一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，属于电机领域。本发明专利技术永磁铁和压力弹簧连接在一起并安装在初级转接板上的长方形槽内，初级背铁与初级转接板连接在一起且二者同轴；1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环采用不同材料的导体，且从内到外电导率逐渐降低，1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环紧密贴合在一起且两两同轴；次级部分与初级部分连接且次级部分与初级部分同轴。本发明专利技术中提出的宽速域旋转涡流制动器，可以随着转速变化自动调整永磁体的位置，使其与次级导体板中的不同材料导体环相对应，从而在宽速度范围内，均获得优良的制动性能。

A Wide Speed Range Rotating Eddy Current Brake Based on Adaptive Speed Regulation

【技术实现步骤摘要】
一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器
本专利技术涉及一种可以应用于大型客车制动、涡流传动等应用领域的旋转涡流制动器，属于电机

技术介绍
当任意导体与恒定磁场发生相对运动时，会在导体内部感应出涡流，并且该涡流与恒定磁场相互作用，产生制动力(阻尼力)。涡流制动器(电磁阻尼器)即是一种基于上述原理的电磁设备，可以应用于各种各样工业应用领域，如制动、减振、传动装置等等。涡流制动器产生的制动力，随着导体与磁场的相对速度的增大，先增大后减小，存在一个最优速域(速度范围)使其制动性能保持较高水准，如图1所示。当涡流制动器作为大型客车的制动单元时，就必须满足客车在任意速度上都保证良好的制动性能，而不只是某一段局限的速度范围，因此有必要研究宽速域涡流制动器。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器包括初级部分和次级部分，初级部分包括初级背铁、初级转接板、压力弹簧和永磁铁，永磁铁和压力弹簧连接在一起并安装在初级转接板上的长方形槽内，初级背铁与初级转接板连接在一起且二者同轴；次级部分包括1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环，1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环采用不同材料的导体，且从内到外电导率逐渐降低，1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环紧密贴合在一起且两两同轴；次级部分与初级部分连接且次级部分与初级部分同轴。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述次级部分包括1号导体环、2号导体环、3号导体环、4号导体环或者n号导体环。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述初级部分包括次级背铁、1号导体环、2号导体环、3号导体环、4号导体环或者n号导体环。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述永磁体数量与压力弹簧的数量相同，且可以根据实际应用需要，选择永磁体和压力弹簧的数量。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述初级背铁采用高导磁磁性材料，所述初级转接板采用非导磁材料，所述次级背铁采用高磁导率磁性材料。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述永磁体采用长方形结构或双下边弧形的类长方形结构。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，所述永磁体的充磁方向为轴向充磁，且相邻的两个永磁体磁化方向相反。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，设各导体环之间接触边界的半径分别为R1、R2和R3，为使涡流制动器在宽速度范围内均获得较大的制动转矩，按照如下原则设定R1、R2和R3，即当转速达到n1时，永磁体中心位置对齐R1；当转速达到n2时，永磁体中心位置对齐R2；当转速达到n3时永磁体中心位置对齐R3；永磁体所受的力包括离心力Fc、弹簧斥力Fk和重力Fg，其公式分别如式(1)、(2)和(3)所示式中，m为永磁体质量、r为永磁体中心所在半径、n为转子转速；Fk＝kx(2)式中，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧变形量；Fg＝mg(3)当永磁体正好处于转子中心正上方和正下方时，所受的合力Fup和Fdown分别为Fup＝Fc-Fk-F(4)Fdown＝Fc-Fk+F(5)为了最大限度地消除重力对永磁体位置的影响，需要保证当转速大于等于n1时的离心加速度远大于重力加速度，即式中，R0为永磁体的初始位置；为满足当转速达到n1时，永磁体中心位置对齐R1；当转速达到n2时，永磁体中心位置对齐R2；当转速达到n3时永磁体中心位置对齐R3，列出如下方程：公式(7)、(8)和(9)中，永磁体质量m、转速n1、n2和n3、弹簧劲度系数k、永磁体初始位置R0可以根据需求给定，通过求解线性方程组得到R1、R2和R3。本专利技术一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，提出一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，利用离心力和弹簧力的相互平衡作用，实现初级永磁体位置随着转速的自适应变化，使其与不同的次级导体对齐，实现不同速度范围上，使涡流制动器都取得良好的制动性能；本专利技术中提出的宽速域旋转涡流制动器，可以随着转速变化自动调整永磁体的位置，使其与次级导体板中的不同材料导体环相对应，从而在宽速度范围内，均获得优良的制动性能；本专利技术提出的旋转涡流制动器，其初级部分与次级部分无物理接触、无摩擦、无磨损，使用寿命高、维护方便。附图说明图1为传统涡流制动器的典型制动特性曲线。图2为本专利技术中中涡流制动器的三维剖面结构图。图3为本专利技术中中涡流制动器的三维爆炸示意图。图4为转速较低时，永磁体与内环永磁体相对齐的时刻曲线图。图5为转速较高时，永磁体与外环永磁体相对齐的时刻曲线图。图6为涡流制动器在不同次级导体板材料时的制动特性曲线图。图7为本专利技术提出的宽速域涡流制动器的多段拼接次级导体板结构图。图8为本专利技术提出的宽速域涡流制动器的理想制动特性曲线图。图9为实施方式二中涡流制动器的三维剖面结构图。图10为实施方式二中涡流制动器的三维爆炸示意图。图11为实施方式三中涡流制动器的三维剖面结构图。图12为实施方式三中涡流制动器的三维爆炸示意图。图中附图标记有：1为部分；2为部分；1-1为初级背铁；1-2为初级转接板；1-3为压力弹簧；1-4为永磁铁；2-1为1号导体环；2-2为2号导体环；2-3为3号导体环；2-4为4号导体环；2-5为次级背铁。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。实施例一：如图2和3所示，本实施例所涉及的一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，包括2个初级部分和1个次级部分。初级部分是本专利技术提出旋转涡流制动器的转子。如图3所示，初级部分包括初级背铁、初级转接板、压力弹簧和永磁体；永磁体数量与压力弹簧的数量相同，且可以根据实际应用需要，选择永磁体和压力弹簧的数量。永磁体和压力弹簧连接在一起，并安装在初级转接板中的长方形槽中。永磁体可以在长方形槽中上下移动，此举可通过直线导轨实现。永磁体与压力弹簧的连接以及直线导轨的安装不在本专利技术专利考虑之内。初级背铁与初级转接板连接在一起，且二者同轴。初级背铁采用高导磁磁性材料，初级转接板采用非导磁结构件，如铝合金、不锈钢等。次级部分包括1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环或者更多。1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环采用不同材料的导体，且从内到外电导率逐渐降低(例如，1号导体环为铜材料、2号导体环为铝材料、3号导体环为锌材料、4号导体环为钢材料)。1号导体环、2号导体环、3号导体环和4号导体环紧密贴合在一起，且两两同轴。永磁体可以采用长方形结构或双下边弧形的类长方形结构。永磁体的充磁方向为轴向充磁，且相邻的两个永磁体磁化方向相反。实施例二：如图9和10所示，本实施例所涉及的一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，本实施方式所述的旋转涡流制动器，它包括1个初级部分和1个次级部分。初级部分是本专利技术提出旋转涡流制动器的转子。如图10所示，初级部分包括初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器包括初级部分(1)和次级部分(2)，初级部分(1)包括初级背铁(1‑1)、初级转接板(1‑2)、压力弹簧(1‑3)和永磁铁(1‑4)，永磁铁(1‑4)和压力弹簧(1‑3)连接在一起并安装在初级转接板(1‑2)上的长方形槽内，初级背铁(1‑1)与初级转接板(1‑2)连接在一起且二者同轴；次级部分(2)包括1号导体环(2‑1)、2号导体环(2‑1)、3号导体环(2‑3)和4号导体环(2‑4)，1号导体环(2‑1)、2号导体环(2‑2)、3号导体环(2‑3)和4号导体环(2‑4)采用不同材料的导体，且从内到外电导率逐渐降低，1号导体环(2‑1)、2号导体环(2‑2)、3号导体环(2‑3)和4号导体环(2‑4)紧密贴合在一起且两两同轴；次级部分(2)与初级部分(1)连接且次级部分(2)与初级部分(1)同轴。

【技术特征摘要】
1.一种基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器包括初级部分(1)和次级部分(2)，初级部分(1)包括初级背铁(1-1)、初级转接板(1-2)、压力弹簧(1-3)和永磁铁(1-4)，永磁铁(1-4)和压力弹簧(1-3)连接在一起并安装在初级转接板(1-2)上的长方形槽内，初级背铁(1-1)与初级转接板(1-2)连接在一起且二者同轴；次级部分(2)包括1号导体环(2-1)、2号导体环(2-1)、3号导体环(2-3)和4号导体环(2-4)，1号导体环(2-1)、2号导体环(2-2)、3号导体环(2-3)和4号导体环(2-4)采用不同材料的导体，且从内到外电导率逐渐降低，1号导体环(2-1)、2号导体环(2-2)、3号导体环(2-3)和4号导体环(2-4)紧密贴合在一起且两两同轴；次级部分(2)与初级部分(1)连接且次级部分(2)与初级部分(1)同轴。2.根据权利要求1所述的基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述次级部分(2)包括1号导体环(2-1)、2号导体环(2-1)、3号导体环(2-3)、4号导体环(2-4)或者n号导体环。3.根据权利要求1所述的基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述次级部分(2)包括次级背铁(2-5)、1号导体环(2-1)、2号导体环(2-1)、3号导体环(2-3)、4号导体环(2-4)或者n号导体环。4.根据权利要求1所述的基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述永磁体数量(1-4)与压力弹簧(1-3)的数量相同，且可以根据实际应用需要，选择永磁体(1-4)和压力弹簧(1-3)的数量。5.根据权利要求3所述的基于转速自适应调节的宽速域旋转涡流制动器，其特征在于，所述初级背铁(1-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：金银锡，谭立国，潘东华，邹志龙，孙芝茵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23