CN1945946A - 磁力制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力制动器，具有液压机构或气压机构及转轴(10)，其特征在于：在与动力源联接的转轴(10)上同轴固定安装了一个在外圆上沿径向制有的多个凹槽或盲孔中固定装有定磁铁(13)的圆柱形联接套(12)，在联接套(15)的外圆上与各定磁铁(13)对应的位置的上方沿径向间隙对应装有直接或间接通过机架(25)约束并通过传统的液压机构或气压机构沿径向驱动的且靠近定磁铁(13)的一端的极性与定磁铁(13)极性相同的动磁铁(14)。具有体积相对较小、结构比较简单，而且其制动力的大小是可以在非接触的条件下连续变化的，所以对各种机械设备的制动机构或缓速机构均较适用等特点。

Description

磁力制动器

一、技术领域

本发明是一种用于制动器领域的磁力制动器。

二、背景技术

在机械设计领域中，制动器是一种非常重要的部件，它可以有效的起到使机器及时按要求停止或缓速的作用。随着技术的不断进展，作为非接触形的制动器，目前也越来越受到人们的重视了，以汽车领域为例，比较典型的非接触型制动机构目前主要是用于缓速器机构，大致有电涡流缓速器、液力缓速器和永久磁铁式缓速器等(见由化学工业出版社2005年出版的《汽车辅助制动装置》一书)。这些缓速器的成功使用提高了汽车的使用性能，起到了积极的作用。但是，这些缓速器机构同时也存在着一定的问题，例如，电涡流缓速器结构比较复杂，工作时需要消耗一定的电能，对汽车的供电量要求比较大，同时由于其定子本身发热和受转子温升的影响，其制动能力和使用时间都会受到一定的影响。另外，它本身体积及质量都较大，这与现代汽车设计中尽量减轻汽车整备质量的要求也是相违背的。液力缓速器也存在机构复杂、体积和质量较大的问题，同时它的制动响应也比较慢，而且制动力受车速的影响比较大。而采用永久磁铁式缓速器可以在一定程度上消除和减小上述两种缓速器的缺点，与其它缓速器相比，其优点是可在一定程度上实现小型化、轻量化，另外，它还具有几乎不消耗电力、连续使用也不会过热、能持续不断的保持其制动力的稳定，且传动轴转速越高制动力越大等优点。但是，这种缓速器有存在着一定的问题，例如：受到自身结构的限制，其体积相对而言还是有些大，而就体积而言其扭矩容量还是不理想，另外，由于其制动方式是在给定制动扭矩的条件下通过工作开关的装置来实现的，所以无法实现制动扭矩的连续变化，这样，就使得这种制动机构在应用范围上受到了一定的限制。例如，这种机构是无法应用在汽车车轮的制动***中的。

三、发明内容

本发明的目的是提出一种适用范围相对较广、体积相对较小、扭矩容量可以在一定条件下连续变化的且结构比较简单的磁力制动器的原理性技术方案。

本发明是这样实现的：在方案中具有液压机构或气压机构及转轴10，其特征在于：在与动力源联接的转轴10上同轴固定安装了一个在外圆上沿径向制有的多个凹槽或盲孔中固定装有定磁铁13的圆柱形联接套12，在联接套15的外圆上与各定磁铁13对应的位置的上方沿径向间隙对应装有直接或间接通过机架25约束并通过传统的液压机构或气压机构沿径向驱动的且靠近定磁铁13的一端的极性与定磁铁13极性相同的动磁铁14。各磁铁除相互对应的工作部位外其它部位的***可分别套装在用非磁性材料制成的外形与各磁铁外形对应的磁铁外套中，定磁铁13与动磁铁14可以沿轴向排列多组，且每组磁铁中定、定磁铁的数量也可以是不相等的，且沿***的径向截面可以对应排列或交叉排列，动磁铁14与定磁铁13沿机构径向的形状可以是矩形或阶梯矩形或圆柱形或阶梯圆柱形，二者相对的工作表面可以是对应的曲面或平面或相互间对应制有凸起与凹进部分的对应表面。相对与各动磁铁14而言，直接或间接通过机架25约束的液压机构或气压机构可以是直接或间接固定在机架25上的分别独立的液压机构或气压机构，也可以是复合为一体的液压机构或气压机构。联结套12可以制成中间制有通孔的阶梯圆柱形结构，并通过键11与挡圈24固定在转轴10上，各定磁铁13可以通过内腔形状与其外形对应的压快8及螺钉9分别固定在联结套12上，液压机构或气压机构中沿径向装在各动磁铁14上方的其上装有密封圈6的活塞16可以分别安装在一个整体的且中间沿轴向制有的通孔与联结套12外圆作间隙配合的阶梯圆柱形缸体15的外圆上沿径向与动磁铁14对应位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸体15的外圆上套装有内孔与缸体15的外圆有给定径向间隔的其外圆上装有传统进、排油或气机构的圆环形缸套18，缸体15与缸套18的左端分别通过螺钉2与螺钉5将二者与阶梯圆盘形的左缸盖17固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫3与密封垫4，且左缸盖17通过螺钉1与机架25联接在一起，缸体15与缸套18的右端分别通过螺钉19与螺钉22将二者与阶梯圆盘形的右缸盖23固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫20与密封垫21，可以在各动磁铁14与缸体15之间，沿径向装有对动磁铁14的作用方向与活塞16对动磁铁14的作用方向相反的复位弹簧7。具体工作时，定磁铁13是随转轴10一起转动的，当需要对转轴10制动时，启动液压机构或气压机构，这时，在活塞16的作用下，动磁铁14开始沿径向向内运动，其内端部将逐步靠近定磁铁13的外端部。这时，由于二者相邻部位磁极的极性是相同的，所以必然会产生一个相互排斥的力的作用，而由这个相互排斥力所导致的沿转轴10转动方向的切向分力，就会起到阻止转轴10转动的作用，从而达到制动的目的。可以看出，由于这种制动力的大小与各磁铁的磁场强度及液压机构或气压机构对动磁铁14的作用力有关，所以，当各磁铁的磁场强度足够强时，就可以达到其制动力随着液压机构或气压机构对动磁铁14的作用力的变化而变化的目的。这就是说，这种制动***的制动力的大小是可以在非接触的条件下连续变化的。

由于本发明具有具有体积相对较小、结构比较简单，而且其制动力的大小是可以在非接触的条件下连续变化的，所以对各种机械设备的制动机构或缓速机构均较适用等特点。例如，当用于汽车领域时，由于是成对磁铁间相互作用的原因，所以其总的体积相对就较小，因此可以方便的作为汽车的制动器或缓速器使用。所以说，本发明实施后，预计可以收到比较积极的效果。

本发明有3个附图，图1是磁力制动器的基本原理示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是磁力制动器磁铁的分布结构参考示意图。在各图中：1、螺钉，2、螺钉，3、密封垫，4、密封垫，5、螺钉，6、密封圈，7、复位弹簧，8、压块，9、螺钉，10、转轴，11、键，12、联结套，13定磁铁，14、动磁铁，15、缸体，16、活塞，17、左缸盖，18、缸套，19、螺钉，20、密封垫，21、密封垫，22、螺钉，23、右缸盖，24、挡圈，25、机架。

五、具体实施方式

下面，结合说明书附图对本发明提出的技术方案作进一步的说明：

在图1与图2中可以看到，方案中具有液压机构或气压机构及转轴10，其特征在于：在与动力源联接的转轴10上同轴固定安装了一个在外圆上沿径向制有的多个凹槽或盲孔中固定装有定磁铁13的圆柱形联接套12，在联接套15的外圆上与各定磁铁13对应的位置的上方沿径向间隙对应装有直接或间接通过机架25约束并通过传统的液压机构或气压机构沿径向驱动的且靠近定磁铁13的一端的极性与定磁铁13极性相同的动磁铁14。

具体设计时，各磁铁除相互对应的工作部位外其它部位的***可分别套装在用非磁性材料制成的外形与各磁铁外形对应的磁铁外套中，这样做的目的是当与各磁铁接触的零、部件采用如钢等铁磁性材料制成时，由于磁铁对其的吸引作用，就会产生较大的相互摩擦力，另外，这些零部件被磁化后，也会造成一定的不利情况，所以用非磁性材料将它们隔开是有利的。定磁铁13与动磁铁14可以沿轴向排列多组，且每组磁铁中定、定磁铁的数量也可以是不相等的，且沿***的径向截面可以对应排列或交叉排列，动磁铁14与定磁铁13沿机构径向的形状可以是矩形或阶梯矩形或圆柱形或阶梯圆柱形，二者相对的工作表面可以是对应的曲面或平面或相互间对应制有凸起与凹进部分的对应表面。这个问题在后面还要进一步说明。

相对与各动磁铁14而言，直接或间接通过机架25约束的液压机构或气压机构可以是直接或间接固定在机架25上的分别独立的液压机构或气压机构，也可以是复合为一体的液压机构或气压机构。一般情况下，将液压机构或气压机构设计成整体结构形式往往是比较方便的，这样可以比较充分的减少机构的总体积。

联结套12可以制成中间制有通孔的阶梯圆柱形结构，并通过键11与挡圈24固定在转轴10上，各定磁铁13可以通过内腔形状与其外形对应的压快8及螺钉9分别固定在联结套12上。当然，传统的固定的方法是很多的，例如也可以通过热合的方法将定磁铁13固定在联结套12上，或通过由联结套12的一端沿轴向制成的通槽将定磁铁13装入后再从端面紧固的方法等。液压机构或气压机构中沿径向装在各动磁铁14上方的其上装有密封圈6的活塞16可以分别安装在一个整体的且中间沿轴向制有的通孔与联结套12外圆作间隙配合的阶梯圆柱形缸体15的外圆上沿径向与动磁铁14对应位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸体15的外圆上套装有内孔与缸体15的外圆有给定径向间隔的其外圆上装有传统进、排油或气机构的圆环形缸套18，缸体15与缸套18的左端分别通过螺钉2与螺钉5将二者与阶梯圆盘形的左缸盖17固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫3与密封垫4，且左缸盖17通过螺钉1与机架25联接在一起，缸体15与缸套18的右端分别通过螺钉19与螺钉22将二者与阶梯圆盘形的右缸盖23固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫20与密封垫21，可以在各动磁铁14与缸体15之间，沿径向装有对动磁铁14的作用方向与活塞16对动磁铁14的作用方向相反的复位弹簧7。另外，可在活塞16的上端，沿轴向制有一个凸起的部分，这样做的目的是由于当压力消除后活塞将会在复位弹簧7的作用下向相反的方向运动，这是活塞16上的凸起部分的上端就可以顶到缸套18的内圆上，起到限制活塞16脱出的限位作用。

下面，结合附图3来进进一步说明一下关于磁铁的排列方式问题，在图3中可以看到，在轴截面上，当动定磁铁数量相等时，由于是同极相对，所以当负载产生的阻力矩相对较大而动磁铁14与定磁铁13沿旋转方向作相对运动时，就会使***产生一个比较大的振动，但是，当动磁铁14与定磁铁13的数量不相等且匹配合理时，这种振动是可以消除的，其具体的做法是使当一部分动磁铁14与定磁铁13处于两对应极面沿径向重合时，其它各组磁铁的相对位置有的处于边缘刚刚开始到达接触位置，有的已经部分进入接触位置，有的已经跨过了接触位置，这样一来，当位置重合的磁铁组中的磁铁相互错过时，所产生的冲击斥力就会被其它各组磁铁缓解，从而达到了减轻振动的目的。所以说，如果各组磁铁匹配得当，再加上液压机构或气压机构本身就具有良好的吸收振动的能力，所以原则上说，这种振动是可以避免的。由于机构能够传递的扭矩与磁铁的磁场强度有关，因此，在具体设计时，在考虑到具体的匹配问题的情况下，应在可能的情况下尽量提高各组磁铁的磁场强度，这样，就可在工作状态下使动磁铁14与定磁铁13之间的间隙尽量大一些，从而提高其安全性及使用寿命。另外，在各组磁铁的轴向，最好是设计成有对应凸起与凹进的结构，因为这样一来，由于各磁铁凸凹部分的侧面相互间斥力的作用，可以把***在运行过程中产生的轴向推力相互抵消掉，可以看出，从机械设计的角度出发这一点是非常有利的。一般情况下，磁铁组的匹配问题可在初步估算的基础上由实验来确定。

Claims (4)

1、一种磁力制动器，具有液压机构或气压机构及转轴(10)，其特征在于：在与动力源联接的转轴(10)上同轴固定安装了一个在外圆上沿径向制有的多个凹槽或盲孔中固定装有定磁铁(13)的圆柱形联接套(12)，在联接套(15)的外圆上与各定磁铁(13)对应的位置的上方沿径向间隙对应装有直接或间接通过机架(25)约束并通过传统的液压机构或气压机构沿径向驱动的且靠近定磁铁(13)的一端的极性与定磁铁(13)极性相同的动磁铁(14)。

2、根据权利要求1所述的磁力制动器，其特征在于：各磁铁除相互对应的工作部位外其它部位的***可分别套装在用非磁性材料制成的外形与各磁铁外形对应的磁铁外套中，定磁铁(13)与动磁铁(14)可以沿轴向排列多组，且每组磁铁中定、定磁铁的数量也可以是不相等的，且沿***的径向截面可以对应排列或交叉排列，动磁铁(14)与定磁铁(13)沿机构径向的形状可以是矩形或阶梯矩形或圆柱形或阶梯圆柱形，二者相对的工作表面可以是对应的曲面或平面或相互间对应制有凸起与凹进部分的对应表面。

3、根据权利要求1所述的磁力制动器，其特征在于：相对与各动磁铁(14)而言，直接或间接通过机架(25)约束的液压机构或气压机构可以是直接或间接固定在机架(25)上的分别独立的液压机构或气压机构，也可以是复合为一体的液压机构或气压机构。

4、根据权利要求1所述的磁力制动器，其特征在于：联结套(12)可以制成中间制有通孔的阶梯圆柱形结构，并通过键(11)与挡圈(24)固定在转轴(10)上，各定磁铁(13)可以通过内腔形状与其外形对应的压快(8)及螺钉(9)分别固定在联结套(12)上，液压机构或气压机构中沿径向装在各动磁铁(14)上方的其上装有密封圈(6)的活塞(16)可以分别安装在一个整体的且中间沿轴向制有的通孔与联结套(12)外圆作间隙配合的阶梯圆柱形缸体(15)的外圆上沿径向与动磁铁(14)对应位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸体(15)的外圆上套装有内孔与缸体(15)的外圆有给定径向间隔的其外圆上装有传统进、排油或气机构的圆环形缸套(18)，缸体(15)与缸套(18)的左端分别通过螺钉(2)与螺钉(5)将二者与阶梯圆盘形的左缸盖(17)固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫(3)与密封垫(4)，且左缸盖(17)通过螺钉(1)与机架(25)联接在一起，缸体(15)与缸套(18)的右端分别通过螺钉(19)与螺钉(22)将二者与阶梯圆盘形的右缸盖(23)固定联接在一起，且三者对应的平面位置处分别装有密封垫(20)与密封垫(21)，可以在各动磁铁(14)与缸体(15)之间，沿径向装有对动磁铁(14)的作用方向与活塞(16)对动磁铁(14)的作用方向相反的复位弹簧(7)。

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