架コイル箱を収
容するのに役立つ中空室が形成される。

【０００５】しかしながら前記公知の磁気レールブレー
キの欠点は殊に、その幾何学的な寸法の点にあり、該幾
何学的寸法は、励磁コア寸法に装架コイル箱の寸法を加
算して生じる全長以外に約２２０ｍｍの高さと、１４０
ｍｍの幅とを有しているため、著しく大きくなる。この
寸法状態は最終試験員には過大寸法と見做されるので、
その組込み可能性も当然のことながら制限されることに
なる。それのみならず総重量も比較的重く設計されてい
る。それというのは定格粘着力（ＦH ）が例えは８５ｋ
Ｎと特定されている場合に、相応の磁界強さを得るため
には約２９Ａの定格電流が必要とされるからである。こ
の要求される定格粘着力は、磁化すべきコアを変化する
ことによってか、又は界磁コイルの起磁力を変化するこ
とによって得ることができる。

【０００６】要するに、当該技術分野における諸々の研
鑽と努力の目標は、いずれにしても幾何学的寸法を可能
な限り小さくしかつ総重量を低くすることと相俟って、
要求される８５ｋＮの定格粘着力を維持することでなけ
ればならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、特定の粘着力を維持すると共に、最適の幾何学的寸
法、低重量及び簡便な製造を保証できるような磁気レー
ルブレーキを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、特許請求の範囲の請求項１に記載した
通りである。

【０００９】すなわち中心線に対して対称的又は非対称
的に構成された横断面Ｕ字形の磁極片を有し、該磁極片
の、湾曲された金属製の両磁性脚片が中央に中空室を形
成しており、該中空室内には、適合した装架コイル箱が
嵌込まれ、該装架コイル箱が前記磁極片のウェブを取り
囲んでいる形式の本発明の磁気レールブレーキは、レー
ル上に支承される磁極片の脚片の支承面から装架コイル
箱の上縁に至る全構造高さが１７０ｍｍよりも大きくな
く、殊に有利には１６０ｍｍよりも大きくならないよう
に構成されている。

【００１０】更にまた、前記課題を解決するために寄与
する重要なファクタは、界磁コイルを収容するための前
記装架コイル箱の内法寸法（Ｌ×Ｂ×Ｈ）が６０×３０
×５ｍｍを上回らないように構成することである。この
場合、金属製磁性の前記磁極片の構造高さは約１３０ｍ
ｍであり、該寸法を実質的に上回らないように構成する
ことが肝要である。要求されている８５ｋＮの粘着力を
得るためには、金属製の両脚片を磁化飽和に達するまで
磁化すべく界磁コイルの起磁力を約５ｋＡに選定するこ
とが必要である。かつ前記界磁コイルの定格出力は１．
４５ｋＷ／ｍを上回らないように構成されている。

【００１１】設定した課題を解決するためには、界磁コ
イルを高出力コイルとして構成し、つまり励磁電流を約
４０Ａに引上げるのが有利と判った。これは、従来慣用
の磁気レールブレーキに対比して定格電流が約５０％高
いことを表している。更に有利なことには、適当な絶縁
材料を選択することによって、界磁コイルの占積率を著
しく大きくすることが可能になるので、これに基づいて
前記の幾何学的寸法に更に有利な影響が及ぼされて該寸
法が一層縮小されることになる。本発明の極めて実用的
にして有利な実施態様によれば、界磁コイルを製作する
場合、装架コイル箱を密封するのに必要な密閉プレート
の溶接時に生じる点状発生熱を巻線全体にわたって均等
に分布させるために、界磁コイルの巻線パッケージの両
方の上部角隅において巻線層上には、金属製、例えば銅
製の山形プレートが載設されている。これによって、可
能な絶縁破壊が防止される。

【００１２】また磁極片の長手方向間隔を５〜１０ｍｍ
に選定するのが有利と判った。かつ又、磁極片幅を７２
ｍｍよりも大きく設計しないのが有利である。それとい
うのは、該磁極片幅はレール幅にほぼ等しいからであ
る。

【００１３】本発明の実施態様では一般に、電磁石つま
り励磁マグネットの使用電圧１１０Ｖで稼働する２つの
界磁コイルを直列に接続するのが有利である。

【００１４】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

【００１５】図１に概略的な斜視図で示したコイル枠体
つまり装架コイル箱１は、所要電磁束を得るために必要
な界磁コイル６を収容するために使用される。装架コイ
ル箱１に設けられている中央開口９は楕円形又は長方形
に構成することができるが、該中央開口９内には複数の
隔壁１０が均等な間隔で分配されて装架コイル箱１に位
置固定されている。前記形式の夫々２つの隔壁１０間で
は、磁束を分布させる横断面Ｕ字形の磁極片が前記中央
開口９内に嵌込まれ、この場合、該磁極片の両脚片３を
結合するウェブ２は、装架コイル箱の下半部に跨って係
合している。摩耗に基因したその都度のレールヘッド形
状には無関係に、該磁極片の両脚片自由端部の支承面１
１が前記レールヘッド上に完全に載れるほどの遊びが、
各磁極片とその周辺部材との間で上方寄りにかつレール
軸線に対して直角な横方向に存在している。磁極片の、
分割部分として構成された両脚片３は、磁極片のウェブ
２を貫通する複数本のねじ１２によって互いに固定的に
かつ永続的に結合されているので、比較的長期間の運用
を経過しても、ただ１つしか存在していない磁極片の突
合せ部位によって磁気抵抗の不利な増大が惹起されるこ
とはない。

【００１６】制動作用を実施するためにレール制動マグ
ネットが、本図面では図示を省いた作動装置によってレ
ール上に降下されてコイル巻線に電圧が印加されると、
電流束は磁極片内において、該磁極片とレールヘッドと
によって閉じられる磁束を発生する。その結果、磁極片
の両脚片３の支承面１１は、磁束に相当する強さでレー
ルヘッド上に引き下ろされて該レールヘッドに圧着され
る。この場合、レール制動マグネットの縦軸線を中心と
して起り得る磁極片の運動可能性によって、該磁極片
は、摩耗度の種々異なったレールヘッド上にも申し分な
く載ることができ、かつ、所期の磁束が得られる共に、
レールに対する磁気レールブレーキの摩擦接続を介して
充分な制動力が実現される。前記隔壁１０は、磁極片の
可動性にも拘らず、これらの磁極片が相互に不都合な影
響を及ぼすことがないようにする役目を果たすばかりで
なく、レールヘッドの摩擦によって磁極片内に発生する
力を吸収して装架コイル箱１に移送し、該装架コイル箱
から、制動すべき車両に伝達する役目も有している。

【００１７】前記隔壁１０の壁厚は、吸収すべき力の大
きさを考慮して約８ｍｍであり、隔壁中心線の相互間隔
はそれぞれ約１００ｍｍである。磁極片の構成例を図２
及び図３に基づいて以下に詳説する。

【００１８】図２には、装架コイル箱１及び、該装架コ
イル箱内に位置している界磁コイル６と共に磁極片が正
面図で示されている。界磁コイル６の、磁化すべき金属
コアは原理的には２つの脚片３から成っており、両脚片
３は、ウェブ２を介して互いにＵ字形に固定的に結合さ
れており、かつ、両脚片端部の内面が数ｍｍまで互いに
接近するように成形されている。両脚片３の下部分を形
成する足部１３間の間隙は約１２ｍｍであり、かつ物理
的な理由からこれを下回ってはならない。両脚片の足部
１３の全幅と約１２ｍｍの間隙との和は本実施例では７
２ｍｍであり、これは種々の観点から見て最適な寸法で
ある。コイル枠体つまり装架コイル箱１は、機械的に安
定した周縁体内に界磁コイルの巻線パッケージを収容し
かつ付加的には環境の外的影響、例えば湿気に対して防
護するために役立つ。この目的を更に十全に果たすため
に密閉プレート８が使用され、該密閉プレートは、巻線
パッケージと緊密に接触した状態で界磁コイル６の最終
巻線層上に載設され各辺に沿って装架コイル箱１と溶接
される。この溶接時に点状に高い発熱が生じ、場合によ
っては巻線の絶縁層が熱損傷つまり絶縁破壊を受けるこ
とがある。この理由から電磁コイルの上部角隅において
金属製の山形プレート７が適当な部位で巻線パッケージ
上に載設される。このようにすれば、点状に発生する熱
が比較的均等に多数の巻線に伝達されることになるの
で、全発生熱量を１点から導出する必要はなくなる。

【００１９】最近の絶縁材料を適正に適用することによ
って、従来公知の構成手段に対比して界磁コイル６の占
積率が著しく高められる。この手段によってコイル枠体
つまり装架コイル箱１の寸法を著しく縮小することが可
能である。

【００２０】更にまた、重量低減又は幾何学的寸法の縮
小及び最適化のために寄与する手段は、公知の磁気レー
ルブレーキの対比可能な界磁コイルの場合よりも著しく
高い電力を界磁コイルにおいて甘受できるようにするこ
とである。当該手段を講じることによって、磁極片の支
承面１１から装架コイル箱１の上縁まで測定すれば、１
６０ｍｍの全高が得られた。この重要な寸法は、いかな
る事情にあっても、これを上回ることの許されない寸法
である。

【００２１】磁極片の下部区域において脚片３の自由端
部は、ウェブ２の付設部分に対して内向きに湾曲してず
らされているので、該自由端部は中心線に対して約６ｍ
ｍの距離を有しかつ対向した脚片まで約１０ｍｍの距離
を有している。脚片の横断面は実質的に方形であり、か
つ、界磁コイルの高さでは約３５ｍｍの幅を有してい
る。この部位での横断面積は最大でありかつ該部位から
磁極片端部へ向かって下向きにテーパ部４を形成してい
る。

【００２２】磁極片又は装架コイル箱１内における本発
明の部材の前記実施態様は、磁極片を製作する上で、或
いは該磁極片の少なくとも摩耗下部区分を製作する上で
特に好適であり、前記摩耗下部区分とは、支承面１１に
続く脚片３の垂直区域を含む部分でありかつ一般に鋼か
ら成っている。磁極片を鋼から製作する場合、磁極片の
直立長さ部分は溶接部を生ぜしめることがある。この溶
接部を避けるために、レール近域では脚片のレール軸線
方向延長部を省くのが有利である。

【００２３】また脚片区分を非対称的に構成することも
可能である。Ｕ形構造形態として纏められた両脚片３
の、支承面１１に上向きに続く下部区分はこの場合、互
いに異なった寸法分だけ横方向に屈曲されているが、但
し両脚片３の約１２ｍｍの前記相互間隔が維持されてい
るのは勿論のことである。この場合装架コイル箱１はレ
ール上方で横方向にずらされて位置している。

【００２４】図３では、図２に示したＡ−Ｂ断面線に沿
って断面した部分断面図が図示されている。図３から判
るように、脚片３の足部１３は約９０ｍｍの長さを有し
ている。

【００２５】図４には、磁気レールブレーキを最適に構
成するために比較可能な異種の中間部材に関する粘着力
と鉄心の起磁力との関係並びに電力と起磁力との関係を
表す線図が示されている。下部の一点鎖線曲線１４に
は、起磁力［ｋＡ単位］を関数とする電力Ｐｅ［ｋＷ単
位］が示されており、該電力は、定格電流を約４５アン
ペヤとする場合に約１．４５ｋＷである。これは比較的
大きな出力を表しているが、最新のコイルテクノロジイ
と磁気レールブレーキの極く短時間の稼働方式とに基づ
いて有効に実用化することができるので、すでに述べた
ような界磁コイル又は金属コアの過熱が発生することは
ない。電力Ｐｅ曲線を表す一点鎖線曲線１４の下部範囲
における上昇勾配は上部範囲より緩勾配を成している。
これは、コアの磁化特性曲線に直接関連しており、該コ
アは、僅かな電流強さの場合に界磁コイル６によって、
上部飽和範囲におけるよりも比較的強く磁化される。

【００２６】上部の実線曲線１５は、重量の最適化され
たマグネットＮｂ．Ｇｌの粘着力ＦH ［ｋＮ単位］を表
している。この場合、実線曲線１５の下部範囲における
粘着力上昇は、やはりコアの磁化特性曲線に基因して急
勾配を示すのに対して、上部範囲における粘着力は、起
磁力が比例増加する場合に僅かな増大を示すにすぎな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明を採用することによって、特にレ
ール車両用として適した磁気レールブレーキが提供され
る。

【００２８】以上を総括すれば、該磁気レールブレーキ
は実質的に、１つの装架コイル箱１と、複数の隔壁１０
によって互いに隔離された複数の磁極片要素とから成
り、しかも該磁極片要素は２つの脚片３と、両脚片３を
互いに剛性結合した１つのウェブ２とから成っている。

【００２９】最適化された本発明の磁気レールブレーキ
によって得られる利点は就中、重量が比較的軽量で、構
造丈が低く、製作費及び材料費が代替可能で経済的であ
り、しかも電力１．４５ｋＷにおいて８５ｋＮの粘着力
を保証することである。本発明で選ばれたマグネットの
使用電圧Ｕは１１０Ｖであり、定格出力約１．４５ｋＷ
における定格電流は約４０Ａである。

【図面の簡単な説明】

【図１】隔壁を組込みかつ磁極片要素の脚片対を装着し
た状態で示した装架コイル箱の概略的な斜視図である。

【図２】組込まれた界磁コイルを断面して示した本発明
の磁極片要素の脚片対の概略的な正面図である。

【図３】図２のＡ−Ｂ断面線に沿った縦断面図である。

【図４】磁気レールブレーキを最適に構成するための比
較可能な異種の中間部材に関する粘着力と起磁力との関
係並びに電力と起磁力との関係を表す線図である。

【符号の説明】

１装架コイル箱、２ウェブ、３磁極片
の脚片、４テーパ部、６界磁コイル、７
山形プレート、８密閉プレート、９中央
開口、１０隔壁、１１支承面、１２
ねじ、１３脚片の足部、１４下部の一点鎖線曲
線、１５上部の実線曲線、Ｐｅ電力、ＦH
粘着力、Ｎｂ．Ｇｌ重量の最適化されたマグ
ネット、Ｌ装架コイル箱の内法長さ、Ｂ装
架コイル箱の内法幅、Ｈ装架コイル箱の内法高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心線に対して対称的又は非対称的に構
成された横断面Ｕ字形の磁極片を有し、該磁極片の、湾
曲された金属製磁性の両脚片（３）が、中央に中空室を
形成しており、該中空室内には、適合した装架コイル箱
（１）が嵌込まれ、該装架コイル箱が前記磁極片のウェ
ブ（２）を取り囲んでいる形式の磁気レールブレーキに
おいて、レール上に支承される磁極片の脚片（３）の支
承面（１１）から装架コイル箱（１）の上縁に至る全構
造高さが１７０ｍｍよりも大きくなく、界磁コイル
（６）を収容するための前記装架コイル箱（１）の内法
寸法（Ｌ×Ｂ×Ｈ）が６０×３０×５ｍｍを上回らず、
金属製磁性の前記磁極片の構造高さが１３０ｍｍを上回
らず、かつ前記界磁コイル（６）の定格出力が１．４５
ｋＷ／ｍを上回らないように構成することを特徴とす
る、磁気レールブレーキ。
【請求項２】界磁コイル（６）の巻線パッケージの両
方の上部角隅において巻線層上には、装架コイル箱用の
密閉プレート（８）の溶接時に生じる点状発生熱を巻線
全体にわたって均等に分布させるための金属製の山形プ
レート（７）が載設されている、請求項１記載の磁気レ
ールブレーキ。
【請求項３】金属製の山形プレート（７）が、銅（Ｃ
ｕ）のような良好な熱伝導性材料から成っている、請求
項２記載の磁気レールブレーキ。
【請求項４】界磁コイル（６）の巻線の絶縁層が、占
積率を大きくするために極度に薄い、請求項１記載の磁
気レールブレーキ。
【請求項５】磁極片の幅が７２ｍｍよりも大きくな
く、また磁極片の高さが１０〜２０ｍｍの範囲内にあ
る、請求項１記載の磁気レールブレーキ。
【請求項６】磁極片の両脚片（３）相互間のレール横
方向間隔を１２ｍｍよりも大きくならないように構成し
た、請求項１記載の磁気レールブレーキ。
【請求項７】界磁コイル（６）が、著しく良好な占積
率を有する高出力コイルである、請求項１から６までの
いずれか１項記載の磁気レールブレーキ。
【請求項８】電磁石の使用電圧（Ｕ）が１１０Ｖであ
りかつ２つの界磁コイルが夫々直列に接続されている、
請求項７記載の磁気レールブレーキ。
【請求項９】粘着力が約８５ｋＮである、請求項１記
載の磁気レールブレーキ。
【請求項１０】磁極片が、該磁極片のウェブ（３）よ
りも下位の脚片区分を湾曲して内向きの段部を有するよ
うに構成されており、かつ、装架コイル箱（１）の範囲
内では前記磁極片が、レール軸線に対して直角な方向で
見て約３５ｍｍの肉厚を有している、請求項１から９ま
でのいずれか１項記載の磁気レールブレーキ。
【請求項１１】磁極片が脚片下部区域ではレール軸線
の方向で見て該レール軸線の両側で、下部の支承面（１
１）を起点として前記磁極片外面の湾曲部に至るまで約
２０ｍｍの長さを有している、請求項１から１１までの
いずれか１項記載の磁気レールブレーキ。