CN104201862A - 一种定子内嵌式涡流缓速器 - Google Patents

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何仁
胡东海
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Abstract

本发明公开一种车辆用定子内嵌式涡流缓速器，面对第二转子盘的第一转子盘的盘面内外圈均固定若干个沿圆周方向均匀分布的磁轭，面对第一转子盘的第二转子盘的盘面内外圈上均固定若干个沿圆周方向均匀分布的磁轭；第一、第二转子盘之间的定子轴上固定若干个沿圆周方向均匀分布的定子支架，在每个定子支架的径向外端上均固定有内、外U形定子磁轭，内、外U形定子磁轭的U形开口相面对且不贴合在一起，之间形成一个凹槽；沿圆周方向的所有的所述凹槽内绕过一组励磁线圈，节约了空间，大大提高了电磁场的空间利用率，在通入相同电流的情况下，显著增大了单位质量提供的制动力矩，制动安全性能好。

Description

一种定子内嵌式涡流缓速器
技术领域
本发明涉及一种车辆用电涡流缓速器，电涡流缓速器是一种利用电磁原理产生制动力矩的辅助制动器，对汽车进行制动或减速。 
背景技术
传统的车辆制动是采用摩擦制动器，摩擦制动器在持续、频繁制动工况下，容易出现制动“热衰退”现象，车辆制动效能大大降低甚至完全消失，严重影响行车安全。研究表明，采用非接触式的电涡流缓速器能有效解决摩擦制动器热衰退问题，提高汽车行驶安全性能。
目前已广泛应用于客车和卡车上的辅助制动系统多为盘式电涡流缓速器，其结构是：定子部分由八个高导磁材料制成的铁芯组成，呈圆周均匀地安装在固定架上，励磁线圈套装在铁芯上，共同构成励磁绕组。定子通过固定架安装于车架上，呈刚性连接。转子组件由前转子盘、后转子盘和转子轴构成，通过转子轴联成一个整体。转子盘通过连接凸缘与传动轴相连，并随传动轴转动。其工作原理是：当车辆需要制动时，励磁线圈中通入电流，励磁线圈产生的磁场在气隙与转子组件之间形成回路，此时，转子组件在旋转过程中切割磁感线而产生涡流，从而在转子组件上产生阻碍其运动的电磁力矩。目前这种电涡流缓速器存在的缺陷是：为了得到较大的制动力矩，将励磁线圈尺寸设计的很大，安装不方便，并且直接导致缓速器的质量重，影响汽车行驶平顺性。此外，现有缓速器的磁场利用率不高，因此单位质量的制动力矩较小。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种定子内嵌式涡流缓速器，旨在提高单位质量提供的制动力矩，减轻缓速器的重量，改善制动器的抗热衰退性能，提高制动安全性能。
本发明采用的技术方案是：本发明包括一个定子轴、与定子轴同轴安装的面对面且在轴向上相对称的第一、第二转子盘，面对第二转子盘的第一转子盘的盘面内圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第一转子盘内磁轭以及在第一转子盘的盘面外圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第一转子盘外磁轭，面对第一转子盘的第二转子盘的盘面内圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第二转子盘内磁轭以及在第二转子盘的盘面外圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第二转子盘外磁轭；第一、第二转子盘之间的定子轴上固定若干个沿圆周方向均匀分布的定子支架，在每个定子支架的径向外端上均固定有内、外U形定子磁轭，内、外U形定子磁轭的U形开口相面对且不贴合在一起，相面对的U形侧壁之间连接定子支架，之间形成一个凹槽；外U形定子磁轭的U形两侧面分别与第一转子盘外磁轭和第二转子盘外磁轭相正对，之间留有轴向间隙；第一转子盘外磁轭和第二转子盘外磁轭的数量与外U形定子磁轭的数量相同，内U形定子磁轭的U形两侧面分别与第一转子盘内磁轭和第二转子盘内磁轭相正对，之间也留有轴向间隙，第一转子盘内磁轭和第二转子盘内磁轭的数量与内U形定子磁轭的数量相同；沿圆周方向的所有的所述凹槽内绕过一组励磁线圈。
本发明的有益效果是：
1、与现有的电涡流缓速器相比，本发明采用18-24组定子磁轭，且每组两个U型定子磁轭共用一组环形的励磁线圈，节约了空间，大大提高了电磁场的空间利用率，在通入相同电流的情况下，显著增大了单位质量提供的制动力矩，制动安全性能好。
2、本发明利用励磁线圈产生涡流，属于非接触式的辅助制动器，利用非接触式的电磁制动器分担部分制动力矩，可以减少摩擦制动器的使用频率和使用强度，可有效减少磨损，延长摩擦制动器的使用寿命，并改善制动器的抗热衰退性能，提高了车辆的制动安全性能。
3、本发明有两个缓速器转子，在制动过程中能够形成两个磁场回路，因此，能够产生远大于目前使用的传统电涡流缓速器的制动力矩。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明去掉第一转子盘1和第二转子盘2后的立体结构图；
图3是图1所示本发明的主视结构半剖视图；
图4是图3中内、外两个U形定子磁轭与定子轴6、定子支架7的安装结构图；
图5是图1中第一转子盘1的轴侧视图；
图6是本发明制动时的磁路示意图；
图中：1.第一转子盘；2.第二转子盘；3.外U形定子磁轭；4-1.第一转子盘内磁轭；4-2.第一转子盘外磁轭；5.内U形定子磁轭；6.定子轴；7.定子支架；8-1.第二转子盘内磁轭；8-2.第二转子盘外磁轭；9-励磁线圈。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括一个定子轴6、两个与定子轴6同轴安装的转子盘，两个转子盘分别是第一转子盘1和第二转子盘2，第一转子盘1和第二转子盘2的结构相同，面对面且在轴向上相对称，第一转子盘1和第二转子盘2均通过连接法兰固定在车辆的后桥输入端或变速箱的输出端上，并且通过轴承支撑在定子轴6上，定子轴6通过联轴器与半轴相连。
如图5所示，在面对着第二转子盘2的第一转子盘1的盘面上，沿圆周方向固定均布两圈第一转子盘磁轭，分别是内圈上的若干个第一转子盘内磁轭4-1和外圈上的若干个第一转子盘外磁轭4-2，第一转子盘内磁轭4-1和第一转子盘外磁轭4-2的结构相同。同样，参见图1和图3所示，在面对着第一转子盘1的第二转子盘2的盘面上，沿圆周方向固定均布两圈第二转子盘磁轭，分别内圈上的若干个第二转子盘内磁轭8-1和外圈上的若干个第二转子盘外磁轭8-2，第二转子盘内磁轭8-1和第二转子盘外磁轭8-2的结构相同。两个转子盘上的内磁轭沿轴向对称，两个转子盘上的外磁轭也沿轴向对称。
如图2和图4所示，在第一转子盘1和第二转子盘2之间的定子轴6上固定若干个定子支架7，若干个定子支架7沿圆周方向有间隔地均匀分布。定子支架7为18-24个。在每个定子支架7的径向外端上均固定一组定子磁轭，这样，就有18-24组定子磁轭。每组定子磁轭均由两个U形定子磁轭组成，分别是外U形定子磁轭3和内U形定子磁轭5，外U形定子磁轭3和内U形定子磁轭5也各有18-24个，均焊接在定子支架7上。两个U形定子磁轭的结构相同并且两个U形定子磁轭的U形开口相面对，形成一个凹槽，两个U形定子磁轭并不贴合在一起，也就是两个U形定子磁轭的相面对的U形侧壁之间留有一定距离，在相面对的U形侧壁之间用定子支架7连接两个U形定子磁轭3、5，也就是定子支架7穿过U形开口面之间。
    如图3所示，外U形定子磁轭3的U形两侧面分别与第一转子盘外磁轭4-2和第二转子盘外磁轭8-2相正对，相正对面之间均留有0.7-1.0mm的轴向间隙；第一转子盘外磁轭4-2和第二转子盘外磁轭8-2的数量与外U形定子磁轭3的数量相同，为18-24个。内U形定子磁轭5的U形两侧面分别与第一转子盘内磁轭4-1和第二转子盘内磁轭8-1相正对，相正对面之间也均留有0.7-1.0mm的轴向间隙，第一转子盘内磁轭4-1和第二转子盘内磁轭8-1的数量与内U形定子磁轭5的数量相同，为18-24个。
如图3所示，在每两个U形定子磁轭之间形成的凹槽内，沿圆周方向绕有一组励磁线圈9，一组励磁线圈9穿过所有的凹槽。
定子支架7可与定子轴9焊接在一起或铸造成一体，第一转子盘内磁轭4-1和第一转子盘外磁轭4-2可与第一转子盘1焊接在一起或者铸造成一体，第二转子盘内磁轭8-1和第二转子盘外磁轭8-2可与第二转子盘2焊接在一起或者铸造成一体。
定子支架7采用铝制件，第一转子盘1和第二转子盘2均采用合金钢材料制作，外U形定子磁轭3和内U形定子磁轭5、第一转子盘内磁轭4-1和第一转子盘外磁轭4-2、第二转子盘内磁轭8-1和第二转子盘外磁轭8-2均采用纯铁材料制作，励磁线圈9的铁芯的材料为纯铁，励磁线圈9的线圈采用纯铜导线绕成，定子轴6的材料为45钢。
当汽车正常行驶时，在励磁线圈9中无电流通入，本发明定子内嵌式涡流缓速器不工作。
如图6，当车辆需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，缓速器控制器ECU接收到制动踏板处输入的信号，立即在励磁线圈9中通入电流。当励磁线圈9中通入电流时，根据奥斯特实验原理，会在励磁线圈9周围产生磁场，并且磁场通过外U形定子磁轭3和内U形定子磁轭5，磁力线从外U形定子磁轭3的b端经过第二转子盘外磁轭8-2、第二转子盘2、第二转子盘内磁轭8-1到内U形定子磁轭5的c端，形成第一磁场回路；同时，磁力线从内U形定子磁轭5的d端经过、第一转子盘内磁轭4-1、第一转子盘1、第一转子盘外磁轭4-2到外U形定子磁轭3的a端，形成第二磁场回路。此时，根据电磁原理，当缓速器的第一转子盘1和第二转子盘2转动时，会因切割磁感线而产生涡流，从而在第一转子盘1和第二转子盘2上产生阻碍其运动的电磁力矩，达到制动效果。同时，第一转子盘1和第二转子盘2切割磁感线形成涡流与励磁线圈9产生的磁场叠加，使磁场强度更大，从而对缓速器的两个转子盘1、2产生一个更大的制动力矩，加强了辅助制动效果。

Claims (3)

1.一种定子内嵌式涡流缓速器，包括一个定子轴（6）、与定子轴（6）同轴安装的面对面且在轴向上相对称的第一、第二转子盘（1、2），其特征是：面对第二转子盘（2）的第一转子盘（1）的盘面内圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第一转子盘内磁轭（4-1）以及在第一转子盘（1）的盘面外圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第一转子盘外磁轭（4-2），面对第一转子盘（1）的第二转子盘（2）的盘面内圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第二转子盘内磁轭（8-1）以及在第二转子盘（2）的盘面外圈上固定若干个沿圆周方向均匀分布的第二转子盘外磁轭（8-2）；第一、第二转子盘（1、2）之间的定子轴（6）上固定若干个沿圆周方向均匀分布的定子支架（7），在每个定子支架（7）的径向外端上均固定有内、外U形定子磁轭（5、3），内、外U形定子磁轭（5、3）的U形开口相面对且不贴合在一起，相面对的U形侧壁之间连接定子支架（7），之间形成一个凹槽；外U形定子磁轭（3）的U形两侧面分别与第一转子盘外磁轭（4-2）和第二转子盘外磁轭（8-2）相正对，之间留有轴向间隙；第一转子盘外磁轭（4-2）和第二转子盘外磁轭（8-2）的数量与外U形定子磁轭（3）的数量相同，内U形定子磁轭（5）的U形两侧面分别与第一转子盘内磁轭（4-1）和第二转子盘内磁轭（8-1）相正对，之间也留有轴向间隙，第一转子盘内磁轭（4-1）和第二转子盘内磁轭（8-1）的数量与内U形定子磁轭（5）的数量相同；沿圆周方向的所有的所述凹槽内绕过一组励磁线圈（9）。
2.根据权利要求1所述一种定子内嵌式涡流缓速器，其特征是：第一转子盘内磁轭（4-1）、第一转子盘外磁轭（4-2）、第二转子盘内磁轭（8-1）、第二转子盘外磁轭（8-2）、内、外U形定子磁轭（5、3）以及定子支架（7）均为18-24个。
3.根据权利要求1所述一种定子内嵌式涡流缓速器，其特征是：外U形定子磁轭（3）的U形两侧面分别与第一转子盘外磁轭（4-2）和第二转子盘外磁轭（8-2）之间留有0.7-1.0mm的轴向间隙；内U形定子磁轭（5）的U形两侧面分别与第一转子盘内磁轭（4-1）和第二转子盘内磁轭（8-1）之间留有0.7-1.0mm的轴向间隙。
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