SE447686B - Ankarrotor for elektromagnetbroms - Google Patents

Description

447 686 2 samtidigt som rotorn kan utföras med mindre vikt.

För detta ändamål kännetecknas rotorer av detta slag i enlighet med uppfinningen av att förhållandet Db/ar är större än 10 och företrädesvis mellan 12 och 25.

I föredragna utföringsformer tillämpas dessutom den ena och/eller den andra av följande anordningar: - förhållandet b/a ligger mellan 3,5 och 6; - förhållandet b/r ligger mellan 0,6 och 1: - flänsens innerradie är mindre än skivans innerradie.

Bortsett från dessa främsta anordningar innefattar upp- finningen vissa andra anordningar, vilka företrädesvis tilläm- pas samtidigt och vilka i det följande kommer att förklaras närmare.

Här nedan beskrives föredragna utföringsformer av uppfin- ningen med hänvisning till bifogade ritningar utan att uppfin- ningen dock skall vara inskränkt till dessa utföringsformer.

Fig. 1 i ritningarna visar såsom jämförelse en rotor för en känd elektromagnetbroms i halvaxiellt snitt.

Fig. 2 visar ävenledes i halvaxiellt snitt en sådan rotor med en konstruktion enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar ävenledes i halvaxiellt snitt en modifika- tion av en sådan rotor ävenledes i enlighet med uppfinningen.

I föreliggande text användes ordet "rotor" som beteckning för var och en av de formade ferromagnetiska delarna av rotor- aggregatet hos elektromagnet- eller virvelströmsbromsar som innefattar en sådan ankarskiva.

Som bekant är en sådan skiva fast förbunden med den axel som skall bromsas, exempelvis transmissionsaxeln hos ett for- don, och är monterad så att den kan röra sig förbi bromsens stator, närmare bestämt en ring av omväxlande positiva och negativa induktionspoler som bildar en del av statorn, med mellanliggande luftgap, varvid i skivan då uppträder virvel- strömmar vilka framkallar en bromsning och en uppvärmning av skivan.

Rotoraggregatet ifråga innefattar ytterliggare ett ele- ment, ett slags hylsa, nav eller centralplatta, som i sin tur medelst bultar eller på annat lämpligt sätt är fastsatt vid den för bromsning avsedda axeln, varvid den här avsedda rotorn l 447 686 3 i sin tur är fastsatt vid detta element.

På i och för sig känt sätt är ifrågavarande rotor en i ett stycke utförd del formad av ferromagnetiskt material, exempelvis halvhårt eller något legerat stål, vilken del inne- fattar: - en ankarskiva 1, - en fastsättningskrage 2 med en genomsnittlig diameter som är mindre än skivans innerdiameter, och som är försedd med axiella borrningar 3, gängade eller icke-gängade, för upp- tagande av fastsättningsbultar, - en ring av ventilationsvingar 4 som skjuter ut från ski- vans l yta mitt emot den yta som begränsar luftgapet, varvid åtminstone några av dessa vingar (närmare bestämt en av två eller tre) är förlängda mot axeln för bildande av armar 41 som förbinder skivan l med kragen 2, - och en ringformad kant eller fläns 5, som sträcker sig parallellt med skivan och som förbinder ytterändarna av vingarnas 4 delar med största diameter, varigenom mellan dessa vingar, skivan och flänsen styrkanaler 6 för ventilationsluft- en bildas.

Vingarna 4 och armarna 41 som skjuter ut därifrån är företrädesvis bakåt krökta i förhållande till rotorns rota- tionsriktning med hänsyn tagen till de ökade radierna, såsom beskrives i franska patentskriften l 180 373.

Dessutom är armarna 41 företrädesvis axiellt böjda, såsom visas i ritningarna, för att åstadkomma en axiell förflyttning av kragen 2 inåt mot statorn och för att därigenom förminska det utrymme som axiellt upptas av rotorns centrala del.

Armarna 41 skulle också kunna vara raka i den bemärkel- sen att deras huvudlinjer förblir i huvudsak belägna inom samma tvärsektionsplan.

Antalet armar 41 på varje rotor uppgår fördelaktigt till åtta och det totala antalet vingar 4 till sexton.

Fig. l åskådliggör en känd utföringsform av en rotor av ovan beskrivet slag.

Om rotorns ytterdiameter, dvs. ytterdiametern för dess skiva l, betecknas med D, det genomsnittliga axiella avståndet mellan de två mot varandra vända ytorna på skivan och på flän- 447 686 4 sen 5 betecknas med É, den radiella bredden på flänsen be- tecknas med b_och flänsens inre radie med r, är förhållandet Db/ar i kända utföringsformer förhållandevis litet, dvs. mindre än 10 och i regel av storleksordningen 5. Med andra ord är för givna värden av rotorns diameter och flänsens bredd produkten ar förhållandevis stor. Eftersom denna produkt är direkt proportionell mot den tvärsektion som erbjudes för radiell intagning av kylluft i kanalerna mellan skivan och flänsen, är den för denna luft tillgängliga volymen förhållan- devis stor.

Det är sant att till följd härav bortföringen av i skivan l under bromsens drift alstrad värme sker med relativt hög verkningsgrad, men den för mekanisk drift av rotorn erforder- liga energin vid rotorns drift såsom fläkt är ävenledes för- hållandevis hög.

Detta relativt höga värde skulle knappast vara en olägenhet om ifrågavarande energi endast förbrukades under bromsens manövrering.

Detta är emellertid icke fallet, eftersom rotorn måste drivas även i kallt tillstånd, dvs. utanför de perioder då bromsen är påverkad, vilket är det vanliga för fordonsbromsar.

Uppfinningen söker minska den för drift av rotorn erfor- derliga mekaniska energin, samtidigt som rotorn bibehåller tillräcklig kapacitet för avledning av den värme som alstras i skivan under bromsens manövrering.

-Det är i själva verket känt, att det maximala vridmomen- tet vid hastighetsminskningen som en elektromagnetbroms under permanent drift kan alstra, har direkt samband med denna för- måga att avleda värme.

För detta ändamål minskas i enlighet med uppfinningen in- loppstvärsektionen och därmed.produkten ar, med alla övriga detaljer oförändrade, genom att förhållandet Db/ar förlänas ett förhållandevis stort värde, nämligen mellan 10 och 30 och företrädesvis mellan 12 och 25.

För detta ändamål är förhållandet D/a först och främst fastlagt till ett givet värde mellan 16 och 25, företrädesvis ¿_mellan 19 och 23. 447 686 5 Det är ett sådant värde som tillämpats för de båda i fig. 2 och 3 visade rotorerna, vilka skiljer sig i huvudsak genom fastsättningskragens 2 relativa diameter. Denna diameter är större i utföringsformen enligt fig. 3 än i utföringsformen enligt fig¿ 2, varvid rotorn enligt fig. 3 speciellt är avsedd att ingå i en broms av den under varumärket FOCAL kända typen som är fribärande anordnad på växellådans utgångsaxel eller ingången till ett fordons bakaxel.

Den minskning som därigenom erhålles i avseende på dimen- sionen É innebär en allmän minskning av den tvärsektionsarea som står till förfogande för ventilationsluftströmmen V vid kanalens 6 utlopp.

Den tvärsektionsarea som står till förfogande för nämnda luftström V vid ingången till dessa kanaler minskas samtidigt, icke endast axiellt utan även radiellt.

För detta ändamål minskas flänsens 5 innerdiameter, medan flänsen vidgas radiellt med alla övriga faktorer bibehållna.

Med andra ord består denna fläns icke längre av en för- hållandevis smal skiva, som endast täcker omkretsen av de från skivan l utskjutande delarna av vingarna 5, utan flänsen utgö- res av en relativt bred täckskiva, som sträcker sig radiellt över åtminstone större delen av själva skivans radiella utsträckning (fig.2) och även möjligen ett avsevärt stycke bortom denna utsträckning mot den gemensamma axeln (fig. BL Vid den smalare flänsen (fig.2) överstiger dess inner- radie innerradien för skivan l endast med några få millimeter, varvid skillnaden mellan innerradierna uppgår högst till 5 % av skivans radiella bredd.För jämförelseändamål kan nämnas att i kända utföringsformer den radiella bredden av skivans iunerdel, som icke täckas av flänsen, 1 regel var större än en fjärdedel av skivans radiella bredd.

I anslutningszonen vid flänsens 5 innerkant kan armarna 41 ligga upptill i linje med den platta och tvärgående ytterytan på denna fläns, så att denna yta utsträckes inåt, såsom visas i fig.2, eller kan vara helt övertäckta av denna fläns, såsom visas i fig. & I största allmänhet kan sägas att förhållandet mellan flänsens 5 radiella bredd b och flänsens innerradie r, vilket 447 686 6 förhållande definierar skivans relativa bredd, högst uppgick till 0,55 i kända utföringsformer men här blir större än 0,55, företrädesvis mellan 0,6 och 1,1.

På liknande sätt uppgick förhållandet mellan nämnda bredd b och det axiella avståndet a mellan flänsen och skivan, vilket förhållande definierar längden och trångheten hos kana- lerna 6, högst till 3 i kända utföringsformer, medan det här blir större än 3, företrädesvis mellan 3,5 och 6.

Denna ökning i den radiella bredden b hos flänsen 5 har den fördelen att öka arean för flänsens inre och yttre ytor som utsättes för den omgivande luften, så att även flänsens förmåga att avleda värme genom konvektion utökas.

Eftersom samtidigt flänsen ligger närmare skivan än i kända utföringsformer, mottar den mer värme därifrån.

Av dessa två anledningar spelar flänsen 5 en större roll vid avledning av värme än i kända utföringsformer, och detta ökade deltagande av själva flänsen i avledandet av värme kom- penserar delvis minskningen i det bidrag som ventilationen lämnar i samband med värmeavledningen.

Det kan ytterligare påpekas att trots ökningen av flän- sens radiella bredd b rotorns totala vikt minskas kraftigt på grund av minskningen av dimensionen a, som innebär en axiell förkortning av ventilationsvingarna. Denna viktminskning upp- går till 3 kg för varje rotor, vars yttre diameter är av stor- leksordningen 500 mm, vilket medför en viktminskning av 6 kg hos en broms med två symmetriska rotorer av detta slag.

Erfarenheten visar att på ett överraskande sätt tillämp- ningen av ovannämnda dimensionsvärden medför en betydande minskning - som uppgår till och även avsevärt överstiger 30 % - av den mekaniska energi som erfordras för drift av rotorn, och att denna minskning icke erhålles på bekostnad av rotorns förmåga att avleda värme, vilken förmåga praktiskt taget bibe- hålles inom mindre än 5 %.

Det bör observeras att de enligt uppfinningen föreslagna dimensionsvärdena begränsar områden, som ligger helt utanför motsvarande värden hos kända utföringsformer.

Dessa områden begränsas i sina delar som ligger på största avstånd från kända värden genom behovet att upprätt- 447 686 7 hålla en tillräckligt stor värmeavledningskapacitet hos rotorn.

Det är i själva verket här icke frågan om att minska den för drift av rotorn erforderliga energin till ett sådant värde att nämnda kapacitet skulle försämras. Valet av dimensions- områden enligt uppfinningen representerar den optimala kompro- missen mellan en maximal minskning av den första faktorn (drivenergi) utan nämnvärd minskning av den andra faktorn (av- ledningskapacitet).

De mot varandra vända ytorna.på skivan].och flänsen5 är företrädesvis platta och inbördes parallella, såsom visas i fig. 2 och 3. Men åtminstone en av dessa ytor kan ha en något vidgande konform, som förlänar varje ventilationskanals tvär- sektion en något utåt divergerande form, såsom visas i fig. l, eller inåt. I de senare fallen är det för avståndet a i ovan nämnda formel antagna värdet medelvärdet för detta avstånd.

Oberoende av den tillämpade utföringsformen erhålles en- ligt uppfinningen en bromsrotor, vars konstruktion och förde- lar (minskning av den mekaniska drivenergin, viktminskning, allmän axiell förkortning) torde tillräckligt tydligt framgå av ovanstående förklaring.

Det är uppenbart och framgår dessutom redan av vad som tidigare sagts, att uppfinningen icke på något sätt är begrän- sad till de användningsformer och utföringsformer som speciellt beskrivits. Den omfattar tvärtemot alla tänkbara variationer.

Claims (5)

447 686 8 PATENTKRAV

1. l. Ankarrotor för elektromagnetbroms, försedd med en skiva (l) förbunden med en fastsättningskrage (2) med hjälp av en ring av armar (4, 41), som bildar ventilationsvingar, varvid armarnas delar med största diameter skjuter ut axiellt från skivan och armarnas ändar är inbördes förbundna genom en ring- formad fläns (5), som sträcker sig parallellt med skivan, var- vid det av skivan, kragen, armarna och flänsen bildade aggre- gatet utgör ett i ett stycke format block, k ä n n e t e c k - n a d av att, då skivans (l) ytterdiameter betecknas med D, det axiella avståndet mellan skivan (l) och flänsen (5) med a, den radiella bredden för flänsen (5) med Q och flänsens (5) innerradie med r, förhållandet Db/ar ligger mellan 10 och 30.

2. Rotor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att förhållandet Db/ar ligger mellan 12 och 25.

3. Rotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att förhållandet b/a ligger mellan 3,5 och 6.

4. Rotor enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a d av att förhållandet b/r ligger mellan 0,6 och 1,1.

5. Rotor enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att innerradien (r) på flänsen (5) är mindre än skivans (1) inner- radie.