CN102874123A - 一种盘式水冷自励式电涡流缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，包括定子组件、转子组件、传动轴和冷却水循环装置，定子组件由两个定子盘和若干永磁场发生装置组成；定子盘内部设冷却水道；永磁发生装置中的导磁套的内腔中容纳有磁极方向相反布置的两个永磁体和一个隔板，隔板固定贴合在两个永磁体之间形成与导磁套内腔相应的、可沿导磁套中心轴转动的圆柱体；导磁套侧壁上开有朝向电枢的通槽口；当缓速器处于工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体、导磁套、气隙和电枢形成磁场回路；不工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体和导磁套形成导磁回路；通过自发电装置给励磁线圈提供电流，不需要车载电源提供电能，冷却液可带走缓速器制动时产生的部分热量。

Description

一种盘式水冷自励式电涡流缓速器

技术领域

本发明涉及一种汽车用电涡流缓速器，特别涉及一种自励式电涡流盘式缓速器。 

背景技术

电涡流缓速器是一种新型非接触式辅助制动装置，较之传统制动有许多优点,使用缓速器显著地改善了汽车的制动性能，提高了汽车行驶的安全性；消除了传统制动时的尖锐噪声和粉尘对环境的污染，还可以延长制动片和轮胎的使用寿命；电涡流缓速器结构简单、制造成本低，响应时间短并且制动力矩容易控制。所以电涡流缓速器越来越多地应用于重型汽车、货车和豪华客车上。但是电涡流缓速器体积重量大且散热差，持续工作时，由于温升很高，会严重影响到缓速器的制动效能。同时电涡流缓速器使用过程中是由车载电源来提供励磁电流，当缓速器工作时消耗电量比较大，从而影响汽车其它电器设备的应用，而且长期频繁使用，会导致车载电源损耗严重，造成车载电源电量不足,由于电量不足还会使电涡流缓速器自身的制动效能受到影响。当汽车下坡需要持续制动时，这种情况尤为明显，严重影响到汽车的安全性。所以，解决电涡流缓速器的温升过高和由缓速器使用带来的车载电源的能量消耗问题成了本领域迫切需要解决的问题。 

中国专利申请号为200520075634.X、名称为“自励式电涡流缓速器”、中国专利申请号为201020205726.6、名称为“带自发电的汽车缓速器”以及中国专利申请号为200510040904.8、名称为“鼠笼式电磁缓速器”的专利文献所公开的缓速器都能一定程度上解决了车载电源的损耗问题，但其冷却方式还是采用的传统的风冷系统，不能很好地解决温升问题。中国专利申请号为00810243194.2、名称为“一种带水冷系统的自励式缓速器”，所公开的自励液冷式电涡流缓速器可以很好地解决温升过高和车载电源能量损耗问题，但该结构必须要用电刷装置，影响其寿命。中国专利申请号为201110194741.4、名称为“一种无电刷构造的液冷自励式电涡流缓速器”公开的缓速器的发电装置的磁场是通过励磁线圈产生的电磁场，而励磁线圈的励磁电流还是需要车载电源提供，所以，这种结构虽然解决了温升过高的问题，但没从根本上解决车载电源能量损耗问题。 

以上所述各公开专利都是针对转筒式电涡流缓速器而进行的设计，而现在应用最广泛的是盘式电涡流缓速器。中国专利申请号为200520018917.0、名称为“自发电涡流缓速器”以及中国专利申请号为201010516737.0、名称为“一种双转子盘式自励式缓速器及其控制方法”均提出了一种自励式盘式电涡流缓速器，解决了车载电源能量损耗的问题，但是其冷却方式仍然采用的是传统风冷形式，所以无法解决温升过高带来的热衰退问题。 

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，该缓速器无需外部电源提供电流，靠自身发电装置来给励磁线圈提供励磁电流，不会损耗车载电源，同时又能解决温升过高带来的热衰退问题，采用液冷方式，制动过程中产生的热量部分被冷却水带走，提高使用寿命。 

本发明采用的技术方案如下：本发明包括定子组件、转子组件、传动轴和冷却水循环装置，定子组件由两个定子盘和若干个永磁场发生装置组成；每个永磁发生装置均由永磁发生装置支架、马达、两个永磁体、隔板和导磁套组成；转子组件由转子架、铁芯、励磁线圈、电枢和电枢绕组组成；冷却水循环装置由冷却水道、进水口、出水口、水泵、水管和水箱组成；两个定子盘左、右支撑在传动轴上，在两个定子盘的正中间是转子架，绕有励磁线圈的铁芯和绕有电枢线圈的电枢分别连接转子架，铁芯套在电枢之外，电枢线圈与励磁线圈相连；定子盘和铁芯之间设置磁轭，且磁轭固定连接铁芯左右两端面，磁轭与定子盘之间具有间隙；在定子盘内部设置冷却水道，定子盘表面开进水口和出水口，出水口通过水管连接水箱，进水口通过水管连接水泵，水泵连接水箱；若干个永磁场发生装置沿传动轴的圆周方向上均布，且每个永磁发生装置均通过各自的永磁发生装置支架固定连接定子盘，永磁发生装置支架固定连接导磁套，导磁套中心轴与传动轴轴向相垂直，导磁套位于电枢侧旁且和电枢之间具有间隙；导磁套的内腔中容纳有磁极方向应相反布置的两个永磁体和一个隔板，马达固定连接隔板；隔板固定贴合在两个永磁体之间，且隔板与两个永磁体三者形成一个与导磁套内腔相应的圆柱体，该圆柱体可沿导磁套中心轴转动；导磁套侧壁上开有一朝向电枢的通槽口；当缓速器处于工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体、导磁套、气隙和电枢形成磁场回路；当缓速器处于不工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体和导磁套形成导磁回路。 

本发明的优点是：通过自发电装置来给励磁线圈提供电流，不需要车载电源提供电能，不会损耗车载电源，所以本发明涉及的缓速器工作时不会影响车上其它用电设备的使用；本发明涉及的缓速器工作时，冷却液可以带走缓速器制动时产生的部分热量，使缓速器的温升不会过高，从而一定程度上避免了因温升过高而引发的热衰退现象，提高了缓速器的制动效能，同时增强了汽车的制动安全性；在缓速器处于工作状态时，永磁体与电枢之间的相对运动也会一定程度上增加缓速器的制动力矩。 

附图说明

图1是本发明的结构图； 

图2是图1中永磁发生装置和定子盘的侧视图。

图3是本发明不工作时永磁场发生装置的位置结构截面图； 

图4是本发明工作时永磁场发生装置的位置结构截面图。

图中：1、转子架，2、铁芯，3、励磁线圈，4、磁轭，5、定子盘，6、冷却水道，7、电枢，8、电枢绕组，9、永磁发生装置支架，10、马达，11、轴承，12、传动轴，13、第一永磁体，14、隔板，15、导磁套，16、第二永磁体，17、出水口，18、进水口，19、水泵，20、水管，21、水箱，22、通槽口。 

具体实施方式

下面结合附图来描述具体实施方式。如图1所示，本发明涉及的盘式水冷自励式电涡流缓速器包括定子组件、转子组件、传动轴和冷却水循环装置四部分。定子组件由两个定子盘5和永磁场发生装置组成，永磁发生装置由若干个，每个永磁发生装置均由永磁发生装置支架9、马达10、第一永磁体13、第二永磁体16、隔板14和导磁套15组成。转子组件由转子架1、铁芯2、励磁线圈3、电枢7和电枢绕组8组成。冷却水循环装置由冷却水道6、进水口18、出水口17、水泵19、水管20和水箱21组成。由此可见，本发明采用是两个定子组件和一个转子组件的结构形式，而传统的盘式电涡流缓速器采用的是两个转子组件和一个定子组件的结构形式。 

两个定子盘5均通过各自的轴承11左、右支撑在传动轴12上，在两个定子盘5的正中间是转子架1，转子架1与传动轴12通过键连接相连。铁芯2和电枢7分别通过螺钉连接在转子架1上，铁芯2套在电枢7之外；铁芯2上绕有励磁线圈3，电枢7上绕有电枢线圈8，电枢线圈8与励磁线圈3相连。定子盘5和铁芯2之间设置磁轭4，并且将磁轭4通过螺钉固定在铁芯2左右两端面上。磁轭4与定子盘5之间具有间隙，该间隙应保持在1-2mm。 

在定子盘5内部设置冷却水道6，定子盘5表面开进水口18和出水口17，出水口17通过水管20连接水箱21，进水口18通过水管20连接水泵19，水泵19连接水箱21，水泵19从水箱21内抽水并通过水管20和进水口18通入冷却水道6，冷却水在水道6内循环一周，带走制动热量再经由出水口17和水管20回到水箱21。水泵19可以与发动机水冷循环系统相连。 

在两个定子盘5的侧面上分别均布有多个永磁发生装置，每个永磁发生装置均通过螺栓固定连接在定子盘5上。如图2所示，本发明一个定子盘5上可以均布有8个永磁发生装置，这8个永磁发生装置沿传动轴12的圆周方向上均布。每个永磁发生装置均通过各自的永磁发生装置支架9固定连接在定子盘5上，永磁发生装置支架9由非导磁材料做成，导磁套15通过螺钉固定在永磁发生装置支架9上，导磁套15的中心轴与传动轴12的轴向相垂直，即导磁套15的中心轴与传动轴12的径向一致。导磁套15位于电枢7侧旁，并且导磁套15和电枢7之间具有间隙，该间隙也应保持在1-2mm。 

导磁套15的内腔中容纳有两个永磁体和一个隔板14，即第一永磁体13、第二永磁体16和隔板14均装在导磁套15内部。再参见图3和图4所示，第一永磁体13和第二永磁体16的磁极方向应相反布置，隔板14由非导磁材料做成，隔板14位于导磁套15的正中间，并且夹在第一永磁体13和第二永磁体16之间，隔板14与第一永磁体13和第二永磁体16均固定贴合在一起，使隔板14、第一永磁体13和第二永磁体16三者形成一个圆柱体，该圆柱体与导磁套15内腔相应，该圆柱体的长度与导磁套15的长度相同，该圆柱体的外径应略小于导磁套15的内径，以保证第一永磁体13、第二永磁体16和隔板14可以在导磁套15中沿导磁套15的中心轴顺利转动。导磁套15侧壁上开有一通槽口22，该通槽口22朝向电枢7，通槽口22的宽度与隔板14的厚度一致（隔板14的长度即导磁套15的长度，隔板14的最大宽度为上述圆柱体的外径）。马达10通过螺钉固定连接在永磁发生装置支架9上，马达10的输出轴与隔板14通过花键连接，并可以带动隔板14作顺时针、逆时针旋转，马达10可布置在靠近传动轴12位置处。 

 如图1和图3所示，当汽车正常行驶时，本发明涉及的缓速器处于不工作状态。此时，导磁套15内的第一永磁体13和第二永磁体16以及隔板14处于与导磁套15通槽口22相垂直的位置，磁场磁力线通过永磁体和导磁套15形成导磁回路，导磁回路没有包围通槽口22，永磁场被屏蔽，对外没有磁场作用，则不会有制动效果。 

如图1和图4所示，当需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动踏板处的传感器将此动作转为电信号，控制器收到制动信号后使马达10顺时针旋转，马达10输出轴带动隔板14和两个永磁体转动，此时原有的永磁场屏蔽回路被破坏，永磁场磁力线通过两个永磁体、导磁套15、气隙和电枢7形成新的磁场回路。由于电枢7和电枢绕组8相对于永磁场来说是运动的，所以电枢绕组8中就会有感应电动势出现，又电枢绕组8是和励磁线圈3相连的，所以励磁线圈3中就会有励磁电流通过，则在铁芯2中就会形成电磁场，电磁场通过铁芯2、磁轭4、空气间隙和定子盘5形成磁路回路。由于定子盘5和磁轭4是相对运动的，所以在定子盘5内会感应出电涡流，并产生阻碍转子运动的力矩，此力矩作用在传动轴12上，使传动轴12的转速降低，从而达到降低车速的效果。制动力矩的大小可以通过马达10旋转的角度来调节。由于永磁场与电枢之间也是相对运动的，所以永磁场也会对转子产生一个制动力矩，这个力矩也可以使车速降低。控制器控制马达10时同时启动水泵19，水泵19从水箱21抽水，经水管20和进水口18通入冷却水道6，冷却水在定子盘5内的冷却水道6内循环一周，带走制动时定子盘5所产生的热量，然后从出水口17流出，经水管20流回水箱21。由于制动时产生的热量部分被冷却水带走，所以本发明涉及的缓速器可以一直处于低温状态下，从而制动效能可以保持在良好的状态。 

当汽车完全停下来时，控制器控制马达10逆时针旋转回到制动前的状态，此时两个永磁体的磁场被屏蔽，制动解除。 

Claims (7)

1.一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，包括定子组件、转子组件、传动轴和冷却水循环装置，其特征是：

定子组件由两个定子盘（5）和若干个永磁场发生装置组成；每个永磁发生装置均由永磁发生装置支架（9）、马达（10）、两个永磁体、隔板（14）和导磁套（15）组成；转子组件由转子架（1）、铁芯（2）、励磁线圈（3）、电枢（7）和电枢绕组（8）组成；冷却水循环装置由冷却水道（6）、进水口（18）、出水口（17）、水泵（19）、水管（20）和水箱（21）组成；

两个定子盘（5）左、右支撑在传动轴（12）上，在两个定子盘（5）的正中间是转子架（1），绕有励磁线圈（3）的铁芯（2）和绕有电枢线圈（8）的电枢（7）分别连接转子架（1），铁芯（2）套在电枢（7）之外，电枢线圈（8）与励磁线圈（3）相连；定子盘（5）和铁芯（2）之间设置磁轭（4），且磁轭（4）固定连接铁芯（2）左右两端面，磁轭（4）与定子盘（5）之间具有间隙；在定子盘（5）内部设置冷却水道（6），定子盘（5）表面开进水口（18）和出水口（17），出水口（17）通过水管（20）连接水箱（21），进水口（18）通过水管（20）连接水泵（19），水泵（19）连接水箱（21）；若干个永磁场发生装置沿传动轴（12）的圆周方向上均布，且每个永磁发生装置均通过各自的永磁发生装置支架（9）固定连接定子盘（5），永磁发生装置支架（9）固定连接导磁套（15），导磁套（15）中心轴与传动轴（12）轴向相垂直，导磁套（15）位于电枢（7）侧旁且和电枢（7）之间具有间隙；导磁套（15）的内腔中容纳有磁极方向相反布置的两个永磁体和一个隔板（14），马达（10）固定连接隔板（14）；隔板（14）固定贴合在两个永磁体之间且隔板（14）与两个永磁体三者形成一个与导磁套（15）内腔相应的圆柱体，该圆柱体可沿导磁套（15）中心轴转动；导磁套（15）侧壁上开有一朝向电枢（7）的通槽口（22）；

当缓速器处于工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体、导磁套（15）、气隙和电枢（7）形成磁场回路；当缓速器处于不工作状态时，永磁场磁力线通过两个永磁体和导磁套（15）形成导磁回路。

2.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：所述间隙保持在-2mm。

3.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：所述水泵（19）与发动机水冷循环系统相连。

4.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：一个定子盘（5）上均布有8个永磁发生装置。

5.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：

隔板（14）和永磁发生装置支架（9）均由非导磁材料做成。

6.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：通槽口（22）的宽度与隔板（14）的厚度一致。

7.根据权利要求1所述的一种盘式水冷自励式电涡流缓速器，其特征是：马达（10）布置在靠近传动轴（12）位置处。

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