CN107425698A - 一种车用筒式永磁涡流缓速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用筒式永磁涡流缓速器，包括：定子，其包括圆环筒，所述圆环筒沿着轴向设置有导向键；以及圆环形磁钢，其内环沿着轴向设置与所述导向键配合的键槽，所述圆环形磁钢能够沿所述定子轴向移动；转子，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接；传动机构，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢移动从而使所述磁钢能够进入和远离所述转子圆筒形的内部空间。本发明提供的车用筒式永磁涡流缓速器，磁钢仅需在定子的轴向轨道上移动，并且采用一个气缸，避免使用两个以上气缸造成的时间滞后产生受力不均的问题，驱动力小，且驱动效率高。
Description
技术领域
本发明涉及汽车缓速器技术领域，更具体的是，本发明涉及一种车用筒式永磁涡流缓速器。
背景技术
随着道路质量的改善，汽车制造技术的提升，为缓解运输量大、运输成本高的压力，汽车运输朝着载重量大、速度快的趋势发展，超载和超速现象时有发生，由超载和超速引起的交通事故比例呈上升趋势。目前汽车的行车制动装置属于摩擦式制动，通过制动蹄或制动钳跟制动轮鼓或制动盘之间的摩擦产生制动力，汽车减小的动能或者势能转化为热量，最终通过热传递和对流散发到空气当中。汽车行驶时一般使用行车制动装置来控制车速，当汽车高速、重载的情况下行驶时，为保证行车安全，需要长时间、频繁地使用行车制动装置。汽车在制动过程产生大量的热，而且热量在短时间内无法散发出去，特别是鼓式摩擦制动装置，散热性能比较差。如果长时间、频繁制动，导致制动装置热衰退，造成车速失控，带来安全隐患，甚至刹车失灵和爆胎，造成严重后果。
中国专利申请201110437138.4提供了一种径向阵列的永磁涡流缓速器，将定子布置在了单一转子的两端，使两个定子运动行程较大，也就增大了整体的体积；同时采用了伺服电机和丝杠的驱动方式来驱动两个定子运动，驱动效率低且发热量大。
中国专利申请201710157665.7提供了一种车用盘式永磁涡流缓速器，采用两个气缸相对设置，实现第一定子和第二定子的相对移动，当两个气缸工作出现时间滞后现象时，两个相对设置的气缸对第一定子和第二定子的作用力也会产生滞后，造成第一定子和第二定子受力不均，不能保持第一定子和第二定子平行移动，驱动效率低且散热效果较差。
发明内容
本发明的目的是设计开发了一种车用筒式永磁涡流缓速器，磁钢仅需在定子的轴向轨道上移动，并且采用一个气缸，避免使用两个以上气缸造成的时间滞后产生受力不均的问题，驱动力小，且驱动效率高。
本发明的另一目的是开发了一种车用筒式永磁涡流缓速器，能够高效率的散热。
本发明提供的技术方案为：
一种车用筒式永磁涡流缓速器，包括：
定子，其包括圆环筒，所述圆环筒沿着轴向设置有导向键；以及
圆环形磁钢，其内环沿着轴向设置与所述导向键配合的键槽，所述圆环形磁钢能够沿所述定子轴向移动；
转子，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接；
传动机构，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢移动从而使所述磁钢能够进入和远离所述转子圆筒形的内部空间。
优选的是，所述定子还包括：
圆环支承板，其设置所述圆环筒靠近变速器的一端并且沿着所述圆环筒径向延伸形成；
避磁板，其为圆筒式形，同轴套设在所述圆环筒并且与所述圆环支承板固定；所述避磁板轴向长度小于所述导向键的长度，用于为远离转子的磁钢遮蔽磁场。
优选的是，还包括：
减震器垫板，其设置在所述圆环支承板外围并且与汽车减震器连接，为所述缓速器提供径向辅助支承。
优选的是，所述磁钢包括：
花键套，其为套筒形，内部开设键槽，用于与所述导向键间隙配合；外部呈圆周式均匀开设安装槽，用于固定磁体；
磁体，其为长方体形状，相对轴线成对固定于所述安装槽中，用于提供磁场；
环形端盖，用于轴向两端固定所述磁体并且与所述传动机构连接。
优选的是，所述传动机构包括：
气缸，其固定在所述变速箱上，并且通过气缸支架与所述圆环支承板固定连接，避免驱动时传动机构晃动；
传动臂，其一端与所述气缸的活塞杆铰接；
传动杆，其一端与传动臂的另一端固定连接，另一端穿过所述圆环支承板与所述磁钢连接。
优选的是，所述转子还包括散热片，其呈圆周式设置在所述转子的圆筒外表面。
相应地，本发明还提供一种车用筒式永磁涡流缓速器，包括：
转子，其为圆筒式结构，其与变速箱输出轴连接；
散热片，其呈圆周式设置在所述转子的圆筒外表面。
优选的是，还包括：
定子，其包括圆环筒并且固定在所述变速箱上；
磁钢，其套设在所述圆环筒并且能够沿所述定子轴向移动；
转子，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接；
传动机构，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢移动从而使所述磁钢能够进入和远离所述转子圆筒形的内部空间。
优选的是，所述散热片包括：
散热板，其为板状结构并且固定在所述转子的圆筒外表面；以及
多根散热条，其互相平行且间隙竖直设置在所述散热板上。
优选的是，所述散热片为铝制散热片。
本发明至少具备以下有益效果：
(1)本发明所述的车用筒式永磁涡流缓速器，定子的一侧设置有圆环支承板，另一侧同轴设置有圆环筒，所述圆环筒周围轴向均匀设置有导向键，磁钢间隙套设在定子的导向键上，能够沿所述定子轴向移动，周向不旋转，并且采用一个气缸，避免使用两个以上气缸造成的时间滞后产生受力不均的问题，驱动力小，并能准确控制磁钢的移动，进而准确控制制动扭矩；提高驱动效率，而且整体体积小，发热低；
(2)本发明所述的车用筒式永磁涡流缓速器，转子的圆筒外表面呈圆周式设置有散热片，所述散热片为铝制散热片，散热较快，质量轻，既能降低缓速器的重量，还能高效率散热。
(3)永磁涡流缓速器克服了电涡流缓速器耗电量大缺点，由高性能的钕铁硼永磁体提供磁场，不需要供电，节省了电源；
(4)实现了无级调速，由电涡流缓速器的四级调速改为无极调速，制动转矩无极调节，驾驶员操作更方便；
(5)永磁体相对于电磁线圈具有体积小、质量轻的特点，永磁体代替电磁线圈能大幅度的减小体积和重量。
附图说明
图1为本发明所述车用筒式永磁涡流缓速器的结构示意图。
图2为本发明所述车用筒式永磁涡流缓速器的爆炸结构示意图。
图3为本发明所述定子的结构示意图。
图4为本发明所述转子和散热片的主视结构示意图。
图5为本发明所述转子和散热片的立体结构示意图。
图6为本发明所述转子的立体结构示意图。
图7为本发明所述散热片结构示意图。
图8为本发明所述磁钢结构示意图。
图9为本发明所述花键套的结构示意图。
图10为本发明所述磁体的结构示意图。
图11为本发明所述环形端盖的结构示意图。
图12为本发明所述传动机构的结构示意图。
图13为本发明所述传动臂和传动杆的结构示意图。
图14为本发明所述车用筒式永磁涡流缓速器的工作原理示意图。
图15为本发明所述车用筒式永磁涡流缓速器制动力的形成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再次阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。在附图中，为了清晰起见，会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。
如图1-13所示，本发明提供一种车用筒式永磁涡流缓速器，包括：定子200，其包括圆环筒220，所述圆环筒220沿着轴向设置有导向键221；圆环形磁钢300，其内环沿着轴向设置与所述导向键221配合的键槽，所述圆环形磁钢300能够沿所述定子200轴向移动；转子100，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接，其在旋转过程中与磁钢300产生扭矩，其伴随所述变速箱输出轴同步旋转，承受磁场产生的扭矩，并将其传递到所述汽车传动轴上，从而起到制动作用，所述转子100通过法兰与所述变速箱输出轴连接；传动机构400，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢300移动从而使所述磁钢300能够进入和远离所述转子100圆筒形的内部空间。
本实施例中，所述定子200通过法兰固定在安装盘240上，所述安装盘240安装在所述变速箱上，所述定子200还包括：圆环支承板210，其设置所述圆环筒220靠近变速器的一端并且沿着所述圆环筒220径向延伸形成；避磁板230，其为圆筒式结构，套设在所述导向键221外围，与所述圆环支承板210连接，其宽度小于所述导向键221的长度，其用于为远离转子100的磁钢300遮蔽磁场；减震器垫板250，其为长方体板式结构，其设置在所述圆环支承板210外围，与汽车减震器连接，为所述缓速器提供径向辅助支承。所述圆环筒220的外径小于所述圆环支承板210的外径，所述磁钢300的外径小于所述避磁板230的内径，使得磁钢300沿所述定子200在导向键221上远离转子100轴向运动时能够进入避磁板230内，为其遮蔽磁场。
本实施例中，所述磁钢300包括：花件套320，其为套筒形，内部开设键槽321，用于与所述导向键221间隙配合；外部呈圆周式均匀开设安装槽322，用于固定磁体310；磁体310，其为长方体形状，相对轴线成对固定于所述安装槽322中，用于提供磁场；环形端盖330，用于轴向两端固定所述磁体310，其一端与所述传动机构400连接。所述磁体310为钕铁硼永磁体，由高性能的钕铁硼永磁体提供磁场，不需要供电，节省了电源，克服了电涡流缓速器耗电量大的缺点。
本实施例中，所述传动机构400的一端通过气缸支架420、圆环支承板210、安装盘240与变速箱固定一起，另一端与所述磁钢300连接；所述传动机构400包括：气缸410，其一端固定在所述变速箱上，另一端通过气缸支架420与所述所述圆环支承板210固定连接，用于为磁钢300移动提供动力，所述气缸支架420两端有方形安装法兰，中间是钢板拼焊的槽形支柱，法兰两端分别连接圆环支承板210和气缸410；传动臂430，其为两端带有安装孔的长方体结构，其一端通过销轴与气缸410的活塞杆411连接，另一端与传动杆440固定连接；传动杆440，其为杆式结构，其另一端穿过所述圆环支承板210与磁钢300的环形端盖330的一端连接，其能够穿过所述圆环支承板210轴向移动。所述传动臂430的一端与所述气缸410的活塞杆411铰接，所述传动杆440的另一端与所述环形端盖330的一端螺纹连接。
本实施例中，所述转子100还包括散热片110，其为长方体翅片结构，呈圆周式设置在所述转子100周围，起到散热的作用；所述散热片110包括散热板111，其为板状结构；以及多根散热条112，其互相平行且间隙竖直设置在所述散热板111上，能够更快速传热和散热；所述散热片110为铝制散热片，铝制散热片制作成本较低，性价比高，工艺较成熟，具有高产能；铝制散热片的导热、散热性能好；铝制散热片的耐氧化、耐腐蚀性能好，遇到空气中的氧，能够生成一层耐腐蚀的氧化膜，不但不影响散热还提高了散热片环境适应能力；铝制散热片密度较小，相同体积质量较轻，减小了转子100的转动惯量，也降低了转子100的总体重量。
如图14、15所示，车用筒式永磁涡流缓速器的工作原理为：
当汽车需要辅助制动时，电控系统发出指令，控制气缸410的活塞杆411伸出，带动传动臂430从而带动传动杆440驱动所述磁钢300沿所述定子200在导向键221上靠近转子100轴向运动，并伸入圆筒式结构的转子100内部空间，旋转的转子100与磁钢300产生扭矩，转子100在旋转过程中切割磁力线，在转子100内部感应形成电涡流，由楞次定律知道运动导体上的感应电流产生的磁场力总是反抗导体的运动，从而产生了制动效果。随着磁钢300伸入转子100内筒中的长度由小到大，扭矩也随之由小增大，感应电流也由小增大，反抗导体(转子100)运动的磁场力也由小增大，当磁钢300伸入转子100内筒中，使磁钢300与转子100的距离最近时，制动力达到最大；这样由电涡流产生的磁场与磁钢300产生的磁场相互作用，充分消耗汽车动能，起到减速作用。产生的热量通过散热片110被空气带走。当不需要制动时，控制气缸410的活塞杆411收缩，带动传动臂430从而带动传动杆440驱动所述磁钢300沿所述定子200在导向键221上远离转子100轴向运动，直至磁钢300进入避磁板230内，为其遮蔽磁场，不再有感应电流产生，制动力消失。通过控制气缸410的活塞杆411的伸缩，来调整扭矩增减，控制制动力的大小，进而控制传动轴转速，达到减速的目的。
本发明所述的车用筒式永磁涡流缓速器，定子的一侧设置有圆环支承板，另一侧同轴设置有圆环筒，所述圆环筒周围轴向均匀设置有导向键，磁钢间隙套设在定子的导向键上，能够沿所述定子轴向移动，周向不旋转，并且采用一个气缸，避免使用两个以上气缸造成的时间滞后产生受力不均的问题，驱动力小，并能准确控制磁钢的移动，进而准确控制制动扭矩；提高驱动效率，而且整体体积小，发热低；转子的圆筒外表面呈圆周式设置有散热片，所述散热片为铝制散热片，散热较快，质量轻，既能降低缓速器的重量，还能高效率散热；永磁涡流缓速器克服了电涡流缓速器耗电量大缺点，由高性能的钕铁硼永磁体提供磁场，不需要供电，节省了电源；实现了无级调速，由电涡流缓速器的四级调速改为无极调速，制动转矩无极调节，驾驶员操作更方便；永磁体相对于电磁线圈具有体积小、质量轻的特点，永磁体代替电磁线圈能大幅度的减小体积和重量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，包括：
定子，其包括圆环筒，所述圆环筒沿着轴向设置有导向键；以及
圆环形磁钢，其内环沿着轴向设置与所述导向键配合的键槽，所述圆环形磁钢能够沿所述定子轴向移动；
转子，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接；
传动机构，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢移动从而使所述磁钢能够进入和远离所述转子圆筒形的内部空间。
2.如权利要求1所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述定子还包括：
圆环支承板，其设置所述圆环筒靠近变速器的一端并且沿着所述圆环筒径向延伸形成；
避磁板，其为圆筒式形，同轴套设在所述圆环筒并且与所述圆环支承板固定；所述避磁板轴向长度小于所述导向键的长度，用于为远离转子的磁钢遮蔽磁场。
3.如权利要求2所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，还包括：
减震器垫板，其设置在所述圆环支承板外围并且与汽车减震器连接，为所述缓速器提供径向辅助支承。
4.如权利要求1或2所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述磁钢包括：
花键套，其为套筒形，内部开设键槽，用于与所述导向键间隙配合；外部呈圆周式均匀开设安装槽，用于固定磁体；
磁体，其为长方体形状，相对轴线成对固定于所述安装槽中，用于提供磁场；
环形端盖，用于轴向两端固定所述磁体并且与所述传动机构连接。
5.如权利要求1或2所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述传动机构包括：
气缸，其固定在所述变速箱上，并且通过气缸支架与所述圆环支承板固定连接，避免驱动时传动机构晃动；
传动臂，其一端与所述气缸的活塞杆铰接；
传动杆，其一端与传动臂的另一端固定连接，另一端穿过所述圆环支承板与所述磁钢连接。
6.如权利要求1所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述转子还包括散热片，其呈圆周式设置在所述转子的圆筒外表面。
7.一种车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，包括：
转子，其为圆筒式结构，其与变速箱输出轴连接；
散热片，其呈圆周式设置在所述转子的圆筒外表面。
8.如权利要求7所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，还包括：
定子，其包括圆环筒并且固定在所述变速箱上；
磁钢，其套设在所述圆环筒并且能够沿所述定子轴向移动；
转子，其为圆筒形并且与变速箱输出轴连接；
传动机构，其固定在变速箱上并且驱动所述磁钢移动从而使所述磁钢能够进入和远离所述转子圆筒形的内部空间。
9.如权利要求7或8所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述散热片包括：
散热板，其为板状结构并且固定在所述转子的圆筒外表面；以及
多根散热条，其互相平行且间隙竖直设置在所述散热板上。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的车用筒式永磁涡流缓速器，其特征在于，所述散热片为铝制散热片。
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