CN203702930U - 一种高效电涡流缓速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效电涡流缓速器，包括转子盘、定子总成，传动轴、磁流变液。定子总成包括轴承套筒、定子壳体等。定子总成位于中间，两个转子盘分别置于定子总成两侧的定子壳体内，壳体与转子盘之间的间隙由磁流变液填充，8个励磁装置分别固定在两侧定子壳体的内侧壳体上。本结构利用具有高导磁率和极低电导率的磁流变液取代了转子与定子之间的气隙，降低磁路磁阻。同时，在磁场作用下，磁流变液由粘度极低的牛顿流体转化为具有较高剪切屈服应力的Bingham流体。制动时，电涡流产生的制动力矩与磁流变液产生的制动力矩同时作用。该结构的电涡流缓速器具有节能省电、线圈发热少、制动力矩大，制动力矩可控性好、低速性能好的特点。

Description

一种高效电涡流缓速器

技术领域

本实用新型涉及一种高效电涡流缓速器，特别涉及用磁流变液同时作为导磁介质和工作介质的电涡流缓速器。

背景技术

    随着汽车工业的发展，汽车的行驶速度越来越快，汽车的制动效能和安全性也受到广泛的关注。传统的制动器在长时间持续制动的情况下，会产生热衰退现象，导致制动效能大大降低，严重影响汽车的安全性能。随着近年来，国家有关汽车安全法规的提出，大型卡车、客车上必须安装有辅助制动器。汽车辅助制动器能承担大部分的制动能量，降低行车制动器的制动负荷，大大提高汽车的安全性。目前主要应用的辅助制动装置为电涡流缓速器和液力缓速器。

现有的电涡流缓速器存在以下缺点：

1、电涡流缓速器的极靴与转子存在一定气隙，由于空气的导磁性极低，导致磁路磁阻很大，因此要转子中产生足够大的电涡流效应，则励磁线圈必须通过很大的激励电流，导致励磁线圈温度过高，且蓄电池负荷大，影响电池的寿命。

2、电涡流缓速器的制动力矩不仅和通入励磁线圈的电流有关，而且与汽车速度也有很大关系。汽车速度越高，制动力矩越大；速度越低，制动力矩越小。所以，在汽车低速情况下，电涡流缓速器的制动力矩小，缓速效果不理想。

目前的液力缓速器具有以下缺点：

1、液力缓速器的结构复杂，制造精度高，成本高。

2、液力缓速器在低速时制动力矩很小，不能满足制动要求；且制动时，工作液压入工作腔需要一定时间，导致制动响应时间长。

磁流变液是一种新型智能材料，它是由高导磁率、低磁滞性的软磁性微颗粒分散溶于绝缘基础液中形成的悬浮液。在磁场作用下，磁流变液的表观粘度在几毫秒内迅速增大，且剪切屈服应力随磁场的增大而增大，当撤去磁场时，又迅速恢复成原来的低黏性状态。这种液体不仅仅是随着外加磁场变化而可控制其流变特性的稳定悬浮液，而且具有较高的导磁性、很低的导电性和极好的热稳定性。所以近年来，被广泛的用于新型制动器的研究中，并具有很好的应用前景。

目前，磁流变液制动器大多为盘式制动器（例如参见中国专利201110427735.9，美国专利US8631917B2），利用磁流变液作为制动器工作液填充在转子与定子之间，通过均匀的磁场使磁流变液的剪切屈服应力增大，达到制动的效果。但是只利用磁流变液在外部磁场作用下的流变特性产生制动力矩进行制动的特点，所以提供的制动力矩非常有限。中国专利201210434149.1，名称为“基于磁流变液的独立式液力缓速器及其控制方法”，利用磁流变液作为液力缓速器的工作液，并通过磁流变液的流变特性来增大制动力矩和提高缓速器的低速性能，但是其结构复杂，设计使磁流变液粘度变化均匀的励磁装置困难，且粘度不均匀的磁流变液在涡腔内流场的复杂性难以保证制动效果的稳定性。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磁流变效应与电涡流效应共同作用的新型缓速器装置，它具有定子和转子间无气隙、激励电流小，线圈发热低、制动力矩大、低速制动性能好、制动力矩可控性好、结构简单的特点。

本实用新型的技术方案在于：

一种高效电涡流缓速器，其特征在于：包括一轴承套筒和一设于轴承套筒内的传动轴，所述轴承套筒的两端分别设有一定子壳体，所述定子壳体内安设有用以驱动传动轴的转子盘，所述转子盘与定子壳体之间填充磁流变液，位于两个定子壳体之间的轴承套筒外周设有磁芯，所述磁芯上绕置有励磁线圈，所述磁芯的两端经极靴与定子壳体内壁固连。

其中，所述定子壳体包括外侧壳体、内侧壳体及圆筒壳体。

所述极靴、磁芯、励磁线圈组成励磁装置，且所述的励磁装置为8个，8个励磁装置的圆心分别位于两侧的定子壳体之间，每个励磁装置的一对极靴均匀分布固定在两侧定子壳体的内侧壳体的同一个分度圆上，并且相邻的两个励磁装置的磁极总是相反的。

所述的一对极靴的形状为两个大小不同的突出的扇形，所述的内侧壳体上开设有与极靴相配合的扇形通槽，所述极靴插入内侧壳体的扇形通槽中，与内侧壳体形成封闭的盘体，且极靴与定子壳体内填充的的磁流变液直接接触。

所述内侧壳体上有排气孔，外侧壳体上有注液孔，注液孔、排气孔均由开槽平头紧定螺钉堵住；所述圆筒壳体的两侧分别有两个螺纹孔，用于与外部定子连接。

本实用新型的优点在于：

1、利用导磁率较高，导电率极低的磁流变液取代传统电涡流缓速器中不导磁的空气气隙，大大降低了磁路中的磁阻。所以，在相同的激励电流下，可以明显的增大通过转子盘的磁通量，从而使缓速器的制动力矩明显增大。在获得相同缓速效果的前提下，励磁线圈需要的激励电流明显减小，从而大大降低了励磁线圈的发热和蓄电池的负荷。

2、在本装置中，磁流变效应产生的制动力矩只与外部磁场强度的大小有关，与转子盘的转速无关。所以，制动时，磁流变效应产生的制动力矩和电涡流效应产生的制动力矩同时作用，这不仅使电涡流缓速器的最大制动力矩增大，而且提高了电涡流缓速器的低速制动性能和制动力矩可控性。

3、磁流变液的剪切屈服应力可以在几毫秒内迅速增大，不仅不会降低电涡流缓速器的制动响应时间，而且通过励磁线圈的电流同时控制磁流变液的剪切屈服应力和通过转子盘的磁通量，使本装置的电流控制简单而且可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为外侧壳体右视图。

图3 为内侧壳体左视图。

图4为圆筒壳体左视图。

图5为极靴左视图。

图6为工作状态下，磁路示意图。

其中：1.圆筒壳体；2.外侧壳体；3.转子盘；4.磁流变液；5.内侧壳体；6.普通平键；7.外唇形密封圈；8.轴承盖；9.极靴；10.扇形密封圈； 11.内轴承；12.内唇形密封圈；13.外轴承；14.传动轴；15.弹簧挡圈；16.套筒；17.轴承套筒；18.沉头螺钉；19.开槽平端紧定螺钉；20.磁芯；21.励磁线圈；22.密封垫圈。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1所示，本实用新型为中置定子总成，两侧双转子的对称式结构，包括圆筒壳体1（2个）、外侧壳体2（2个）、转子盘3（2个）、磁流变液4、内侧壳体5（2个）、普通平键6（2个）、外唇形密封圈7（2个）、轴承盖8（2个）、极靴9（16个）、扇形密封圈10（4个）、内轴承11（2个）、内唇形密封圈12（2个）；外轴承13（2个）、传动轴14、弹簧挡圈15（4个）、套筒16（2个）、轴承套筒17、沉头螺钉18（16个）、开槽平端紧定螺钉19（4个）、磁芯20（8个）、励磁线圈21（8个）、密封垫圈22（4个）。其中，圆筒壳体1、外侧壳体2、内侧壳体5、轴承套筒17组成定子总成。圆筒壳体1、外侧壳体2、内侧壳体5组装成定子壳体。转子盘3分别置于的两侧的定子壳体中。轴承套筒17位于两个定子壳体之间，两侧分别固定在两个定子壳体上。极靴9、磁芯20、励磁线圈21组成励磁装置，8个励磁装置的圆心分别位于两侧的定子壳体之间，通过两个极靴9均匀分布固定在两侧定子壳体的内侧壳体5的同一个分度圆上，并且相邻的两个励磁装置的磁极总是相反的。

如图2、图3所示，内侧壳体5上有排气孔24，外侧壳体2上有注液孔23，注液孔23、排气孔24均由开槽平头紧定螺钉19堵住。缓速器安装完毕后，可以取出开槽平头紧定螺钉19，将磁流变液4均匀的填充在转子盘3与定子壳体的间隙中，取代转子盘3与定子壳体之间的气隙。

由两个极靴9、一个磁芯20、一个励磁线圈21组成一个励磁装置，两个极靴9对称分布在磁芯20的两侧，并通过开槽平端紧定螺钉18连接。

如图3、图5所示极靴9形状为两个大小不同的凸起的扇形，与定子壳体的内侧壳体5上的通槽25相配合，极靴9直接插到内侧壳体5中，使极靴9与磁流变液4直接接触。并用螺钉固定，扇形密封圈10密封，防止的磁流变液4泄露。

圆筒壳体1、外侧壳体2、内侧壳体5通过螺钉连接组装成定子壳体，其中圆筒壳体1、外侧壳体2、内侧壳体5均是隔磁材料（如低碳钢、铝）做成，内侧壳体5与圆筒壳体1之间、外侧壳体2与圆筒壳体1之间均用密封垫圈22密封，以免磁流变液4泄露。

两侧定子壳体的内侧壳体5与轴承套筒17的两侧通过螺钉相连接，轴承套筒117内装有一对对称分布的内轴承11和套筒16，套筒16用于固定内轴承11。轴承套筒17内部的凸肩用于确定的内轴承11的安装位置，套筒16用于固定内轴承11的位置。

两侧的轴承盖8通过螺钉与外侧壳体连接，轴承盖8内分别装有外轴承13。

转子盘3与传动轴14之间均为普通平键6连接，转子盘3的两侧分别装有两个弹簧挡圈15，用于固定转子盘3的轴向位置。

外唇形密封圈7和内唇形密封圈12用于定子壳体的轴向密封，防止磁流变液4从定子壳体的轴向两侧泄露。外唇形密封圈7安装在外侧壳体2的槽中，另一端由轴承盖8固定，内唇形密封圈12安装在内侧壳体5的槽中，另一端由传动轴14的轴肩固定。

如图4所示，圆筒壳体1的两侧分别有两个螺纹孔26，用于与外部定子连接。

如图6所示，在非制动状态下，励磁线圈21不通电，装置内无磁场存在，此时，磁流变液4是粘度极低的牛顿流体，转子盘3转动的阻力极小，无制动作用，所以转子盘3在定子壳体内自由旋转。在制动状态下，励磁线圈21通电，装置内产生磁场闭合回路，由于定子壳体为隔磁材料做成，磁路不经过定子壳体，所以其导磁回路为：磁芯20-1、极靴9-1、磁流变液4-1、转子盘3-1、磁流变液4-1、相邻励磁装置的极靴9-2、相邻励磁装置的磁芯20-2、相邻励磁装置的极靴9-3、磁流变液4-2、转子盘3-2、磁流变液4-2、极靴9-4、磁芯20-1。由于转子盘3在磁场中转动，切割磁场，转子盘3上产生电涡流。电涡流在磁场的作用下，使转子盘3产生制动力矩。由于磁流变液4的电导率极低，相当于绝缘体，所以磁流变液内部不产生电涡流。同时，与极靴9直接接触的磁流变液4在磁场作用下，由粘度极低的牛顿流体转变为具有较高剪切屈服应力的Bingham流体，对转子盘3产生制动力矩。两个制动力矩同时作用，产生缓速制动的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (3)

1. 一种高效电涡流缓速器，其特征在于：包括一轴承套筒和一设于轴承套筒内的传动轴，所述轴承套筒的两端分别设有一定子壳体，所述定子壳体包括外侧壳体、内侧壳体及圆筒壳体，所述定子壳体内安设有用以驱动传动轴的转子盘，所述转子盘与定子壳体之间填充磁流变液，位于两个定子壳体之间的轴承套筒外周设有磁芯，所述磁芯上绕置有励磁线圈，所述磁芯的两端经极靴与定子壳体内壁固连，所述极靴、磁芯、励磁线圈组成励磁装置，且所述的励磁装置为8个，8个励磁装置的圆心分别位于两侧的定子壳体之间，每个励磁装置的一对极靴均匀分布固定在两侧定子壳体的内侧壳体的同一个分度圆上，并且相邻的两个励磁装置的磁极总是相反的，所述内侧壳体上有排气孔，外侧壳体上有注液孔，注液孔、排气孔均由开槽平头紧定螺钉堵住。

2.根据权利要求1所述的一种高效电涡流缓速器，其特征在于：所述的一对极靴的形状为两个大小不同的突出的扇形，所述的内侧壳体上开设有与极靴相配合的扇形通槽，所述极靴插入内侧壳体的扇形通槽中，与内侧壳体形成封闭的盘体，且极靴与定子壳体内填充的的磁流变液直接接触。

3.根据权利要求2所述的一种高效电涡流缓速器，其特征在于：所述圆筒壳体的两侧分别有两个螺纹孔，用于与外部定子连接。