一种分磁调节制动力矩的永磁缓速器

技术领域

本发明属于汽车缓速器技术领域，特别涉及一种分磁调节制动力矩的永磁缓速器。

背景技术

缓速器是一种行车制动的安全辅助装置，目前国内外普遍使用的缓速器主要有液力缓速器和电涡流缓速器；液力缓速器结构复杂，接合和分离滞后时间长，不工作时有功率损失；电涡流缓速器，整体制动效果较好，但也存在尺寸大、机体沉重、消耗电能且受周围环境温度影响较大的缺点。永磁式缓速器是通过自身的永久磁铁形成磁场产生制动力矩起到缓速作用，具有体小量轻、节能和制动效率高的优点，相比其他类型的汽车缓速器具有潜在优势。

现有的永磁缓速器采用屏蔽永磁缓速器，以日本五十铃汽车公司和住友特殊金属公司联合研制的永磁式缓速器为代表；该永磁缓速器有非制动或制动两个状态。当永磁缓速器处于非制动状态时，由于磁场未完全被屏蔽(磁漏)，使缓速器不可避免地存在一定的残余力矩，残余力矩造成车辆燃油消耗增大；采用风冷散热，散热能力较弱，下长坡时很可能因为温度高导致缓速器失效；且不能根据路况和车速方便的调节制动力矩。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓速器散热与汽车内燃机冷却系统合一、永磁缓速器转子与飞轮合一、定子与飞轮壳合一的永磁缓速器。该永磁缓速器具有体积小、质量轻、制动力矩大、热衰退率小、制动性能稳定等优点；采用独特的磁铁布置和分磁方式调节制动力矩，使制动力矩与实际需要能很好的实现匹配；综合性能优于现有的缓速器。

本发明的结构由曲轴、调节机构、永磁转子和定子组成；其中，永磁转子由磁铁、左磁轭和飞轮(右磁轭)组成；左磁轭为圆盘形，外圆制有一圈左磁轭导磁齿，并在左磁轭导磁齿内侧处开有不连续，起隔磁作用的槽；左磁轭右端制有一圆环，用于为分磁环定位和导磁；飞轮为圆盘形，兼作右磁轭，左端外缘制有一圈与左磁轭导磁齿数量相同的飞轮导磁齿，左端还制有用于安装磁铁的环槽；组装时左磁轭导磁齿与飞轮导磁齿在圆周方向错开，并在轴向间隔一段距离，左磁轭右端面与飞轮左端面之间保持一定的间隙，以减少漏磁；左磁轭导磁齿、飞轮导磁齿分别形成N极和S极。磁铁采用钕铁硼材料制造，磁铁为圆环形，也可为多个扇形组合成的圆环形，轴向充磁，磁铁位于左磁轭与飞轮之间；分磁环为圆环形，用导磁材料制成，分磁环套装在左磁轭右端的圆环上；飞轮通过螺栓安装在曲轴上。定子(飞轮壳)由定子导磁齿环(也可以为无齿圆环，采用定子导磁齿环结构可以提高磁力，增强制动缓速效果)和定子体组成，定子导磁齿环为圆筒形，用低碳钢制成，内圆制有一圈数量为左磁轭导磁齿一倍的定子导磁齿，定子导磁齿环铸于定子体中；定子体采用铝材料铸造而成，并铸有冷却水道，冷却水道与内燃机冷却水连通；用于散除电涡流产生的热量；当转子转动时，定子体切割磁力线产生电涡流，利用电、磁相互作用产生制动力矩；定子用螺钉固定在内燃机机体上。调节机构由气缸、推力轴承、制动力矩调节盘、弹簧、连接杆和分磁环组成，制动力矩调节盘为多段不同的直径圆环组成的圆筒形，制动力矩调节盘通过连接杆与分磁环连接，制动力矩调节盘内环右端外径与左磁轭内径基本尺寸相同，形成间隙配合，并可沿轴向滑动，也起分磁作用；制动力矩调节盘还制有与左磁轭隔磁槽形状和尺寸相同的凸缘，凸缘与左磁轭隔磁槽相配合用于控制左磁轭的磁通。弹簧位于制动力矩调节盘和左磁轭之间，用于使制动力矩调节盘处于左位，并通过连接杆带动分磁环处于左位；分磁环套装在左磁轭右端圆环上，并可在其上轴向滑动；分磁环所处位置，决定分磁量的多少，进而控制定子和永磁转子之间的磁通量；以控制制动力矩。气缸固定在内燃机机体上，推力轴承安装在活塞与制动力矩调节盘之间，气缸与弹簧配合调节制动力矩调节盘与分磁环位置。

本发明的积极效果是：采用分磁方式来控制永磁转子、定子之间的有效磁通进而调节制动力矩，调节时需要克服磁铁的吸力较小；调节更方便；由于磁铁为圆环形或数量较少的扇形，安装更容易；磁铁远离涡流区，受涡流热影响小，定子采用水冷，散热效果好；采取双路分磁，使永磁转子、定子之间的漏磁极少，减少了缓速器不工作时的能耗。

图1是本发明的结构示意图。图中(1)冷却水道、(2)定子导磁齿环、(3)凸缘、(4)制动力矩调节盘、(5)气缸活塞、(6)曲轴、(7)推力轴承、(8)气缸、(9)弹簧导向螺杆、(10)弹簧、(11)左磁轭导磁齿、(12)内燃机机体、(13)定子、(14)定子导磁齿环导磁齿、(15)连接杆、(16)隔磁气隙、(17)左磁轭、(18)飞轮、(19)磁铁、(20)左磁轭隔磁槽、(21)分磁环、(22)飞轮导磁齿、(23)制动力矩调节盘隔磁槽。

具体实施方式：下面结合附图1对本发明的优选实施方式做详细说明。

参见图1，一种分磁调节制动力矩的永磁缓速器，包括由曲轴、调节机构、永磁转子和定子组成；其中，永磁转子由磁铁(19)、左磁轭(17)和飞轮(18)组成；左磁轭(17)为圆盘形，外缘制有一圈左磁轭导磁齿(11)，并开有不连续，起隔磁作用的左磁轭隔磁槽(20)；左磁轭(17)右端制有一圆环，用于为分磁环(21)定位和导磁；飞轮(18)为圆盘形，兼作右磁轭，左端外缘制有一圈与左磁轭导磁齿(11)数量相同的飞轮导磁齿(22)，左端制有用于安装磁铁(19)的环槽；组装时左磁轭导磁齿(11)与飞轮导磁齿(22)在圆周方向错开，并在轴向间隔一段距离，左磁轭(17)右端面与飞轮(18)左端面之间有隔磁气隙(16)；左磁轭导磁齿(11)、飞轮导磁齿(22)分别形成N极和S极；磁铁(19)采用钕铁硼材料制造，磁铁(19)为圆环形，也可为多个扇形组合成的圆环形，磁铁(19)位于左磁轭(17)与飞轮(18)之间；分磁环(21)为圆环形，用导磁材料制成，分磁环(21)套装在左磁轭(17)右端的圆环上；飞轮(18)通过螺栓安装在曲轴(6)上。定子由定子导磁齿环(2)和定子体(13)组成，定子导磁齿环(2)为圆筒形，用低碳钢制成，内圆制有一圈数量为左磁轭导磁齿(11)一倍的定子导磁齿(14)，定子导磁齿环(2)铸于定子体(13)中；定子体(13)采用铝材料铸造而成，并铸有冷却水道(1)，冷却水道(1)与内燃机冷却水连通；定子体(13)用于切割磁力线产生涡电流，利用电、磁相互作用产生对永磁转子的制动力矩；定子(13)用螺钉固定在内燃机机体(12)上。调节机构由气缸(8)、推力轴承(7)、制动力矩调节盘(4)、弹簧(10)、连接杆(15)和分磁环(21)组成，制动力矩调节盘(4)为多段不同的直径圆环组成的圆筒形，制动力矩调节盘(4)通过连接杆(15)与分磁环(21)连接，制动力矩调节盘(4)内环右端外径与左磁轭(17)内径基本尺寸相同，形成间隙配合，并可沿轴向滑动，还可起到分磁作用；弹簧(10)位于制动力矩调节盘(4)和左磁轭(17)之间，用于使制动力矩调节盘(4)处于左位，并通过连接杆(15)带动分磁环(21)处于左位；分磁环(21)套装在左磁轭(17)右端圆环上，并可在其上轴向滑动；分磁环(21)所处位置，决定分磁量的多少，进而控制定子和永磁转子之间的磁通量；气缸(8)固定在内燃机机体(12)上，推力轴承(7)安装在活塞(5)与制动力矩调节盘(4)之间，气缸(8)与弹簧(10)配合来控制制动力矩调节盘(4)与分磁环(21)位置。

工作原理：

当汽车不需要制动缓速时，分磁环在弹簧力作用处于左位，分磁环跨过左磁轭与飞轮之间的隔磁气隙，绝大部分磁力线经左磁轭、分磁环(或制动力矩调节盘)和飞轮直接回到磁铁；而定子和永磁转子之间的磁通量很少，使定子和永磁转子之间的漏磁转矩很小，减少功率损失。

当汽车需要制动缓速时，气缸产生的力克服弹簧力使制动力矩调节盘和分磁环处于右位，分磁环离开左磁轭与飞轮之间的隔磁气隙，使左磁轭与飞轮之间的磁阻变大；同时，制动力矩调节盘凸缘进入左磁轭隔磁槽内，使左磁轭隔磁槽失去隔磁作用；磁铁产生的磁力线绝大部分经左磁轭、左磁轭导磁齿、定子导磁齿环、飞轮导磁齿、飞轮和磁铁形成闭合磁路；由于定子与永磁转子间有转速差，定子体切割磁力线而在定子体中产生感应涡流，感应涡流产生与永磁转子转动方向相反力矩，实现对永磁转子的制动，使汽车减速。分磁环位置决定分磁量的多少，进而控制定子和永磁转子之间的磁通量和制动力的大小。

当左磁轭导磁齿、定子导磁齿环、飞轮导磁齿之间相互吸引的磁力大于负载时，永磁转子被制动不能转动，实现驻车。