CN106059250B - 一种转子内嵌式电磁液冷缓速器 - Google Patents

一种转子内嵌式电磁液冷缓速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其结构包括缓速器励磁线圈、控制模块、定子、转子。本发明的特点是：线圈集中且直接缠绕在定子上，安装简便；转子包括导磁齿部分和连接部分，转子导磁齿部分位于定子内层和定子外层之间，上下两面同时切割磁力线，产生电涡流制动力矩。转子连接部分通过键与传动轴相连，结构紧凑，转子转动惯量小；定子上下设有进出水口，内外水道通过侧面水道连接为一体，散热效果好。电涡流非接触式制动，可有效地改善车辆的制动性能，避免了环境污染，并且可以实现制动力矩的无极调节，提高工作效率更好的适应汽车的需求。

Description

一种转子内嵌式电磁液冷缓速器
技术领域
本发明涉及一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，属于非接触式汽车制动领域。
背景技术
缓速器是一种行车制动的安全辅助装置，它将制动力作用到车辆传动部件上，起到降低汽车行驶速度的作用。电涡流缓速器的基本原理是：金属平面或弧面在做切割磁感线运动时，在其表面感应生成电涡流，从而产生制动力矩。而汽车动能通过磁场这一介质转化为热能消耗掉，进而起到非接触减速制动作用。随着汽车驾驶舒适性和节能环保性要求的不断提高，汽车对缓速器有了一定的需求。电涡流缓速器最大的特点是非接触式制动，改善了汽车制动性能，避免了传统制动中因摩擦而引起的制动片和轮胎的快速消耗，消除制动噪声，避免了环境污染，大大提高了汽车的行驶安全、舒适性和经济性，减少驾驶员的疲劳、提高工作效率、减少急刹车、使得驾驶更顺畅。
现有的电涡流缓速器结构基本都采用风冷结构，散热困难，热衰退严重；现有的电磁液冷缓速器线圈一般固定在外定子上，结构复杂，安装困难；现有的电磁液冷缓速转子质量大，转动惯量大，对传动系统影响大。
本发明的目的是克服已有缓速器结构的不足，提供一种结构简单，安装简便，热衰退小，转动惯量小的电磁液冷缓速器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，该缓速器包括励磁线圈、控制模块、定子、转子；所述转子连接部分通过键与汽车的传动轴相连接，所述转子导磁齿部分在所述转子连接部分的侧面，且构成磁路的一部分，所述转子与所述传动轴一起运动。所述定子内外两层均为圆筒形，并通过环形筒底连接，定子上下有进出水口，内部均有冷却水道，并通过筒底水道连接。所述定子通过支架与发动机机壳或车架等连接。所述线圈集中且直接绕制在所述定子上，所述线圈和定子均为静止部件；所述线圈通电后形成环形磁路，所述环形磁路为一个整体，减少磁损失；所述控制模块通过导线与所述线圈相连接，控制通断电，控制模块可以改变线圈电流的大小，以达到控制制动力矩的目的。
进一步，所述转子导磁齿部分位于定子内层和定子外层之间，所述转子导磁齿的齿顶圆弧与所述定子的外层内表面圆弧之间保持1毫米左右的间隙；所述转子导磁齿的齿底圆弧与所述定子的内层外表面圆弧之间保持1毫米左右的间隙。
进一步，定子内外两层内部均有冷却水道，散热效果好。这个水道通过侧面水道连接成一体。定子上由电涡流产生的热量能及时通过冷却水道中的冷却液带走。
进一步。所述转子导磁齿部分由导磁材料制成，所述转子连接部分可以由导磁材料制成以简化结构，也可以由非导磁材料制成以减小漏磁。
进一步，所述线圈集中且直接缠绕在定子上。
采用上述进一步方案的有益效果是，线圈的安装更为简便，结构更为紧凑；所述线圈产生的磁路是一个整体，磁损失减少，转子转动惯量小。
本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器的工作原理如下：
工作时，通过控制模块向线圈供电，由于线圈集中且直接绕制在定子上，即会形成环形磁路，且磁路是一个整体。磁力线在定子上会分开，经过气隙到达转子上；随着转子的转动，定子外层内表面和内层外表面相对转子的运动会切割磁感线，并产生涡流，从而产生制动力矩，该制动力矩通过转子连接部分作用于汽车传动轴上，即起到非接触制动的作用。定子表面的电涡流转化为热能，被冷却水道中的冷却液带走。转子内磁场没有变化，不会产生电涡流，即转子不发热。控制模块可以改变线圈中电流的大小，可以实现连续调节。若缓速器不需要制动时，控制模块停止对线圈供电，这时就不会产生磁场，定子上也不会产生涡流，即不会产生制动力矩。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
本发明作为一种汽车辅助制动装置，转子导磁齿位于定子内层和定子外层之间，定子内外层内部均有冷却水道，转子随传动轴转动时，定子的相对运动会切割励磁线圈产生的磁力线，并产生交变磁场，进而产生涡电流。由于定子存在一定的电阻，产生的涡电流不断以电能形式转换为热能，再通冷却水道中的冷却液体把热量带走。转子内磁场并没随着切割而变化，所以不会产生电涡流，即转子不发热。本发明就是利用这种原理不断地消耗和转化汽车的机械能，从而起到制动的作用。
本发明最大的特点是转子导磁齿位于定子内层和定子外层之间，转子转动惯量小；采用水冷散热方式，散热效果好；非接触式制动，有效地改善车辆的制动性能；线圈集中且直接绕制在定子上，使得加工工艺更加简单；线圈产生环形磁路是一个整体，减少了磁损失，提高工作效率，安装简便，减少维修。避免了环境污染，并且可以实现制动力矩的无极调节，安全可靠，更好的适应汽车的需求。
附图说明
图1为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器结构主视图；
图2为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器结构侧视图；
图3为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器定子结构；
图4为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器转子结构；
图5为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器作为变速箱后置缓速器应用实例结构；
图6为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器作为发动机飞轮一体化缓速器应用实例结构；
图7为本发明一种转子内嵌式电磁液冷缓速器对称布置时的缓速器应用实例结构。
图中：1、传动轴，2、励磁线圈，3、控制模块，4、定子，5、转子，6、水道，7、磁路，5-1、转子导磁齿部分，5-2、转子连接部分。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，该缓速器包括励磁线圈2、控制模块3、定子4、转子5；转子导磁齿部分5-1与转子连接部分5-2为转子5的两个组成部分，转子导磁齿部分5-1设置在在转子连接部分5-2的一侧，并构成磁路7的一部分，所述转子连接部分5-2通过键与车辆的传动轴1相连接，并随传动轴1一起运动。所述定子4的内层与外层为均圆筒形，并通过圆筒形的环形筒底连接；定子4的内层内部和外层内部均有用于冷却的水道6；励磁线圈2为集中结构且直接绕制在定子4上，线圈2和定子4均为静止部件；励磁线圈2通电后形成环形的磁路7，磁路7为一个整体，减少磁损失。控制模块3通过导线与励磁线圈2相连接，并控制通断电，控制模块3能够改变线圈2的电流大小，以达到控制制动力矩的目的。
所述转子导磁齿部分5-1的齿顶圆弧与所述定子4外层的内表面圆弧之间保持0.5～1毫米的间隙；所述转子导磁齿部分5-1的齿底圆弧与所述定子4内层的外表面圆弧之间保持0.5～1毫米的间隙。
所述转子导磁齿部分5-1由导磁材料制成，所述转子连接部分5-2由导磁材料制成以简化结构，或由非导磁材料制成以减小漏磁，转子连接部分5-2与飞轮一体化设计。
工作时，控制模块3使电瓶与励磁线圈2连通，使励磁线圈2能够获得励磁能力，转子5随传动轴1旋转时，定子4内外层相对转子的运动切割磁力线，定子4外层内表面与内层外表面产生涡流，并产生阻碍转子5持续转动的阻力矩，该阻力矩通过转子连接部分5-2及键传递到车辆的传动轴1上，从而对汽车起到非接触制动的作用。制动时，由于涡流作用于定子4上，定子4上产生热量，该热量通过冷却用的水道6中的冷却液带走。当不需要制动时，励磁线圈2中的励磁电流通过控制模块3关闭，此时励磁线圈2中也就不会产生磁力线，定子4的相对运动也不会做切割磁感线，即不会产生制动力矩。
实施例
实例1：该缓速器作为变速箱后置缓速器(图5所示)：此时定子4通过支架与变速箱壳体相连接，转子5与变速箱的传动轴1相连接。当励磁线圈2通电时，定子对转子的力矩通过转子连接部分5-2传递到变速箱的传动轴1上，转子对定子的力也传递到变速箱壳体上，从而形成变速箱机壳对发动机输出轴1的制动力。
实例2：该缓速器作为发动机飞轮一体化缓速器(图6所示)。此时，定子4与发动机机壳和离合器相连接，转子5等效(质量和转动惯量相同)代替发动机飞轮。发动机工作时，缓速器不工作，转子5起到飞轮的作用；缓速器工作时，发动机不工作，缓速器通电后，产生电涡流制动力矩。转子5左侧与离合器相连接，起到离合器主动盘的作用。
发动机飞轮一体化缓速器利用了汽车下坡时变速箱处于低速档位，力矩放大原理，可以有效降低缓速器的质量和体积。这种缓速器的转子质量可以算作发动机飞轮的质量，而后者对发动机是必不可少的，这样可以进一步减小缓速器的质量。
实例3：该缓速器可以左右对称布置以消除轴向力(图7所示)。此时，由于缓速器对称布置，相当于左右两个独立的小缓速器。为了便于安装，缓速器定子需分为左右两个，并通过螺钉连接为一体；该缓速器只有一个转子，结构紧凑。转子5在左缓速器中受到的轴向力方向向右，在右缓速器中受到的轴向力方向向左，这两个力方向相反，大小也基本相等，因而转子轴向合力很小。该缓速器制动力矩大，转子轴向力小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其特征在于：该缓速器包括励磁线圈(2)、控制模块(3)、定子(4)、转子(5)；转子导磁齿部分(5-1)与转子连接部分(5-2)为转子(5)的两个组成部分，转子导磁齿部分(5-1)设置在转子连接部分(5-2)的一侧，并构成磁路(7)的一部分，转子导磁齿部分(5-1)位于定子内层和定子外层之间，从而沿径向在定子内层与转子导磁齿、以及转子导磁齿与定子外层之间形成气隙，所述转子连接部分(5-2)通过键与车辆的传动轴(1)相连接，并随传动轴(1)一起运动；所述定子(4)的内层与外层均为圆筒形，并通过圆筒形的环形筒底连接；定子(4)的内层内部和外层内部均有用于冷却的水道(6)；励磁线圈(2)为集中结构且直接绕制在定子(4)上，励磁线圈(2)和定子(4)均为静止部件；励磁线圈(2)通电后形成环形的磁路(7)，磁路(7)为一个整体，减少磁损失；控制模块(3)通过导线与励磁线圈(2)相连接，并控制通断电，控制模块(3)能够改变励磁线圈(2)的电流大小，以达到控制制动力矩的目的。
2.根据权利要求1所述的一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其特征在于：所述转子导磁齿部分(5-1)的齿顶圆弧与所述定子(4)外层的内表面圆弧之间保持0.5～1毫米的间隙。
3.根据权利要求1所述的一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其特征在于：所述转子导磁齿部分(5-1)的齿底圆弧与所述定子(4)内层的外表面圆弧之间保持0.5～1毫米的间隙。
4.根据权利要求1所述的一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其特征在于：所述转子导磁齿部分(5-1)由导磁材料制成，所述转子连接部分(5-2)由导磁材料制成以简化结构，所述转子连接部分(5-2)或由非导磁材料制成以减小漏磁，转子连接部分(5-2)与飞轮一体化设计。
5.根据权利要求1所述的一种转子内嵌式电磁液冷缓速器，其特征在于：工作时，控制模块(3)使电瓶与励磁线圈(2)连通，使励磁线圈(2)能够获得励磁能力，转子(5)随传动轴(1)旋转时，定子(4)内外层相对转子的运动切割磁力线，定子(4)外层内表面与内层外表面产生涡流，并产生阻碍转子(5)持续转动的阻力矩，该阻力矩通过转子连接部分(5-2)及键传递到车辆的传动轴(1)上，从而对汽车起到非接触制动的作用；制动时，由于涡流作用于定子(4)上，定子(4)上产生热量，该热量通过冷却用的水道(6)中的冷却液带走；当不需要制动时，励磁线圈(2)中的励磁电流通过控制模块(3)关闭，此时励磁线圈(2)中也就不会产生磁力线，定子(4)的相对运动也不会做切割磁感线，即不会产生制动力矩。
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