CN105896877A - 一种直线电涡流制动装置及直线载运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电涡流制动装置及直线载运装置，直线电涡流制动装置，包括定子和动子；定子包括基板以及设置在基板上的若干个沿基板宽度方向等间隔设置的导体片，所述的导体片采用不同电阻率材料制成的多段式结构，且沿制动方向，导体片的电阻率依次减小；动子包括连接座以及设置在连接座上的若干个沿连接座宽度方向等间隔设置的永磁体，分布在两侧边的永磁体厚度为分布在两侧边之间的永磁体厚度的二分之一，且永磁体的数量比导体片数量多一个；定子的导体片与动子的永磁体分别插入相互的间隙中。本发明的直线电涡流制动装置以及直线载运装置，采用分段材料、梳状结构涡流制动装置，可持续提供较大的制动力。

Description

一种直线电涡流制动装置及直线载运装置

技术领域

本发明涉及一种直线电涡流制动装置及应用该直线电涡流制动装置的直线载运装置，直线电涡流制动装置用于高速直线运动物体的迅速制动。

背景技术

传统的直线运动制动方式主要包括机械和电磁两类。

机械制动包括弹力绳制动或液压摩擦制动等，制动原理简单，效果安全可靠，但会造成制动装置损毁、制动过程中振动冲击大及噪音大等问题；

电磁制动利用电磁方式将动能转化成电能发电，常用两类方式，一是让直线电机本身进入其电制动状态，发出的电能可以灵活处置，但这种制动方式受限于电机类型；第二类是利用感应板感应电涡流制动，这种方式是一种非接触式的制动，振动冲击以及噪音很小，其发出的电能由感应板中的涡流通过热的方式消耗，因此对制动功率有限制，另外在动能较小时，涡流制动力会迅速降低，影响制动效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述电涡流制动功率受限、制动力随速度降低而迅速降低的不足，提出了用于直线运动制动用的一种直线电涡流制动装置及应用该直线电涡流制动装置的直线载运装置，采用分段材料、梳状结构涡流制动装置，使动子制动后速度减弱引起的涡流能够始终保持较大的水平，从而持续提供较大的制动力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直线电涡流制动装置，包括定子和动子；

定子包括基板以及设置在基板上的若干个沿基板宽度方向等间隔设置的导体片，所述的导体片采用不同电阻率材料制成的多段式结构，且沿制动方向，导体片的电阻率依次减小；

动子包括连接座以及设置在连接座上的若干个沿连接座宽度方向等间隔设置的永磁体，分布在两侧边的永磁体厚度为分布在在两侧边之间的永磁体厚度的二分之一，且永磁体的数量比导体片数量多一个；

定子的导体片与动子的永磁体分别插入相互的间隙中。

优选地，定子采用基板与导体片一体成型的结构。

优选地，沿制动方向，导体片采用不锈钢、铜镍合金和铝合金材料制成的分段式结构。

优选地，所述的永磁体沿连接座长度方向设置有若干组，形成矩形阵列式结构。

本发明还提供一种直线载运装置，具体技术方案为：

包括载运工具、运行轨道以及支撑所述运行轨道的U形支座，U形支座包括中间的凹槽部以及位于凹槽部两侧的支撑部，支撑部上方配置所述运行轨道，运行轨道上配置所述载运工具；

U形支座的凹槽部中配置有所述的直线电涡流制动装置；

直线电涡流制动装置的连接座与载运工具固定连接；

凹槽部中设置有若干个支撑基板的墩子，定子的基板通过墩子固定在凹槽部中；

所述的连接座包括底板部，以及设置在底板部表面的两个支板部，两支板部之间形成设置永磁体的凹腔，所述的分布在两侧边的永磁体分别固定在支板部上，分布在两侧边之间的永磁体固定在底板部上，永磁体之间均为平行等间隔设置。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)采用涡流制动，无接触摩擦，噪音小；

(2)采用梳状结构，相当于多个单感应板涡流制动的多重并联，可以在有限空间内提高制动效果；

(3)定子分段采用不同材料，可以在更长范围内保持较大的制动力。

附图说明

图1是本发明的直线载运装置剖视图。

图2是本发明的直线电涡流制动装置剖视图。

图3是本发明的直线电涡流制动装置结构示意图。

图4是本发明的定子结构示意图。

图5是本发明的动子结构示意图。

图6是同一种材料的定子涡流制动力随动子运动速度变化的特性图。

图7是采用分段式材料的定子涡流制动力随动子运动速度变化的特性图。

图中标记：10-U形支座，11-支撑部，12-凹槽部，20-载运轨道，30-墩子，40-直线电涡流制动装置，41-定子，411-基板，412-导体片，42-动子，421-永磁体，422-连接座，50-载运工具。

具体实施方式

参照图1-7，本发明的直线电涡流制动装置40，包括定子41和动子42。

定子41包括基板411以及设置在基板411上的若干个沿基板411宽度方向等间隔设置的导体片412，所述的导体片412采用不同电阻率材料制成的多段式结构，且沿制动方向，导体片412的电阻率依次减小。

动子42包括连接座422以及设置在连接座422上的若干个沿连接座422宽度方向等间隔设置的永磁体421，分布在两侧边的永磁体421厚度为分布在在两侧边之间的永磁体421厚度的二分之一，且永磁体421的数量比导体片412数量多一个。

定子41的导体片412与动子42的永磁体421分别插入相互的间隙中。

本实施例优选，定子41的基板411上共设有5片长方形薄片状的导体片412，定子41采用基板411与导体片412一体成型的结构，从而使得定子41在横截面呈梳状结构。沿制动方向，定子41的导体片412采用不同电阻率的材料制成，本实施例中优选为不锈钢、铜镍合金和铝合金制成，铝合金采用7075铝合金。

实施例优选，动子42的连接座422上共设有6片长方形薄片状的永磁体421，从而使得动子42在横截面呈梳状结构，实际使用时，动子42安装在载运工具50上，通过连接座422与载运工具50固定连接，形成与载运工具50联动。

动子42的永磁体421进入定子41的导体片412区域时，动子42的永磁体421磁极在运动过程中，变化的磁场会在定子41的导体片412内产生涡流电动势，进而产生涡流电流，并通过导体片412的内阻以热能方式消耗掉。

有下式成立：

$e=\frac{d\mathrm{\Φ}}{dt}=Blv;i=\frac{e}{r};$

在制动过程中动子42速度降低，涡流电动势会降低，进而造成涡流减小，使得制动力降低，制动效果减弱；为此采用具有不同电阻率的不同材料，在电动势e降低时选择较小的电阻r，使得涡流i大小尽可能保持不变，从而更长范围内保证制动力大小不变。

以速度60m/s、距离60m制动为例，通过大量的电磁场有限元计算，最后选取不锈钢、铜镍合金和7075铝合金分别作为涡流制动的定子41的材料，得到涡流制动力随动子42运动速度变化的特性如图6，图6中，实线代表不锈钢，短虚线代表铜镍合金，长虚线代表7075铝合金。

选择不同材料的导体片412，按不锈钢25m长，铜镍合金28.4m长，铝合金4.1m长组合后，通过仿真计算可以得到，涡流制动力随制动距离的变化关系如图7。通过两图结果可以看出，采用单独一种材料，制动力会随着距离增大不断降低，而分段采用不同材料后，会保持很长距离内的制动力保持基本不变，得到了较好的更为平稳的控制效果。

为了使得动子42具有足够的强的磁场，永磁体421沿连接座422长度方向设置有若干组，形成矩形阵列式结构。同时永磁体421的数量比导体片412的数量多一个，使得每一个导体片412的两侧都分布有永磁体421，保证每一个导体片412都能处于磁场中，并且位于整个动子42两侧的永磁体421厚度为中间部分的永磁体421厚度的二分之一，使得每个导体片412两侧的磁场强度相同，每个导体片412产生的涡流电动势、电流相同，并且导体片412产生的热能均匀，制动效果更好。

本发明还提供一种直线载运装置，具体技术方案为：

包括载运工具50、运行轨道以及支撑所述运行轨道的U形支座10，U形支座10包括中间的凹槽部12以及位于凹槽部12两侧的支撑部11，支撑部11上方配置所述运行轨道，运行轨道上配置所述载运工具50，

U形支座10的凹槽部12中配置有所述的直线电涡流制动装置40；直线电涡流制动装置40的连接座422与载运工具50固定连接；

凹槽部12中设置有若干个支撑基板411的墩子30，定子41的基板411通过墩子30固定在凹槽部12中。

连接座422包括底板部422a，以及设置在底板部422a表面的两个支板部422b，两支板部422b之间形成设置永磁体421的凹腔，所述的分布在两侧边的永磁体421分别固定在支板部422b上，分布在两侧边之间的永磁体421固定在底板部422a上，永磁体421之间均为平行等间隔设置。

Claims (5)

1.一种直线电涡流制动装置(40)，其特征在于，包括定子(41)和动子(42)；

定子(41)包括基板(411)以及设置在基板(411)上的若干个沿基板(411)宽度方向等间隔设置的导体片(412)，所述的导体片(412)采用不同电阻率材料制成的多段式结构，且沿制动方向，导体片(412)的电阻率依次减小；

动子(42)包括连接座(422)以及设置在连接座(422)上的若干个沿连接座(422)宽度方向等间隔设置的永磁体(421)，分布在两侧边的永磁体(421)厚度为分布在两侧边之间的永磁体(421)厚度的二分之一，且永磁体(421)的数量比导体片(412)数量多一个；

定子(41)的导体片(412)与动子(42)的永磁体(421)分别插入相互的间隙中。

2.根据权利要求1所述的直线电涡流制动装置(40)，其特征在于，定子(41)采用基板(411)与导体片(412)一体成型的结构。

3.根据权利要求1所述的直线电涡流制动装置(40)，其特征在于，沿制动方向，导体片(412)采用不锈钢、铜镍合金和铝合金材料制成的分段式结构。

4.根据权利要求1所述的直线电涡流制动装置(40)，其特征在于，所述的永磁体(421)沿连接座(422)长度方向设置有若干组，形成矩形阵列式结构。

5.一种直线载运装置，包括载运工具(50)、运行轨道以及支撑所述运行轨道的U形支座(10)，U形支座(10)包括中间的凹槽部(12)以及位于凹槽部(12)两侧的支撑部(11)，支撑部(11)上方配置所述运行轨道，运行轨道上配置所述载运工具(50)，其特征在于，

U形支座(10)的凹槽部(12)中配置有如权利要求1至4中任一项所述的直线电涡流制动装置(40)；

直线电涡流制动装置(40)的连接座(422)与载运工具(50)固定连接；

凹槽部(12)中设置有若干个支撑基板(411)的墩子(30)，定子(41)的基板(411)通过墩子(30)固定在凹槽部(12)中；

所述的连接座(422)包括底板部(422a)，以及设置在底板部(422a)表面的两个支板部(422b)，两支板部(422b)之间形成设置永磁体(421)的凹腔，所述的分布在两侧边的永磁体(421)分别固定在支板部(422b)上，分布在两侧边之间的永磁体(421)固定在底板部(422a)上，永磁体(421)之间均为平行等间隔设置。