專利名稱：渦流軌道制動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁型渦流軌道制動(dòng)器，其用于通過(guò)不接觸軌道的方式使移動(dòng)的 軌道車(chē)輛減速。
背景技術(shù)：
利用軌道和車(chē)輪之間的摩擦力(以下稱作粘著力)的粘著型(adhesion-type)制 動(dòng)裝置(以下稱作粘著制動(dòng)器)已被大量的用作用于高速軌道線的軌道車(chē)輛的制動(dòng)裝置， 例如用作在日本稱作新干線(Shinkansen)的子彈頭列車(chē)的制動(dòng)裝置，并且被用作用于電 車(chē)及傳統(tǒng)(常規(guī)速度)軌道線上的軌道車(chē)輛等的制動(dòng)裝置。粘著的強(qiáng)度決定了粘著制動(dòng)器 產(chǎn)生的最大制動(dòng)力。如果超過(guò)車(chē)輪的最大制動(dòng)力的大制動(dòng)力被施加于車(chē)輪，則車(chē)輪將在軌 道上滑動(dòng)而不是滾動(dòng)，因此不能再獲得粘著力。這將導(dǎo)致軌道車(chē)輛的制動(dòng)距離大大地增加。根據(jù)日本法律，建設(shè)管理規(guī)定(regulations governingconstruction)要求子彈 頭列車(chē)具有規(guī)定的減速度。對(duì)于傳統(tǒng)軌道線的軌道車(chē)，要求車(chē)在緊急制動(dòng)操作后能夠在600 米距離內(nèi)停止。近年來(lái)，已經(jīng)計(jì)劃使子彈頭列車(chē)和傳統(tǒng)軌道線上的列車(chē)提速。因此，需要進(jìn) 一步增大子彈頭列車(chē)軌道車(chē)和傳統(tǒng)軌道線的軌道車(chē)的制動(dòng)力。現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了軌道制動(dòng)型制動(dòng)裝置(以下稱作軌道制動(dòng)器)。軌道制動(dòng) 器是與粘著制動(dòng)器聯(lián)合使用的制動(dòng)裝置。其通過(guò)從安裝于轉(zhuǎn)向車(chē)(bogie)(也稱為轉(zhuǎn)向架 (truck))的制動(dòng)裝置向軌道施加制動(dòng)而直接從軌道獲得用于軌道車(chē)的制動(dòng)力。軌道制動(dòng)器 一般可分為(a)吸附型軌道制動(dòng)器、(b)渦流型軌道制動(dòng)器、以及(c)吸附/渦流型軌道制 動(dòng)器，其中吸附/渦流型軌道制動(dòng)器將渦流型軌道制動(dòng)器作為吸附型軌道制動(dòng)器來(lái)操作。圖8(a)是示出吸附/渦流型軌道制動(dòng)器的一個(gè)示例的立體圖，圖8(b)是該軌道 制動(dòng)器的一個(gè)示例的主視圖，圖8(c)是示意性地示出用該軌道制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)在軌道的軌 頭部產(chǎn)生渦流的說(shuō)明圖。如圖8(a)和8(b)所示，利用吸附/渦流型軌道制動(dòng)器，磁體單元4被懸掛成能夠 通過(guò)安裝于轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的側(cè)梁2上的升降(上下)裝置3 (例如液壓缸或氣壓缸)來(lái)升降， 其中轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架支持車(chē)輪1，1。多個(gè)電磁體如以沿與側(cè)梁2相同的方向(圖8(b)中的左 右方向)延伸的行的方式安裝在磁體單元4中。各電磁體如的底部的磁極面被取向?yàn)槌?向軌道5的軌頭部的頂面。制動(dòng)靴(brake shoe)4b安裝在電磁體的磁極面上。在軌道車(chē)制動(dòng)時(shí)，升降裝置3降低該軌道制動(dòng)器的磁體單元4，制動(dòng)靴4b壓在軌 道5的軌頭部的頂面上。同時(shí)，電流流過(guò)纏繞在各電磁體如周?chē)募?lì)線圈，以在電磁體 4a的磁極鐵芯中產(chǎn)生磁通量，并且由于轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架和軌道5的相對(duì)速度而在軌道5中產(chǎn)生 圖8(c)所示的渦流C。作用于轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的制動(dòng)力由軌道5和電磁體如的鐵芯之間產(chǎn)生 的電磁吸引力形成。由于吸附/渦流型軌道制動(dòng)器也利用了由軌道5和制動(dòng)靴4b之間的摩擦力所產(chǎn) 生的制動(dòng)力，因此在雨天或雪天很難獲得穩(wěn)定的制動(dòng)力。另外，與吸附型軌道制動(dòng)器的方式 相同，吸附/渦流型軌道制動(dòng)器將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成由制動(dòng)靴4b和軌道5之間的摩擦而引起的熱能，并且所產(chǎn)生的熱能被分散到軌道5中。因此，這種類(lèi)型的接觸型軌道制動(dòng)器會(huì)損傷軌道 5。為了獲得與吸附/渦流型軌道制動(dòng)器相同的制動(dòng)力，不使用制動(dòng)靴的非接觸型渦 流軌道制動(dòng)器必須使用替代裝置來(lái)補(bǔ)償吸附/渦流型軌道制動(dòng)器中由與軌道的摩擦而產(chǎn) 生的制動(dòng)力，如增加電磁體的繞數(shù)(number of windings)。因此，非接觸型渦流軌道制動(dòng)器 的重量(質(zhì)量)不可避免地增加，但由于重量增加，轉(zhuǎn)向車(chē)的慣性也增加，這會(huì)使得需要進(jìn) 一步增加制動(dòng)力。吸附型軌道制動(dòng)器、渦流軌道制動(dòng)器和吸附/渦流型軌道制動(dòng)器均使用電磁體以 獲得制動(dòng)力。需要使電流流過(guò)激勵(lì)線圈以使這些軌道制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力。通常，由安裝在 軌道車(chē)上作為應(yīng)急電源的電池提供該電流。因此，由于需要增加應(yīng)急電源的容量而使這些 軌道制動(dòng)器的總重量增大。因此，難以減小使用過(guò)去所提出的吸附型軌道制動(dòng)器、渦流型軌道制動(dòng)器和吸附/ 渦流型軌道制動(dòng)器的軌道車(chē)的總重量。專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種具有不太可能損傷軌道以及不易受天氣影響的渦流軌道 制動(dòng)器。該軌道制動(dòng)器利用永磁體替代電磁體。圖9 (a)是專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的使用永磁體的吸附/渦流型軌道制動(dòng)器的主視圖， 圖9(b)是示出該渦流軌道制動(dòng)器的主要部分在非制動(dòng)時(shí)的放大圖，圖9(c)是示出該渦流 軌道制動(dòng)器的主要部分在制動(dòng)時(shí)的放大圖。如圖9(a)_9(c)所示，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器的磁體 單元4懸掛于轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架2。永磁體6以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝以能夠繞水平軸7旋轉(zhuǎn)，其中水 平軸7垂直于轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的側(cè)梁2所延伸的方向。在圖9(c)所示的制動(dòng)狀態(tài)中，永磁體6的S極的磁極面和N極的磁極面平行于軌 道5，在圖9(b)所示的非制動(dòng)狀態(tài)中，永磁體6相對(duì)于圖9(c)所示的制動(dòng)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90°。 在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的渦流軌道制動(dòng)器中，永磁體6由穿過(guò)磁極鐵芯9的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)8沿兩個(gè) 方向被轉(zhuǎn)動(dòng)90°。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)8包括繞軸7樞轉(zhuǎn)的曲柄8a ；連接到曲柄8a的連桿機(jī)構(gòu)Sb。 從而，可在圖9(c)所示的制動(dòng)狀態(tài)和圖(b)所示的非制動(dòng)狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的永磁體渦流軌道制動(dòng)器中，主旨在于由于不需要從電池向 電磁體的線圈供電，所以能夠減小軌道車(chē)上的應(yīng)急電池的尺寸和容量，并且能夠降低根據(jù) 該發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器的重量。專利文獻(xiàn)1 JP 10-167068 A

發(fā)明內(nèi)容
在如圖9(c)所示的制動(dòng)時(shí)，源自永磁體6的磁極面的磁通從磁極鐵芯9開(kāi)始，穿 過(guò)軌道5和磁極鐵芯9之間的間隙10進(jìn)入軌道5，然后從軌道5開(kāi)始，穿過(guò)軌道5和磁極鐵 芯9之間的間隙10經(jīng)由磁極鐵芯9返回到永磁體6。來(lái)自永磁體6的磁通迂回穿過(guò)間隙10和磁極鐵芯9起作用，并且隨著磁通穿過(guò)磁 極鐵芯9，磁通密度由于磁阻(磁性阻力)而降低，結(jié)果使制動(dòng)效率降低。另外，由于磁通試 圖沿著最短路徑穿行，所以在磁體的與軌道5相對(duì)的面相反的部分中形成磁短路，導(dǎo)致剎 車(chē)效率的進(jìn)一步降低。
在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的使用永磁體6的渦流軌道制動(dòng)器中，需要有包圍永磁體6的 磁極鐵芯9。磁極鐵芯9不可避免地增大了軌道制動(dòng)器的總重。另外，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的渦 流軌道制動(dòng)器不能將其產(chǎn)生的制動(dòng)力的大小控制到期望的程度。本發(fā)明提出一種渦流軌道制動(dòng)器，所述渦流軌道制動(dòng)器被安裝于軌道車(chē)的轉(zhuǎn)向車(chē) 構(gòu)架并且具有磁體單元，所述磁體單元能產(chǎn)生相對(duì)于軌道的磁性吸引力，其特征在于(a) 所述磁體單元包括長(zhǎng)形的支承構(gòu)件和多個(gè)永磁體，(b)所述支承構(gòu)件是鐵磁性的，并且以 如下方式安裝沿與所述轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的側(cè)梁延伸的方向大體上平行的方向延伸，并且能繞 大體上平行于所述側(cè)梁的延伸方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，(c)所述多個(gè)永磁體以磁極面在所述軌道的 上方與所述軌道分隔開(kāi)的方式沿所述大體上平行的方向連續(xù)地安裝于所述支承構(gòu)件，以及 (d)在所述多個(gè)永磁體中，至少兩個(gè)相鄰的永磁體被布置成具有彼此不同(例如，相反的) 的極性。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，(e)所述多個(gè)永磁體被布置成各永磁體均具有與相 鄰永磁體不同的極性，(f)在制動(dòng)狀態(tài)下，所述永磁體的磁極面被布置成面對(duì)(或朝向)所 述軌道的軌頭部的頂面，以及(g)在非制動(dòng)狀態(tài)下，所述永磁體的磁極面被布置成不面對(duì) (不朝向)所述軌道軌頭部的頂面。通過(guò)這種方式可獲得最大的制動(dòng)力。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，(h)在垂直于上述大體上平行的方向的橫截面 中，所述永磁體的磁極面具有由位于各磁極面中央的直線部和位于所述直線部?jī)蓚?cè)的曲線 部組成的輪廓，以及(i)在垂直于上述大體上平行的方向的橫截面中，所述兩個(gè)曲線部的 形狀與當(dāng)所述支承構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時(shí)作為所述永磁體在制動(dòng)和非制動(dòng)之間切換時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑的 圓弧的形狀一致。因此，在制動(dòng)時(shí)能確保大的制動(dòng)力，并且在制動(dòng)時(shí)能夠容易地轉(zhuǎn)動(dòng)所述支 承構(gòu)件。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，(j)所述渦流軌道制動(dòng)器還包括由鐵磁材料形成 的保護(hù)罩，所述保護(hù)罩位于所述磁體單元的側(cè)部，以及(k)所述保護(hù)罩至少在非制動(dòng)狀態(tài) 下覆蓋所述永磁體的磁極面。所述保護(hù)罩能防止磁漏，并且能夠防止物體沖擊永磁體及永 磁體吸引小的落下的磁性物體。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，(1)所述支承構(gòu)件包括橫截面為L(zhǎng)形的支承板，其 中所述橫截面與上述大體上平行的方向垂直，以及(m)在非制動(dòng)狀態(tài)下，所述支承板面對(duì) 所述軌道的軌頭部的頂面。因此，能夠確定地防止在非制動(dòng)時(shí)由于磁漏而產(chǎn)生制動(dòng)力。根據(jù)本發(fā)明，由于不需要有包圍永磁體的磁極鐵芯，所以可以提供如下的使用永 磁體的渦流軌道制動(dòng)器其具有輕的重量和優(yōu)異的可安裝性，并且能夠容易地控制制動(dòng)力。


圖1(a)是示出作為根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器的部件的磁體單元的立體圖， 圖1(b)是磁體單元的立體圖，其中移除了保護(hù)罩并去掉了一個(gè)托架，圖1(c)是移除了保護(hù) 罩的磁體單元的主視圖。圖2(a)_2(d)是示出在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器中的兩個(gè)相鄰永磁體從制 動(dòng)狀態(tài)向非制動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)的時(shí)間順序說(shuō)明圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器的磁性單元的永磁體的 截面形狀的一個(gè)示例的截面圖。
圖4是示出通過(guò)對(duì)電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器、圖8中示出的電磁軌道制動(dòng)器和根據(jù)本 發(fā)明的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器進(jìn)行電磁場(chǎng)分析確定的制動(dòng)力的曲線圖。圖5是示出在圖4的分析中使用的根據(jù)本發(fā)明的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器的 模型的說(shuō)明圖。圖6(a)是平板形磁軛(yoke)的說(shuō)明圖，圖6(b)是L形磁軛的說(shuō)明圖，圖6 (c)是 示出圖6(a)所示的磁軛和圖6(b)所示的磁軛的、由磁漏產(chǎn)生的制動(dòng)力以及在制動(dòng)時(shí)的制 動(dòng)力的曲線圖。圖7是比較構(gòu)成電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器的磁回路、圖8所示的電磁軌道制動(dòng)器的磁 回路以及根據(jù)本發(fā)明的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器的磁回路的部件的重量(質(zhì)量)的圖表。圖8(a)是示出吸附/渦流型軌道制動(dòng)器的一個(gè)示例的立體圖，圖8(b)是該軌道 制動(dòng)器的一個(gè)示例的主視圖，圖8(c)是示意性地示出利用該軌道制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)在軌道的 軌頭部中產(chǎn)生渦流的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖9 (a)是示出專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的使用永磁體的渦流軌道制動(dòng)器的主視圖，圖9 (b) 是示出在非制動(dòng)時(shí)該渦流軌道制動(dòng)器的主要部分的放大圖，圖9(c)是在制動(dòng)時(shí)該渦流軌 道制動(dòng)器的主要部分的放大圖。在附圖中1:車(chē)輪 2:轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的側(cè)梁 3:升降裝置 4:磁體單元 4a:電磁體 4b: 制動(dòng)靴5:軌道 5a:軌道的軌頭部的頂面6:永磁體7:水平軸 8a:曲柄8b 連桿 機(jī)構(gòu) 9:磁極鐵芯 10:間隙 11 根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器 12:磁體單元 13: 保護(hù)罩 14a、14b:托架 15:支承構(gòu)件(磁軛)16 軸 17 永磁體 18 耳軸 19 桿 20 連接部
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明。圖1 (a)是示出作為根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11的部件的磁體單元12的立 體圖，圖1 (b)是示出磁體單元12的立體圖，其中移除了保護(hù)罩13并省略了一個(gè)托架14b， 圖1(c)是示出保護(hù)罩13被移除的磁體單元12的主視圖。如圖l(a)-l(c)所示，根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器的實(shí)施方式的磁體單元12包 括磁軛15，其是鐵磁性支承構(gòu)件；兩個(gè)托架Ha及14b，該兩個(gè)托架以使軸16可轉(zhuǎn)動(dòng)的方 式支承軸16，軸16被同軸地布置于磁軛15的長(zhǎng)度方向的兩端。磁軛15是由鐵磁性材料制成的并且支承多個(gè)永磁體17的支承板，多個(gè)永磁體17 被連續(xù)地布置并且被固定到該磁軛。多個(gè)永磁體17被以如下方式配置各永磁體17與各相鄰永磁體17具有不同(相 反)的極性。永磁體17優(yōu)選地是稀土磁體(rare earth magnet)，例如Nd-Fe-B磁體，并且最優(yōu) 選地是具有大約422 389(kj/m_3)的最大能積(BH)max的Neomax-50 (商品名)磁體。兩個(gè)托架1 和14b通過(guò)焊接或其它合適的固接方法被安裝和固定到未示出的轉(zhuǎn) 向車(chē)構(gòu)架(例如該構(gòu)架的側(cè)梁的外壁面)，使得永磁體17的磁極面17a能夠面對(duì)軌道5的軌頭部fe的頂面，并且使得設(shè)置于磁軛15的軸16沿軌道5的長(zhǎng)度方向?qū)R。各磁體的磁 極面與軌道之間的間隙優(yōu)選地在5mm到15mm的范圍內(nèi)。其上設(shè)置有耳軸18的桿19被設(shè)置于磁軛15的長(zhǎng)度方向的中央。桿19通過(guò)設(shè)置 于其端部處的連接部(link) 20支承磁軛15。桿19可通過(guò)伸縮未示出的氣壓缸而繞耳軸18轉(zhuǎn)動(dòng)。從而，在桿19的端部處以可 轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接到連接部20的磁軛15能夠繞軸16在兩個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)90°，以在制動(dòng)和非 制動(dòng)狀態(tài)之間切換根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11。圖2(a)_2(d)是示出在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11中的兩個(gè)相鄰永磁體 從制動(dòng)狀態(tài)向非制動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)的時(shí)間順序說(shuō)明圖。圖2(a)_2(d)中的粗箭頭(heavy arrows)表示軌道車(chē)的行進(jìn)方向。如圖2(a)所示，在制動(dòng)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器的磁體單元12中的兩個(gè) 永磁體17被配置成它們的磁極面17a均面向軌道5的軌頭部如的頂面。這產(chǎn)生了最大的 制動(dòng)力。通過(guò)操作未示出的氣缸，磁軛15繞兩個(gè)軸16逐漸地轉(zhuǎn)動(dòng)離開(kāi)圖2 (a)所示的制動(dòng) 狀態(tài)。隨著磁軛15的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2(b)和圖2(c)所示，由磁軛15支承的兩個(gè)永磁體17也 逐漸地轉(zhuǎn)動(dòng)，使得兩個(gè)永磁體17的磁極面17a不再面對(duì)軌道5的軌頭部fe的頂面。即使兩個(gè)永磁體17位于圖2(b)和圖2(c)中所示的位置，也能夠產(chǎn)生制動(dòng)力。因 此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整磁軛15的轉(zhuǎn)角和調(diào)整兩個(gè)永磁體17的磁極面17a的朝向，根據(jù)本發(fā)明 的渦流軌道制動(dòng)器11能夠調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的制動(dòng)力大小。如圖2 (d)所示，通過(guò)使磁軛15從圖2 (a)所示的位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°并且使永磁體17 的磁極面17a面向與面對(duì)軌道5的軌頭部如的頂面的方向成90°的方向，能夠?qū)崿F(xiàn)非制動(dòng) 狀態(tài)。在該狀態(tài)中，根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11產(chǎn)生的制動(dòng)力為零。因此，在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11中，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)磁軛15來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體17， 從而在制動(dòng)狀態(tài)和非制動(dòng)狀態(tài)之間進(jìn)行切換。結(jié)果，能夠使永磁體17的磁極面17a與軌道 5的軌頭部如之間的磁路最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11能夠提高磁效率 并降低渦流軌道制動(dòng)器11的總重量。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11的磁性單元12的永磁體17的截面 形狀的一個(gè)示例的截面圖。圖3中的附圖標(biāo)記13表示磁性材料的保護(hù)罩，當(dāng)連續(xù)地布置在磁軛15上的多個(gè) 永磁體17處于非制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該保護(hù)罩包圍永磁體17的磁極面17a。在非制動(dòng)狀態(tài)，保護(hù) 罩13能夠保護(hù)磁極面17a不受物體的撞擊并且防止吸引落下的小磁性材料物體。另外，保 護(hù)罩13能夠防止非制動(dòng)時(shí)的磁漏。如圖3所示，當(dāng)沿軌道車(chē)的行進(jìn)方向觀察時(shí)，各永磁體17的在制動(dòng)狀態(tài)下面對(duì)軌 道5的軌頭部fe的頂面的磁極面17a的截面形狀優(yōu)選地包括位于截面中央的直線部Ls和 位于直線部Ls的兩側(cè)的曲線部Lc的組合。所述兩個(gè)曲線部Lc優(yōu)選地為圓弧，該圓弧與作 為永磁體17在制動(dòng)和非制動(dòng)之間切換時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑的圓弧相匹配。在圖3中，當(dāng)車(chē)輪輪輞的寬度是125mm，軌道5的軌頭部的寬度是65mm，且永磁 體17與軌道5之間的間隙是IOmm時(shí)，永磁體17的磁極面17a的直線部Ls的長(zhǎng)度優(yōu)選大 于軌頭部fe的寬度(65mm)的一半，例如是35mm。
在圖3中，當(dāng)以車(chē)輪輪輞的寬度(例如125mm)作為上限時(shí)，作為永磁體17在制 動(dòng)和非制動(dòng)狀態(tài)之間切換時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑的圓弧(與兩個(gè)曲線部Lc重合)的直徑優(yōu)選地為 96%或更小，例如是120mm。此外，如圖3所示，當(dāng)沿軌道車(chē)的行進(jìn)方向觀察時(shí)，永磁體17的磁極面17a的截面 的中心優(yōu)選地與軌道5的沿相同方向觀察時(shí)的中心重合。在類(lèi)似于參照?qǐng)D9所說(shuō)明的使用永磁體的、其中永磁體6沿軌道車(chē)的上下方向移 動(dòng)的傳統(tǒng)渦流軌道制動(dòng)器的系統(tǒng)中，為通過(guò)在上下方向上移動(dòng)永磁體6以使永磁體6從軌 道分離，需要足以克服永磁體6的吸引力的大的力。相反，在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11中，使支承永磁體17的磁軛15繞作為 轉(zhuǎn)軸的軸16旋轉(zhuǎn)是足夠的。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11，能夠用小的力將 產(chǎn)生相對(duì)于軌道5的磁性吸引力的永磁體17移離軌道5。另外，利用根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11，由于運(yùn)行期間在軌道內(nèi)5產(chǎn)生的渦 流所產(chǎn)生的斥力，能夠用更小的力在制動(dòng)狀態(tài)和非制動(dòng)狀態(tài)之間切換。根據(jù)本發(fā)明，由于不需要使用包圍永磁體17的磁極鐵芯，所以能夠提供輕量化 的、具有優(yōu)良的安裝性并且能夠易于控制制動(dòng)力的使用永磁體17的渦流軌道制動(dòng)器11。示例 1將通過(guò)以下示例說(shuō)明本發(fā)明，以下示例僅用于說(shuō)明。為確認(rèn)本發(fā)明的效果，比較了傳統(tǒng)電磁盤(pán)型渦流制動(dòng)器(例如日本特開(kāi)第 沈35573中提出的渦流制動(dòng)器)、如圖8所示的電磁軌道制動(dòng)器以及根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道 制動(dòng)器。圖4是示出通過(guò)電磁場(chǎng)分析所獲得的根據(jù)各類(lèi)型的制動(dòng)器的相對(duì)速度的相對(duì)制 動(dòng)力的曲線圖。圖4的曲線圖中的橫坐標(biāo)上的相對(duì)速度用360km/hr作為標(biāo)準(zhǔn)(在360km/ hr時(shí)，速度值=1.0)，縱坐標(biāo)上的相對(duì)制動(dòng)力使用6kN作為標(biāo)準(zhǔn)(在6kN時(shí)，制動(dòng)力值= 1. 0)。設(shè)定以下?tīng)顟B(tài)用于進(jìn)行磁場(chǎng)分析，電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器盤(pán)材料與軌道材料相同的材料盤(pán)的直徑710mm盤(pán)的厚度36mm最大電流770A繞組24⑴電磁體，4磁極，2對(duì)磁體和盤(pán)之間的間隙12mm電磁軌道制動(dòng)器磁軛全長(zhǎng)1000mm，寬度60_，高度120_電磁體測(cè)量尺寸為250mmX IOOmm的電磁體，其安裝于上述的磁軛最大電流315A繞組104(T)，8 磁極磁體和軌道之間的間隙5mm圖5是示出在圖4的分析中使用的根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11的模型的說(shuō)明圖。在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11中，14個(gè)具有圖3所示的截面形狀(寬118mm， 高60mm)的永磁體17配置于圖5中所示的總長(zhǎng)1152mm、寬度118mm以及高度20mm的磁軛 15，使得鄰近的永磁體17具有彼此不同的極性。永磁體17和軌道5之間的間隙是10mm。利用三維電磁場(chǎng)分析研究各制動(dòng)裝置在制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力和伴隨作為永磁體的特 性問(wèn)題即磁漏時(shí)的制動(dòng)力。軌道5由用于機(jī)械結(jié)構(gòu)的碳鋼(S50C)制成，例如磁軛15以及 保護(hù)罩13等結(jié)構(gòu)構(gòu)件由用于通用結(jié)構(gòu)的軋鋼(SS400)制成。通過(guò)將定員(ridding capacity)最大軸重06噸=13噸X 2)乘以平均減速度 (0. 416m/s/s)來(lái)獲得具有兩個(gè)軌道制動(dòng)單元的一個(gè)轉(zhuǎn)向車(chē)的制動(dòng)力，并且該制動(dòng)力的值為 大約10. 8kN/每轉(zhuǎn)向車(chē)或大約5. 4kN/每軌道制動(dòng)單元。從圖4中所示的曲線圖清楚可見(jiàn)，雖然通過(guò)電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器(“X”標(biāo)記)獲 得了大的制動(dòng)力，但速度越快，制動(dòng)力下降的越多。電磁軌道制動(dòng)器(“O”或者空白圓標(biāo) 記)的制動(dòng)力隨速度增加而增加，盡管磁體和軌道之間的間隙是5mm的較小值，該制動(dòng)力與 電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器的制動(dòng)力相比還是較小。相反，即使根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11 (實(shí)心圓標(biāo)記)在永磁體17和軌道5 之間保持近乎與電磁盤(pán)式制動(dòng)器的間隙相同的IOmm間隙，但即使在高速時(shí)也能獲得充足 的制動(dòng)力。圖6 (a)是具有圖1 (a) _1 (b)、圖2 (a) _2 (b)以及圖3中所示的平板狀的磁軛15的 說(shuō)明圖，圖6(b)是L形磁軛15的說(shuō)明圖，圖6(c)是示出圖6(a)中所示的平板狀磁軛15 和圖6(b)中所示的L形磁軛15的、由磁漏產(chǎn)生的制動(dòng)力以及在制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力的曲線圖。圖6 (c)的曲線圖中的橫坐標(biāo)上的相對(duì)速度使用360km/hr作為標(biāo)準(zhǔn)(在360km/hr 時(shí)，速度值=1.0)，左側(cè)縱坐標(biāo)上的相對(duì)制動(dòng)力使用6kN作為標(biāo)準(zhǔn)(在6kN時(shí)，制動(dòng)力值= 1.0)，右側(cè)縱坐標(biāo)上的伴隨磁漏的相對(duì)制動(dòng)力使用0. IlkN作為標(biāo)準(zhǔn)(在0. IlkN時(shí)，制動(dòng)力 值=1.0)。在根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11中，不是將磁軛15設(shè)置為圖6(a)中所示的上 述平板狀，而是可以將磁軛15形成為圖6(b)中所示的L形。在該示例中，在制動(dòng)時(shí)，優(yōu)選 地使永磁體17的磁極面17a面向軌道5的軌頭部fe的頂面，并且在非制動(dòng)時(shí)，優(yōu)選地使L 形的磁軛15面對(duì)軌道5的軌頭部5的頂面。如圖6(c)中的曲線所示，通過(guò)使磁軛15形成為L(zhǎng)形，與平板狀磁軛15相比，在非 制動(dòng)時(shí)由于磁漏而產(chǎn)生的制動(dòng)力能夠被極大地降低，并且還能夠減小制動(dòng)時(shí)由于磁漏而導(dǎo) 致的制動(dòng)力的降低。另外，在相對(duì)速度為0. 44到1. 0的速度范圍內(nèi)，能獲得幾乎恒定的制 動(dòng)力。圖7是比較組成電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器的磁回路、圖8所示電磁軌道制動(dòng)器的磁回 路以及根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11的磁回路的各種部件的重量(或質(zhì)量)的圖表。如圖7的圖表所示，根據(jù)本發(fā)明的渦流軌道制動(dòng)器11相對(duì)于電磁盤(pán)式渦流制動(dòng)器 能夠?qū)崿F(xiàn)降低大約68%的重量，并且相對(duì)于電磁軌道制動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)降低至少的重 量，這是因?yàn)榇颂幯芯康碾姶跑壍乐苿?dòng)器在磁體和軌道5之間具有5mm的小間隙并且具有 低的制動(dòng)力。即使已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但是這些實(shí)施方式僅是說(shuō)明性的，并不用于限制本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是在不偏離權(quán)利要求書(shū)中提出的本發(fā)明的范 圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種變形。例如，多個(gè)永磁體17優(yōu)選地連續(xù)地布置于磁軛15，使得各永磁體17與鄰近的永磁 體17具有不同的極性，但本發(fā)明并不局限于該布置，多個(gè)永磁體17還可布置成使得至少兩 個(gè)相鄰的永磁體17、17具有彼此不同的極性。另外，在上述實(shí)施方式中，保護(hù)罩13被安裝于磁體單元12的一側(cè)以在非制動(dòng)狀態(tài) 下覆蓋永磁體17的磁極面17a，但保護(hù)罩13可以設(shè)置于磁體單元12的兩側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種渦流軌道制動(dòng)器，所述渦流軌道制動(dòng)器被安裝于軌道車(chē)的轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架并且具有 磁體單元，所述磁體單元能產(chǎn)生相對(duì)于軌道的磁性吸引力，所述渦流軌道制動(dòng)器的特征在 于所述磁體單元包括長(zhǎng)形的支承構(gòu)件和多個(gè)永磁體，所述支承構(gòu)件是鐵磁性的，并且以如下方式安裝所述支承構(gòu)件沿與所述轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架 的側(cè)梁延伸的方向大體上平行的方向延伸，并且能繞大體上與所述側(cè)梁的延伸方向平行的 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述多個(gè)永磁體以磁極面在所述軌道的上方與所述軌道分隔開(kāi)的方式沿所述大體上 平行的方向連續(xù)地安裝于所述支承構(gòu)件，以及在所述多個(gè)永磁體中，至少兩個(gè)相鄰的永磁體被布置成具有彼此不同的極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流軌道制動(dòng)器，其特征在于所述多個(gè)永磁體被布置成各永磁體均具有與相鄰永磁體不同的極性， 在制動(dòng)時(shí)，所述永磁體的磁極面被布置成與所述軌道的軌頭部的頂面面對(duì)，并且 在非制動(dòng)時(shí)，所述永磁體的磁極面被布置在不與所述軌道的軌頭部的頂面面對(duì)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流軌道制動(dòng)器，其特征在于在與所述大體上平行的方向垂直的橫截面中，所述永磁體的磁極面具有由位于中央的 直線部和位于所述直線部的兩側(cè)的兩個(gè)曲線部組成的輪廓，以及在與所述大體上平行的方向垂直的橫截面中，所述兩個(gè)曲線部的形狀與所述支承構(gòu)件 旋轉(zhuǎn)時(shí)由所述永磁體形成的圓弧的形狀一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流軌道制動(dòng)器，其特征在于所述渦流軌道制動(dòng)器包括鐵磁材料制成的保護(hù)罩，所述保護(hù)罩被配置在所述磁體單元 的側(cè)部，以及所述保護(hù)罩至少在非制動(dòng)狀態(tài)下覆蓋所述永磁體的磁極面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流軌道制動(dòng)器，其特征在于所述支承構(gòu)件包括橫截面為L(zhǎng)形的支承板，其中所述橫截面與所述大體上平行的方向 垂直，以及在非制動(dòng)狀態(tài)下，所述支承板面對(duì)所述軌道的軌頭部的頂面。
全文摘要
一種輕型渦流軌道制動(dòng)器(11)，其安裝于軌道車(chē)的轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架，所述軌道制動(dòng)器包括磁體單元(12)，產(chǎn)生相對(duì)于軌道(5)的電磁吸引力，并且包括長(zhǎng)形的支承構(gòu)件(15)和多個(gè)永磁體(17)。支承構(gòu)件(15)是鐵磁性的并且大體上與轉(zhuǎn)向車(chē)構(gòu)架的側(cè)梁延伸的方向平行地延伸，而且支承構(gòu)件(15)能繞大體上與該方向平行的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)永磁體(17)連續(xù)布置于支承構(gòu)件(15)并且在軌道(5)的上方與軌道(5)分隔開(kāi)。多個(gè)永磁體(17)中的至少兩個(gè)相鄰永磁體(17)被布置成具有彼此不同的磁極。
文檔編號(hào)B61H7/08GK102149588SQ20098011971
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者今西憲治, 北川直樹(shù), 宮原光雄, 平松慎一朗, 齋藤晃, 渡邊光章, 田口均, 野上裕, 野口泰隆 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社