恒转矩永磁涡流制动器的制造方法
【专利摘要】恒转矩永磁涡流制动器，属于电机技术领域。解决了现有永磁涡流制动器在高速和低速无法保证相同制动转矩的问题。该恒转矩涡流制动器为多层盘式结构，由初级和次级组成，既可以动初级运行，也可以动次级运行；初级包括永磁体和导磁轭板，次级为涡流反应板；根据恒转矩需求，各层反应板可以选取不同材料，各层反应板厚度可以取不同值，初级与次级之间的各层气隙长度可以取不同值；本发明具有结构简单、制动转矩大、制动转矩恒定等优点。它具体应用在电机上。
【专利说明】
恒转矩永磁满流制动器
技术领域
[0001]本发明属于电机技术领域。
【背景技术】
[0002]永磁涡流制动是一种新型制动方法，导体与永磁阵列发生相对运动时，交变磁场会在导体中感应出涡流，涡流磁场与永磁磁场相互作用进而产生制动转矩，与机械制动相比，涡流制动具有非接触、无摩擦、无噪音等优点，另外，利用永磁体产生磁场时，无需外部能量，是一种绿色环保、可靠性高的制动技术，在列车制动、汽车制动等领域具有广阔的应用前景。
[0003]在列车制动、汽车制动等情况，一般要求制动器能够在整个制动过程始终输出恒定的制动转矩，即在制动初期的高速情况和制动末期的低速情况具有接近相同的制动转矩，以保证恒定的反向加速度，实现快速制动。然而，与电磁涡流制动相比，永磁涡流制动不具备调节性，一旦装置设计完成，动态性能无法根据需要进行调整。目前，现有的永磁涡流制动器均采用单一结构，无法实现高速与低速两种情况下制动转矩的一致性。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有永磁涡流制动器在高速和低速无法保证相同制动转矩的问题，本发明提供了一种恒转矩永磁涡流制动器。
[0005]恒转矩永磁涡流制动器，该制动器采用多层盘式结构，它包括初级和次级，初级和次级同轴；
[0006]所述初级包括两层端部初级和N层中间初级，N为正整数，两层端部初级相对设置，N层中间初级并列排布在两层端部初级之间；
[0007]端部初级包括一个端部导磁轭板和2M块端部永磁体，2M块端部永磁体在端部导磁轭板的同一个侧面上，沿圆周方向均勾分布，端部永磁体充磁方向为沿其所在的端部导磁轭板的轴向充磁，且相邻两块端部永磁体的充磁方向相反，M为正整数；
[0008]中间初级包括一个中间导磁轭板和4M块中间永磁体，其中，2M块中间永磁体在中间导磁轭板的一侧表面沿圆周方向均匀分布，剩余2M块中间永磁体在中间导磁轭板的另一侧表面沿圆周方向均匀分布，且中间导磁轭板两个侧面上的中间永磁体相对设置；
[0009]中间永磁体充磁方向为沿其所在的中间导磁轭板的轴向充磁；
[0010]中间导磁轭板同一侧面上的相邻的两个中间永磁体的充磁方向相反，
[0011 ]中间导磁轭板的两个侧面对应位置的永磁体及端部导磁轭板对应位置的永磁体充磁方向相同；
[0012]所述次级包括N+1层圆盘形涡流反应板，圆盘形涡流反应板为反应板A、反应板B、反应板C或反应板D，且次级由反应板A、反应板B、反应板C和反应板D中的至少两种类型的反应板构成，反应板A为导体板，反应板B为导磁板，反应板C和反应板D均由导体板和导磁板构成，各层圆盘形涡流反应板的直径相同；
[0013]N+1层圆盘形涡流反应板与N层中间初级交替排布在两层端部初级之间。
[0014]所述的端部永磁体为扇形或矩形，中间永磁体为扇形或矩形。
[0015]所述的反应板C由两层导体板和一层导磁板构成，且两层导体板粘接在导磁板两侧。
[0016]所述的反应板D由两层导体板和一层导磁板构成；
[0017]两层导体板为轮辐式结构，在轮辐式结构的内环与外环之间有2K个连接筋，K为正整数，
[0018]导磁板两侧表面均铣出槽，槽的形状与轮辐式导体板相同，两层轮辐式导体板嵌入在导磁板两侧的槽内。
[0019]所述的槽厚度与轮辐式导体板的厚度相同。
[0020]所述的导体板为圆盘形结构，且导体板为低电阻率的非磁性导体板。
[0021]所述的导磁板为圆盘形结构。
[0022]所述的初级和次级共形成2N+2层轴向气隙。
[0023]所述的反应板A、反应板B、反应板C或反应板D均为圆盘形结构，且反应板A的内/外径，反应板B的内/外径、反应板C的内/外径和反应板D的内/外径相同。
[0024 ]所述的端部导磁轭板和中间导磁轭板均为圆盘形结构，且端部导磁轭板的内、夕卜径和中间导磁轭板的内、外径相同。
[0025]本发明带来的有益效果是，本发明通过采用多层盘式结构，将不同材料、不同结构、不同厚度的涡流反应板在一台永磁涡流制动器进行集成，利用各类反应板具有不同的制动力-速度特性曲线(例如，低电阻率导体板在低速时具有大转矩，在高速时转矩较低，而导磁板在高速时具有大转矩，在低速时转速较低)，通过特性叠加使得合成后的涡流制动器具有恒转矩特性。本发明具有结构简单、制动转矩大、制动转矩恒定等优点。
【附图说明】
[0026]图1为本发明所述的恒转矩永磁涡流制动器的一种三维结构示意图；
[0027]图2为初级的结构示意图；
[0028]图3为端部初级的三维结构示意图；
[0029]图4为端部初级的主视图；
[0030]图5为中间初级的三维结构示意图；
[0031]图6为中间初级的主视图；
[0032]图7为反应板A的结构示意图；
[0033]图8为反应板B的结构示意图；
[0034]图9为反应板C的结构示意图；
[0035]图10为反应板C的装配图；
[0036]图11为反应板D的结构示意图；
[0037]图12为反应板D的装配图；
[0038]图13至图16均为恒转矩永磁涡流制动器的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]【具体实施方式】一:参见图1至图16说明本实施方式，本实施方式所述的恒转矩永磁涡流制动器，该制动器采用多层盘式结构，它包括初级(I)和次级(2)，初级(I)和次级(2)同轴；
[0040]所述初级(I)包括两层端部初级(1-1)和N层中间初级(1-2)，N为正整数，两层端部初级(1-1)相对设置，N层中间初级(1-2)并列排布在两层端部初级(1-1)之间；
[0041 ] 端部初级(1-1)包括一个端部导磁轭板(1-1-1)和2M块端部永磁体(1-1-2)，2M块端部永磁体(1-1-2)在端部导磁轭板(1-1-1)的同一个侧面上，沿圆周方向均匀分布，端部永磁体(1-1-2)充磁方向为沿其所在的端部导磁轭板(1-1-1)的轴向充磁，且相邻两块端部永磁体(1-1 -2)的充磁方向相反，M为正整数；
[0042]中间初级(1-2)包括一个中间导磁轭板(1-2-1)和4M±夬中间永磁体(1-2-2)，其中，2M块中间永磁体(1-2-2)在中间导磁轭板(1-2-1)的一侧表面沿圆周方向均匀分布，剩余2M块中间永磁体(1-2-2)在中间导磁轭板(1-2-1)的另一侧表面沿圆周方向均匀分布，且中间导磁轭板(1-2-1)两个侧面上的中间永磁体(1-2-2)相对设置；
[0043 ]中间永磁体(1-2-2)充磁方向为沿其所在的中间导磁轭板(1-2-1)的轴向充磁；
[0044]中间导磁轭板(1-2-1)同一侧面上的相邻的两个中间永磁体(1-2-2)的充磁方向相反，
[0045]中间导磁轭板(1-2-1)的两个侧面对应位置的永磁体及端部导磁轭板(1-1-1)对应位置的永磁体充磁方向相同；
[0046]所述次级(2)包括N+1层圆盘形涡流反应板，圆盘形涡流反应板为反应板A(2-1)、反应板B(2-2)、反应板C(2-3)或反应板D(2-4)，且次级(2)由反应板A(2-1)、反应板B( 2_2)、反应板C(2-3)和反应板D (2-4)中的至少两种类型的反应板构成，反应板A(2-1)为导体板，反应板B( 2-2)为导磁板，反应板C (2-3)和反应板D (2-4)均由导体板和导磁板构成，各层圆盘形涡流反应板的直径相同；
[0047]N+1层圆盘形涡流反应板与N层中间初级(1-2)交替排布在两层端部初级(1-1)之间。
[0048]本实施方式中，初级(I)和次级(2)，二者其一作为转子，则另一个作为定子，转子固定在转子转轴上，定子固定在定子固定架上。
[0049]当次级(2)由反应板A(2-l)和反应板B(2-2)两种类型构成时，次级(2)由A-B、A-B-A、B-A-B、A-B-A-B、A-B-B-A、B-A-A-B等任意组合规律沿轴向与初级(I)各层间隔布置，具体参见图13。
[0050]当次级(2)由反应板A(2-l)和反应板C(2-3)两种类型构成时，次级(2)由A-C、A-C-
A、C-A-C、A-C-A-C、A-C-C-A、C-A-A-C等任意组合规律沿轴向与初级(I)各层间隔布置，具体参见图14。
[0051]当次级(2)由反应板B(2-2)和反应板C(2-3)两种类型构成时，次级(2)由B-C、B-C-
B、C-B-C、B-C-B-C、B-C-C-B、C-B-B-C等任意组合规律沿轴向与初级(I)各层间隔布置，具体参见图15。
[0052]当次级(2)由反应板A(2-l)、反应板B(2-2)和反应板C(2-3)三种类型构成时，A-B-
C、A-C-B、A-C-C-B、A-B-B-C、A-B-B-B-C等任意组合规律沿轴向与初级(I)各层间隔布置，具体参见图16。
[0053]将不同材料、不同结构、不同厚度的涡流反应板在一台永磁涡流制动器进行集成，利用各类反应板具有不同的制动力-速度特性曲线，通过特性叠加使得合成后的涡流制动器具有恒转矩特性。
[0054]本发明所述的恒转矩涡流制动器为多层盘式结构，由初级和次级组成，既可以动初级运行，也可以动次级运行;初级包括永磁体和导磁轭板，次级为涡流反应板;根据恒转矩需求，各层反应板可以选取不同材料，各层反应板厚度可以取不同值，初级与次级之间的各层气隙长度可以取不同值;本发明具有结构简单、制动转矩大、制动转矩恒定等优点。
[0055]【具体实施方式】二:参见图3和图4说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的端部永磁体(1-1-2)为扇形或矩形，中间永磁体(1-2-2)为扇形或矩形。
[0056]【具体实施方式】三:参见图9和图10说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的反应板C(2-3)由两层导体板和一层导磁板构成，且两层导体板粘接在导磁板两侧。
[0057]【具体实施方式】四:参见图11和图12说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的反应板D(2-4)由两层导体板和一层导磁板构成；
[0058]两层导体板为轮辐式结构，在轮辐式结构的内环与外环之间有2K个连接筋，K为正整数，
[0059]导磁板两侧表面均铣出槽，槽的形状与轮辐式导体板相同，两层轮辐式导体板嵌入在导磁板两侧的槽内。
[0060]【具体实施方式】五:参见图11和图12说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】四所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的槽厚度与轮辐式导体板的厚度相同。[0061 ]【具体实施方式】六:参见图7、9、10、11和12说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一、二、三或四所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的导体板为圆盘形结构，且导体板为低电阻率的非磁性导体板。
[0062]将不同材料、不同结构、不同厚度的涡流反应板在一台永磁涡流制动器进行集成，利用各类反应板具有不同的制动力-速度特性曲线(例如，低电阻率导体板在低速时具有大转矩，在高速时转矩较低，而导磁板在高速时具有大转矩，在低速时转速较低)，通过特性叠加使得合成后的涡流制动器具有恒转矩特性。
[0063]【具体实施方式】七:参见图8至图12说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一、二、三或四所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的导磁板为圆盘形结构。
[0064]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的初级(I)和次级(2)共形成2N+2层轴向气隙。
[0065]根据恒转矩需求，各层反应板可以选取不同材料，各层反应板厚度可以取不同值，初级与次级之间的各层气隙长度可以取不同值;本发明具有结构简单、制动转矩大、制动转矩恒定等优点。
[0066]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的反应板A(2-l)、反应板B(2-2)、反应板C(2-3)或反应板D(2-4)均为圆盘形结构，且反应板A(2-l)的内/外径，反应板B(2-2)的内/外径、反应板C(2-3)的内/外径和反应板D( 2-4)的内/外径相同。
[0067]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一所述的恒转矩永磁涡流制动器的区别在于，所述的端部导磁轭板(1-1-1)和中间导磁轭板(1-2-1)均为圆盘形结构，且端部导磁轭板(1-1-1)的内、外径和中间导磁轭板(1-2-1)的内、外径相同。
【主权项】
1.恒转矩永磁涡流制动器，该制动器采用多层盘式结构，其特征在于，它包括初级(I)和次级(2)，初级(I)和次级(2)同轴； 所述初级(I)包括两层端部初级(1-1)和N层中间初级(1-2)，N为正整数，两层端部初级(1-1)相对设置，N层中间初级(1-2)并列排布在两层端部初级(1-1)之间； 端部初级(1-1)包括一个端部导磁轭板(1-1-1)和2M块端部永磁体(1-1-2)，2M块端部永磁体(1-1-2)在端部导磁轭板(1-1-1)的同一个侧面上，沿圆周方向均勾分布，端部永磁体(1-1-2)充磁方向为沿其所在的端部导磁轭板(1-1-1)的轴向充磁，且相邻两块端部永磁体(1-1-2)的充磁方向相反，M为正整数； 中间初级(1-2)包括一个中间导磁轭板(1-2-1)和4M块中间永磁体(1-2-2 )，其中，2M块中间永磁体(1-2-2)在中间导磁轭板(1-2-1)的一侧表面沿圆周方向均匀分布，剩余2M±夬中间永磁体(1-2-2)在中间导磁轭板(1-2-1)的另一侧表面沿圆周方向均匀分布，且中间导磁轭板(1-2-1)两个侧面上的中间永磁体(1-2-2)相对设置； 中间永磁体(1-2-2)充磁方向为沿其所在的中间导磁轭板(1-2-1)的轴向充磁； 中间导磁轭板(1-2-1)同一侧面上的相邻的两个中间永磁体(1-2-2)的充磁方向相反，中间导磁轭板(1-2-1)的两个侧面对应位置的永磁体及端部导磁轭板(1-1-1)对应位置的永磁体充磁方向相同； 所述次级(2)包括N+1层圆盘形涡流反应板，圆盘形涡流反应板为反应板A( 2-1)、反应板B (2-2),反应板C (2-3)或反应板D (2-4)，且次级(2)由反应板A (2-1),反应板B (2-2),反应板C(2-3)和反应板D(2-4)中的至少两种类型的反应板构成，反应板A(2-l)为导体板，反应板B( 2-2)为导磁板，反应板C( 2-3)和反应板D( 2-4)均由导体板和导磁板构成，各层圆盘形涡流反应板的直径相同； N+1层圆盘形祸流反应板与N层中间初级(1-2)交替排布在两层端部初级(1-1)之间。2.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的端部永磁体(1-1-2)为扇形或矩形，中间永磁体(1-2-2)为扇形或矩形。3.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的反应板C(2-3)由两层导体板和一层导磁板构成，且两层导体板粘接在导磁板两侧。4.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的反应板D(2-4)由两层导体板和一层导磁板构成； 两层导体板为轮辐式结构，在轮辐式结构的内环与外环之间有2K个连接筋，K为正整数， 导磁板两侧表面均铣出槽，槽的形状与轮辐式导体板相同，两层轮辐式导体板嵌入在导磁板两侧的槽内。5.根据权利要求4所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的槽厚度与轮辐式导体板的厚度相同。6.根据权利要求1、2、3或4所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的导体板为圆盘形结构，且导体板为低电阻率的非磁性导体板。7.根据权利要求1、2、3或4所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的导磁板为圆盘形结构。8.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的初级(I)和次级(2)共形成2N+2层轴向气隙。9.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的反应板A(2-l)、反应板B(2-2)、反应板C(2-3)或反应板D(2-4)均为圆盘形结构，且反应板A( 2_1)的内/外径，反应板B( 2-2)的内/外径、反应板C( 2-3)的内/外径和反应板D( 2-4)的内/外径相同。10.根据权利要求1所述的恒转矩永磁涡流制动器，其特征在于，所述的端部导磁轭板(1-1-1)和中间导磁轭板(1-2-1)均为圆盘形结构，且端部导磁轭板(1-1-1)的内、外径和中间导磁轭板(1-2-1)的内、外径相同。
【文档编号】H02K49/10GK105896879SQ201610437491
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】张赫, 寇宝泉, 金银锡, 张鲁, 陈雯
【申请人】哈尔滨工业大学