CN101119059A - 涡电流减速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡电流减速装置，其包括相邻排列的一列固定磁铁和一列滑动磁铁，所述的单列磁铁的轴向长度与磁铁保持架中的导磁性材料部分或非导磁性材料部分的径向厚度之比为小于1.950。本发明的优点在于：在非工作状态时周向的漏磁引起的制动力矩将大大减少，小于工作状态时制动力矩的1％，因此在汽车行驶时几乎不消耗能源，故节约汽车能源消耗。而且导磁性材料部分、非导磁性材料部分和两列永久磁铁不做改变，仍与以前的形状相似，因此制作容易和经济，装配简单。

Description

涡电流减速装置
技术领域
本发明涉及一种车用减速器，特别涉及一种制动力矩为500Nm-2000Nm的涡电流减速装置。
背景技术
汽车减速装置是一种行车制动的辅助装置，它将制动力作用到输出轴上，降低汽车的行驶速度，从而提高刹车的平稳性和汽车的行驶安全。目前普遍采用的减速装置主要有液力减速装置和电涡流减速装置，也有部分采用永久磁铁式的涡电流减速装置。涡电流减速装置通过自身的永久磁铁形成磁场产生制动力距起到缓速作用，因此具有体小量轻、节能和制动效率高的优点，相比其他类型的汽车减速装置具有潜在优势。
现有的永久磁铁式的涡电流减速装置的结构按解除制动的运动部件和运动方向可分为：磁铁轴向滑动式、磁铁保持架周向转动式和磁铁周向转动式。
日本专利文献1-218499是一种磁铁轴向滑动式永久磁铁涡电流减速装置，其通过操纵机构(气缸)把永久磁铁推进或推出工作位置来使减速装置工作或解除制动。
日本专利文献1-298947是一种磁铁保持架周向转动式永久磁铁涡电流减速装置，磁铁保持架在一定范围内沿传动轴转动。磁铁保持架中有导磁性材料部分和非导磁性材料部分，两者交替排列，通过转动磁铁保持架来改变磁场回路，从而实现减速装置的工作和非工作状态的切换。
美国专利号5145038公开的涡流减速装置是一种磁铁周向转动式永久磁铁减速装置，该专利沿圆周方向并排有两列永久磁铁，一列固定不动，一列沿圆周方向可转动一定角度，通过转动一列永久磁铁使磁场的回路改变，从而实现减速装置的工作和非工作状态的切换。
上述这些永久磁铁式涡电流减速装置在非工作状态时周向仍存在有较大的漏磁，在非工作状态时周向的漏磁引起的制动力矩将大于工作状态时制动力矩的1％以上，因此在汽车行驶时仍有较大的制动力距，消耗汽车的能源，不适合制动力矩大于500Nm以上的汽车使用。
美国专利号5337862公开的涡流减速装置是一种磁铁周向转动式永久磁铁减速装置，该专利沿圆周方向并排有两列永久磁铁，一列固定不动，一列沿圆周方向可转动一定角度，通过转动一列永久磁铁使磁场的回路改变，从而实现减速装置的工作和非工作状态的切换，其磁铁保持架中的导磁性材料部分和非导磁性材料部分设计成中间比两端大的形状，两列永久磁铁设计成相应的形状。其虽能在理论上达到减少漏磁的缺陷，但永久磁铁的轴向两端在周向的漏磁仍然较大，另外也造成了结构变复杂、永久磁铁的零件制作和装配非常困难等问题，成本极高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种漏磁小、结构简单、成本低的涡电流减速装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
涡电流减速装置，包括相邻排列的一列固定磁铁和一列滑动磁铁，其特征在于：所述的单列磁铁的轴向长度与磁铁保持架中的导磁性材料部分或非导磁性材料部分的径向厚度之比为小于1.950。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过所述的单列永久磁铁的轴向长度于磁铁保持架中的导磁性材料部分或非导磁性材料部分的径向厚度之比为1.950，在非工作状态时周向的漏磁引起的制动力矩将大大减少，小于工作状态时制动力矩的0.5％，因此在汽车行驶时几乎不消耗能源，故节约汽车能源消耗。而且导磁性材料部分、非导磁性材料部分和两列永久磁铁不做改变，仍与以前的形状相似，因此制作容易和经济，装配简单。
附图说明
图1为本发明实施例涡电流减速装置的结构示意图。
图2为本发明实施例涡电流减速装置磁铁排列图。
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图2的立体示意图。
图5为图1的标出永久磁铁长度和导磁铁厚度的局部放大剖面图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明涉及的涡电流减速装置的结构，其带转子鼓5的转子臂4通过螺钉与连接变速箱输出轴14上的法兰1连接，每个固定磁铁3固定在磁铁支架2上，磁铁支架2导磁体保持架8用定位销定位，保证导磁体保持架8上的每个导磁体7沿周向正对磁体支架2上的每个固定磁铁3，而导磁体保持架8压入定子壳体12的轴环上，并通过螺钉固定在定子壳体12上，定子壳体12则由螺钉固定在变速箱壳体13上，滑动磁铁9固定在另一可周向转动的磁铁支架10上，可周向转动的磁铁支架的内圆面有一滑动轴承，通过滑动轴承使得可周向转动的磁铁支架转动灵活；可周向转动的磁铁支架的端面通过螺钉固定执行机构11，由执行机构11的动作使周向转动的磁铁支架旋转或复位。
滑动磁铁、固定磁铁的排列方式见图2，其非工作位置时的漏磁磁力线17分布见图3。
经研究发现，上述涡电流结构中永久磁铁3或9的轴向长度B和导磁性材料部分7或非导磁性材料部分16的径向厚度A之比与整个涡电流减速装置的漏磁有密切的关系，见图5。
涡电流减速装置的漏磁一般以非工作位置时的漏磁扭矩和工作位置时的最大扭矩之比作为评价标准，当其值较大时，则漏磁较多，能量损失则较大，因此性能不佳。其试验方法与步骤如下：
1.定子不安装，转子通过扭矩传感器与电机轴联结，通过控制电机使转子同步旋转，使转速达到所需要的一系列设置值，由扭矩传感器测出这一系列转速设置值下测试系统所对应的摩擦扭矩。
2.定子与转子径向保持1mm的间隙，转子通过扭矩传感器与电机轴联结，通过控制电机使转子同步旋转，使转子相对定子旋转，使转速达到所需要的一系列设置值，由扭矩传感器测出这一系列转速设置值下所对应非工作位置时的扭矩。每一转速设置值下的非工作位置扭矩减去由第一步骤所测得的相对应转速下的摩擦扭矩，既为每一转速设置值下非工作位置时的漏磁扭矩。
3.定子与转子径向保持1mm的间隙，转子通过扭矩传感器与电机轴联结，通过控制电机使转子同步旋转，使转子相对定子旋转，使转速达到所需要的一系列设置值，由扭矩传感器测出这一系列转速设置值下所对应工作位置时的最大扭矩。每一转速设置值下的工作位置最大扭矩减去由第一步骤所测得的相对应转速下的摩擦扭矩，既为每一转速设置值下工作位置时的最大扭矩。
4.比较每一转速设置值下非工作位置时的漏磁扭矩和工作位置时的最大扭矩。
以下是涡电流减速装置各种不同的最大设计扭矩下评价其漏磁性能的测得的数据。
实施例1：设计最大扭矩500Nm，单列永久磁铁的轴向长度(B＝22.50)与磁铁保持架中的导磁性材料部分和非导磁性材料部分的径向厚度(A＝11.55)之比为1.948，按照上述评价方法和步骤得到的数据如下：
  转速rpm   漏磁扭矩Nm   最大扭矩Nm   漏磁扭矩/最大扭矩％
  310   1.0   200.0   0.50
  615   1.0   320.0   0.31
  920   1.5   380.0   0.39
  1530   2.0   430.0   0.47
非工作位置时的漏磁扭矩/工作位置时的最大扭矩≤0.50％
实施例2：设计最大扭矩1200Nm，单列永久磁铁的轴向长度(B＝38.00)与磁铁保持架中的导磁性材料部分和非导磁性材料部分的径向厚度(A＝19.50)之比为1.949，按照上述评价方法和步骤得到的数据如下：
  转速rpm   漏磁扭矩Nm   最大扭矩Nm   漏磁扭矩/最大扭矩％
  310   3.0   610.0   0.49
  615   4.0   840.0   0.48
  920   4.0   945.0   0.42
  1530   4.5   1030.0   0.44
非工作位置时的漏磁扭矩/工作位置时的最大扭矩≤0.5％
实施例3：设计最大扭矩500Nm的原有结构的涡电流减速装置，其单列永久磁铁的轴向长度(B＝22.50)与磁铁保持架中的导磁性材料部分和非导磁性材料部分的径向厚度(A＝11.53)之比为1.951，按照上述评价方法和步骤得到的数据如下：
  转速rpm   漏磁扭矩   最大扭矩   漏磁扭矩/最大扭矩％
  310   3.0   200   1.50
  615   4.0   320   1.25
  920   4.0   380   1.11
  1530   5.0   430   1.16
非工作位置时的漏磁扭矩/工作位置时的最大扭矩＞1％
上述实施例1-3中的永久磁铁均为9.5mm，永久磁铁的周向弦长E为56.5mm。
从实施例1至3可以明显看出，当永久磁铁3或9的轴向长度B和导磁性材料部分7或非导磁性材料部分16的径向厚度A之比小于1.950时，其非工作位置时的漏磁扭矩/工作位置时的最大扭矩小于0.5％，因此具有较好的性能。
为达到更好的消除漏磁的效果，
上述单列永久磁铁的轴向长度C最好为23-50mm。
上述单列永久磁铁的厚度D最好为9-11mm。
上述单列永久磁铁的周向弦长E最好为56-60mm。
上述单列永久磁铁最好为14-18块。

Claims (9)

1.涡电流减速装置，包括相邻排列的一列固定磁铁和一列滑动磁铁，其特征在于：所述的单列磁铁的轴向长度与磁铁保持架中的导磁性材料部分或非导磁性材料部分的径向厚度之比为小于1.950。
2.如权利要求1所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁的轴向长度C为23-50mm。
3.如权利要求1或2所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁的厚度D为9-11mm。
4.如权利要求1或2所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁周向弦长E为56-60。
5.如权利要求3所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁周向弦长E为56-60。
6.如权利要求1或2所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁为14-18块。
7.如权利要求3所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁为14-18块。
8.如权利要求4所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁为14-18块。
9.如权利要求5所述的涡电流减速装置，其特征在于：所述的单列永久磁铁为14-18块。
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