CN1890484A - 包括改进的冷却叶片的电磁减速器转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子，该转子包括：一个平感应盘(36)、一个与盘(36)平行的颊板、一个冷却叶片的第一径向内环圈(40A)，冷却叶片形成轴向隔板，其中某些叶片大体径向向内延长，以形成转子(14)的一系列固定臂(62)，以及至少一个与第一叶片环圈(40A)同心并且径向在第一环圈之外的第二冷却叶片的环圈(40B)，其特征在于，第一环圈的叶片(40A)是基本为平面的板形叶片。

Description

包括改进的冷却叶片的电磁减速器转子

技术领域

[01]本发明涉及电磁减速器转子，特别是用于陆上动力车传动系统的减速器转子。

[02]本发明更特别涉及一种转子，该转子包括：

[03]—一个扁平环形感应盘，用于与减速器定子的一系列极组件相对；

[04]—一个与所述感应盘平行的扁平环形颊板；

[05]—一系列形成轴向撑杆的冷却叶片，其中每个叶片轴向延伸在感应盘和颊板的相对侧表面之间，并且某些叶片向内径向延长，超过感应盘的内周边，以便形成一系列的转子固定臂。

背景技术

[06]为了使具有很大惯性的车辆减速，而惯性与车辆的重量和速度有关，需要使用一种持续制动。实际上，叫做service的传统制动系统使刹车片参与其中，刹车片摩擦接触一个轮子轮毂的盘，这不是总能保证重型车辆的制动，特别是在一个长下坡之后。因此持久制动系统能够使车辆保持一个确定的和需要的速度。

[07]另外，即使用刹车片进行传统制动是合适的，并且不需要引入持久制动，刹车片的过早磨损也是不可避免的。没有持久制动系统，司机就必须不断更换刹车片。因此，持久制动系统可以限制更换刹车片，因而更经济。

[08]为了形成持久制动，常常使用一种电磁减速器。

[09]有三种类型的电磁减速器。即“Axial(轴向)”(注册商标)电磁减速器、“Focal(聚焦)”(注册商标)电磁减速器、和“Hydral(液压)”(注册商标)电磁减速器。

[10]上述三种类型的电磁减速器的特征在于它们在驱动轴或把运动传递给车辆的至少一个轮子的传动轴上的位置。

[11]轴向型减速器位于传动轴上。它们把该传动轴“分割”为二段或二个部分。轴向减速器使用二个万向接头。这些万向接头使轴向减速器与传动轴的二端连接。这些万向接头的目的是避免轴向减速器机械上变得超静定，使其具有足够的自由度。在系统超静定的情况下，减速器没有使其能够进行足够的转动并且在后退和与汽车分离时的冲击较小的足够的自由度。轴向电磁减速器一般位于汽车的后桥与减速箱之间的运动传递线上，并且在二个万向接头之间包括一个连接轴。

[12]在一个轴向类型的电磁减速器中，定子的径向内周边带有一个装有轴承的套筒。这些轴承可以是锥形的。这些轴承在连接轴与套筒之间径向起作用，并且保证保持连接轴，避免连接轴偏心。这些轴承固定连接轴，使连接轴具有可以使其连续转动的自由度。因此轴向减速器“连接”在传动轴上。

[13]Focal类型的电磁减速器位于后桥的输入端与汽车热发动机变速箱的输出端之间。在一个例子中，Focal类型的减速器通过一个万向接头附加并连接在后桥输入轴的平台上。对这些电磁减速器，传动轴由一个唯一的部分构成。汽车的后桥是驱动轮轴的零件。轮轴驱动这个汽车的至少一个轮子。文件FR-A-2.577.357中描述了这种减速器，并且这种减速器连接在变速箱输出轴上或后桥的输入轴上。

[14]例如文件FR-A-2.627.913中描述了Hydral类型的电磁减速器。这种减速器一般聚焦安装。Hydral减速器的冷却通常通过汽车发动机的冷却水管线进行，而Focal或轴向减速器使用风扇进行冷却。与传统的Focal或轴向减速器相比，Hydral电磁减速器的水管线使该减速器的性能更好。

[15]无论何种类型的电磁减速器，其基本结构包括至少一个定子和至少一个转子。转子和定子之间存在一个相当于一个间隙的非常小的轴向铁间空隙。如果定子是一个感应器，则在一个周边的附近并沿着这个周边带有至少一个线圈。被感应的转子位于一个与感应定子的平面平行的平面上。转子围绕定子的轴线转动。通过汽车的传动轴将转动运动传递给转子。

[16]如果转子是被感应的，则不带有线圈。被感应的转子用于保证与定子连接在一起的线圈产生的磁场的封闭性。

[17]在有些情况下，例如在文件FR-A-2.627.913中，定子可以是被感应的，而转子是感应的。在这些情况下，感应转子带有线圈，被感应的定子不带有任何线圈。

[18]电磁减速器一般包括一些极性交替的偶数个线圈。电磁减速器常常包括至少六个线圈。线圈的形状为空心的环柱形。但是，线圈的截面可以具有圆环以外的形状。例如线圈可以是方形、椭圆形或任何其它几何形状。

[19]通过将一根电线缠绕在选定的回转形状周围形成线圈。在一个例子中，从一根覆盖一层绝缘柠檬酸(citrique)的铜线形成线圈。铜线的缠绕可以确定与电线缠绕方向正交的线圈轴线。

[20]轴向电磁减速器一般包括二个转子和二个定子。二个定子包括一些侧板，这些侧板压靠在一个与插入线圈的表面相对的表面上，因此形成一个与汽车框架连接的唯一定子。最好通过一些弹性块实现二个定子与框架之间的组装。

[21]Focal类型的电磁减速器一般包括二个转子和一个定子。定子与变速箱或后桥的外壳连接。二个转子之间互相组装在一起。在一个例子中，转子穿过定子的中心孔固定在一个套筒形或环形轴向中间零件的轴向端上。该中间零件带有一个盘，传动轴和变速箱的主动轴或后桥的从动轴安装在这个盘上。

[22]一个叫做Foucault电流现象的物理现象可以使电磁减速器实现汽车的有效减速，并因而实现持久制动。这些Foucault电流也叫做磁通。这些磁通出现在位于可变磁场中的金属物质中。

[23]在一个应用中，三类减速器的磁场由线圈提供，线圈的极性是交替变化的。三类减速器具有安装在线圈中并最好由软铁制成的芯子和一些极靴(épanouissements)，这些极靴的目的是延长并引导线圈的磁效应。

[24]极靴是一个引导线圈磁场的极性零件。在某些情况下，极靴具有使其在圆周方向超过线圈的特殊形状，以便优化磁通的通过。磁通与磁场强度以及磁场穿过的极性零件的面积有关。

[25]极靴和芯子形成一个金属物质。由于存在该金属物质和线圈产生的磁场，当减速器的转子转动时，磁场的大小、轴线和方向都是可变的。Foucault电流的出现使一个与这些电流有关的力矩抵抗转子的转动。因此与电流的出现有关的力矩使电磁减速器抵抗车辆驱动轴的运动，因此使车辆的运动减慢。

[26]这种减慢取决于经过线圈的电流强度和转子的转动速度。电流和转子的转动速度是制动力矩和制动能量的来源。制动能量转化为热量。为了散发这些热量，电磁减速器使用冷却系统。

[27]减速器的功率取决于Foucault电流的强度。然而，线圈产生的磁场或磁通在线圈、极靴和转子之间形成一个磁回路。因此更特别的是，减速器的功率还取决于减速器能够在转子与极靴之间传递的磁通。

[28]极靴和转子中的每一个具有平坦、光滑的表面，并且它们被铁间空隙分开。

[29]更确切地说，转子的平面表面属于转子包括的一个环形或环形盘。

[30]例如转子，也叫做被感应的转子，包括一个铁磁材料的环形“厚”平盘，该环形盘在运行时相对一系列交替改变的正、负磁极组件转动，这些磁极组件在圆周方向成环圈状。

[31]一个铁间间隙或轴向间隙使与极性组件相邻的盘的侧表面与极性组件分开。

[32]由于在盘的质体中形成Foucault电流，厚盘因此还有转子被制动。

[33]例如转子固定臂的径向内端与一个环形或一个内鼓连接。

[34]文件FR-A-2.577.357描述并出示了这种减速器的一个实施例的整体设计，该减速器包括二个相同的感应转子，二个转子轴向位于定子二侧，并且它们的固定臂与相邻的中心环连接，一个传动万向接头的凸缘固定在这些中心环上，并且与中心环转动连接。

[35]当包括这种转子的减速器运行时，Foucault电流使转子的感应盘发热而产生的热量的散发通过穿过叶片向颊板方向的热传导和从盘、叶片、臂和颊板进行的辐射和对流进行。还需要加上通风现象或自动通风的现象，因为转子和它的叶片环圈的设计使转子成为一个驱扫冷却空气的风扇轮，冷却空气穿过转子流动，冷却热的表面。

[36]减速器的功率，即对一个给电磁极组件的线圈供电的给定电流，减速器的制动能力取决于在盘中形成的Foucault电流的强度，因此取决于盘的温度。

[37]实际上，更确切地说，具备的有效减速力矩随着形成Foucault电流导致的盘的受热而大大降低。

[38]例如，对给定的转速和消耗的电功率值，当盘的温度从环境温度上升到大约700℃到750℃的运行温度时，在连续和延长运行几分钟后，减速力矩的“热”值可能比它的瞬间“冷”值减小大约三分之一。

[39]因此转子冷却的能力对电磁减速器的效果或效率是一个重要因素。

[40]另外，即使在没有使用减速器时，转子(与汽车传动系统的一个转动机构连接)持续转动，并且它的叶片通风轮的设计导致通风产生的功率损失，这种功率损失影响汽车发动机组和传动系统的总的机械效率。这种通风产生的损失基本等于转子的通风功率，并且这种损失取决于转子叶片的数量、形状和位置。

[41]为了改进前面所述类型转子的冷却，文件FR-A-2.584.878中提出一种转子的设计，该转子包括：

[42]—至少一个冷却叶片的第一径向内环圈、叶片形成一些轴向隔板，其中每个隔板轴向延伸在盘和颊板的相对侧表面之间，并且有些横向隔板整体径向向内延长，超过盘的内周边，以便形成一系列转子固定臂；

[43]—至少一个冷却叶片的第二环圈，第二环圈与第一环圈同心，并且径向在第一环圈之外，叶片形成轴向隔板，其中每个隔板轴向延伸在盘与颊板的相对侧表面之间。

[44]该文件中，第一和第二环圈的叶片是一些整体形状为隆起瓦片形的弯曲叶片，叶片的凹面向着转子转动方向的后方；

[45]该文件提出隆起瓦片形叶片环圈的几种不同设置。

[46]因此，该文件的图1和图3表示三个隆起瓦片形叶片的同心环圈的实施例。

[47]但是这组方法不完全令人满意，人们发现热在盘组件中的分布不均匀，盘的径向内周边的热度更高。

发明内容

[48]为了克服这些缺点，本发明提出一种转子，其特征在于，第一环圈的叶片为基本为扁平的板形叶片，这些叶片延伸在一个基本为径向的平面中，或者在一个倾斜于转子的径向平面的平面中。

[49]由于本发明的设计，盘的径向内部得到最佳冷却，第一环圈的整体为径向的平直的叶片与盘相对。

[50]根据本发明的另一个特征，第二环圈的叶片为整体为隆起瓦片形的弯曲叶片，叶片的凹面朝向转子转动方向的后方。

[51]因此将弯曲叶片径向设置在外面，这些叶片的通风损失小于径向平直的叶片的通风损失，并且通风损失与环圈平均半径的立方成正比。

[52]根据本发明的其它特征：

[53]—第二环圈的叶片是基本为扁平的板形叶片；

[54]—转子包括至少一个同心的第三环圈，该第三环圈径向位于第一与第二环圈之间，冷却叶片形成一些轴向隔板，其中每个隔板延伸在盘和颊板的相对侧表面之间；

[55]—第三环圈的叶片是一些整体形状为隆起瓦片的弯曲叶片，叶片的凹面朝向转子转动方向的后方；

[56]—第三环圈的叶片是一些基本为平直的板形叶片；

[57]—平直的板形叶片延伸在一个基本为径向的平面中；

[58]—平直的板形叶片延伸在一个倾斜于一个径向平面的平面中；

[59]—一个环圈的叶片规则地角度分布；

[60]—一个环圈的所有叶片都相同。

附图说明

[61]通过下面的详细描述可以了解本发明的其它特征和优点，为了理解本发明，参照以下附图：

[62]—图1是一个符合现有技术的电磁减速器实施例的局部剖开的透视图；

[63]—图2是沿一个极性组件的轴向中面的大比例细节图；

[64]—图3是一个局部剖开的示意透视图，该图表示一个符合现有技术的感应转子，该转子的叶片设在三个同心环圈上；

[65]—图4是一个俯视示意图，该图表示一个符合本发明的转子的第一实施例，该转子带有二个同心叶片环圈；

[66]—图5是一个与图4类似的图，该图表示一个符合本发明转子的第二实施例，该转子带有二个同心叶片环圈；

[67]—图6是一个与图4类似的图，该图表示一个符合本发明的转子的第三实施例，该转子有三个同心叶片环圈；

具体实施方式

[68]在下面的描述中，相同、相似或相近的零件和组成部件用相同的附图标记表示。

[69]减速器的大部分组成部件，特别是它的二个转子对称于图2所示的径向中间平面PRM。

[70]减速器10的整体形状为以X-X为中心轴的环形，包括一个中心定子12和二个侧向转子14。

[71]定子12包括八个极性组件16，它们绕轴线X-X规则地角度分布。

[72]每个极性组件16包括一个轴向中心芯轴18，中心芯轴18的二个相对端穿过右边的径向环形板20和左边更厚的径向环形侧板22，侧板22的周边24轴向翻折，使其具有较大的刚性。

[73]每个磁极18被一个电线卷筒26包围，形成一个电磁线圈。

[74]磁极18的每个端部径向横表面28设有一个叫做极性靴的附加板30，该附加板30通过一个中心轴向螺钉32进行固定。

[75]每个极靴30的轴向被一个外侧端面34限定，并且极靴30所有位于定子同一侧的外侧表面34都是共面的。

[76]每个感应转子14是一个整体形状为径向环形的组件，该组件主要由一个侧向环形内感应盘36、一个与盘36平行的侧向环形颊板38和叶片40构成，叶片40形成盘36与颊板38之间的轴向隔板。作为一个未出示的变型，颊板38可以是截锥形的，因此倾斜于盘36。

[77]环形盘36的径向被一个环形外周边42和一个环形内周边44限定。

[78]盘36的轴向被一个竖起的内侧表面46限定，表面46与极靴30的外侧表面34相邻，并带有一个轴向间隙或铁间间隙“e”。

[79]盘36的轴向还被一个侧向外表面48限定，侧向外表面48与表面46平行，并且延伸在一个与颊板38的径向内侧表面50相对的径向平面中。作为一个未出示的变型，外侧表面48可以是截锥形的，因此倾斜于表面46。

[80]颊板38的轴向被一个外侧表面52限定，径向被一个环形外周边54和一个环形内周边56限定。

[81]优选地，正如可以在图1、2中看到的，感应盘36的径向高度或宽度大于极靴30的宽度，以保证“覆盖”极靴30。

[82]颊板38的径向高度或宽度小于盘36的高度或宽度，并且比盘36整体更径向“对中”。

[83]已经知道的是，叶片40整体在圆周方向规则分布为一个单一的环圈，并且构成盘36与颊板38之间的轴向隔板。

[84]每个叶片40整体沿它所在的一个径向方向延伸，叶片为板形，其外表面为平行的平面，或者为隆起的瓦片形，外表面为平行的凹面和凸面。

[85]每个叶片40的轴向一方面被轴向端的内侧边58限定，叶片40通过内侧边58与盘36的外侧表面48连接，另一方面被轴向端的外侧边60限定，叶片通过外侧边60与颊板38的内侧面50连接。

[86]已经知道的是，某些叶片40，如图1-3中看到的叶片，通过感应转子的固定壁62整体径向向内延长。

[87]固定臂62规则地角度分布，例如数量为四个或八个。

[88]在图中所示的实施例中，每个固定臂62是“倾斜”的，并且也向中间径向平面PRM的方向轴向延伸。

[89]每个倾斜臂62的末端是一个与径向内中心环66连接的轴向末端段64。

[90]二个中心固定环66通过它们位于PRM平面二侧的内侧面68互相面对，并且被一系列带凸肩的螺栓70和螺母72固定和隔板。

[91]一个属于图中未示的汽车传动系统的转动机构的中心板或平台轴向锁紧地安装在中心环66的表面68之间，并通过螺栓70与中心环66转动连接。

[92]为了使连接的转子14相对定子12转动，当然在定子12的环形内周边与臂64、环形66和螺栓70构成的子组件之间存在一径向空间。

[93]正如图1中可以看到的，每个固定臂也倾斜于一个通过轴线的径向平面，即它的径向向内的轴向段相对于与叶片40连接的径向外端向前、角度错开，前、后方向为考虑转子14相对定子12转动方向“R”的方向。

[94]图3表示一个符合文件FR-A-2.584.878技术状态的实施例，其中每个叶片40“分为”三段或三个部分。

[95]因此，形成盘36和侧板38之间隔板的叶片这里分布为三个同心的冷却叶片环圈。

[96]第一系列的叶片40A构成径向最内的环圈，并且某些叶片40A延长，以便构成转子14的固定臂62。

[97]第二系列的叶片40B构成径向最外的环圈。

[98]最后，转子包括第三系列的叶片40C，该系列的叶片构成径向位于第一和第二环圈之间的第三叶片环圈。

[99]换句话说，一个冷却叶片由径向从内向外的三段40A、40C、40B构成。

[100]所有叶片40A、40C、40B为同一类型，即带有内弯剖面的弯曲叶片，整体形状为厚度基本不变的隆起“瓦片”形，它们凸起的上游面和凹陷的下游面互相平行。

[101]因此每个叶片的凹面朝向转子14转动方向“R”的后方。

[102]这里布置为环圈的每个系列的叶片40A、40C、40B例如包括数量相同并规则地角度分布的叶片。

[103]正如前面所解释的，位于唯一一个环圈上的叶片40和位于几个同心环圈上的叶片都不足以使感应盘36径向最内的部分冷却。

[104]根据图4所示的本发明第一实施例，转子14包括一个径向最内的第一叶片环圈40A，该环圈由一系列基本为平直的径向板形叶片40A构成，还包括一个由一系列弯曲叶片40B构成的径向最外的第二环圈，其中每个叶片的整体形状为隆起的瓦片形，叶片的凹面朝向转子14转动方向R的后方。

[105]每个带有平行平面侧表面的平直的叶片40A是径向的，即每个叶片延伸在一个径向平面PR中。

[106]第二环圈的弯曲叶片40B比一个径向平面PR倾斜一个角度α。

[107]第一环圈的叶片40A规则地角度分布在轴线X-X的周围，第二叶片环圈的弯曲叶片40B也是一样。

[108]如图4中可以看到的，二个环圈的叶片数相同，并且从一个环圈到另一个环圈的叶片角度错开。因此第一环圈的一个平直的叶片40A的径向外端43A位于第二环圈的二个相邻叶片40B的径向内端41B之间。

[109]作为例子，第一环圈四分之一的叶片40A被一个固定臂62延长，因此每个环圈的固定臂的数量是八个，叶片的数量是三十二个。

[110]内环圈平直径向叶片使盘36的内周边得到最佳冷却，同时通过弯曲“外”叶片减少通风损失。

[111]图5所示的第二实施例与上一个实施例的不同在于第二外环圈的叶片40B的设计，这些叶片也是大体为径向的平直的叶片。

[112]但是，叶片不是和第一环圈的叶片40A一样是“纯”径向的，它们中的每一个相对于一个径向平面PR向转子14的转动方向“R”的后方倾斜一个角度“α”。

[113]在图6所示的第三实施例中，如果与前面的实施例比较，转子包括一个第三系列的叶片40C，这些叶片形成一个在内叶片环圈40A与外叶片环圈40B之间的径向内环圈。

[114]在该实施例中，中间叶片40C是大体为径向的平直的叶片，它们和叶片40B一样，相对于一个径向平面PR向后倾斜一个角度“β”。

[115]叶片40C与内叶片40A和外叶片40B都角度错开。

[116]当通风损失不是决定性的并且希望优先冷却感应盘，以便使减速器的力矩得到良好的性能时，采用这种所有叶片都是平面的并且基本为径向的实施例。

[117]在刚才作为例子描述的三个实施例以外，许多变型和组合都是可能的，并且不超出本发明的范围。

[118]每个环圈中的叶片数量以及环圈的数量可以是任何数量，但至少为二个。

[119]弯曲叶片的曲率半径和它们倾斜于一个径向平面的角度可以是任意的。

[120]同样，平直的叶片相对于一个径向平面倾斜的角度“α”或“β”可以是任何角度，最好在+30度到-30度之间，甚至+45度到-45度之间。

[121]同一环圈的弯曲叶片的形状和/或叶片的倾斜角可以不同。

[122]同一环圈中或一个环圈到另一个环圈的叶片高度或轴向厚度可以不同。

[123]叶片可以与盘和/或侧板一起浇注形成，或者是例如通过焊接连接。

[124]本发明用于各种类型的减速器，特别是“TELMA”公司销售的“Hydral”、“Axial”、“Focal”型。

Claims (11)

1.电磁减速器(10)的转子(14)，其用于陆上动力车的传动系统，该转子包括：

-一扁平环形感应盘(36)，用于面对着所述减速器(10)的定子(12)的一系列极性组件(16)地延伸；

-一与所述盘(36)平行的扁平环形颊板(38)；

-至少一个第一环圈的冷却叶片(40A)，所述第一环圈径向朝内，所述冷却叶片形成轴向隔板，其中的每一叶片轴向延伸在所述盘(36)的和所述颊板(38)的相对的侧表面(36)和(50)之间，其中一些叶片总体径向朝内伸长，超出所述盘(36)的内周边(44)，以形成转子(14)的一系列固定臂(62)；以及

-至少一个第二环圈的冷却叶片(40B)，所述第二环圈相对于所述第一环圈的叶片(40A)同心并且径向朝外，所述冷却叶片形成轴向隔板，其中每一叶片轴向延伸在所述盘(36)的和所述颊板(38)的相对的侧表面(48)和(50)之间；

其特征在于，所述第一环圈的叶片(40A)是基本平直的板形叶片；并且所述叶片(40A)延伸在一基本为径向取向的平面中。

2.如上述权利要求所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述第二环圈的叶片(40B)是整体形状为隆起瓦片形的弯曲叶片，该叶片的凹面相对所述转子(14)转动方向(R)来说朝向后方。

3.如权利要求1所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述第二环圈的叶片(40B)是基本为平直的板形叶片。

4.如权利要求1所述的电磁减速器转子，其特征在于，该转子包括至少一个第三环圈的冷却叶片(40C)，该第三环圈与所述第一环圈(40A)和所述第二环圈(40B)同心且径向位于它们中间，该冷却叶片(40C)形成轴向隔板，其中每个叶片轴向延伸在所述盘(36)的和所述颊板(38)的相对的侧表面(48)和(50)之间。

5.如权利要求4所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述第三环圈的叶片(40C)是整体形状为隆起的瓦片形的弯曲叶片，所述叶片的凹面相对于所述转子转动方向(R)来说朝向后方。

6.如权利要求4所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述第三环圈的叶片(40C)是基本为平直的板形叶片。

7.如权利要求1所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述平直的板形叶片(40A、40B、40C)延伸在一相对于径向平面倾斜的平面中。

8.如权利要求1所述的电磁减速器转子，其特征在于，环圈的叶片(40A、40B、40C)规则地角度分布。

9.如权利要求1所述的电磁减速器转子，其特征在于，环圈的所有叶片(40A、40B、40C)都相同。

10.如权利要求7所述的电磁减速器转子，其特征在于，环圈的平直的叶片(40B、40C)的倾斜角在+30度到-30度之间。

11.如权利要求7所述的电磁减速器转子，其特征在于，所述第二和第三环圈包括平直的板形叶片，所述叶片延伸在一相对于一径向平面倾斜的平面中；并且所述第二和第三环圈的各环圈的叶片的倾斜角不同。

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