CN105914975A - 一种双转子励磁组合缓速器 - Google Patents

一种双转子励磁组合缓速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车零件设备技术领域，尤其涉及一种双转子励磁组合缓速器。本发明提供了一种双转子励磁组合缓速器，其包括转轴、永磁式子单元及电励磁子单元；永磁式子单元包括外定子铁心及与转轴固定连接的外转子铁心，外转子铁心对应于外定子铁心设有永磁体，永磁体与外定子铁心的交集面积可调节，从而改变定子磁通量以调节制动力矩；电励磁子单元包括内定子铁心及与转轴固定连接的内转子铁心，内转子铁心上设有电励磁线圈，且电励磁线圈的接入电流可调节，以实现对制动力矩的无级调节。本申请结合永磁式子单元及电励磁子单元，采用双转子制动，动作响应快，能选取较大范围内的电磁、热负荷，进而大大提升缓速器的功率密度与制动效能。

Description

一种双转子励磁组合缓速器
技术领域
本发明涉及汽车零件设备技术领域，尤其涉及一种双转子励磁组合缓速器，具体涉及一种能提升功率密度及制动效能，且能调节制动力矩大小的双转子励磁组合缓速器。
背景技术
缓速器作为一种重要的汽车辅助制动装置，对汽车制动效果显著，能够减少车轮制动器热衰退，提高车辆行驶的安全性和舒适性，且可延长制动系统、传动系统和轮胎的寿命，降低车辆使用成本，提升汽车环保性。针对制动运行的特点，现有车用缓速器主要存在两方面的问题：一方面，与不带辅助制动装置的车辆相比，安装缓速器后车辆的总备质量必然有所增加，而为了满足制动力能需求，尤其是车辆满载高速运行时的快速制动，缓速器往往体积、质量大，不但增加了车辆空载行驶的惯性，而且限制了实际载重量。另一方面，现有缓速系统难以兼顾低速和高速运行时的制动性能，不同类型和结构的缓速器分别存在低速制动能力差、高速及高负载时制动力矩输出不足、高温下制动力矩衰减严重、响应速度慢、制动力矩大小不可调节等问题。
发明专利CN200810243194.2公布了一种带水冷系统的自励式缓速器，可采用发动机循环水道中的冷却液对缓速器进行冷却，提高缓速器发电机装置的发电能力和缓速器的励磁电流，增大缓速器的制动力矩和缓速制动效能；实用新型专利CN200620072790.5公布了一种双毂式电涡流缓速器，转子由转子外环和转子内环铸成一体构成，制动力矩比普通电涡流缓速器提高30％左右。以上专利技术均是从提高制动力矩的角度来改善性能，但仍然难以兼顾低速和高速运行时的制动性能，且未能解决制动力矩大小不可调节的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是：提供一种能提升功率密度及制动效能，且能调节制动力矩大小的双转子励磁组合缓速器，以解决现有的缓速器无法调节制动力矩，从而难以兼顾低速和高速运行时的制动性能的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双转子励磁组合缓速器，其包括转轴、永磁式子单元及电励磁子单元；所述永磁式子单元包括外定子铁心及与所述转轴固定连接的外转子铁心，所述外转子铁心对应于所述外定子铁心设有永磁体，所述永磁体与所述外定子铁心间设有气隙且所述永磁体与所述外定子铁心的交集面积可调节；所述电励磁子单元包括内定子铁心及与所述转轴固定连接的内转子铁心，所述内定子铁心与所述内转子铁心设有气隙，所述内转子铁心上设有电励磁线圈，且所述电励磁线圈的接入电流可调节。
其中，所述外定子铁心及所述电励磁子单元均设于所述外转子铁心与所述转轴构成的空间内，且所述外定子铁心具有一个凹陷区，所述电励磁子单元设于所述凹陷区内。
其中，所述内定子铁心设于所述外定子铁心与所述内转子铁心之间。
其中，所述外定子铁心朝向所述电励磁子单元的侧面设有隔磁套，在所述内定子铁心的外侧、且与所述外定子铁心及外转子铁心相邻的区域设有隔磁套。
其中，所述外定子铁心通过第二轴承与所述转轴连接。
其中，所述外定子铁心与所述第二轴承之间还设有过渡支架及设于所述过渡支架上的花键，所述外定子铁心的底部与所述花键连接。
其中，所述外转子铁心上设有环形开口，所述外定子铁心上连接有推拉杆，所述推拉杆穿过所述环形开口。
其中，所述环形开口的内圈设有第四轴承，所述环形开口的外圈设有第三轴承，所述第四轴承及第三轴承用于防止所述推拉杆随所述外转子铁心转动。
其中，所述内定子铁心通过第一轴承与所述转轴连接。
其中，所述内定子铁心及外定子铁心内均设有循环水道，用于对所述内定子铁心及外定子铁心进行冷却。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种双转子励磁组合缓速器，其包括转轴、永磁式子单元及电励磁子单元；永磁式子单元包括外定子铁心及与转轴固定连接的外转子铁心，外转子铁心对应于外定子铁心设有永磁体，永磁体与外定子铁心间设有气隙且永磁体与外定子铁心的交集面积可调节；电励磁子单元包括内定子铁心及与转轴固定连接的内转子铁心，内定子铁心与内转子铁心设有气隙，内转子铁心上设有电励磁线圈，且电励磁线圈的接入电流可调节。本申请通过改变永磁体和外定子铁心的交集面积，从而改变定子磁通量以调节制动力矩；并通过对接入电励磁线圈的励磁电流的大小进行调节，以实现对制动力矩的无级调节。同时，本申请结合永磁式子单元及电励磁子单元，采用双转子制动，动作响应快，能选取较大范围内的电磁、热负荷，进而大大提升缓速器的功率密度与制动效能，适用于各类大中型商用运输车辆、安全行驶要求高的军车等运载工具，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种双转子励磁组合缓速器实施例的缓速器的纵向剖面结构图；
图2是本发明一种双转子励磁组合缓速器实施例的缓速器的横向剖面结构图；
图3是本发明一种双转子励磁组合缓速器实施例的循环水冷结构的示意图。
图中：1：转轴；2：内转子铁心；3：外转子铁心；4：电励磁线圈；5：永磁体；6：外定子铁心；7：内定子铁心；8：隔磁套；9：气隙；10：推拉杆；11：花键；12：过渡支架；13：第一轴承；14：第二轴承；15：第三轴承；16：第四轴承；17：循环水道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种双转子励磁组合缓速器，其包括转轴1、永磁式子单元及电励磁子单元；永磁式子单元包括外定子铁心6及与转轴1固定连接的外转子铁心3，在本实施例中，外转子铁心3同时作为缓速器的外壳；外转子铁心3对应于外定子铁心6设有永磁体5，为了保证外转子铁心3与外定子铁心6能自由转动，永磁体5与外定子铁心6间设有气隙9且永磁体5与外定子铁心6的交集面积可调节，从而改变定子磁通量以调节制动力矩；电励磁子单元包括内定子铁心7及与转轴1固定连接的内转子铁心2，为了保证内定子铁心7与内转子铁心2能自由转动，内定子铁心7与内转子铁心2设有气隙9，内转子铁心2上设有电励磁线圈4，且电励磁线圈4的接入电流可调节，以实现对制动力矩的无级调节。特别的，本申请中的永磁式子单元与电励磁子单元是相互独立的，且本申请通过同时设置永磁式子单元与电励磁子单元，采用双转子制动，动作响应快，能选取较大范围内的电磁、热负荷，进而大大提升缓速器的功率密度与制动效能，进而适用于各类大中型商用运输车辆、安全行驶要求高的军车等运载工具。
特别的，在本实施例中，外定子铁心6、外转子铁心3、内定子铁心7及内转子铁心2均为圆柱体结构。其中，外转子铁心3及内转子铁心2均与转轴1固定连接，并同步旋转。
在本实施例中，本申请提供的缓速器连接有外部控制器，通过外部控制器输出电流通过碳刷和电滑环通入电励磁线圈4上，且电励磁线圈4的接入电流可通过PWM(脉冲宽度调制)电路连续控制，从而改变电励磁缓速器单元的磁场大小。
具体地，外定子铁心6及电励磁子单元均设于外转子铁心3与转轴1构成的空间内，且外定子铁心6具有一个凹陷区，电励磁子单元设于凹陷区内。在本实施例中，采用这种布局方式，使得本申请提供的缓速器的结构紧凑，减小了占地面积，避免因缓速器体积、质量大，从而增加了车辆空载行驶的惯性，而且限制了实际载重量的缺陷。
具体地，在本实施例中，为进一步减小缓速器的占用空间，内定子铁心7设于外定子铁心6与内转子铁心2之间；为避免内定子铁心7与外定子铁心6产生相互影响，外定子铁心6朝向电励磁子单元的侧面设有隔磁套8，在内定子铁心7的外侧、且与外定子铁心6及外转子铁心3相邻的区域设有隔磁套8。其中，外侧指的是附图1中的图示方向，即靠近外定子铁心6及外转子铁心3的那一侧面。
具体地，外定子铁心6通过第二轴承14与转轴1连接。在本实施例中，转轴1作为驱动装置，带动外转子铁心3转动，通过设置第二轴承14以防止外定子铁心6随转轴1转动。
进一步地，外定子铁心6与第二轴承14之间还设有过渡支架12及设于过渡支架12上的花键11，外定子铁心6的底部与花键11连接。通过设置花键11，使得外定子铁心6在花键上滑动，由此来改变外定子铁心6与永磁体5之间的交集面积，进而调节制动力矩。
进一步地，外转子铁心3上设有环形开口，外定子铁心6上连接有推拉杆10，推拉杆10穿过环形开口。在本实施例中，外定子铁心6通过推拉杆10实现在花键11上的滑动，其中，推拉杆10水平设置，外定子铁心6沿着推拉杆10的轴线方向滑动。
进一步地，环形开口的内圈设有第四轴承16，环形开口的外圈设有第三轴承15，在本实施例中，转轴1作为驱动装置，带动外转子铁心3转动，本申请通过设置第四轴承16及第三轴承15，用于防止推拉杆10随外转子铁心3转动。
具体地，内定子铁心7通过第一轴承13与转轴1连接。在本实施例中，转轴1作为驱动装置，带动内转子铁心2转动，通过设置第一轴承13以防止内定子铁心7随转轴1转动。
进一步地，本申请提供的缓速器采用转子励磁，涡流在内定子铁心7及外定子铁心6的内部流动时，会产生热效应而使铁心发热，由于定子铁心不存在圆周运动，故对内定子铁心7及外定子铁心6内均设有循环水道17，用于对内定子铁心7及外定子铁心6进行冷却。因此可对定子铁心设置循环水道进行液冷，有效降低温升以解决热衰退问题，进而改善制动力矩品质。
制动时，内转子铁心2及外转子铁心3在转轴1的带动下旋转，分别由电励磁线圈4和永磁体5提供旋转磁场，而外定子铁心6及内定子铁心7固定不动，穿过外定子铁心6、内定子铁心7表面的磁通量发生变化，从而在外定子铁心6、内定子铁心7内部产生感应电流(涡流)；旋转磁场与涡流相互作用产生制动力阻止转子的旋转。由于永磁式子单元及电励磁子单元的磁场大小均可改变，故制动力矩的大小可以根据工况需求进行灵活调节，并可获得较宽范围内的合成制动力矩，改善全局制动效能。
非制动运行时，切断励磁线圈4的输入电源，同时通过推拉杆10使外定子铁心6滑动至与永磁体5相隔离的区域。
综上所述，本发明提供了一种双转子励磁组合缓速器，其包括转轴、永磁式子单元及电励磁子单元；永磁式子单元包括外定子铁心及与转轴固定连接的外转子铁心，外转子铁心对应于外定子铁心设有永磁体，永磁体与外定子铁心间设有气隙且永磁体与外定子铁心的交集面积可调节；电励磁子单元包括内定子铁心及与转轴固定连接的内转子铁心，内定子铁心与内转子铁心设有气隙，内转子铁心上设有电励磁线圈，且电励磁线圈的接入电流可调节。本申请通过改变永磁体和外定子铁心的交集面积，从而改变定子磁通量以调节制动力矩；并通过对接入电励磁线圈的励磁电流的大小进行调节，以实现对制动力矩的无级调节。同时，本申请结合永磁式子单元及电励磁子单元，采用双转子制动，动作响应快，能选取较大范围内的电磁、热负荷，进而大大提升缓速器的功率密度与制动效能，适用于各类大中型商用运输车辆、安全行驶要求高的军车等运载工具，具有广阔的应用前景。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双转子励磁组合缓速器，其特征在于：包括转轴、永磁式子单元及电励磁子单元；所述永磁式子单元包括外定子铁心及与所述转轴固定连接的外转子铁心，所述外转子铁心对应于所述外定子铁心设有永磁体，所述永磁体与所述外定子铁心间设有气隙且所述永磁体与所述外定子铁心的交集面积可调节；所述电励磁子单元包括内定子铁心及与所述转轴固定连接的内转子铁心，所述内定子铁心与所述内转子铁心设有气隙，所述内转子铁心上设有电励磁线圈，且所述电励磁线圈的接入电流可调节。
2.根据权利要求1所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述外定子铁心及所述电励磁子单元均设于所述外转子铁心与所述转轴构成的空间内，且所述外定子铁心具有一个凹陷区，所述电励磁子单元设于所述凹陷区内。
3.根据权利要求2所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述内定子铁心设于所述外定子铁心与所述内转子铁心之间。
4.根据权利要求3所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述外定子铁心朝向所述电励磁子单元的侧面设有隔磁套，在所述内定子铁心的外侧、且与所述外定子铁心及外转子铁心相邻的区域设有隔磁套。
5.根据权利要求1所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述外定子铁心通过第二轴承与所述转轴连接。
6.根据权利要求5所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述外定子铁心与所述第二轴承之间还设有过渡支架及设于所述过渡支架上的花键，所述外定子铁心的底部与所述花键连接。
7.根据权利要求6所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述外转子铁心上设有环形开口，所述外定子铁心上连接有推拉杆，所述推拉杆穿过所述环形开口。
8.根据权利要求7所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述环形开口的内圈设有第四轴承，所述环形开口的外圈设有第三轴承，所述第四轴承及第三轴承用于防止所述推拉杆随所述外转子铁心转动。
9.根据权利要求1所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述内定子铁心通过第一轴承与所述转轴连接。
10.根据权利要求1所述的双转子励磁组合缓速器，其特征在于：所述内定子铁心及外定子铁心内均设有循环水道，用于对所述内定子铁心及外定子铁心进行冷却。
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