CN1890863A - 改进的电磁减速器环形转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子(14)，该转子包括一个感应盘(36)、一个与盘(36)平行的颊板(38)、一个冷却叶片(40)的环圈，其中每个冷却叶片延伸在盘(36)的表面(48)与颊板(38)的表面(50)之间，并且某些叶片径向向内延长，以形成转子(14)的一系列固定臂(62)，其特征在于，形成热障的部件(74)位于至少一个与盘相邻的叶片(40)轴向端的侧边(58)与盘(36)的所述侧表面(48)之间。

Description

改进的电磁减速器环形转子

技术领域

[01]本发明涉及一种特别用于陆上动力车的电磁减速器环形转子。

[02]本发明更特别涉及一种类型的转子，该转子包括：

[03]-一个用于与减速器定子的一系列极性组件相对地延伸的环形感应盘；

[04]-一个与感应盘平行的扁平环形颊板；

[05]-一个形成轴向隔板的冷却叶片的环圈，其中每个叶片延伸在感应盘与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，以便形成一系列转子固定臂。

背景技术

[06]人们知道，为了使一个具有很大惯性的汽车减速，而惯性与汽车的重量和速度有关，需要使用一种所谓的持续制动系统。实际上，叫做service的传统制动系统使用于一个车轮轮毂的盘摩擦接触的刹车片，这种制动并不是始终能保证重型车辆的可靠制动，特别是在一个长下坡后。因此持续制动可以使车辆保持一个确定和需要的速度。

[07]另外，即使带有刹车片的传统制动系统是适当的，并且不需要引入持续制动系统，刹车片的过早磨损也是不可避免的。没有持续制动系统，司机必须不断更换刹车片。因此持续制动系统还可限制刹车片的更换，因此更经济。

[08]为了实现这种持续制动，常常使用电磁减速器。

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

[10]上述三种类型的电磁减速器的特征在于它们在动力轴或把运动传递给至少一个车轮的传动轴上的位置。

[11]轴向类型的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节。这些万向节使轴向减速器与传动轴的二端连接。它们的目的是避免轴向减速器变得机械上超静定，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足够转动并且使后退和与汽车分离时冲击较小的足够自由度。轴向电磁减速器一般位于汽车后桥与变速箱之间的运动传递线上，并且在二个万向节之间包括一个连接轴。

[12]在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汽车后桥的输入端与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。汽车的后桥是带动轮轴的零件。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空隙的非常小的轴向空气间隙。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。被感应的转子沿着一个与感应定子的平面平行的平面。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成对线圈。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，这些侧板连接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的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磁极和一些极靴(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，极靴具有使其在轴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]极靴和磁极形成一个金属物质。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动力轴的运动，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“厚”环形平盘，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。

[31]一个铁间空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描述并示出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被感应转子，二个转子位于定子二侧，并且它们的固定臂与邻近的中心环连接，一个传动万向接头的凸缘固定在这些中心环上，并与这些中心环转动连接。

[35]当包括一个这种转子的减速器运行时，Foucault电流使转子感应盘发热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，冷却空气以穿过转子流动的方式冷却所述热的表面。

[36]减速器的功率，即对一个给电磁极组件的线圈供电的确定电流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]在这个冷却范围内，通过叶片中的热传导排出热量一方面在外侧壁中传播，另一方面在叶片被固定壁延长的情况下在转子的固定臂中传播。

[41]因此，对感应盘的大约为750℃的最高温度，颊板的温度大约为450℃，固定臂的温度为350℃。

[42]当整体为模制的单一零件时，构成叶片和固定臂的材料的选择与感应盘和转子相同，因此一般达到一种折衷。

[43]实际上，材料应该具有良好的“磁”性能，以及良好的持久“热机械”强度。

[44]当选择一种具有非常好的磁性能的钢材(SM101)时，由于固定臂达到的非常高的温度，这些热机械性能显得不足。

[45]为了提高热机械强度，需要使用更高的合金钢(SM125或SM130)。

[46]但是，热机械性能的改善损害磁性能。

[47]例如，人们发现，热机械性能提高5％，则磁性能下降5％，总成本增加10％(SM125)，热机械性能提高10％，则磁性能甚至下降15％，成本增加25％(SM130)。

[48]因此，当转子由不同材料的组成零件组装形成，例如通过焊接形成时，简单选择一种或几种材料不能得到令人满意的折衷。

发明内容

[49]为了克服这些缺点，本发明提出一种上述类型的转子，其特征在于，形成热屏障的部件位于至少一个与感应盘相邻的叶片轴向端的侧边与感应盘的所述侧表面之间。

[50]因此，明显减少了固定臂方向的热负荷的传递。

[51]另外，以非常低的成本形成热障的部件由叶片轴向端的所述侧边的至少一段与感应盘的所述侧表面之间的轴向间隙(j)构成。因此热障由空气构成。

[52]根据本发明的其它特征：

[53]-叶片轴向端的侧边包括一个凹槽，凹槽轴向端的侧边构成所述段，该段带有与盘的所述侧表面相对的轴向间隙；

[54]-轴向间隙沿所述段是恒定的；

[55]-轴向间隙沿所述段变化；

[56]-凹槽径向向内开通；

[57]-叶片径向向内延长，形成转子的固定臂，并带有与盘的内周边相对的间隙；

[58]-形成热障的部件位于每个径向向内延伸以便形成转子固定臂的叶片轴向端的侧边与感应盘之间。

附图说明

[59]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：

[60]-图1是一个符合现有技术的电磁减速器实施例局部剖开的透视图；

[61]-图2是沿一个极性组件的轴向中面的大比例细节剖面图；

[62]-图3A是一个局部剖开的示意透视图，表示一个符合现有技术的单一叶片环圈的感应转子的实施例；

[63]-图3B是一个局部剖开的示意透视图，表示一个符合现有技术的感应转子的另一个实施例，该实施例的转子具有几个同心的叶片环圈，其中径向最内环圈的有些叶片整体径向延长，形成固定臂；

[64]-图4是一个与图2类似的图，表示一个符合本发明的感应转子的实施例；

具体实施方式

[65]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。

[66]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。

[67]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。

[68]定子12包括八个规则角度分布在轴线X-X周围的极性组件16。

[69]每个极性组件16包括一个轴向中心磁极18，中心磁极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。

[70]每个磁极18被一个电线卷筒26包围，形成一个电磁线圈。

[71]磁极18的每个径向横端面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。

[72]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。

[73]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。

[74]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。

[75]盘36由一竖起的内侧表面46轴向限定，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空隙“e”。

[76]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。

[77]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。

[78]正如可以在图1和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。

[79]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”。

[80]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。

[81]每个叶片40整体沿它所在的一个径向方向延伸，已知的是，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。

[82]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。

[83]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臂62整体径向向内延长。

[84]固定臂62规则角度分布，例如数量为四个或八个。

[85]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。

[86]每个倾斜臂62的末端是一个与一个径向内中心环66连接的轴向末端段64。

[87]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固定和支撑。

[88]一个属于一个图中未示的汽车传动系统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，并且通过螺栓70与中心环66转动连接。

[89]为了使连在一起的转子14相对定子12转动，当然在定子12的环形内周边与臂64、环66和螺栓70构成的子组件之间存在一径向空间。

[90]正如图3A中可以看到的，每个固定臂还倾斜于一个轴线通过的径向平面，即它的径向向内的轴向段与它与叶片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。

[91]根据刚才参照图1-3A描述的技术状态，人们发现，每个叶片40的轴向端内侧边58的整个长度与盘36的外侧表面48连接，特别是被固定臂62延长的叶片40的边缘58。

[92]因此在盘与叶片并因此在盘与臂62之间产生一个大的热交换面积，这个面积相当于轴向端边缘58的面积。

[93]如图3B所示，形成盘36与颊板38之间的横向支撑的叶片可以分布为三个同心的冷却叶片环圈。

[94]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。

[95]第二系列的叶片40B构成径向最外的环圈。

[96]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。

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

[98]每个叶片40A的内轴向端部边缘，特别是被臂62延长的叶片40A的边缘的整个长度仍与盘36的外侧表面连接。

[99]因此在盘与叶片40A并因此在盘与臂62之间产生了一个大的热交换面积，这个面积相当于轴向端部边缘的面积。

[100]根据本发明，通过设置形成热障的部件减少这个热交换面积，形成热障的部件位于轴向端部侧边58与盘的外侧表面48之间。

[101]根据图4所示的本发明优选实施例，形成热障的部件有利地由一个在叶片40轴向端的内侧边58中形成的凹槽74构成。

[102]做为例子，这里凹槽的轮廓基本为矩形，并在轴线X-X的方向径向向内开通，并与倾斜臂62相对。

[103]凹槽74径向向外被一个轴向定向边76限定，轴向被一个径向定向边78限定，这里作为例子，径向边78与边缘58平行。

[104]因此，与盘的外表面48接触的叶片轴向内端的边缘58的长度比现有技术(见图2)的小。

[105]叶片40轴向端的轴向收缩段78与盘36的外侧表面48平行，并带有一个轴向间隙“j”，该轴向间隙“j”在凹槽74中接受空气的热传导特别差配范围内构成热障。

[106]在图4的例子中，槽74的径向长度或高度“H2”基本等于与侧表面48接触的轴向端边缘58的径向长度或高度“H1”，因此基本等于叶片轴向端边缘径向总长度或高度H的一半，根据图2所示的技术状态，边缘58全部与盘36的外侧表面48接触。

[107]本发明不局限于刚才描述的实施例。

[108]例如，根据一个未示的实施例，可以在边缘58中设置几个凹槽74，而边缘58具有“雉堞形”的剖面。

[109]同样，间隙“j”不一定沿着凹槽74固定不变，即边缘78不一定是直线，也不一定与侧表面48平行。

[110]同样，热障不一定是空气，即凹槽可以“充满”一种热绝缘材料。

[111]由于每个臂62得到的温度降非常大，从机械的观点看，连接叶片40并因此连接固定臂62和盘36的叶片轴向端的侧边58的长度“减小”可以忽略不计。

[112]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。

[113]作为未示出的变型，凹槽74的轮廓可以是任何形状，因此不仅仅是矩形，另外，它的边缘可以不是直线。

[114]根据一个实施例，减速器的转子的设置使至少二个被臂62延长的叶片40之间设有至少一个没有固定臂62的冷却叶片40。

[115]根据另一个实施例，转子的所有叶片40，或者内环圈的所有叶片都被固定臂62延长。

Claims (9)

1.电磁减速器的环形转子(10)，其特别用于陆上动力车传动系统，该转子包括：

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

-一与所述盘(36)平行的扁平的环形颊板(38)；及

-一环圈的冷却叶片(40)，所述叶片形成轴向隔板，其中每个叶片轴向延伸在所述盘(36)和所述颊板(38)的相对的侧表面(48)和(50)之间，且其中的一些叶片整体径向朝内地伸长，超出所述盘(36)的内周边(44)，以形成所述转子(14)的一系列固定臂(62)；

其特征在于，形成热障的部件(74)间置于至少一个与所述感应盘相邻的叶片(40)的轴向端的侧边(58)与所述盘(36)的所述侧表面(48)之间。

2.如权利要求1所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述形成热障的部件由一轴向间隙(j)构成，该轴向间隙(j)位于所述叶片(40)轴向端的所述侧边(58)的至少一段(78)与所述盘(36)的所述侧表面(48)之间。

3.如权利要求2所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述叶片轴向端的侧边包括一凹槽，所述凹槽的轴向端的侧边(78)构成所述段体，该段体面对着所述盘(36)的所述侧表面(48)具有轴向间隙(j)地延伸。

4.如权利要求3所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述轴向间隙(j)沿所述段体(78)基本恒定不变。

5.如权利要求3所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述轴向间隙(j)沿所述段(78)变化。

6.如权利要求3所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述凹槽(74)径向向内通出。

7.如权利要求6所述的电磁减速器环形转子，其特征在于，所述叶片(40)的、用于形成所述转子(14)的固定臂(62)的径向朝内的伸长部面对着所述盘(36)的内周边(44)有间隙地延伸。

8.如上述权利要求中任一项所述的电磁减速器环形转子，其特征在于，所述形成热障的部件(74)间置于每个叶片(40)的轴向端的侧边(58)与所述盘之间，其中所述叶片(40)径向朝内伸长，以便形成所述转子(14)的固定臂(62)。

9.如权利要求1所述的电磁减速器的环形转子，其特征在于，所述转子(14)——其包括内侧环形感应盘(36)、臂(62)系列和叶片(40)环圈——通过模制形成一单体零件。

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