一种获得力矩的机构及其装置的制作方法

文档序号:34057446发布日期:2023-05-05 20:15阅读:27来源:国知局

本发明属于节能。


背景技术:

1、近几十年来,能源短缺和环境污染问题成为世界关注的焦点,因化石能源的过度应用,大量排放二氧化碳,全球气候变暖,极端天气、自然灾害频现,因此,世界各国都在转变传统高能耗,高污染的经济增长方式,鼓励和提倡节能技术的发明和应用。

2、

3、生产和生活中,大量使用具有散热功能的通气型回转部件,如通气型刹车盘和类似柱体结构。通气型回转部件的现有技术通常是采用畅通风道,注重通气散热功能;但是,回转部件通常在高转速工况下运行,通气风道中高速气流运动极其复杂,因摩檫、紊流、涡流等众多因素,能耗极其严重。

4、现有技术中极度缺乏通气型回转部件节能技术。

5、迄今,尚未出现在通气型回转部件上利用空气动力学原理、节流原理和结构创新,以获得力矩的方法达到节能目的的技术和装置。

6、综上所述,节能技术的发明、应用更为迫切。


技术实现思路

1、为解决上述存在的问题和技术进步,我们发明了一种获得力矩的方法及其装置,其特征是;一种具有以下结构的装置;该装置或是回转拖动机构的一个部件,或与电动机等回转拖动机构同轴固定连接一起回转,工作环境为自然大气环境;所述装置是圆柱形或盘形回转体,有固定的回转方向,由一个回转轴和若干个相同的与外界连通的空腔体既风道构成,风道以回转轴对称分布或等间隔分布;风道径向走向,风道的一端靠近回转轴,风道自该位置起始沿径向伸展一段长度l1,再转向回转体回转方向伸展一段长度l2,再转向径向伸展一段长度l3至外圆,整个风道径向截面呈折线由圆心走向圆周,称之为折线风道;l1段风道经轴向端面上紧靠轴心的通孔与外界连通,或经回转体径向台阶的径向里端面通孔与外界连通,称之为里端进气孔;l3段外端经圆周面上的通孔与外界连通,称之为外端出气孔,外端出气孔的面积大于里端进气孔的面积;l2段气流流通截面面积至少小于出气孔的面积的1/2;l2段风道内构建一个或多个节流机构; l2段优选沿圆周走向的蛇形风道,其径向横截面呈上下错开的锯齿形状,径向锯齿间距小于圆周向锯齿根间距,以此构成节流机构;或l2风道为畅通风道,风道内固定有多个轴向朝向的条形部件,其径向尺寸小于l2风道径向尺寸,构成节流机构,或条形部件完全堵住风道,经条形部件上的一个或若干个孔,构成节流机构;

2、或回转体风道向回转方向倾斜,其径向截面呈圆滑的倾斜曲线,上述的l1、l2、l3段圆滑的相连,称之为曲线风道,在靠近外端出气孔处优选蛇形通道,用所述方法构建节流机构;

3、工作原理;所述回转体或为回转拖动机构的一个部件,或与电机等回转拖动机构同轴固定连接回转,拖动机构按回转体固定的回转方向以一定转速旋转时,因风道外端出气孔处的回转半径大于里端进气孔处的回转半径,外端出气孔处的线速度大于里端进气孔处的线速度,根据伯努利定律,回转体外端出气孔处的大气静压p1小于里端进气孔处的大气静压p2,既风道两端通孔间产生大气静压差δp=p2-p1;还存在离心力和外界流动空气的粘性;所述三个因素使空气自里端进气孔流进风道从外端出气孔流出,流出速度为v1;折线风道l1、l3段,气流对风道的摩檫力方向沿径向由里向外,对回转不构成阻力矩;风道l2段气流流通截面积s2小于外端通孔的截面积s1,根据流体质量守恒定律,采取加大s1/s2比值的方法,使l2处的空气流速v2大于v1,且使v2大于该处回转体线速度v3,该处的气流绝对速度为δv=v2-v3;气流以δv流经l2段的节流机构时,节流机构两端因压力差产生的力f1与回转方向同向,l2段受气流的摩檫力和冲击力的合力f2也与回转方向同向,f1、f2的力臂为力所在处的回转半径,因此f1和f2产生与回转方向同向的力矩,所有风道同理;因功率=力矩×转速,因此在相同工况下,该装置比畅通风道的装置节能;所述工作原理同样适用于曲线风道,曲线风道中气流摩檫力和冲击力在回转方向的分力构成力矩,径向分力不构成阻力矩;

4、工作原理还有;公知理论,气体节流过程中气体未对外输出功,是与外界无热交换的绝热过程;节流后气体是压力降低、温度降低、流速增大、密度减小,理论认为气流动能损失很小;因此,本发明中风道l2 段布置多个节流机构是可行的,回转体也能满足通气散热的功能需求;

5、显然还有以下特征;

6、回转体转速越高、风道两端孔间距离越大,风道两端孔间压差就越大,风道内气流速度越大;风道外端孔的面积s1与风道l2处的截面积s2的比值越大,气流在该处的绝对速度越大,l2段节流效果越好,获得的力矩越大;回转体转速上限是风道中最小气流流通截面积处气流速度接近声速时的转速;回转体表面光滑;回转体做好动平衡,与旋转机构同轴固定连接时,或回转体另一端以轴承等部件与固定件联接,提高回转稳定性及安全性;

7、还有以下优选特征;

8、或在回转体的圆周面径向上开等距的若干个槽与风道l3连通,l3段内腔沿圆周拓展,所有通孔槽圆周面积之和为出气孔的面积,所述结构增大出气孔的面积,减小空气阻力;

9、还有以下优选特征;

10、将所述方法应用于车辆的通气型刹车盘,通气型刹车盘具有制动时快速散热功能,由盘面和筋条构成风道;应用本发明,筋条等间隔布局、向旋转方向倾斜,进气孔位于径向台阶的径向内端面上,出气孔位于圆周面上,在靠近外圆周处尽可能多布置节流机构;

11、还有以下优选特征;

12、将所述方法应用于气冷电动机和发电机的转子铁芯上,所述机电设备有同轴相连的风扇给设备内部强制吹气或吸气散热,气流在定子和转子的间隙中能够流动;应用本发明,出气孔设在转子径向外圆端面上,进气孔设在转子靠近轴心的端面上,或设在设备外部的通孔轴上,通孔轴与转子空腔连通构成风道,l2段紧靠转子外圆周面,l2段布置节流机构;

13、还有以下优选特征;

14、将所述方法应用于汽车轮毂;轮辐和轮辋中设置内腔,连通构成风道,进气孔在轮辐的靠近轴心处,出气孔在相邻轮辐靠近轮辋的背风面上,轮辋内有l2段风道,l2段布置节流机构;因出气孔在轮辐的背风面上,添加风道而增加的阻力矩小,获得的力矩大,因此与原结构相比较有节能效果。

15、本发明的创新点,既保护范围;

16、1、利用空气动力学原理、节流原理和风道结构创新,在通气型回转装置的风道上构建了折线风道l1、l2、 l3,其中l2段走向与回转体回转方向一致,l2段风道内构建了节流机构;

17、2、通过增大通气孔面积和l2段风道气流流通截面积的比值,在l2段上气流获得大于该处回转体线速度的气流流速,使节流能够实现;

18、3、节流后因压差产生的力的方向与旋转方向同向,力臂为节流机构所在处回转半径,因此获得与旋转方向同向的力矩;

19、4、l2段气流对风道的摩檫力和冲击力方向与回转体旋转方向同向,力臂为力所在处回转半径,因此获得与旋转方向同向的力矩;

20、5、因为功率=力矩×转速,所以比畅通风道的回转体节能,节能效果显著。

21、2、所有创新点覆盖、适用于曲线风道。

22、本发明的有益效果

23、1、本发明的节能方法是通过运用空气动力学、节流原理和旋转部件的结构创新,使具有通气风道的回转部件获得与回转方向同向的力矩进而节能,是节能方法的创新。

24、2、本发明可应用于通气型刹车盘、风冷电机转子等具有通气冷却功能的回转部件上,既维持了原部件功能的同时有节能效果,对原部件结构、制造工艺改变小;即使获得的力矩较小,但是,因所述部件通常在高转速工况下工作,功率=力矩×转速,所以,节能效果显著。

25、3、本发明可应用于汽车轮毂,利用轮毂的结构特征,排气孔布局在轮辐背风面上,增加的空气阻力矩小,获得的力矩大,有节能效果。

26、4、通气型旋转部件,如通气型刹车盘,电机转子,轮毂等生产量和使用量天文数般巨大;应用本发明将取得巨大的规模节能效果,有利于节能减排。

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