DE1082512B

DE1082512B - Multipole permanent magnetic eddy current brake for vehicles, especially motor vehicles

Info

Publication number: DE1082512B
Application number: DEN14061A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Felix Reijnst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1956-09-04
Filing date: 1957-08-30
Publication date: 1960-05-25

Description

Mehrpolige dauermagnetische Wirbelstrombremse für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrpolige dauermagnetische Wirbelstrombremse für Fahrzeuge.Multipole permanent magnetic eddy current brakes for vehicles, in particular Motor vehicles The invention relates to a multi-pole permanent magnetic eddy current brake for vehicles.

Diese Art von Bremsen kann insbesondere von Bedeutung für Kraftfahrzeuge sein, um während längerer Zeit beim Bergabfahren bremsen zu können.These types of brakes can be particularly important for motor vehicles in order to be able to brake for a long time when driving downhill.

Mehrpolige dauermagnetische Wirbelstrombremsen sind an sich bekannt. Bei einer bekannten Bremse dieser Art wird zur Regelung der Bremse das fliegend angeordnete Magnetsystem oder Bremsscheibensystem mechanisch festgehalten oder abgebremst.. Für eine gute Regelung weist das mechanische Abbremsen dieselben Nachteile auf wie die üblicherweise in Fahrzeugen benutzten Reibungsbremsen.Multipole permanent magnetic eddy current brakes are known per se. In a known brake of this type, the control of the brake is on the fly arranged magnet system or brake disc system mechanically held or braked. For good control, mechanical braking has the same disadvantages as the friction brakes commonly used in vehicles.

Bekannt sind auch bereits magnetische Bremsen für Fahrzeuge, bei denen der magnetische Kraftfluß durch Elektromagnete erzeugt wird, so daß eine elektrische Energiequelle für diese Bremsen in Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehen muß. Die Versorgung mit elektrischer Energie ist aber störanfällig, so daß leicht Störungen in der Bremswirkung auftreten können. Bei dieser bekannten Ausführungsform sind die Elektromagnete in ein Gebilde aufgenommen, das auf einem sich drehenden Teil des Fahrzeuges sitzt. Dieses Gebilde besteht aus einem zylindrischen Körper, der an einer der Stirnflächen mit einem zylindrischen Spalt versehen -ist, in welchem ein wassergekühlter Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Die Wasserkühlung findet dabei nur an der Stirnfläche des Zylinders statt. Trotz der Wasserkühlung wird bei Anwendung dieser bekannten Ausführungsform der Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, eine Temperaturerhöhung erfahren, so daß sich der Durchmesser dieses Zylinders vergrößert. Mit Rücksicht darauf kann die Gefahr, daß dieser Zylinder auf der Außenseite das Magnetgebilde berührt, nur verhütet werden, wenn der zylindrische Spalt in dem Magnetgebilde wesentlich größer gewählt wird, als für eine gute Bremswirkung erwünscht ist. Außerdem wird dieses Magnetgebilde, obgleich es auf einem sich drehenden Teil des Fahrzeuges sitzt, nur wenig zweckmäßig gekühlt, da die Elektromagnetwicklung praktisch vollständig eingeschlossen ist. Obgleich bei dieser Ausführungsform der wassergekühlte Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wird die Bremse erst durch Erregen der Elektromagnete wirksam gemacht. Wenn die Magneten nicht erregt werden, so befindet sich der Zylinder in dem zylindrischen Spalt des Magnetgebildes, wodurch die Abkühlung beeinträchtigt wird. Da bei dieser Ausführungsform ein Topfmagnet mit einer einzigen Windung verwendet wird, ist es erforderlich, eine Änderung des magnetischen Flusses zu bewerkstelligen. Die erzielbare Änderung ist jedoch stets geringer als bei einem Magnetgebilde mit stetig wechselnden Polen.Magnetic brakes for vehicles are also known in which the magnetic flux is generated by electromagnets, so that an electric Energy source for these brakes must be available in motor vehicles. the The supply of electrical energy is, however, prone to failure, so that easily disruptions can occur in the braking effect. In this known embodiment are the electromagnets are incorporated into a structure that is on a rotating part of the vehicle is sitting. This structure consists of a cylindrical body, the on one of the end faces is provided with a cylindrical gap in which a water-cooled cylinder, in which the eddy currents are generated, in an axial direction Direction is arranged displaceably. The water cooling takes place only at the Face of the cylinder instead. Despite the water cooling, this known embodiment of the cylinder in which the eddy currents are generated, experience an increase in temperature, so that the diameter of this cylinder increases. With this in mind, the risk of this cylinder on the outside of the Magnetic structure touched, can only be prevented if the cylindrical gap in the magnetic structure is chosen to be much larger than is desired for a good braking effect. aside from that becomes this magnetic structure, although it is on a rotating part of the vehicle sits, only slightly cooled appropriately, since the solenoid winding is practically complete is included. Although in this embodiment the water-cooled cylinder, in which the eddy currents are generated, arranged displaceably in the axial direction is, the brake is only made effective by energizing the electromagnet. if the magnets are not energized, the cylinder is in the cylindrical one Gap in the magnet structure, which affects cooling. Since with this Embodiment a pot magnet with a single turn is used, it is required to bring about a change in the magnetic flux. The achievable However, change is always less than with a magnetic structure with constantly changing Poland.

Eine- andere bekannte Ausführungsform besteht aus einer Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der hinteren Welle bei einem Fahrzeug. Obgleich angegeben ist, daß diese Ausführungsform auch als Bremse anwendbar ist, hat es sich experimentell gezeigt, daß die Bremskraft verhältnismäßig gering ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß diese bekannte Bremse nicht nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet. Das sich drehende Dauermagnetgebilde ist von einem in axialer Richtung verschiebbaren Käfigankergebilde umgeben, so daß die Bremskraft bei gleichen Abmessungen niedriger ist als bei einer dauermagnetischen Bremse nach dem Wirbelstromprinzip.Another known embodiment consists of a coupling between the internal combustion engine and the rear shaft in a vehicle. Although stated is that this embodiment can also be used as a brake, it has been experimental shown that the braking force is relatively low. This is due to, that this known brake does not work on the eddy current principle. The rotating The permanent magnet structure is a cage anchor structure which can be moved in the axial direction surrounded, so that the braking force is lower than with the same dimensions permanent magnetic brake based on the eddy current principle.

Es sind ferner andere elektromagnetische Bremsen für Fahrzeuge bekannt, bei denen das Elektromagnetgebilde auf einem sich drehenden Teil sitzt und von einem durch eine Flüssigkeit gekühlten Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, umgeben ist. Auch diese Bremsen brauchen eine elektrische Energiequelle, so daß sie äußerst störanfällig sind.There are also known other electromagnetic brakes for vehicles, in which the electromagnet structure sits on a rotating part and from one by a liquid-cooled cylinder in which the eddy currents are generated, is surrounded. These brakes also need a source of electrical energy, so that they are extremely prone to failure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei einer Wirbelstrombremse eingangs erwähnter Art zu beseitigen. Die Erfindung besteht darin, daß das Dauermagnetgebilde auf einem sich mit den Rädern des Fahrzeuges drehenden Teil sitzt und von einem durch eine Flüssigkeit gekühlten und in axialer Richtung verschiebbaren Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, umgeben ist.The invention is based on the object of these disadvantages in a To eliminate eddy current brake of the type mentioned. The invention exists in this, that the permanent magnet structure on a rotating with the wheels of the vehicle Part sits and is cooled by a liquid and in the axial direction movable cylinder, in which the eddy currents are generated, is surrounded.

Gemäß der Erfindung wird eine Kombination verschiedener an sich bekannter Konstruktionsmöglichkeiten geschaffen, wodurch insbesondere für Kraftfahrzeuge eine Bremse erhalten wird, welche die in der Praxis an sie zu stellenden Anforderungen einwandfrei erfüllt. Durch Anwendung eines mehrpoligen Dauermagnetgebildes ist die Bremse unabhängig von der Versorgung mit elektrischer Energie, während das Wirbelstromprinzip eine hinreichende Bremskraft bei geringen Abmessungen ermöglicht. Der Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, unterliegt am meisten einer Erhitzung, Mit Rücksicht darauf wird dieser Teil durch eine Flüssigkeit gekühlt, wodurch eine sehr intensive Kühlung möglich ist. Diese Abkühlung kann auf einfache Weise an das bereits vorhandene Kühlsystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden. Da sich der Zylinder, in dem die Wirbelströme erzeugt werden, nicht mit den Rädern des Fahrzeuges dreht, läßt sich der An schluß an den Kühlkreislauf einfach durchführen. Das Dauermagnetgebilde ist infolge der Drehbewegung, wenn die Bremse außer Betrieb ist, d. h. wenn der wassergekühlte Zylinder von dem Magnetgebilde abgeschoben ist, selbsttätig einer Luftkühlung unterworfen. Dabei ist die Lage der Magneten auf der Außenseite vorteilhaft. Eine intensive Kühlung ist besonders wichtig, wenn das dauermagnetische Material ein oxydisches, keramisches Material ist, das der Formel M O - 6 Fee O ; entspricht, wobei M mindestens eines der Elemente Ba, Sr oder Pb sein kann, das bis zu maximal 0,41% durch Ca ersetzbar ist. Die dauermagnetischen Eigenschaften dieses Materials sind-in höherem Maße von der Temperatur abhängig als Magnetstahl.According to the invention, a combination of different ones is known per se Creation of construction options, which in particular for motor vehicles Brake is obtained, which the requirements to be made in practice perfectly fulfilled. By using a multi-pole permanent magnet structure, the Brake independent of the supply of electrical energy, while the eddy current principle allows sufficient braking force with small dimensions. The cylinder, in which the eddy currents are generated is most subject to heating, Mit In view of this, this part is cooled by a liquid, creating a very intensive cooling is possible. This cooling can be done in a simple way to the already existing cooling system of the motor vehicle can be connected. As the cylinder in which the eddy currents are generated, does not turn with the wheels of the vehicle, the connection to the cooling circuit can be carried out easily. The permanent magnet structure is due to the rotary movement when the brake is inoperative, i. H. if the water-cooled cylinder is pushed off the magnetic structure, automatically one Subjected to air cooling. The position of the magnets on the outside is advantageous. Intensive cooling is particularly important when the permanently magnetic material is an oxidic ceramic material that has the formula M O-6 Fee O; is equivalent to, where M can be at least one of the elements Ba, Sr or Pb, up to a maximum 0.41% can be replaced by Ca. The permanent magnetic properties of this material are more dependent on temperature than magnetic steel.

An Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Ansicht mit teilweise waagerechtem Schnitt durch eine Dauermagnetbremse in einem Kraftfahrzeug; Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.On the basis of a schematically illustrated embodiment the invention explained in more detail. Fig. 1 shows a view with a partially horizontal Section through a permanent magnet brake in a motor vehicle; Fig. 2 is a section along the line II-II in FIG. 1.

Auf einer Kardanwelle 1 zwischen einem Differentialgehäuse 2 und einer Kreuzkupplung 3 ist ein Dauermagnetgebilde 4 mittels Bolzens 5 befestigt. Das Dau.ermagnetgebilde besteht aus flachen Dauermagneten 6, die in tangentialer Richtung magnetisiert sind; sich entsprechende Pole zweier benachbarter Magnete sind einander zugewendet. Zwischen den Dauermagneten 6 befinden sich dünne Platten 6a aus weichmagnetischem Material, wodurch auf der Außenseite des Dauerrnagnetgebildes 4 eine große Anzahl Nord- und Südpole gebildet werden. Das Dauermagnetgebilde 4 ist von einem Zylinder 7, vorzugsweise aus Kupfer, umgeben, der seinerseits auf der Außenseite wieder von einem Zylinder 8 aus ferromagnetischem Material umgeben ist, wodurch die magnetischen Kraftlinien sich leicht schließen. Der Zylinder 8 ist mit einem Kühlmantel 9 umgeben, der mit einer Eintritts- 10 und einer Austrittsöffnung 11 versehen ist, die an den Kühlkreislauf des Motors angeschlossen werden können. -Auf der Hinterachse 12 des Kraftfahrzeuges sind Schienen 13 und 14 befestigt, durch welche das Wasserkühlsystem 7, 8, 9 in axialer Richtung leicht verschiebbar geführt wird. Dieses System ist gegen Drehung gesichert. Das System ist mit Rädern 15 versehen. Damit die Lage des Systems 7, 8, 9 zu der des Magnetsystems 4 konzentrisch ist, ist das Wasserkühlsystem noch mit weiteren Rädern 16 versehen. Mittels Kabels 17 wird das Wasserkühlsystem 7, 8,- 9 gegen die Wirkung einer Feder od. dgl. über das Dauermagnetsystem 4 gezogen. Wenn die Bremse außer Betrieb gestellt werden soll, lösen die Kabel 17 das Wasserkühlsystem, so daß dieses sich durch die Federwirkung in Richtung der Hinterachse 12 verschiebt.A permanent magnet structure 4 is fastened by means of bolts 5 on a cardan shaft 1 between a differential housing 2 and a cross coupling 3. The Dau.ermagnetgebilde consists of flat permanent magnets 6, which are magnetized in the tangential direction; Corresponding poles of two neighboring magnets face each other. Between the permanent magnets 6 there are thin plates 6a made of soft magnetic material, as a result of which a large number of north and south poles are formed on the outside of the permanent magnet structure 4. The permanent magnet structure 4 is surrounded by a cylinder 7, preferably made of copper, which in turn is surrounded on the outside by a cylinder 8 made of ferromagnetic material, whereby the magnetic lines of force close easily. The cylinder 8 is surrounded by a cooling jacket 9 which is provided with an inlet 10 and an outlet 11, which can be connected to the cooling circuit of the engine. Rails 13 and 14 are attached to the rear axle 12 of the motor vehicle, through which the water cooling system 7, 8, 9 is guided so that it can be easily displaced in the axial direction. This system is secured against rotation. The system is provided with wheels 15. So that the position of the system 7, 8, 9 is concentric to that of the magnet system 4, the water cooling system is also provided with further wheels 16. By means of the cable 17, the water cooling system 7, 8, - 9 is pulled over the permanent magnet system 4 against the action of a spring or the like. When the brake is to be put out of operation, the cables 17 release the water cooling system, so that it is displaced in the direction of the rear axle 12 by the spring action.

Claims

PATENT CLAIM: Multipole permanent magnetic eddy current brake for Vehicles, in particular motor vehicles, characterized in that the permanent magnet structure (4) sits on a part rotating with the wheels of the vehicle and from one The cylinder is cooled by a liquid and can be moved in the axial direction (8), in which the eddy currents are generated, is surrounded.