CN103219864A - 一种电磁与永磁复合式涡流缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种公路轮式车辆用电磁与永磁复合式涡流缓速器，左、右转子盘同轴且对称分布在偶数个电永磁励磁装置的左、右两边，偶数个电永磁励磁装置沿转子盘的圆周方向均匀布置，每个电永磁励磁装置与左、右转子盘之间均具有轴向气隙；每个电永磁励磁装置均由左、右永磁体、导磁套、铁芯、线圈和左、右导磁体组成，导磁套内腔的左、右两端同轴紧密套有横截面为圆环形的相应的左、右永磁体，左、右永磁体中同轴紧密套有相应的左、右导磁体；左、右两个导磁体之间固定连接与导磁体同轴的铁芯，铁芯上绕有线圈，永磁体径向充磁，制动力矩由电磁制动力矩和永磁制动力矩共同提供，在相同制动力矩情况下，结构紧凑、耗能小、热衰退性能好。

Description

一种电磁与永磁复合式涡流缓速器

技术领域

  本发明涉及一种公路轮式车辆用涡流缓速器，尤其是一种将电磁制动和永磁制动结合在一起的电磁与永磁复合式涡流缓速器。

背景技术

近年来随着汽车保有量的不断增多和车辆速度的不断提高，汽车安全性能的要求也在不断地提高。传统的汽车制动形式主要为摩擦制动形式，摩擦制动器在制动过程中温度会不断升高，制动器热衰退性明显，从而导致摩擦制动器的制动性能急剧下降，严重的甚至导致摩擦制动器失效。并且摩擦制动器在制动过程中会产生粉尘和制动噪声。为了解决摩擦制动器的不足，在汽车上采用安装辅助制动装置来提高汽车的制动安全性能，目前应用最广泛的辅助制动装置就是电涡流缓速器、液力缓速器和永磁缓速器。电涡流缓速器结构简单、成本低、制动反应速度快，制动力矩大小容易控制，只要控制通过励磁电流大小就可以控制电涡流缓速器的力矩大小。永磁式缓速器力矩稳定、基本不消耗车载电能并且体积小、重量轻、连续长时间工作热衰退性不明显。目前所采用的电涡流缓速器自重过大，且电涡流缓速器的制动减速性能受转子温升的影响很大，同时也会受到气流条件和环境的影响，当环境恶劣且气流不畅的情况下，会导致转子在短时间内温升过高，影响电涡流缓速器的减速性能。并且电涡流缓速器在工作时需要消耗一定的电能，所以对发电机或蓄电池的要求要高一些。而永磁式缓速器体积小、发热少，虽然制动力矩稳定，但是制动力矩比较小，并且永磁缓速器制动力矩难以分级控制。

发明内容

为了解决现有电涡流缓速器和永磁缓速器存在的问题，本发明提供一种电磁与永磁复合式涡流缓速器，综合电涡流缓速器和永磁缓速器的优点，在提供相同制动力矩的情况下，质量更轻、结构更紧凑且控制方便、抗热衰退性好。

本发明采用的技术方案是：包括一个左转子盘、一个右转子盘和偶数个电永磁励磁装置，左转子盘、右转子盘同轴且对称分布在偶数个电永磁励磁装置的左、右两边，偶数个电永磁励磁装置沿转子盘的圆周方向均匀布置，每个电永磁励磁装置与左转子盘、右转子盘之间均具有轴向气隙；每个电永磁励磁装置均由左、右永磁体、导磁套、铁芯、线圈和左、右导磁体组成，导磁套内腔的左、右两端同轴紧密套有横截面为圆环形的相应的左、右永磁体，左、右永磁体中同轴紧密套有相应的左、右导磁体；左、右两个导磁体之间固定连接与导磁体同轴的铁芯，铁芯上绕有线圈，每个电永磁励磁装置的轴心线与转子盘的轴心线平行；永磁体径向充磁，两个相邻电永磁励磁装置中的左永磁体的内、外圆环面的充磁方向相反，两个相邻电永磁励磁装置中的右永磁体的内、外圆环面的充磁方向相反，同一个电永磁励磁装置中的左、右永磁体的内、外圆环面的充磁方向相反。

本发明的优点是：

1、结构紧凑、缓速器重量轻。由于本发明的制动力矩由电磁制动力矩和永磁制动力矩复合叠加而提供，在工作时制动力矩是由电磁制动力矩和永磁制动力矩共同提供，所以在提供相同制动力矩的情况下，本发明要比普通电涡流缓速器结构紧凑并且重量轻。

2、耗能小。由于本发明的制动力矩主要由永磁制动力矩提供，电磁制动力矩仅提供一部分制动力矩，所以相比于普通电涡流缓速器来说耗电能减少。

3、热衰退性能好。电涡流缓速器在制动时除了制动盘要产生大量热量外，线圈在通电以后也会产生很多热量，短时间内电涡流缓速器温升过高，从而会影响缓速器制动性能。本发明制动力矩主要由永磁体提供，永磁体在制动过程中是不会产生热量的，所以相比于普通电涡流缓速器来说热衰退性要好。

附图说明

图1是本发明一种电磁与永磁复合式涡流缓速器的主视剖视图；

图2是图1中一个电永磁励磁装置2的放大图；

图3是图2中A-A剖视图；

图4是图1中的偶数个电永磁励磁装置2的位置图以及磁极方向分布图，图4中以八个电永磁励磁装置2为例；

图5是非制动状态时电永磁励磁装置2的磁路情况图；

图6是制动状态时电永磁励磁装置2的磁路情况图；

图中：1.左转子盘；2.电永磁励磁装置；3.右转子盘；21.永磁体；22.导磁套；23.铁芯；24.线圈；25.导磁体。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明一种电磁与永磁复合式涡流缓速器包括左转子盘1、定子组件和右转子盘3，其中定子组件由偶数个电永磁励磁装置2组成，左转子盘1、右转子盘3同轴布置，并且左转子盘1、右转子盘3对称分布在偶数个电永磁励磁装置2的左、右两边。每个电永磁励磁装置2与左转子盘1、右转子盘3之间均具有轴向气隙。

如图2-图3所示，每个电永磁励磁装置2均由永磁体21、导磁套22、铁芯23、线圈24和导磁体25组成，永磁体21和导磁体25各有两个，在导磁套22内腔的左、右两端均同轴紧密套有一个永磁体21，永磁体21是横截面为圆环形的永磁体，在永磁体21中同轴紧密套有导磁体25。左永磁体21的左端面、左导磁体25的左端面与导磁套22的左端面平齐，即左永磁体21、左导磁体25、导磁套22三者的左端面在同一平面上，此平面与左转子盘1之间的气隙保证在1-2mm之间；右永磁体21的右端面、右导磁体25的右端面与导磁套22的右端面平齐，该平面与右转子盘3之间的气隙保证在1-2mm之间。在左、右两个导磁体25之间是铁芯23，铁芯23与导磁体25同轴，铁芯23上绕有线圈24，铁芯23左右两端固定连接导磁体25。因此，可看作是在导磁体25和导磁套22之间嵌入永磁体21。

在圆环形永磁体21的径向充磁，充磁情况具体是：一个电永磁励磁装置2的左永磁体21的内圆环面为N极、外圆环面为S极，右永磁体21的内圆环面为S极、外圆环面为N极，与该一个电永磁励磁装置2相邻的电永磁励磁装置2的左永磁体21的内圆环面为S极、外圆环面为N极，右永磁体21的内圆环面为N极、外圆环面为S极。如图4所示，偶数个电永磁励磁装置2的中心轴均与左右转子盘1、3的轴心线平行，偶数个电永磁励磁装置2沿转子盘的圆周方向均匀布置，并且偶数个电永磁励磁装置2的中心轴均分布在同一个分度圆周上，该分度圆的轴心线与转子盘的轴心线重合。这样，使电永磁励磁装置2在对外显示磁性的情况下，相邻两个电永磁励磁装置2的极性呈相反情况。

如图5所示，当本发明处于非工作状态时，线圈24中没有电流通过，此时左右两端的永磁体21产生的磁场经过导磁体25、铁芯23和导磁套22形成回路，永磁体21所产生的磁场被屏蔽，整个电永磁励磁装置2对外不显示磁场，即此时电永磁励磁装置2对左右转子盘1、3没有制动作用。具体是：电永磁励磁装置2的左端的左永磁体21产生的磁场形成闭合磁力线B，如图5中实线所表示的磁力线，电永磁励磁装置2右端的右永磁体21产生的磁场形成闭合磁力线C，如图5中虚线所表示的磁力线。电永磁励磁装置2左永磁体21充磁情况为：内圆环面为N极、外圆环面为S极；右永磁体21充磁情况为：内圆环面为S极、外圆环面为N极。此时电永磁励磁装置2的左、右永磁体21的两磁场呈相互吸引状态，左永磁体21的磁场的磁力线B从左永磁体21内圆环表面N极出发，经过左导磁体25、铁芯23、右导磁体25、右永磁体21和导磁套22回到左永磁体21外圆环面S极，此时左永磁体21所产生的磁场被屏蔽，同样右永磁体21的磁场也被屏蔽，整个电永磁励磁装置2对外没有磁场作用，此时左、右转子盘1、3正常旋转，电永磁励磁装置2对左、右转子盘1、3没有制动作用。

如图6所示，当车辆需要制动时，线圈24中通入电流，电磁场将会阻止左右两端的永磁场经过铁芯23，迫使电永磁励磁装置2一端的永磁体磁场经过导磁体25、转子盘和导磁套22回到另一端的永磁体形成回路，此时如果左、右转子盘1、3在运动状态就会受到电磁场和永磁场的涡流制动作用。具体是：线圈24产生的电磁场形成闭合磁力线D，如图6中点划线所表示的磁力线，电磁场的磁极方向为左端是N极，右端是S极。在电磁场的迫使下，电永磁励磁装置2的左永磁体21磁场产生的闭合磁力线E从内圆环表面N极出发后只能经过左导磁体25、气隙、左转子盘1、导磁套22回到左永磁体21的外圆环表面S极，此时左永磁体21对左转子盘1产生制动作用；同理，产生闭合磁力线F的右永磁体21对右转子盘3产生制动作用。闭合磁力线D由铁芯23左端面N极出发，经过左导磁体25、气隙、左转子盘1、导磁套22、气隙、右转子盘3和右导磁体25后回到铁芯23右端面S极形成回路，所以产生闭合磁力线D的电磁场对左、右转子盘1、3均有制动作用。磁力线D经过铁芯23的同时会阻止左、右两边产生闭合磁力线E、F的永磁体磁场经过铁芯23。此时左、右转子盘1、3处在产生闭合磁力线E和F以及D的复合磁场中作旋转运动，因此左、右转子盘1、3受到的制动力为电磁制动力与永磁制动力叠加后的总制动力。

制动时，所有的电永磁励磁装置2可以部分参与通电工作，也可以全部参与通电工作。当车辆需要的制动强度不大时，可以只向部分电永磁励磁装置2中的线圈24中通入电流；当需要紧急制动时，可以向全部电永磁励磁装置2中的线圈24中通入电流，使所有电永磁励磁装置2全部参与工作。

线圈24相当于电永磁励磁装置2对外显示磁场还是不显示磁场的开关，通过控制通入电永磁励磁装置2的线圈24中的电流大小可以控制永磁体21磁场的开关状态，同时通过控制电流大小也可以控制缓速器的制动力矩的大小。当线圈24中不通入电流时，永磁体21的磁场处于屏蔽状态，对转子盘没有磁场作用；当线圈24中通入不大的电流时，永磁体21磁场就会对转子盘产生磁场作用，此时主要是永磁体21磁场对转子盘产生制动作用，由于永磁体21的磁场是固定的，所以制动力矩也是固定的；当继续增加或减小线圈24中的电流时，就可以增大或减小缓速器的制动力矩。当不需要紧急制动时，可以仅仅往线圈24中通入小电流，此时主要由永磁体21磁场对转子盘产生制动效果；当需要紧急制动时，可以往线圈24中通入最大电流，此时，电磁场和永磁场均对转子盘产生制动作用，缓速器制动力矩由电磁制动力矩和永磁制动力矩叠加而成。通过减小电流大小可以减小电磁制动力矩的大小，从而可以减小缓速器的制动力矩大小。

当需要解除制动时，只需要断开通入线圈24的电流，此时线圈24不再产生电磁场，电永磁励磁装置2就会进入图5所示状态，对外没有磁场作用，制动解除。

Claims (4)

1.一种电磁与永磁复合式涡流缓速器，其特征是：包括一个左转子盘、一个右转子盘和偶数个电永磁励磁装置（2），左、右转子盘同轴且对称分布在偶数个电永磁励磁装置（2）的左、右两边，偶数个电永磁励磁装置（2）沿转子盘的圆周方向均匀布置，每个电永磁励磁装置（2）与左、右转子盘之间均具有轴向气隙；每个电永磁励磁装置（2）均由左、右永磁体（21）、导磁套（22）、铁芯（23）、线圈（24）和左、右导磁体（25）组成，导磁套（22）内腔的左、右两端同轴紧密套有横截面为圆环形的相应的左、右永磁体（21），左、右永磁体（21）中同轴紧密套有相应的左、右导磁体（25）；左、右两个导磁体（25）之间固定连接与导磁体（25）同轴的铁芯（23），铁芯（23）上绕有线圈（24），每个电永磁励磁装置（2）的轴心线与转子盘的轴心线平行；

永磁体（21）径向充磁，每两个相邻电永磁励磁装置（2）中的左永磁体（21）的内、外圆环面的充磁方向相反，每两个相邻电永磁励磁装置（2）中的右永磁体（21）的内、外圆环面的充磁方向相反，同一个电永磁励磁装置（2）中的左、右永磁体（21）的内、外圆环面的充磁方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种电磁与永磁复合式涡流缓速器，其特征是：左永磁体（21）、左导磁体（25）、导磁套（22）的左端面均平齐，右永磁体（21）、右导磁体（25）、导磁套（22）的右端面均平齐。

3.根据权利要求1所述的一种电磁与永磁复合式涡流缓速器，其特征是：每个电永磁励磁装置（2）与左、右转子盘之间均具有1-2mm的轴向气隙。

4.根据权利要求1所述的一种电磁与永磁复合式涡流缓速器，其特征是：线圈（24）中无电流通过时，电永磁励磁装置（2）对左、右转子盘没有制动力，线圈（24）中通入电流时，电永磁励磁装置（2）对左、右转子盘有电磁场和永磁场的涡流制动力，偶数个电永磁励磁装置（2）可部分通入电流，也可全部通入电流。

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