带有至少一个转子片的用于旋转式元件、尤其轴的制动的涡流制动器和带有这种涡流制 ...的制作方法
【专利说明】带有至少一个转子片的用于旋转式元件、尤其轴的制动的涡流制动器和带有这种涡流制动器的装置
[0001]本发明涉及一种带有至少一个转子片的用于旋转式元件、尤其轴的制动的涡流制动器。
[0002]这种类型的带有转子片的涡流制动器例如由文献DE 101 14 183 A1和文献DE36 02 612 A1 已知。
[0003]在此，在文献DE 101 14 183 A1中所描述的涡流制动器具有两个定子，所述定子在此也被称为定子半部。为所述两个定子配置了四个片状的转子，其中，这两个定子中的每一个都分别布置在两个片状的转子之间，从而使得两个片状的转子(在此也被称为转子半部)沿轴向方向相邻地且在其径向内部的环形区域中尤其借助螺纹连接成对地相互连接，这样的转子对在此被称为“中间转子片”。在其径向外部的环形区域中，这两个转子半部以轴向的净距相互间隔地布置。在此，在四个片状的转子中的每一个中，在由定子所形成的非均匀磁场的作用下感应出涡流。
[0004]在所述已知的涡流制动器(DE 101 14 183 A1和DE 36 02 612 A1)中，转子片的材料必须这样选择，从而使其硬度和强度能经受所施加的负载，其中，尤其这种针对高负载的设计通常对于磁导率和导电性造成负担。
[0005]本发明所要解决的技术问题在于，提供这种类型的在所述缺点方面改进的涡流制动器。
[0006]所述技术问题是通过带有权利要求1的特征部分的涡流制动器解决的，即，至少一个转子片具有第一分片和第二分片，其中，这两个分片在构成该所述分片的材料方面不同。
[0007]基于该措施提供了一种涡流制动器，其中，分片的不同材料的有利性质出于不同的功能性而有利地相互结合地使用，从而使涡流制动器例如无论在旋转式元件转速较高还是较低的情况下都能在具有高强度和高刚性的同时还具有较高的制动转矩。
[0008]在此一方面有利的是，第一分片具有比第二分片更高的磁导率和/或更高的可导电性，所述第一分片的侧面构成转子片的朝向定子的外侧。另一方面有利的是，第二分片具有比第一分片更高的机械强度和/或机械刚性，所述第二分片的侧面构成转子片的背离定子的外侧。由此可以借助第一分片实现高制动转矩，同时借助第二分片赋予转子片必要的稳定性和刚性。
[0009]在根据本发明的涡流制动器的一种优选的设计方式中，第一分片由纯铁构成，从而尤其在所有转速下优化转子片的磁导率并进而优化能通过涡流制动器实现的制动转矩。
[0010]在根据本发明的涡流制动器的另一个优选设计方式中，第二分片由钢构成，从而使第二分片适用于对第一分片进行稳定化，并且由此为整个转子片赋予理想的强度和刚性。
[0011]被认为有利的是，第一分片的片厚至少是在制动运行中作用在转子片的背离定子的外侧上的电磁场的透入深度。通过该措施能够确保，在制动过程中磁通以及涡流活动大体上完全发生在第一分片内部。优选地，这样设置第一分片的片厚，从而使在第二分片中没有磁通且没有涡流活动发生。
[0012]此外还被认为有利的是，第二分片浇注在第一分片上，因为由此能够确保第二分片的朝向第一分片的侧面完全与第一分片相连。通过该措施可以完全有利地确保，第二分片理想地支承和加固第一分片。然而作为备选，第二分片也可以通过其他紧固方式一例如通过铆接或借助卡夹或夹持连接紧固在第一分片上。
[0013]为了优化这两个分片的连接，优选规定，第一分片在其朝向第二分片的侧面上具有使与第二分片的接触面扩大的轮廓。所述轮廓可以锻造在第一分片上。优选地，所述轮廓具有相对于转子片的旋转轴线同心的、波纹状的结构，其中，平面的凹空从旋转轴线开始沿径向方向中断所述轮廓，由此在第二分片浇注在第一分片的情况下不构成气塞。
[0014]还被认为有利的是，第二分片沿转子片的旋转轴线的方向在边缘侧搭接(或者叫包封)第一分片，以便更好地保护第一分片不受机械应力的损伤。
[0015]为了优化对转子片的冷却，被认为有利的是，第二分片在其背离第一分片的侧面上设有散热片。
[0016]此外还认为有利的是，第二分片在其背离第一分片的侧面上设有支座，所述支座适合与旋转式元件构成传递转矩的连接。通过该措施进一步通过支座加强了转子片。
[0017]本发明还涉及一种装置，其具有旋转式元件和用于制动所述旋转式元件的涡流制动器，所述涡流制动器根据权利要求1至13所述构成。这种类型的装置可以例如是轨道机车，其中，待制动的旋转式元件可以是轮组的轮轴。
[0018]进一步结合图1至图6对本发明进行更详尽的阐述。在此在附图中:
[0019]图1示出根据本发明的装置示意图，所述装置呈轨道机车的形式，其带有呈轮组轴形式的旋转轴并且带有根据本发明的第一实施方式的涡流制动器，
[0020]图2以放大图方式示出图1所示意性示出的根据本发明的第一实施方式的涡流制动器的截面图，
[0021]图3示出图2所示的根据本发明的第一实施方式的涡流制动器的另一视图，和
[0022]图4至图6示出根据本发明的另一优选实施方式的涡流制动器的截面图。
[0023]图1示出根据本发明的呈轨道机车方式的装置1。所述轨道机车具有两个呈轴(轮组轴)形式的旋转式元件2。在所述旋转式元件2上分别紧固有连个轮子3。轴2通过在此未示出的轴承可旋转地固持在轨道机车的转向架4上。此外，根据本发明的装置1还具有根据第一实施方式的旋转式的涡流制动器5，用于制动旋转轴2。
[0024]旋转式的涡流制动器的第一实施方式具有片状的结构，其带有两个与待制动的轴2固定相连的转子6 (所谓的外转子)和定子，在此，所述定子沿轴2的旋转轴线A的轴向方向以相对于转子间距很小地布置在转子6之间。定子7的旋转轴承8构成用于使所配属的轴2贯穿的贯穿孔9。定子7通过扭力臂10支承在转向架4上。然而代替在此所示的两个转子6，也可以仅设置一个转子。
[0025]旋转式的涡流制动器5的定子7分别与至少一个用于形成空间非均匀磁场的励磁线圈11相连。
[0026]所述至少一个励磁线圈11通过电源12供电。定子7的至少一个励磁线圈11的触头在此通过导线13、14连接在电源12上。在导线13、14的路径上可以布置开关15。
[0027]在制动运行中一一也即在借助电源12激发至少一个励磁线圈11时所形成的空间不均匀磁场感生出在所配属的旋转式转子6中的涡流，所述涡流在其方面感生出与所述不均匀磁场相反的磁场，并且由此作用产生制动转子6的力。
[0028]优选地，定子7设有在此未示出的齿形电极环，在激发励磁线圈11时能够在所述齿形电极环形成极性的功能性变换关系，也即形成交替变化的正极和负极。安装在定子7的端侧的转子6在其转动时感生出涡流，所述涡流根据励磁功率对转子6制动。
[0029]然而根据本发明的涡流制动器尤其在转子6和定子7的数量方面不限于所示结构方式。
[0030]这样，在此未示出的根据本发明的旋转式的涡流制动器的备选片状结构也可以具有两个外部的定子，在所述定子之间沿轴的旋转轴线的轴向方向以相对于定子极小的间距布置有一个转子(所谓的内转子)。
[0031]此外，根据本发明的旋转式的涡流制动器的另一备选和此处未示出的片状结构也可以具有三个转子和两个定子，其中，所述转子和定子沿轴的旋转轴线的轴向方向以一定间距交替相邻地布置。
[0032]转子和定子的其他任意类型的组合都是可以考虑的。
[0033]根据本发明的涡流制动器的第一实施方式5的主要细节还结合图2和图3更详尽地阐述。
[0034]在第一实施方式5中，每个转子5具有转子片20和通过呈螺纹连接件方式的紧固件21、22、23与转子片20相连的支座24。所述支座24用于使转子片20和轴2转矩传递地相连，并且为此具有在内部环形区域中的紧固孔25，所述紧固孔25与轴2的凸缘27的紧固孔26相对应，从而使支座24和轴2通过在此未示出的另一呈螺纹连接件方式的紧固件抗扭固定地相连。
[0035]根据图3，支座24构成法兰盘，其带有用于容纳轴2的容纳孔28并带有径向突出的支承臂29，在所述支承臂的自由端部区段上分别构成另外两个用于容纳紧固件21、22的紧固孔30 (参照图2)。
[0036]转子片20由两个分片31、32组成。这两个转子片31、32在此在构成所述转子片的材料方面不同。第一分片31在此满足与第二分片32完全不同的功能。
[0037]由两个分片31、32构成的转子片20也即是这样设计，从而使该转子片满足两个功能。也就是说一方面具有良好的磁导率和良好的导电性，而且另一方面具有良好的机械强度和良好的机械刚性。
[0038]在此，第一分片31具有比第二分片32更高的磁导率和更高的导电性，所述第一分片的侧面33朝