IT8209523A1

IT8209523A1 - Rotore di rallentatore elettromagnetico

Info

Publication number: IT8209523A1
Application number: IT1982A09523A
Authority: IT
Original assignee: Labavia
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1982-10-26
Publication date: 1984-04-26
Also published as: SE447686B; FR2515442B1; JPS5886865A; GB2109643B; BR8206281A; ES8306298A1; FR2515442A1; IT1192515B; DE3239440A1; IT8209523A0; SE8206103D0; MX152860A; GB2109643A; DE3239440C2; ES516263A0; US4488074A; SE8206103L

Description

Descrizione dell 'Invenzione Industriale dal?titolo: "ROTORE DI RALLENTATORE ELETTROMAGNETICO"

RIASSUNTO

In un rotore indotto di rallentatore elettromagnetico comprendente un disco collegato ad un anello di fissaggio per mezzo di una corona di bracci formanti alette di ventilazione, le porzioni di maggior diametro di questi bracci sporgendo sul disco e le loro creste essendo riunite fra di loro da una flangia anulare parallela al disco, l'insieme del disco, dell'anello, dei bracci e della flangia formando un solo blocco fuso, se si chiama D il diametro esterno del disco, a la distanza fra il disco e la flangia, b la larghezza radiale della flangia e r il suo raggio interno, il rapporto Db/ar ? compreso ra 10 e 30?

DESCRIZIONE

L'invenzione ? relativa ai rotori indotti dei rallentatori elettromagnetici, in specie per veicoli, rotori "che comprendono almeno un disco di materia ferromagnetica atto a passare davanti a una corona statorica di poli elettromagnetici alternativamente positivi e negativi^dai quali esso ? separato soltan to da un traferro, questo disco venendo frenato e ri_ scaldato a causa della creazione di correnti di Foucault nella sua massa.

Fra detti rotori l?invenzione riguarda pi? particolarmente quelli il cui disco ? collegato ad un a nello di fissaggio per mezzo di una corona di bracci, di preferenza a gomito e curvati, formanti alette di ventilazione, le porzioni di maggior diametro di questi bracci sporgendo sulla superficie del disco opposta al traferro e le creste di queste porzioni essen do riunite fra di loro da una flangia anulare parallela al disco, l?insieme del disco, dell?anello, dei bracci e della flangia formando un solo blocco fuso.

Nelle realizzazioni note dei detti rotori:

- la flangia ? relativamente distante dal disco, ci? che definisce fra questi due elementi un volume relativamente notevole per l?aria di raffreddamento e , pertanto, un consumo di energia relativamente elevato per l'azionamento meccanico del rotore;

- la larghezza radiale della flangia ? relativamente modesta, in modo che essa partecipa solo, debolmente alla dissipazione calorifica per convezione

Cos?, se si chiama D il diametro esterno del di_ sco, a la distanza assiale fra il disco e la flangia, b la larghezza radiale della flangia e r il raggio in terno di questa flangia, il rapporto Db/ar ?, nelle., realizzazioni note, inferiore a 10 e generalmente del_ l'ordine di 5; in questo rapporto, il prodotto ar ? direttamente proporzionale alla sezione di entrata ra diale dell'aria di raffreddamento fra il disco e la flangia ed il fatto che questo rapporto sia relativamente piccolo significa che, per un diametro esterno dato del rotore e per una larghezza data della flangia , la detta sezione di entrata ? relativamente grande.

L'invenzione ha per scopo, soprattutto, di ridurre il consumo dell'energia meccanica suddetta per un valore dato della potenza calorifica suscettibile di venire dissipata dal rotore al momento del funzionamento del rallentatore, ed,in via accessoria, di al leggerire detto rotore.

A tale scoponi rotori del genere in questione secondo l'invenzione sono essenzialmente caratterizzati dal fatto che il rapporto Db/ar ? superiore a 10, e di preferenza compreso fra 12 e 25.

In modi di realizzazione preferiti, si ricorre inoltre all'una e/o all'altra delle seguenti disposizioni:

- il rapporto b/a ? compreso fra 3,5 e 6;

- il rapporto b/r ? compreso fra 0,6 e 1;

- il raggio interno della flangia ? inferiore al raggio interno del disco.

L'invenzione comprende, a parte queste disposizioni principali, altre disposizioni che vengono utilizzate di preferenza contemporaneamente, e di cui sa r? pi? dettagliatamente parlato in seguito.

Vengono appresso descritti modi di realizzazione preferiti dell'invenzione con riferimento all'unito disegno in modo ben inteso non limitativo. La

Fig. 1 di questo disegno mostra , a scopo di confronto, un rotore noto di rallentatore elettromagnetico in semisezione assiale; la

Fig. 2 mostra, ugualmente in semisezione assiale, un tale rotore realizzato secondo l'invenzione; la Fig. 3 mostra, ancora in semisezione assiale, una variante, ugualmente conforme all'invenzione, di un tale rotore.

La parola "rotore*1 ? usata in questo testo per designare pi? precisamente ciascuno dei pezzi ferroma gnetici fusi dell'insieme rotorico di un rallentatore elettromagnetico **a correnti di Foucault", che com porta un disco indotto.

Come ? noto, un tale disco ? reso solidale all'al_ bero da rallentare, come l'albero di trasmissione di un veicolo, ed ? montato in maniera da poter passare davanti allo statore del rallentatore , o pi? precisamente davanti ad una corona di poli induttori alternativamente positivi e negativi che fanno parte di questo statore , con interposizione di un traferro, il o disco in questione essendo allora la sede di correnti di Foucault che si traducono in una frenatura ed

in un riscaldamento del disco.

L'insieme rotorico in questione comprende un altro elemento, come un manicotto, un mozzo o una piattaforma centrale , fissato esso stesso per bullonatura od in qualsiasi altro modo desiderabile sull'albero da rallentare, il "rotore" qui considerato essendo a sua volta fissato sul detto elemento.

In maniera in s? nota, il rotore in questione ? formato da un pezzo monoblocco fuso di un materiale ferromagnetico come un acciaio semi-duro o debolmente legato , comprendente:

- un disco indotto 1;

- un anello di fissaggio 2 di diametro medio inferiore al diametro interno del disco , forato da ale saggi assiali 3, filettati o non filettati destinati ad accogliere i bulloni di fissaggio;

- una corona di alette di ventilazione 4 sporgen ti sulla superficie , del disco 1, opposta alla sua superficie destinata a delimitare il traferro , almeno alcune di queste alette (in specie una su due o

una su tre) essendo prolungata verso l'asse in modo da formare bracci 41 che collegano il disco all'anello 2 ;

- e un cerchione o flangia anulare 5 estendente si parallelamente al disco e collegante le creste del_ le porzioni di maggior diametro delle alette 4 in modo da formare, fra queste alette, il disco e la flangia, canali di guida 6 per l'aria di ventilazione.

Le alette 4 ed i bracci 4? che le prolungano eventualmente sono di preferenza curvati all'indietro rispetto al senso di rotazione del rotore, se si considerano i raggi crescenti, come descritto nel brevetto FR n? 1180 373.

Inoltre, i bracci 4? sono di preferenza assialmente a gomito, come nei modi di realizzazione illustrati, in modo da "far rientrare" assialmente l'anel_ lo 2 verso l'interno dello statore e da ridurre cos? l'ingombro assiale della porzione centrale del rotore.

Tuttavia i detti bracci 4? potrebbero essere anche "rettilinei" nel senso che le loro mezzerie riman gono sostanzialmente contenute in uno stesso piano trasversale.

Il numero dei bracci 4? di ciascun rotore ? vantaggiosamente uguale ad ottone il numero totale delle sue alette 4 a sedici.

La Fig. 1 illustra un modo di realizzazione noto di un rotore come appresso descritto?

Se si chiama D il diametro esterno di questo rotore, cio? il diametro esterno del suo disco 1, a la distanza assiale media fra le due superfici di fronte di questo disco e della flangia 5, b la larghezza radiale della flangia ed r il raggio interno di questa flangia, il rapporto Db/ar ?, nelle realiz zazioni note, relativamente piccolo, cio? inferiore a 10 e generalmente dell?ordine di 5?

In altri termini, per valori dati del diametro del rotore e della larghezza della flangia, il prodotto ar ? relativamente grande. Essendo questo prodotto direttamente proporzionale alla sezione offerta all'entrata radiale dell'aria di raffreddamento nei canali compresi fra il disco e la flangia, il volume disponibile per questa aria ? relativamente notevole i

Ne risulta certamente che l'eliminazione delle calorie generate nel disco 1 al momento del funzionamento del rallentatore ? relativamente efficace,-ma anc^e che l'energia necessaria all'azionamento meccanico del rotore, che funziona "come ventilatore", ? relativamente elevata?

Questo valore relativamente elevato non costitu? rebbe un grosso inconveniente se l'energia in questione non dovesse essere consumata che alla messa in funzione del rallentatore.

Ma questo non ? il caso quando il rotore deve essere azionato anche a freddo, cio? al di fuori dei periodi di eccitazione del rallentatore , come ? usuale per i rallentatori di veicoli.

L'invenzione si propone di ridurre questa energia meccanica necessaria per azionane.il rotore conservando tuttavia a questo rotore una capacit? suffi^ ciente a dissipare le calorie generate nel disco al momento delle messe in funzione del rallentatore.

E' infatti noto che la coppia massima di decele razione suscettibile di essere generata da un rallen tatore elettromagnetico in regime permanente ? diret^ tamente legata a questa capacit? di dissipazione.

A questo scopo , secondo 1'invenzione, si riduce la sezione di entrata considerata, e dunque il prodotto ar, tutto il resto d'altra parte essendo uguale, dando al rapporto Db/ar un valore relativamente grande, compreso cio? fra 10 e 30^e di preferenza fra 12 e 25.

A questo scopo, viene dato inizialmente al rapporto D/a un valore compreso fra 16 e 25, di preferen za fra 19 e 23.

E? un tale valore che ? stato adottato per ciascuno dei due rotori visibili alle Figg. 2 e 3f che differiscono essenzialmente per il diametro relativo dell'anello di fissaggio 2; questo diametro ? pi? gran de nel caso della Fig. 3 che non in quello della Fig.2 , il rotore di questa Fig. 3 essendo pi? particolarmente destinato ad attrezzare un rallentatore del tipo di quelli designati dal marchio FOCAL, montati in aggetto sull'uscita di una scatola cambio velocit? o sull'entrata di un ponte di veicolo.

La riduzione cos? apportata alla dimensione a por ta ad una riduzione globale della sezione retta offerta alla corrente d'aria di ventilazione V all'uscita dei canali 6.

Viene concorrentemente ridotta la sezione retta offerta alla detta corrente d'aria V all'entrata dei detti canali , e ci? sia assialmente che radialmente.

A questo scopo , si riduce il diametro interno della flangia 5 allargandola radialmente , tutto il resto d'altronde rimanendo invariato.

In altri termini, questa flangia, invece di essere costituita da una rondella relativamente stretta coprente soltanto la periferia delle porzioni , delle alette 5, sporgenti assialmente sul disco 1 , viene costituita da una rondella relativamente larga che si estende radialmente su almeno la maggior parte dell'e stensione radiale del disco stesso (Fig. 2) e che pu? anche sporgere abbondantemente al di l? di questa estensione verso l'asse comune (Fig, 3).

Nel caso della flangia pi? stretta (Fig, 2), il suo raggio interno ? solo di pochi millimetri superio re a quello del disco, la differenza fra questi raggi interni corrispondendo al massimo al 5% della larghezza radiale di questo disco; a titolo di confronto, nelle realizzazioni note la larghezza radiale della porzione interna, del disco, "scoperta" dalla flangia era generalmente superiore ad un quarto della larghezza radiale del disco.

Nella loro zona di raccordo al bordo interno del_ la flangia 5, i bracci 41 :

- possono presentare una cresta affiorante alla superficie esterna piana e trasversale di questa flan gi? in modo da prolungare internamente questa superfi? eie, come visibile alla Fig. 2;

- oppure possono essere completamente ricoperti dalla detta flangia, come visibile alla Fig. 3?

In 'modo generale si pu? dire che il rapporto fra la larghezza radiale b della flangia 5 ed il raggio in> terno r di questa flangia , rapporto che definisce la larghezza relativa della rondella, era al massimo uguale a 0,55 nen e realizzazioni note e diviene qui superiore a 0,55, essendo di preferenza compreso fra 0,6 ed 1,1.

Allo stesso modo, il rapporto fra la detta larghezza b e la distanza assiale a fra la flangia ed il disco, rapporto che definisce l'allungamento e la strettezza dei canali 6, era al massimo uguale a 3 nelle realizzazioni note e diviene qui superiore a 3? essendo di preferenza compreso fra 3,5 e 6.

L'aumento della larghezza radiale b della flangia 5 presenta esso stesso il vantaggio d'aumentare la superficie, delle facce interna ed esterna di questa flangia, che ? esposta all'aria ambiente e quindi la capacit? di dissipazione calorifica di detta flangia per convezione.

Poich? allo stesso tempo la detta flangia ? pi? vicina al disco rispetto alle realizzazioni note, essa riceve pi? calorie da questo.

Dall'insieme di queste due ragioni risulta che la flangia 5 partecipa di pi? alla dissipazione calorifica rispetto alle realizzazioni note, e questa partecipazione accresciuta della stessa flangia alla dissipazione Calorifica compensa in parte la riduzione della partecipazione a questa .dissipazione da parte della ventilazione.

Si pu? inoltre osservare che, malgrado l'aumento della larghezza radiale b della flangia, il peso globale del rotore ? fortemente ridotto per effetto della riduzione della dimensione a , che corrisponde ad un accorciamento assiale delle alette di ventilazione; questo alleggerimento raggiunge 3 Kg per ciascun rotore il cui diametro esterno ? dell'ordine di 500 mm , il che corrisponde a un alleggerimento di 6 Kg nel caso di un rallentatore presentante due rotori simmetrici di detto tipo.

Sorprendentemente l'esperienza mostra che l'adozione dei valori dimensionali suesposti comporta una riduzione sensibile - che pu? raggiungere ed anche am piamente superare 30% - dell'energia meccanica necessaria all'azionamento del rotore^e che questa riduzio ne non ? ottenuta a detrimento della capacit? di di_s sipazione calorifica di questo rotore, questa ca.pa~ cit? venendo praticamente conservata a meno circa del 5% E* da notare che i valori dimensionali proposti secondo l'invenzi?ne definiscono gamme totalmente esterne ai valori corrispondenti delle realizzazioni note

Queste gamme sono limitate , nelle loro zone pi? lontane dai valori noti, dalla necessit? di conserva re una capacit? di dissipazione calorifica sufficien te del rotore

In effetti non si tratta qui di ridurre l'energia necessaria all'azionamento del rotore a un valore tale da compromettere la detta capacit?: la scelta delle gamme dimensionali secondo l'invenzione rappresenta il compromesso ottimale permettente di ridurre al massimo il primo fattore (energia di aziona mento) senza ridurre in modo apprezzabile il secondo fattore (capacit? di dissipazione).

Le superfici di fronte del disco 1 e della flan gi? 5 sono vantaggiosamente piane e parallele fra lo ro, come illustrate alle Figg. 2 e 3. Ma almeno una di queste superfici pu? anche essere leggermente tron coconica , dando alla sezione assiale di ciascun canale di ventilazione una forma leggermente divergente verso l'esterno, come visibile alla Fig. 1, o verso l'interno; in quest'ultimo caso , il valore considerato per la distanza a nelle formule suesposte ? il valore medio di questa distanza.

In conseguenza di ci?, e qualunque sia il modo di realizzazione adottato, si ottiene infine un rotore di rallentatore la cui costituzione ed i cui vantaggi (riduzione dell'energia meccanica di azionamen to, alleggerimento, accorciamento assiale globale) risultano sufficientemente da quanto precede.

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Rotore indotto di,rallentatore elettromagnetico, comprendente un disco (l) collegato ad un anello di fissaggio (2) per mezzo di una corona di bracci (4, 41) formanti alette di ventilazione, le porzioni di maggior diametro di questi bracci sporgendo assialmente sul disco e le loro creste essendo unite fra loro da una flangia anulare (5) parallela al disco, l'in sieme del disco, dell'anello, dei bracci e della flangia formando un sol blocco fuso, caratterizzato dal fatto che, se si chiama D il diametro esterno del di_ sco (1), a la distanza assiale fra questo disco (1) e la flangia (5), b la larghezza radiale di questa flangia (5) ed r il raggio interno della detta flangia (5), il rapporto Db/ar ? compreso fra 10 e 30.

2) Rotore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rapporto Db/ar ? compreso fra 12 e 25.

3) Rotore secondo una qualsiasi delle rivendica zioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il rappor

to b/a ? compreso fra 3,5 e 6.

4) Rotore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il rapporto b/r ? compreso fra 0,6 e 1,1.

5) Rotore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il raggio interno (r) della flangia (5) ? inferiore al raggio interno del disco (1 ) .