ES2644366T3 - Dispositivo y procedimiento para frenar un elemento rotatorio de una disposición, así como disposición con un dispositivo de este tipo - Google Patents
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Description
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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento para frenar un elemento rotatorio de una disposicion, as! como disposicion con un dispositivo de este tipo.
La invencion se refiere a un dispositivo para frenar un elemento rotatorio de una disposicion, especialmente para frenar un arbol rotatorio de un vehlculo ferroviario, con un freno de corriente de Foucault rotatorio que presenta un rotor que se puede unir sin posibilidad de torsion con el elemento rotatorio y un estator que se puede apoyar en la disposicion, presentando el estator, junto a al menos un primer iman permanente de polaridad no reversible con imantacion invariable, al menos, un segundo iman.
Se conocen tantos frenos de corriente de Foucault excitados meramente de forma electromagnetica (“Die Rotierende Wirbelstrombremse (RWB) fur den universellen Einsatz in Schienenfahrzeugen, Eisenbahntechnische Rundschau”, 54 (2005), H.3. - marzo) como tambien frenos de corriente de Foucault rotatorios excitados meramente por imanes permanentes (documento DE 18 00 616 B2). Los frenos de corriente de Foucault rotatorios excitados meramente por imanes permanentes pueden, a este respecto, activarse o desactivarse de forma conocida desplazando o torciendo, al menos, alguno de los imanes permanentes. A este respecto, para desplazar o torcer los imanes permanentes puede servir, por ejemplo, un accionamiento electrico, un accionamiento neumatico, un accionamiento hidraulico, un accionamiento electroneumatico o uno electrohidraulico.
Ademas, por el documento CN 101471597 se conoce un dispositivo de clase generica en el que el estator, junto a varios primeros imanes permanentes con imantacion invariable, presenta tambien varios segundos imanes en la forma de electroimanes para combinar las ventajas de ambos tipos de imanes de forma ventajosa.
Ademas, el documento EP 1193724 describe un freno de corriente de Foucault en el que un iman permanente con imantacion invariable y un elemento ferromagnetico estan dispuestos uno detras de otro en un elemento no magnetico. El elemento no magnetico se encuentra en el nucleo de hierro de un electroiman. La corriente mediante la bobina del electroiman controla, a este respecto, el proceso de frenado.
La invencion se basa en el objetivo de especificar un dispositivo de clase generica que requiera poca energla para su funcionamiento - con el que se pueda ahorrar, asl, potencia energetica.
Este objetivo se soluciona con el dispositivo de acuerdo con la invencion con las caracterlsticas de la reivindicacion 1, dado que el al menos un segundo iman es un iman permanente de polaridad reversible con imantacion variable que esta unido operativamente con un medio para la modificacion de la imantacion.
A este respecto, se considera ventajoso que el medio para la modificacion de la imantacion sea al menos una bobina que este configurada y dispuesta adecuadamente para, dependiendo de su corriente de bobina, ajustar la imantacion del al menos un segundo iman permanente, especialmente para invertir su polaridad.
Ademas, se considera ventajoso que el al menos un segundo iman permanente con imantacion invariable este formado de una aleacion de aluminio, nlquel y cobalto (AlNiCo).
Preferentemente esta previsto que en una direccion axial el al menos un segundo iman permanente con imantacion variable este dispuesto en llnea con el al menos un primer iman permanente con imantacion invariable o que en una direccion periferica, esten dispuestos alternativamente primeros imanes permanentes con imantacion invariable y segundos imanes permanentes con imantacion variable.
Ventajosamente el estator puede estar provisto de varios de los segundos imanes permanentes con imantacion variable que estan unidos operativamente con medios para la modificacion de las imantaciones, pudiendo regularse sus imantaciones, especialmente invertirse su polaridad, individualmente o en grupos.
Para aumentar la fuerza de frenado el estator puede presentar adicionalmente al menos un electroiman que este configurado adecuadamente para generar un campo electromagnetico para frenar, el cual se superpone (refuerza) al campo magnetico generado mediante los primeros y los segundos imanes permanentes.
La invencion se refiere tambien a una disposicion con un elemento rotatorio que presenta un dispositivo de acuerdo con la invencion para frenar el elemento rotatorio.
Ademas, la invencion se refiere tambien a un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8 para frenar un elemento rotatorio de una disposicion, especialmente para frenar un arbol rotatorio de un vehlculo ferroviario, en el que con un freno de corriente de Foucault rotatorio que presenta un rotor que se puede unir sin posibilidad de torsion con el elemento rotatorio y un estator que se puede apoyar en la disposicion, el estator esta provisto de, junto a al
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menos un primer iman permanente de polaridad no reversible con imantacion invariable, al menos un segundo iman.
Para ahorrar energia de excitacion en este procedimiento se proporciona como el segundo iman un iman permanente de polaridad reversible con imantacion variable que esta unido operativamente con un medio para la modification de la imantacion.
Preferentemente, a este respecto, como el medio para la modificacion de la imantacion se configura y se dispone al menos una bobina de tal forma que, dependiendo de su corriente de bobina, la imantacion del al menos un segundo iman permanente se ajusta, especialmente se invierte su polaridad.
Preferentemente, en una direction axial, el al menos un segundo iman permanente con imantacion variable se dispone en linea con el al menos un primer iman permanente con imantacion invariable o, en una direccion periferica, se disponen alternativamente primeros imanes permanentes con imantacion invariable y segundos imanes permanentes con imantacion variable.
El estator puede estar provisto de varios de los segundos imanes permanentes con imantacion variable, que ventajosamente se unen operativamente con medios para la modificacion de las imantaciones y cuyas imantaciones se regulan individualmente o en grupos, especialmente se invierte su polaridad.
La fuerza de frenado para frenar se puede aumentar dado que mediante al menos un electroiman del estator se genera un campo magnetico, el cual se superpone al campo magnetico generado mediante los primeros y los segundos imanes permanentes.
A continuation, se explica la invention mas en detalle mediante las figuras 1 a 4. A este respecto, muestran, la:
Figura 1 una representation esquematica de un primer ejemplo de realization de la disposition de acuerdo con
la invencion con un elemento rotatorio y con una primera forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion para frenar un elemento rotatorio, la
Figura 2 una representacion cortada del primer ejemplo de realizacion de la disposicion de acuerdo con la invencion a lo largo de la linea A-A en la Figura 1, la
Figura 3 una representacion esquematica de un segundo ejemplo de realizacion de la disposicion de acuerdo con la invencion con un elemento rotatorio y con una segunda forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion para frenar el elemento rotatorio, y la
Figura 4 una representacion cortada del segundo ejemplo de realizacion de la disposicion de acuerdo con la invencion a lo largo de la linea B-B en la Figura 3.
Las Figuras 1 y 2, asi como la 3 y la 4, muestran dos ejemplos de realizacion 1; 101 de la disposicion de acuerdo con la invencion, en los que en el presente documento se trata de vehiculos ferroviarios. Cada uno de los vehiculos ferroviarios esta provisto respectivamente de al menos un elemento rotatorio 2; 102 en la forma de un arbol que forma el eje de rueda, al que estan fijadas respectivamente, de forma no mostrada en el presente documento, dos ruedas, y que esta mantenido por cojinetes de rueda no mostrados en el presente documento de forma giratoria en un boje 3; 103 del vehiculo ferroviario respectivo. A este respecto, ambas disposiciones (vehiculos ferroviarios) de acuerdo con la invencion presentan respectivamente, para frenar el elemento rotatorio (el eje de rueda), un dispositivo de acuerdo con la invencion senalado en conjunto en el presente documento con 4; 104.
Los dispositivos 4; 104 comprenden respectivamente, junto a un freno de corriente de Foucault rotatorio 5; 105, tambien medios 6; 106 para la regulation de los frenos de corriente de Foucault rotatorios 5; 105.
Los frenos de corriente de Foucault rotatorios 5; 105 mostrados en las Figuras 1 y 2, asi como en la 3 y la 4, presentan respectivamente un rotor 7; 107 unido sin posibilidad de torsion con el elemento rotatorio 2; 102 y un estator 8; 108, estando el estator 8; 108 apoyado en el boje 3; 103 por un apoyo de par de torsion 9; 109.
Los frenos de corriente de Foucault rotatorios pueden, sin embargo, presentar, en lugar de solo un rotor, tambien varios rotores y/o, en lugar de un estator, tambien varios estatores.
Para el ahorro de potencia de excitacion y del equipamiento del vehiculo ferroviario unido a este, los estatores 8; 108 presentan, junto a primeros imanes permanentes 10; 110 con imantacion invariable (primeros imanes permanentes de polaridad no reversible), segundos imanes permanentes 11; 111 con imantacion variable (segundos imanes permanentes de polaridad reversible), estando cada uno de los segundos imanes permanentes 11; 111 respectivamente unido operativamente con un medio 12; 112 asignado a el para la modificacion de la imantacion en
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la forma de una bobina.
A este respecto, cada una de las bobinas 12; 112 comprende el segundo iman permanente 11; 111 al que esta asignada. Las bobinas 12; 112 estan, con ello, configuradas y dispuestas adecuadamente para, dependiendo de su corriente de bobina, ajustar la imantacion del segundo iman permanente 11; 111 asignado respectivamente, especialmente para invertir su polaridad.
Los segundos imanes permanentes 11; 111 con imantacion variable estan formados de una aleacion de aluminio, nlquel y cobalto AlNiCo.
Los medios 6; 106 para la regulacion del freno de corriente de Foucault rotatorio 5; 105 comprenden un aparato de control 6a; 106a, as! como conducciones de control 6b; 106b. Regulan la corriente de bobina de las bobinas individualmente o en grupos, de forma que las imantaciones de los segundos imanes permanentes 11; 111 se puedan regular, especialmente que se pueda invertir su polaridad, individualmente o en grupos. Asl, de forma ventajosa, invirtiendo la polaridad de uno de los dos imanes permanentes 11; 111 por separado o de grupos individuales de los dos imanes permanentes 11; 111, se dosifica en fases la fuerza de frenado.
Para la reduccion de la perdida de fuerza de frenado en el curso de un frenado (debilitamiento) el Rotor 7; 107 y el estator 8; 108 estan dispuestos desviados en una direction axial 13; 113. A este respecto, estan dispuestos cojinetes 15; 115 entre el elemento rotatorio 2; 102 y el estator.
En la primera forma de realization 4 del dispositivo de acuerdo con la invention, mostrada en las Figuras 1 y 2, cada uno de los dos imanes permanentes 11 con imantacion variable esta dispuesto en la direccion axial 13 en llnea respecto a respectivamente uno de los primeros imanes permanentes 10 con imantacion invariable, de forma que forman un par. En conjunto el rotor esta provisto en el presente documento, por ejemplo, de ocho pares de este tipo 10, 11 que estan dispuestos en una direccion periferica 14 distribuidos de forma homogenea.
En el presente documento, con la misma polaridad de los primeros y de los segundos imanes permanentes 11, 12, los campos magneticos de los primeros imanes permanentes se refuerzan mediante los campos magneticos de los segundos imanes permanentes.
Si las polaridades de todos los segundos imanes permanentes 11 estan invertidas de tal forma que su polaridad este contrapuesta a la polaridad de los primeros imanes permanentes 10, los campos magneticos de los primeros imanes permanentes se debilitan o se anulan mediante los campos magneticos de los segundos imanes permanentes.
En la segunda forma de realizacion 104 del dispositivo de acuerdo con la invencion, mostrada en las Figuras 3 y 4, los primeros imanes permanentes 110 con imantacion invariable y los segundos imanes permanentes 111 con imantacion variable estan dispuestos en la direccion periferica 114 alternativamente, teniendo su recorrido los ejes de polo de los imanes permanentes 110, 111 en paralelo respecto a la direccion axial 113.
En el presente documento, con la misma polaridad de los primeros y de los segundos imanes permanentes 110, 111 no se indica ninguna fuerza de corriente de Foucault en el rotor 107, de forma que no surge ninguna fuerza de frenado. Si las polaridades de todos los segundos imanes permanentes 111 estan invertidas de tal forma que su polaridad este contrapuesta a la polaridad de los primeros imanes permanentes 110 (comparese con la Figura 4), en el rotor 107 se inducen corrientes de Foucault maximas, de forma que surge fuerza de frenado maxima.
Para aumentar la fuerza de frenado el estator podrla presentar, en ambas formas de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion en una forma no mostrada en el presente documento, adicionalmente, al menos un electroiman que este configurado de forma adecuada para generar un campo magnetico para frenar que se superponga (refuerce) al campo magnetico generado mediante los primeros y los segundos imanes permanentes.
Claims (11)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Dispositivo (4; 104) para frenar un elemento rotatorio (2; 102) de una disposicion (1; 101), especialmente para frenar un arbol rotatorio, con un freno de corriente de Foucault rotatorio (5; 105), que presenta un rotor (7; 107) que se puede unir sin posibilidad de torsion con el elemento rotatorio (2; 102) y un estator (8; 108) que se puede apoyar en la disposicion (4; 104), presentando el estator (8; 108), junto a al menos un primer iman permanente (10;110) de polaridad no reversible con imantacion invariable, al menos un segundo iman,caracterizado por que el al menos un segundo iman es un iman permanente (11; 111) de polaridad reversible con imantacion variable, que esta unido operativamente con un medio (12; 112) para la modification de la imantacion.
- 2. Dispositivo (4; 104) de acuerdo con la reivindicacion 1,caracterizado por que el medio (12; 112) para la modificacion de la imantacion es al menos una bobina, que esta configurada y dispuesta adecuadamente para, dependiendo de su corriente de bobina, ajustar la imantacion del al menos un segundo iman permanente (11; 111), especialmente para inverti r su polaridad.
- 3. Dispositivo (4; 104) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado por que el al menos un segundo iman permanente (11; 111) con imantacion variable esta formado de una aleacion de aluminio, nlquel y cobalto (AlNiCo).
- 4. Dispositivo (4; 104) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que- en una direction axial (13), el al menos un segundo iman permanente (11) con imantacion variable esta dispuesto en llnea con el al menos un primer iman permanente (10) con imantacion invariable o- en una direccion periferica (114), estan dispuestos alternativamente primeros imanes permanentes (110) con imantacion invariable y segundos imanes permanentes (111) con imantacion variable.
- 5. Dispositivo (4; 104) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por que el estator (8; 108) esta provisto de varios de los segundos imanes permanentes (11; 111) con imantacion variable que estan unidos operativamente con medios (12; 112) para la modificacion de las imantaciones, pudiendo regularse sus imantaciones, especialmente invirtiendose su polaridad, individualmente o en grupos.
- 6. Dispositivo (4; 104) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por que el estator presenta adicionalmente al menos un electroiman, que esta configurado adecuadamente para generar un campo magnetico para frenar, el cual se superpone al campo magnetico generado mediante los primeros y los segundos imanes permanentes.
- 7. Disposicion (1; 101), especialmente vehlculo ferroviario, con un elemento rotatorio (2; 102), especialmente un arbol rotatorio, y con un dispositivo (4; 104) para frenar el elemento rotatorio,caracterizada por que el dispositivo (4; 104) esta configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.
- 8. Procedimiento para frenar un elemento rotatorio (2; 102) de una disposicion (1; 101), especialmente para frenar un arbol rotatorio,en el que con un freno de corriente de Foucault rotatorio (5; 105), que presenta un rotor (7; 107) que se puede unir sin posibilidad de torsion con el elemento rotatorio (2; 102) y un estator (8; 108) que se puede apoyar en la disposicion (1; 101), el estator (8; 108) esta provisto de, junto a al menos un primer iman permanente (10;110) de polaridad no reversible con imantacion invariable, al menos un segundo iman, caracterizado por que como el segundo iman se proporciona un iman permanente (11; 111) de polaridad reversible con imantacion variable, que esta unido operativamente con un medio (12; 112) para la modificacion de la imantacion.
- 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8,caracterizado por que como el medio (12; 112) para la modificacion de la imantacion se configura y se dispone al menos una bobina de tal forma que, dependiendo de su corriente de bobina, la imantacion del al menos un segundo iman permanente (11; 111) se ajusta, especialmente se invierte su polaridad.
- 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que- en una direccion axial (13), el al menos un segundo iman permanente (11) con imantacion variable se dispone en llnea con el al menos un primer iman permanente (10) con imantacion invariable o- en una direccion periferica (114), se disponen alternativamente primeros imanes permanentes (110) con imantacion invariable y segundos imanes permanentes (111) con imantacion variable.5
- 11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10,caracterizado por que el estator (8; 108) se provee de varios de los segundos imanes (11; 111) con imantacion variable, que se unen operativamente con medios (12; 112) para la modificacion de las imantaciones y cuyas imantaciones se regulan, especialmente se cambian sus polaridades, individualmente o en grupos.5 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11,caracterizado por que, para frenar, mediante al menos un electroiman del estator, se genera un campo magnetico, el cual se superpone al campo magnetico generado mediante los primeros y los segundos imanes permanentes.
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