PT82953B

PT82953B - Aperfeicoamentos nos rotores induzidos dos retardadores electromagneticos

Info

Publication number: PT82953B
Application number: PT82953A
Authority: PT
Inventors: Jean-Claude Courtois
Original assignee: Labavia
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1992-08-31
Also published as: US4712656A; DZ955A1; ATE49086T1; ES556491A0; FR2584878B1; EP0209460A1; FR2584878A1; ES8707385A1; CA1300044C; JPS6216062A; PT82953A; DE3667887D1; EP0209460B1; JPH0732584B2

Description

A presente invenção refere-se aos rotores induzidos dos retardadores electromagnéticos, em especial para veículos, que compreendem pelo menos um disco de material ferromagnético apro priado para se deslocar em frente de uma coroa do estator, com polos electromagnéticos alternadamente positivos e negativos, do qual está separado apenas por um entreferro, sendo então es te disco travado e aquecido devido a produção de correntes de Foucault na sua massa.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se, en tre estes rotores, àqueles cujo disco está ligado a um anel de fixação por uma coroa de braços que constituem alhetas de refrigeração, ficando as porções de maior diâmetro destes braços salientes axialmente em relação à faee do disco oposta ao entre ferro e sendo inclinadas em relação aos raios correspondentes, e sendo as cristãs destas porções ligadas entre si por uma fa ce anular.

A evacuação das calorias geradas no disco de um tal rotor pelas correntes de Foucalt, quando o retardador equipado com este rotor é posto em serviço, faz-se essencialmente por condução para a referida face, através dos braços e por irradiação e convexão a partir do disco, dos braços e da face, sendo este úl timo fenómeno fortemente reforçado por ventilação: com efeito, o perfil das alhetas adoptado para os braços faz que o rotor

desempenhe as funções de um ventilador que varre as superfícies quentes do disco a arrefecer por uma corrente de ar de refrigeração, que banha igualmente os braços e a face.

Com os modos de realização conhecidos dos rotores considerados - para os quais o conjunto do disco, do anel, dos braços e da face é geralmente constituído por um só bloco moldado de aço - a referida evacuação das calorias produzidas no disco deixar a desejar.

É assim que o disco em questão pode ser levado ao rubro, atingindo a sua temperatura os 700°C, ou mesmo ultrapassando-a, enquanto a face fica a uma temperatura inferior a ÇOO°C.

Ora, é necessário refrigerar eficazmente o disco.

Com efeito, o binário de retardamento ou desaceleração que pode ser gerado pelo retardador equipado com este disco é reduzido numa proporção considerável quando este disco aquece.

Assim, este binário pode diminuir de um valor C para um valor C/3, para valores dados da velocidade de rotação e da potência eléctrica consumida, quando o disco aquece desde a tem peratura ambiente até uma temperatura da ordem dos 700°C.

A presente invenção tem por objecto, principalmente, melhorar o arrefecimento do disco no decurso do funcionamento do retardador e, portanto, aumentar o valor do binário a quente gerado por este aparelho.

Para isso, os rotores do tipo em questão segundo a presente invenção são essencialmente caracterizados por as porções dos braços, que formam peças de reforço entre a face e o disco, serem constituídas por um certo número de troços que se estendem, cada um, por apenas uma porção da largura radial destes dois ele

mentos anulares, apresentando-se cada troço da peça de reforço sob a forma de uma telha curva com a concavidade voltada para trás, em relação ao sentido de rotação do rotor.

Em formas de realização preferidas, reeorre-se, além disso, a uma ou outra das disposições seguintes:

- as telhas formam várias coroas concêntricas, sendo as telhas que constituem cada coroa idênticas entre sl eequidis tantes, sendo os números de telhas que constituem as diferentes coroas idênticos entre si e sobrepondo-se cada telha de uma coroa radialmente, em parte, à telha mais próxima radialmen te de cada coroa vizinha,

- cada telha está ligeiramente desfasada angularmente pa ra a frente em relação ao prolongamento exterior da telha mais próxima que ela do eixo do rotor, se se considerar o sentido de rotação deste rotor,

- cada telha sobrepõe-se perifericamente em parte às te

lhas de cada coroa vizinha,

- as diferentes coroas de telhas estão justapostas radialmente umas em torno das outras,

- se se considerar a sobreposição das telhas duas a duas, segundo direcções perpendiculares às superfícies médias destas telhas, a secção de cada zona de sobreposição considerada, por um plano perpendicular ao eixo do rotor, apresenta sensivelmen te a forma de um rectângulo e, de preferência, a de um quadrado,

- o número de coroas de telhas é igual a três,

- o número das telhas de cada coroa é três vezes superior ao dos braços,

- as telhas são engrossadas ao nível das suas bases contíguas ao disco e esse engrossamento é tanto mais pronunciado quanto mais afastada do eixo do rotor estiver a telha conside.

rada.

A presente invenção compreende, abstraindo destas disposições prineipais, certas outras disposições que se utilizam de preferência ao mesmo tempo e que serão consideradas mais adiante,

No que se segue, vai descrever-se um modo de realização preferido da presente invenção, com referência aos desenhos ane xos, de uma maneira evidentemente não limitativa.

As figs. 1 e 2 dos desenhos representam um rotor de retardador electromagnético segundo a presente invenção, respectivamente com meia vista de topo segundo a seta (i) da fig. 2 e em meio corte axial feito por (II-1I) da fig. 1, estando além disso o estator correspondente representado parcialmente a tra ço mais fino na fig. 2.

A fig, 3 é um corte parcial da fig. 1 por (III-III).

termo rotor” utilizado na presente memória descritiva designa mais especialmente cada um dos subconjuntos monobloco (1) que são constituídos pelo conjunto rotórico, com eixo (X), de um retardador electromagnético ou retardador de correntes de Foucault, que compreende um disco induzido (2) de material ferromagnético.

Gomo se sabe, um tal disco (2) é fixado no veio (3) a retardar, tal como o veio de transmissão de um veículo, e está montado de maneira a poder deslocar-se em frente do estatoy (4) do retardador, ou mais precisamente, em frente de uma coroa de

polos indutores (5) alternadamente positivos e negativos, que fazem parte deste estator, com interposição de um entreferro (E), sendo então o disco (2) em questão sede de correntes de Foucault, que se traduzem por um travamento e um aquecimento deste disco.

O conjunto do rotor do retardador compreende, além do rotor ou subconjunto definido antes, o qual é único ou,de preferência, desdobrado simetricamente de um lado e do outro do estator, uma peça intermédia (6) de revolução em torno do eixo (X), tal como uma manga, cubo ou prato, por sua vez fixa do, geralmente por parafusos e porcas, no veio (3) a retardar, estando cada ”rotor (1) aqui considerado, por sua vez, fixado por parafusos nesta peça intermédia.

De uma maneira já conhecida, cada rotor (1) compreende, além do disco (2):

- um anel de fixação (7), de diâmetro médio menor do que o diâmetro interior do disco (2), oom furos interiores axiais (8), roscados ou não, destinados a receber parafusos (não repre sentados) de fixação deste anel na peça intermediãria.(6)„

- uma ooroa de alhetas de refrigeração (9), que ficam salientes em relação à face do disco (2) oposta à sua face destinada a delimitar o entreferro (E), sendo pelo menos algumas destas alhetas (nomeadamente uma em cada duas, ou uma em cada três) prolongadas na direcção do eixo (X), de maneira a formar_tbraços (10) que ligam o disco ao anel (7),

- e uma coroa ou face anular (11) que se estende em geral paralelamente ao disco e ligando as cristãs das porções de maior diâmetro das alhetas (9) de maneira a formar entre estas

alhetas, o disco e a face canais de condução (12) para o ar de

arrefecimento.

As alhetas (9) e o braço (10) que as prolongam eventualmente sao inclinadas para trás em relação ao sentido de rotação (R) do rotor, se se considerarem os raios crescentes.

Os braços (10) são de preferência dobrados em ângulo axialmente, como no modo de realização ilustrado na fig. 2, de maneira a fazer “entrar” axialmente o anel (7) para o interior do estator e reduzir assim o espaço axial ocupado da parte oen trai do rotor.

Mas os referidos braços (10) poderiam igualmente ser “direitos”, ficando então as suas linhas médias sensivelmente contidas num mesmo plano transversal.

número de braços (10) de cada rotor é vantajosamente igual a oito e o número total das suas alhetas (9) igual a de zasseis ou vinte e quatro.

á a evacuação das calorias geradas no disco (2) pela pro dução das correntes de Foucault quando se põe.em funcionamento o retardador que a presente invenção se propõe melhorar.

Para isso, decompõe-se cada alheta (9) em pelo menos dois troços afastados um do outro, em parte sobrepostos, e apresentando cada um deles a forma de uma telha curva, com a concavidade voltada para trás, se se considerar o sentido de rotação (R) do rotor.

No modo de realização preferido ilustrado,

- as telhas em que se decompõe uma mesma alheta são sensivelmente idênticas entre si,

- são em número de três, designadas respectivamente pelas referências (9-^), (9^) e (9^) de modo que o conjunto das

'telhas compreende três coroas concêntricas com números idênti cos de telhas para cada coroa,

- e cada telha é desfasada angularmente para a frente, se se considerar o sentido de rotação (R), em relação ao prolongamento exterior da telha vizinha mais próxima que ela do eixo (X).

As coroas de telhas consideradas podem ser simplesmente justapostas concentricamente duas a duas.

Segundo uma variante, cada telha de uma coroa mergulha radialmente numa pequena distância entre as telhas das coroas vizinhas, o que corresponde a uma ligeira sobreposição periférica destas telhas.

A experiência mostra que a substituição das alhetas mo-

nobloco anteriormente conhecidas pelos conjuntos de telhas definidos antes melhora numa proporção notável o arrefecimento do disco, aumentando apenas numa proporção desprezável o binário necessário ao accionamento do rotor, devido a um aumento muito ligeiro das perdas por ventilação”.

Esta melhoria do arrefecimento é devida à conjunção de vários fenómenos e em particular dos seguintes:

- aumento da turbulência do ar de ventilação, o que se traduz por um ataque renovado das telhas pelo referido ar, com aplicação de filetes de ar mesmo contra as faces côncavas tra seiras das referidas telhas, faces normalmente sujeitas a depressões, o que melhora a permuta térmica pretendida entre as superfícies metálicas a arrefecer e o ar,

- aumento da superfície das referidas superfícies de permuta.

Se se considerar cada zona de sobreposição mútua de duas telhas sucessivas segundo uma direcção perpendicular às faces destas telhas que se sobrepõem, faces que são paralelas entre si, a secção (S) (fig, 1) desta zona, segundo um plano perpendicular ao eixo (X), é sensivelmente rectangular e de preferên

cia quadrada.

Esta última hipótese parece corresponder a um óptimo aerodinâmico, tendo em conta simultaneamente exigências contra ditórias do arrefecimento máximo e perdas por ventilação mínima, isto é, a resistência mínima oposta ao accionamento do rotor.

Com a realização atrás descrita, o caminho seguido pelo ar de refrigeração do interior para o exterior do rotor pode ser:

- ou o caminho directo indicado pela seta (F) (fig. 1), para o qual o ar é essencialmente guiado pelas faces internas das extremidades de jusante das telhas sucessivas, isto é, das suas extremidades mais afastadas do eixo (X),

- ou um dos caminhos indirectos (G) que passam entre estas telhas sucessivas.

Estes dois tipos de caminhos (F) e (G) são geralmente combinados sucessivamente para a maior parte do volume de ar de circulação.

Para beneficiar ao máximo da possibilidade de extrair por condução e convexão, com o auxílio das alhetas fragmentadas ou telhas atrás descritas, as calorias geradas no disco (2), é vantajoso aumentar a secção das telhas na proximidade das zonas do disco onde a quantidade de calor gerada é mais elevada, zonas essas que correspondem às circunferências mais

'compridos e que estão portanto mais afastadas do eixo (x).

Tara este efeito, engrossam-se as bases das telhas que estão contíguas ao disco nas suas zonas de maior raio.

Assim, no modo de realização ilustrado, a secção recta de cada telha interna (9·^), considerada segundo um plano para leio ao eixo (X) e perpendicular à superfície média desta telha, apresenta em toda a extensão desta telha a forma de um rectângulo alongado (fig. 3) enquanto para cada troço intermé dio (9₂) esta secção recta evolui progressivamente da referida forma reotangular, na zona a montante da telha, até à forma de um trapézio isósceles, na zona de jusante, e esta forma de trapézio isósceles encontra-se em toda a extensão de cada telha exterior (9^), sendo cada vez mais pronunciada no sentido dos raios crescentes.

As bases assim engrossadas das telhas (9₂) ^e (9^), cor respondentes às bases maiores dos trapézios isósceles, são vi síveis em (B) nas fig. 1e 3.

Daqui resulta, e qualquer que seja o modo de realização adoptado, que se dispõe finalmente de um rotor induzido de retardador electromagnético cuja constituição, funcionamento e vantagens (em especial a melhoria do arrefecimento e por conseguinte o aumento do binário de travamento a quente) resultam suficientemente do que atrás se referiu.

Como é evidente, e como resulta aliás do que se disse anteriormente, a presente invenção não se limita de modo algum aos modos de aplicação e de realização aqui particularmente encarados; compreende, pelo contrário, todas as variantes, nomeadamente:

-10ο

Β ·® ©

- aquelas em que ο número de coroas de telhas fosse di-

ferente de três e em particular igual a dois,

- aquelas em que estas telhas das diferentes coroas apre sentassem comprimentos diferentes na direcção de eireulação do ar de ventilação,

- aquelas em que cada telha fosse cavada na sua espessura por uma bolsa que desembocasse ao ar livre através da face transversal livre da coroa (11), bolsa essa cujo fundo seria constituído pelo proprio disco (2), de acordo com os ensinamen tos da patente de invenção francesa NS 85 05609 de 15 de Abril de 1985.

Claims

1.- Rotor induzido de retardador electromagnêtico, que compreende pelo menos um disco (2), ligado a um anel de fixação (7) por uma coroa de braços (10) formando alhetas de refrigeração, ficando as porções de diâmetro maior (9) destes braços salientes axialmente em relação ao disco e inclinadas em relação aos raios correspondentes e estando as suas cristãs unidas entre si por uma face anular (11), caracterizado por as porções de braços (9) , que formam peças de reforço entre a face e o disco, serem constituídas por um certo número de troços (9^,92,9^) cada um dos quais se estende por uma porção.apenas da largura radial destes dois elementos anulares (2 e 11), apresentando-se cada troço sob a forma de uma telha curva que volta a concavidade para trãs em relação ao sentido de rotação. (R). do rotor.

2.- Rotor de acordo.com a reivindicação 1, caracterizado por as telhas (9^,92, 9^) formarem um certo número de coroas concêntricas, sendo as telhas que constituem cada coroa idênticas entre si e equidistantes, sendo os números de telhas que consti tuem as diferentes coroas iguais entre si e sobrepondo-se cada telha radialmente em parte com a telha radialmente mais vizinha de cada coroa vizinha.

3. - Rotor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por cada.telha estar ligeiramente desfazada angularmente para a frente em relação ao prolongamento exterior da telha mais próxima do que ela do eixo (X) do rotor, se se considerar o sentido da rotação (R) do rotor.

4. - Rotor de acordo com uma qualquer das reivindica- •12- ções 2 e 3, caracterizado por cada telha se sobrepor periferica mente em parte com as telhas de cada coroa vizinha.

5.- Rotor de acordo com uma qualquer das reivindi- cações 2 e 3, caracterizado por as diferentes coroas de.telhas se justaporem radialmente umas em torno das outras.

6. - Rotor de acordo com uma qualquer das reivindica, ções 3, 4 e 5, caracterizado por, se se considerar a sobreposição das telhas ^^{uas a} duas, segundo as direcções perpendiculares ãs superfícies médias destas telhas, a secção de cada zona de sobreposição considerada, por um plano perpendicular ao eixo do rotor, apresentar sensivelmente a forma de um rectângulo e, de preferência, a de um quadrado (s).

7, - Rotor de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 a 6, caracterizado por o numero de coroas de telhas ser igual a três.

8. - Rotor de acordo com uma qualquer das reivindica ções 2 a 7, caracterizado por o numero de telhas de cada coroa ser três vezes maior do que o dos braços (10).

9. - Rotor de acordo com uma qualquer das reivindica ções anteriores, caracterizado por as telhas (9_1Z92,9₃) serem engrossadas ao nível das suas bases (B) contíguas ao disco (2) e por este engrossamento ser tanto mais pronunciado quanto mais afastada estiver a zona da telha considerada do eixo (X) do rotor.