CN117561181A - 涡电流磁制动设备、交通工具制动轮以及配备有这种轮的飞行器起落架 - Google Patents

涡电流磁制动设备、交通工具制动轮以及配备有这种轮的飞行器起落架 Download PDF

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Abstract

公开了一种涡电流磁制动设备，其包括固定元件(2)和具有相对表面(2.1)的可移动元件(3)，其中固定元件和可移动元件中的一个元件(2)包括能够在另一元件(3)中产生涡电流的多个磁体(11，12，13，14)，另一元件(3)由导电材料制成。多个磁体包括第一磁体(11，13)，第一磁体(11，13)具有基本上垂直于相对表面(2.1，3.1)的第一磁化矢量，并且由第二磁体(12，14)成对地分开，第二磁体(12，14)具有基本上垂直于两个第一磁体的第一磁化矢量的第二磁化矢量，第二磁体位于所述两个第一磁体之间。磁体(11，12，13，14)具有的宽度使得第一磁体(11，13)成对地间隔开第一距离，该第一距离小于第二磁体(12，14)成对地分开的第二距离。本发明还涉及包括这种设备的飞行器机轮和起落架。

Description

涡电流磁制动设备、交通工具制动轮以及配备有这种轮的飞 行器起落架
本发明涉及交通工具轮，诸如飞行器机轮，的制动的领域。
发明背景
飞行器机轮通常包括轮缘，该轮缘通过壁连接至轮毂，该轮毂被安装成在机轮支撑轴(轮轴或主轴)上旋转。
摩擦制动设备是已知的，包括制动盘堆，该制动盘堆被容纳在轮缘和轮毂之间延伸的空间中，并且该制动盘堆包括与机轮可旋转地连接的交替的转子盘和定子盘，这些定子盘相对于机轮支架是静止的。该制动设备还包括液压或机电致动器，这些致动器安装在致动器载体上并且被布置成将受控制动力施加到该盘堆上，以便阻止该机轮的旋转。
尤其在文献FR-A-2953196中，已经提出为这种制动轮配备电磁辅助制动器，该电磁辅助制动器借助于机械摩擦以外的方式确保能量耗散。
涡电流磁制动设备是进一步已知的，用于交通工具轮的制动，并且更具体地，用于飞行器机轮的制动。文献W0-A-2014/029962描述了包括转子的这种设备，该转子设置有一个或多个磁体，并且该转子安装成与电磁定子相对。
文件US-A-202003000310本身还描述了一种涡电流磁制动设备。
通常，涡电流磁制动设备的性能取决于所使用的磁体的功率和它们的尺寸。因此，当所需的最大制动功率较大时，制动设备相对较重且庞大。这是例如在飞机上使用的情况，即使质量和体积对这种使用是严格约束。
发明目标
本发明特别地旨在提出一种至少部分地克服上述缺点的涡电流磁制动设备。
发明内容
为此，提供了一种根据本发明的涡电流磁制动设备，包括至少一个固定元件和通过具有与固定元件的表面相对的表面而在移动方向上相对于固定元件的一个可移动元件，这些元件中的一者包括多个磁体，该多个磁体能够在这两个元件相对移动时在由导电材料制成的这些元件的另一者中生成涡电流。该多个磁体包括第一磁体，该第一磁体具有垂直于该相对表面的第一磁化矢量并被第二磁体成对地分开，该第二磁体具有基本上垂直于两个第一磁体的第一磁化矢量的第二磁化矢量，第二磁体位于这两个第一磁体之间。磁体具有使得第一磁体成对地间隔开第一距离的宽度，第一距离小于将第二磁体成对地分隔开的第二距离。
磁体的这种布置使得有可能通过减小通过第二磁体的磁流的返回路径来优化和集中由第一磁体产生的磁流。第二磁体的最窄宽度令人惊讶地使得所产生的涡电流增加，且因此使所提供的制动扭矩增加。这进一步具有限制设备的质量和体积的优点。
本发明还涉及装备有这种设备的制动轮和装备有这种轮的起落架。
通过阅读对本发明的具体且非限制性实施例的以下描述，本发明的其他特征和优点将显现。
附图的简要说明
将对附图作出参考，附图中：
[图1]图1是根据本发明的配备有起落架的飞行器的部分示意图；
[图2]图2是根据本发明的第一实施例的配备有制动设备的机轮的作为轴向截面的部分示意图；
[图3]图3是根据本发明的第二实施例的配备有制动设备的机轮的作为轴向截面的部分示意图；
[图4]图4是根据本发明的特定实施例的磁体的布置的部分示意图。
本发明的详细描述
参见图1至3，根据本发明的制动系统由包括起落架101的飞行器100承载。每个起落架101包括支柱，该支柱具有设置有两个同轴轴102的端部，在每个同轴轴上安装机轮103以枢转。每个机轮103以本身已知的方式包括安装成在轴102上枢转的轮毂104和通过壁106连接至轮毂104的轮缘105。
根据本发明，机轮103装备有磁制动设备，总体上标记为1。
磁制动设备1包括固定元件或定子2，以及可移动元件或转子3。
更具体地，在这种情况下，定子2和转子3是盘形的，与机轮103同轴，因此具有共线中心轴线。定子2可旋转地链接至轴103或支柱102，在该情况下通过扭转管4，而转子3可旋转地链接至机轮104，例如链接至机轮104的轮缘。因此，在每对中，每个转子3自身绕其中心轴线相对于定子2旋转：在转子3沿圆周方向的该移动期间，主面3.1保持与主面2.1相对并平行于主面2.1。
根据图2中表示的制动设备的第一实施例，定子2和转子3成对地布置：每个定子2具有与转子3中的一个的主面3.1相对地延伸的主面2.1。面2.1、3.1彼此平行。
定子2安装在滑块5上，滑块5在扭转管4上滑动，以在扭转管4的轴向方向上在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，每对的转子3和定子2移动得更靠近彼此，并且使它们的主面3.1、2.1由预定的第一气隙分隔开，在第二位置中，每对的转子3和定子2彼此间隔开，并且使它们的主面3.1、2.1由大于预定第一气隙的预定第二气隙分隔开。按本身已知的方式可以由飞行员控制的至少一个机电致动器6在上述两个位置之间移动滑块6。提供了轴承支座或针支座类型的轴向支座，该轴向支座介于转子3与定子2之间，以确保定子2不能移动靠近转子3超过第一气隙。
根据图3中所示的制动设备的第二实施例，这些定子2和这些转子3按三个一组来被布置，在这种情况下仅示出其中之一：每个转子3被布置在两个定子2之间，每个定子具有与转子3的一个主面3.1相对地延伸的一个主面2.1。面2.1、3.1彼此平行。
定子2可旋转地链接至轴102或起落架101的支柱，在该情况下通过扭转管4链接，而转子3可旋转地链接至机轮103，在该情况下链接至机轮103的轮缘105。因此，在每三个中，每个转子3自身绕其中心轴线相对于包围它的定子2旋转：在转子3沿圆周方向的移动期间，主面3.1保持与主面2.1相对并平行于这些主面。
每个定子2安装在滑块5上，该滑块在扭转管4上滑动(不旋转)以在扭转管4的轴向方向上在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，转子3和定子2移动得更靠近彼此，并且使它们的主面3.1、2.1由预定的第一气隙分隔开，在第二位置中，转子3和定子2彼此间隔开，并且使它们的主面3.1、2.1由大于预定第一气隙的预定第二气隙分隔开。以本身已知的方式可由飞机飞行员控制的至少一个机电致动器6在上述两个位置之间移动滑块5。提供了轴承支座或针支座类型的轴向支座，该轴向支座插入在转子3与定子2之间(或在链接至这些定子上的部件之间)以确保定子2不能移动成更靠近转子3超过第一气隙。在这两个实施例中，转子3和定子2以相同方式构成。
转子3由铜或任何其他导电材料制成。
还参见图4和图5，每个定子2包括多个磁体，这些磁体能够在定子2处于第一位置并且转子3面向定子2枢转时在转子3中产生涡电流。存在例如16个磁体(在这种情况下，是基于稀土的)，并且优选地固定到磁性钢支撑件上，甚至固定到非磁性支撑件上。该支撑件的厚度优选地是相对低的，同时满足热和机械应力。
该多个磁体包括第一磁体11、13，该第一磁体具有垂直于该主面2.1的第一磁化矢量并被第二磁体12、14成对地分开，该第二磁体具有基本上垂直于两个第一磁体11、13的第一磁化矢量的第二磁化矢量，第二磁体12、14位于这两个第一磁体之间。更具体地，磁体11、12、13、14具有角扇形形状，并具有沿定子2的径向方向测量的长度L和沿盘的局部切向方向(即，垂直于长度L的方向)在所述长度L的一半处测量的平均宽度l。长度L和宽度l是在局部平行于相对表面(主面2.1、3.1)的方向上测量的。
-磁体11、12、13、14根据Halbach模式来设置，在定子2的圆周方向上交替，如下：磁体11、磁体12、磁体13、磁体14、磁体11、磁体12、磁体13、磁体14、磁体11，以此类推。提醒的是，该磁化矢量指示由磁体产生的磁场的方向并且在该磁体中从南极延伸到北极。在该情况中：
每个磁体11具有其磁化矢量，该磁化矢量从主面2.1发出(其北极开放在主面2.1上)，
-每个磁体12具有其磁化矢量，该磁化矢量从相邻磁体11延伸至相邻磁体13，
-每个磁体13具有其磁化矢量，该磁化矢量返回至主面2.1(其南极开放在主面2.1上)，
-每个磁体14具有其磁化矢量，该磁化矢量从相邻磁体11延伸至相邻磁体13。
应理解，布置在同一磁体11的两侧上的磁体12、14具有沿相反方向的磁化向量。
磁体11、12、13、14具有宽度111、112、113、114，使得第一磁体11、13成对地间隔开第一距离，该第一距离小于将第二磁体12、14成对地分隔开的第二距离。当第二磁体12、14的宽度112、114约是第一磁体11、13的宽度111、113的70％时，可获得最佳结果。
参见图4，磁体11、13的长度L11、L13彼此相同，并且磁体12、14的长度L12、L14彼此相同。磁体11、13的长度L11、L13大于磁体12、14的长度L12、L14。优选地，第二磁体12、14的长度L12、L14是第一磁体11、13的长度的70％。
在图4中所表示的布置中，磁体12、14对称地定位在通过磁体11的北极和磁体13的南极的几何中心的圆上。
应当理解，磁体12、14在主面3.1上占据比磁体11、13的表面更小的表面。
磁体11、12、13、14的布置使得可以通过减小经过磁体12、14而不经过支撑件的磁流的返回路径来优化和集中由磁体11、13产生的磁流，该支撑件的质量可减小，因为不需要确保磁流的传导功能。
相对于现有技术，本发明能够增加所提供的制动扭矩，同时限制设备的质量和体积。
此外，便于制造第二磁体。
应当理解，为了引起制动，控制机电控制致动器以将定子2带入第一位置，并且为了中断制动，控制机电控制致动器以将定子2带入第二位置，在该第二位置中磁体不能在转子中产生足够的涡电流以引起转子的制动。将注意的是，在转子3的某个转速之下，无论定子的位置如何，制动扭矩都是无关紧要的。因此可能必须考虑附加的制动。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括进入本发明领域的，诸如权利要求所定义的任何变型。
具体地，该设备可以具有与所描述的结构不同的结构。
磁体可以由转子而不是定子承载。
磁体的形状和尺寸可以与所描述的那些不同。优选地，第一磁体11、13将代表承载它们的元件的表面的约70％，但这不是必须的。
转子的数量和/或定子的数量可以不同于所提及的那些。
所描述的设备具有轴向流，但是本发明可应用于径向流操作。因此，虽然转子和定子已经被描述为平行盘的形式并且彼此相对，但是定子和转子可以具有其他形式。它们可以例如被布置成外滚筒的形式和接合在该外滚筒中的内滚筒的形式，这样使得该内滚筒具有与该外滚筒的内表面相对的外表面。磁体由内滚筒的外表面或由外滚筒的内表面承载。
根据本发明的磁制动设备可以与常规的摩擦制动设备相关联，该摩擦制动设备包括多个摩擦构件(例如，碳盘堆)以及由致动器支架承载的多个机电致动器。每个机电致动器包括电动机和按钮，该按钮能够被该电动机移动以按压该叠盘。因此，该机电致动器旨在对该盘堆产生受控的制动力。例如，从文献FR-A-2953196中已知一种用于控制制动设备的模式。
在变型中，磁体可直接固定到摩擦制动器的转子盘或定子盘，以在盘由足够的气隙彼此间隔开时通过磁制动使轮减速。
对于该磁制动设备的机械致动，有可能对每个定子使用不同的致动器而不是作用在承载若干定子的滑块上的致动器。
可以考虑磁制动器的其他致动模式：机械的，例如通过轴向移动转子且不再移动定子，或电磁的，借助于生成抵消永磁体的磁场的磁场的线圈。
本发明可用于任何类型的交通工具。
第二磁体(12、14)的长度约是第一磁体(11、13)的长度的70％，即在百分之十几或在百分之几内的70％。

Claims (9)

1.一种涡电流磁制动设备，包括至少一个固定元件(2)和通过具有与所述固定元件(2)的表面相对的表面而在移动方向上相对于所述固定元件(2)的一个可移动元件(3)，所述元件中的一个元件(2)包括多个磁体(11，12，13，14)，所述多个磁体能够在所述两个元件(2，3)相对移动时在所述元件中的由导电材料制成的另一元件(3)中生成涡电流，其特征在于，所述多个磁体包括交替布置的第一磁体(11，13)和第二磁体(12，14)，所述第一磁体(11，13)具有基本上垂直于所述相对表面(2.1，3.1)的第一磁化矢量，并且所述第二磁体(12，14)中的每一者具有基本上垂直于两个第一磁体(11，13)的所述第一磁化矢量的第二磁化矢量，所述第二磁体位于所述两个第一磁体之间，并且其中所述磁体(11，12，13，14)具有的宽度使得所述第一磁体(11，13)成对地间隔开第一距离，所述第一距离小于所述第二磁体(12，14)成对地间隔开的第二距离，并且其中所述第一磁体(11，13)具有在垂直于其宽度并且局部地平行于所述相对表面(2.1，3.1)的方向上测量的长度，所述长度大于所述第二磁体(12，14)在垂直于其宽度并且局部地平行于所述相对表面(2.1，3.1)的方向上测量的长度，所述第二磁体(12，14)的长度约是所述第一磁体(11，13)的长度的70％。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二磁体(12，14)的宽度约是所述第一磁体(11，13)的宽度的70％。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一磁体(11，13)表示承载它们的所述元件(2)的所述表面(2.1)的约70％。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述元件(2，3)具有盘形并且具有共线中心轴线，所述可移动元件(3)具有与所述固定元件(2)的主面(2.1)相对的主面(3.1)，因此形成所述相对表面并且所述可移动元件(3)在其中心轴线上枢转，每个第一矢量垂直于所述主面(2.1，3.1)延伸，并且每个第二矢量平行于所述主面(2.1，3.1)以及平行于与设置有磁体的所述元件(2)的局部相切的方向延伸，每个磁体(11，12，13，14)的宽度是在与所讨论的元件(2)局部相切的方向上测量的。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述磁体(11，12，13，14)具有角扇形形状，并且所述第一磁体(11，13)具有大于所述第二磁体(12，14)的径向尺寸的径向尺寸。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述磁体(11，12，13，14)根据Halbach模式来设置。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述磁体(11，12，13，14)由所述固定元件(2)来承载。
8.一种包括如前述权利要求中任一项所述的制动设备的交通工具制动轮(104)，包括所述制动设备的所述可移动元件(3)可旋转地链接到的轮缘、壁或轮毂。
9.一种包括支柱(102)的起落架(101)，所述支柱具有承载轴(103)的端部，如权利要求8所述的轮(104)的轮毂安装在所述轴上，所述制动设备的所述固定元件(2)可旋转地链接至所述支柱(102)。
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