DE2752016C2

DE2752016C2 - Erregerspule für Schienenbremsmagnete

Info

Publication number: DE2752016C2
Application number: DE2752016A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 8000 München Grautstück; Uwe 8060 Dachau Kröger
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1977-11-22
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2752016A1; AT375612B; FR2409179B1; ATA829378A; IT1106446B; IT7851993A0; FR2409179A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregerspule für Schienenbremsmagnete der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Gattung.

Erregerspulen der vorstehend genannten Art sind aus der CH-PS 2 78 441 bekannt. Die Isolierschicht zwischen der äußeren Oberfläche der Erregerspule und dem Metallblechstreifen soll dabei hoch hitzebeständig sein und die Spule vor der beim Verschweißen bzw. Verlöten des Metallblechstreifens mit den Schenkelenden des Spulenkörpers auftretenden Hitze schützen. Um diese Schutzfunktion erfüllen zu können, muß die Isolierschicht relativ stark ausgebildet werden. In der Praxis ist es für derartige Erregerspuien bekannt, sowohl auf die Innenflächen der U-Profilwandung als auch auf die letzte Lage der Windungen der Wicklung der Erregerspule jeweils eine gut 1 mm starken Lage aus Glimmerplättchen oder Glasfasergewebe aufzubringen.

Auf der Isolierschicht wird unter dem zu verschweißenden Metallblechstreifen eine starke Platte aus Isolationsmaterial aufgelegt, die während des Schweißvorganges die Spule, insbesondere deren Isolation, vor einer Zerstörung durch zu hohe Hitzeeinwirkung bewahren soll. Diese aus wärmedämmendem Isolationsmaterial bestehende starke Platte beschränkte den für die Wicklung zur Verfügung stehenden Raum des Spulenkastens.

Aus der US-PS 25 42 733 ist eine Erregerspule für Schienenbremsmagnete bekannt, bei welcher der Metallblechstreifen im Querschnitt ebenfalls ein U-Profil aufweist und an seinen nach radial außen weisenden Schenkelenden mit den Schenkelenden des Spulenkörpers verschweißt ist. Die Schweißnaht liegt hierbei also in gewisser Entfernung zur Wicklung, wodurch letztere vor der Schweißhitze geschützt ist. Durch das nach radial außen offene U-Profil des Metallblechstreifens wird hierbei jedoch der an sich zwischen den U-Profilwandungen des Spulenkörpers für die Wicklung zur Verfügung stehende Raum beachtlich verkleinert.

Aus de; US-PS 25 42 733 ist es weiterhin bekannt, die Endabschnitte einer die beiden Schenkelenden des Spulenkörpers überragenden, die Innenflächen der U-Profilwandung auskleidenden Isoliermatte auf der nach außen weisenden Fläche der Wicklung der Erregerspule übereinanderzuschlagen und so eine Isolierschicht zwischen dieser Wicklungsfläche und dem Metallblechstreifen zu schaffen.

Bei der Anfertigung der Wicklung von Erregerspulen ist der »Spulenfüllfaktor« wesentlich. Hierunter versteht man das Verhältnis der Außenabmessungen des U-Profils des Spulenkastens, bezogen auf den unterzubringenden Querschnitt der Summe sämtlicher Windungen. Infolge der vorangehend beschriebenen Bauweise der Erregerspule mit stark wärmedämmenden Isolationsmitteln betrug der Spulenfüllfaktor bei den vorstehend beschriebenen, bekannten Erregerspulen ca. 0,37.

Der von der stromdurchflossenen Erregerspule erzeugte magnetische Fluß ist unter anderem abhängig von der Ampere-Windungszahl. Gelingt es z. B., die Windungszahl der Spule zu erhöhen und begnügt man sich mit einer Beibehaltung der Größe des magnetischen Flusses, so kann man die elektrische Leistung, die die Spule aufnimmt, senken.

Bei gleichen Außenabmessungen der Erregerspule ist es durch Vergrößern des Spulenfüllfaktors, also des für die Wicklung zur Verfügung stehenden Raumanteiles der Erregerspule möglich, die Windungszahl der Spule zu steigern und somit einen bei gleichen magnetischen Fluß eine geringere, elektrische Leistung erfordernden Schienenbremsmagneten zu schaffen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Einsparung von Energie bei Aufrechterhaltung der Bremsleistung des Schienenbremsmagneten.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Erregerspule der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Bauweise und thermische Isolationsmittel eine deutliche Vergrößerung des Spulenfüllfaktors ergibt, so daß bei Beibehaltung der Außenabmessungen entweder, bei konstant bleibenden magnetischen Fluß

der Erregerspule, eine geringere elektrische Leistung aufzubringen ist, oder, durch Steigern des magnetischen Flusses bei etwa gleichbleibender Leistungsaufnahme bzw. durch eine Änderung der Abmessungen der einzelnen Bauteile, merklich höhere Haftkräfte des Schienenbremsmagneten erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorteilhafte Weiterbildungen der Erregerspule sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Anhand der Zeichnung, die einen Querschnitt durch den Spulenkasten mit der Erregerwicklung zeigt, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. 1 -,

Der in der Figur dargestellte Querschnitt durch Spulenkasten, Erregerwicklung und Abdeckung weist eine U-Profilwandung 1' des Spulenkastens 1 auf, in welchem die aus mehreren Windungen bestehende Erregerwicklung 2' der Erregerspule 2 untergebracht :o ist. Die U-Profilwandung 1' besitzt zwei Schenkel 3 bzw. 4, welche von den Enden 5 bzw 6 begrenzt sind. Vor dem Einlegen der Windungen der Wicklung 2' werden die drei Innenflächen der U-Profilwandung 1' mit einer dünnen Lage von Glasfasergewebe 7 nicht stärker als >■> 0,3 mm ausgekleidet. Gegenüber der früher eingebrachten Isolationsschicht beträgt die Stärke des jetzt eingebrachten Glasfasergewebes 7 nur ca. ein Viertel.

Das eingelegte Glasfasergewebe 7 überragt die beiden Enden 5 und 6 der Schenkel 3 und 4 um einen m gewissen Betrag, so daß nach der Beendigung des Einlegens der letzten Windung der Erregerwicklung die herausragenden Abschnitte des Glasfasergewebes 7 auf die von der letzten Windungslage gebildete Fläche umgeschlagen werden können. r,

Die nahe der öffnung der U-Profilwandung Γ sichtbaren Kanten der von einer dünnen Schicht Glasfasergewebe 7 umhüllten Erregerwicklung sind von einem dünnen Winkelprofil 8 aus Nichteisenmetall eingefaßt. Diese Einfassung läuft auf beiden Kanten einmal um die ganze Wicklung herum.

Hierbei liegen kürzere erste Abschnitte 10 zwischen der Spule und den Enden .5,6 der Schenkel 3,4, hingegen längere zweite Abschnitte des Winkelprofils 8 auf der obersten Lage der Windungen der Erregerspule. 4*5

Das derart mit der Wicklung 2' gefüllte Profil des Spulenkastens 1 wird nunmehr in bekannter Weise durch einen Metallblechstreifen, dessen Ränder an je einem Schenkel 3,4 der U-Profilwandung angeschweißt werden, luftdicht verschlossen. Die Lage des Metallblechstreifens ist derart gewählt, daß dessen Außenfläche mit den äußersten Enden 5, 6 der Schenkel 3, 4 bündig abschließt Trotz des verhältnismäßig dünnen Glasfasergewebes 7 bringt der Schweißvorgang des Metallblechstreifens 9 an den Scheniceln 3 und 4 keine Gefahr durch thermische Zerstörung der Isolation der Wicklung 2' mit sich. Die Stärke des Winkelprofils 8 aus Nichteisenmetall ist derart dimensioniert, daß eine zerstörende Hitzeentwicklung an den nächstliegenden Lagen der Windung der Erregerspule 2 unterbunden wird. Die Materialstärke des Winkelprofils kann hierbei unter 1 mm liegen.

Bei der Betrachtung der Figur ist deutlich zu erkennen, daß der Querschnitt der Wicklung 2' der Erregerspule 2 beinahe den gesamten Raum zwischen den Innenflächen der U-Profilwandung 1' einnimmt. Hierzu tragen vor allem die nur wenige Millimeter starke Schicht des die Wicklung unihüllenden Glasfasergewebes 7 und die ebenfalls geringe Materialstärke der Winkelprofile 8 zwischen der Wicklung 2' und dem Metallblechstreifen 9 bei.

Gegenüber der bisher üblichen Bauweise von Erregerspuien für Schienenbremsmagnete, welche einen Spulenfüllfaktor /= ca. 0,37 aufwiesen, wurde bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Erregerspulen ein Spulenfüllfaktor f = ca. 0,50 erreicht. Setzt man für die Größe des bisher erreichten Spulenfüllfaktors 100% ein, so entspricht der erfindungsgemäß erreichte Spulenfüllfaktor einem Wert von 135%.

Ein besserer Spulenfüllfaktor bedeutet Unterbringung von mehr Windungen, womit eine Verbesserung der Ampere-Windungszahl verbunden ist.

1st es nicht erforderlich, den magnetischen Fluß in der Magnetschienenbremseinrichtung zu erhöhen, d. h. die Ampere-Windungszahl kann unverändert beibehalten werden, so kann man angesichts der höheren Windungszahl der Erregerspule mit der dieser zugeführten elektrischen Leistung zurückgehen. Im erfindungsgemäß vorliegenden Fall brachte die Verbesserung des Spulenfüllfaktors um die angegebenen Werte den Vorteil der Senkung der elektrischen Leistung um ca. 25%.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Erregerspule gestattet jedoch auch andererseits eine Verkleinerung der U-Profilwandung des Spulenkastens, wodurch Raum für die Unterbringung größerer Magnete frei wird. Durch die auf diese Weise mögliche Unterbringung stärkerer Magnete ist eine Erhöhung der Haftkräfte um etwa 20% zu erwarten.

Als geeignetes Material für das Winkelprofil 8 haben sich einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisendes Kupfer oder Aluminium erwiesen, wobei die Stärke des benutzten Materials zwischen 0,5 und 2 mm lag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Erregerspule für Schienenbremsmagnete mit quer zur Schiene verlaufender Spulenachse, welche in dem von ihr umschlossenen, länglichen Raum wenigstens ein Joch wenigstens eines mit seinen Schenkeln den unteren Windungsabschnitt um- und übergreifenden Polschuhes aufweist, wobei die Wicklung der Erregerspule in einem im Querschnitt U-förmigen Spulenkörper angeordnet ist und bis annähernd unter die dem Stegabschnitt des Spulenkörpers abgewandten, äußeren Enden der beiden Schenkel der U-Profilwandung des Spulenkörpers reicht, wobei wenigstens die einander gegenüberliegenden Innenflächen der U-Profilwandung mit einer Lage Glasfasergewebe ausgekleidet sind und die radial außen liegende Oberfläche der Erregerspule durch eine Schicht Glasfasergewebe abgedeckt ist, und wobei der Spulenkörper an seiner — bezogen auf die Spulenachse — radial außen liegenden, offenen Seite mittels eines durch Löten, Schweißen oder dergleichen mit den äußeren Schenkelenden der U-Profil wandung außen bündig abschließend befestigten Metallblechstreifens verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich 2ϊ bekannt, die Endabschnitte der die beiden Schenkelenden (5, 6) überragenden Glasfasergewebeabschnitte auf der nach außen weisenden Fläche der Wicklung (2') der Erregerspule (2) übereinandergeschlagen sind, und daß die äußeren, dem Metallblechstreifen benachbarten Kanten der mit Glasfasergewebe (7) abgedeckten Wicklung (2') in ihrer ganzen Länge von je einem Winkelprofil (8) aus Nichteisenmetall eingefaßt sind, wobei das einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisende Material des Winkelprofils (8) eine durch Wärmeableitung die Wicklung ausreichend vor der Schweißhitze schützende Stärke aufweist.

2. Erregerspule für Schiencnbremsmagnete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelprofil (8) einen am Ende (5 bzw. 6) des Schenkels (3 bzw. 4) der U-Profilwandung (1') anliegenden, kurzen, ersten Abschnitt (10) und einen im wesentlichen senkrecht dazu und parallel zur Basis des U-Profils liegenden, längeren, zweiten Abschnitt (11) aufweist, und daß zwischen den sich gegenüberliegenden Enden der längeren, zweiten Abschnitte (11) ein Zwischenraum (12) besteht.

3. Erregerspule für Schienenbremsmagnete nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelprofil (8) aus Kupfer oder Aluminium mit einer Stärke von 0,5 bis 2 Millimeter ausgebildet ist.