磁力制動器的製作方法

2023-06-29 00:39:41

專利名稱：磁力制動器的製作方法
技術領域：
本發明是一種用於制動器領域的磁力制動器。
背景技術：
在機械設計領域中，制動器是一種非常重要的部件，它可以有效的起到使機器及時按要求停止或緩速的作用。隨著技術的不斷進展，作為非接觸形的制動器，目前也越來越受到人們的重視了，以汽車領域為例，比較典型的非接觸型制動機構目前主要是用於緩速器機構，大致有電渦流緩速器、液力緩速器和永久磁鐵式緩速器等(見由化學工業出版社2005年出版的《汽車輔助制動裝置》一書)。這些緩速器的成功使用提高了汽車的使用性能，起到了積極的作用。但是，這些緩速器機構同時也存在著一定的問題，例如，電渦流緩速器結構比較複雜，工作時需要消耗一定的電能，對汽車的供電量要求比較大，同時由於其定子本身發熱和受轉子溫升的影響，其制動能力和使用時間都會受到一定的影響。另外，它本身體積及質量都較大，這與現代汽車設計中儘量減輕汽車整備質量的要求也是相違背的。液力緩速器也存在機構複雜、體積和質量較大的問題，同時它的制動響應也比較慢，而且制動力受車速的影響比較大。而採用永久磁鐵式緩速器可以在一定程度上消除和減小上述兩種緩速器的缺點，與其它緩速器相比，其優點是可在一定程度上實現小型化、輕量化，另外，它還具有幾乎不消耗電力、連續使用也不會過熱、能持續不斷的保持其制動力的穩定，且傳動軸轉速越高制動力越大等優點。但是，這種緩速器有存在著一定的問題，例如受到自身結構的限制，其體積相對而言還是有些大，而就體積而言其扭矩容量還是不理想，另外，由於其制動方式是在給定製動扭矩的條件下通過工作開關的裝置來實現的，所以無法實現制動扭矩的連續變化，這樣，就使得這種制動機構在應用範圍上受到了一定的限制。例如，這種機構是無法應用在汽車車輪的制動系統中的。

發明內容
本發明的目的是提出一種適用範圍相對較廣、體積相對較小、扭矩容量可以在一定條件下連續變化的且結構比較簡單的磁力制動器的原理性技術方案。
本發明是這樣實現的在方案中具有液壓機構或氣壓機構及轉軸10，其特徵在於在與動力源聯接的轉軸10上同軸固定安裝了一個在外圓上沿徑向制有的多個凹槽或盲孔中固定裝有定磁鐵13的圓柱形聯接套12，在聯接套15的外圓上與各定磁鐵13對應的位置的上方沿徑向間隙對應裝有直接或間接通過機架25約束並通過傳統的液壓機構或氣壓機構沿徑向驅動的且靠近定磁鐵13的一端的極性與定磁鐵13極性相同的動磁鐵14。各磁鐵除相互對應的工作部位外其它部位的外圍可分別套裝在用非磁性材料製成的外形與各磁鐵外形對應的磁鐵外套中，定磁鐵13與動磁鐵14可以沿軸向排列多組，且每組磁鐵中定、定磁鐵的數量也可以是不相等的，且沿系統的徑向截面可以對應排列或交叉排列，動磁鐵14與定磁鐵13沿機構徑向的形狀可以是矩形或階梯矩形或圓柱形或階梯圓柱形，二者相對的工作表面可以是對應的曲面或平面或相互間對應制有凸起與凹進部分的對應表面。相對與各動磁鐵14而言，直接或間接通過機架25約束的液壓機構或氣壓機構可以是直接或間接固定在機架25上的分別獨立的液壓機構或氣壓機構，也可以是複合為一體的液壓機構或氣壓機構。聯結套12可以製成中間制有通孔的階梯圓柱形結構，並通過鍵11與擋圈24固定在轉軸10上，各定磁鐵13可以通過內腔形狀與其外形對應的壓快8及螺釘9分別固定在聯結套12上，液壓機構或氣壓機構中沿徑向裝在各動磁鐵14上方的其上裝有密封圈6的活塞16可以分別安裝在一個整體的且中間沿軸向制有的通孔與聯結套12外圓作間隙配合的階梯圓柱形缸體15的外圓上沿徑向與動磁鐵14對應位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸體15的外圓上套裝有內孔與缸體15的外圓有給定徑向間隔的其外圓上裝有傳統進、排油或氣機構的圓環形缸套18，缸體15與缸套18的左端分別通過螺釘2與螺釘5將二者與階梯圓盤形的左缸蓋17固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊3與密封墊4，且左缸蓋17通過螺釘1與機架25聯接在一起，缸體15與缸套18的右端分別通過螺釘19與螺釘22將二者與階梯圓盤形的右缸蓋23固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊20與密封墊21，可以在各動磁鐵14與缸體15之間，沿徑向裝有對動磁鐵14的作用方向與活塞16對動磁鐵14的作用方向相反的復位彈簧7。具體工作時，定磁鐵13是隨轉軸10一起轉動的，當需要對轉軸10制動時，啟動液壓機構或氣壓機構，這時，在活塞16的作用下，動磁鐵14開始沿徑向向內運動，其內端部將逐步靠近定磁鐵13的外端部。這時，由於二者相鄰部位磁極的極性是相同的，所以必然會產生一個相互排斥的力的作用，而由這個相互排斥力所導致的沿轉軸10轉動方向的切向分力，就會起到阻止轉軸10轉動的作用，從而達到制動的目的。可以看出，由於這種制動力的大小與各磁鐵的磁場強度及液壓機構或氣壓機構對動磁鐵14的作用力有關，所以，當各磁鐵的磁場強度足夠強時，就可以達到其制動力隨著液壓機構或氣壓機構對動磁鐵14的作用力的變化而變化的目的。這就是說，這種制動系統的制動力的大小是可以在非接觸的條件下連續變化的。
由於本發明具有具有體積相對較小、結構比較簡單，而且其制動力的大小是可以在非接觸的條件下連續變化的，所以對各種機械設備的制動機構或緩速機構均較適用等特點。例如，當用於汽車領域時，由於是成對磁鐵間相互作用的原因，所以其總的體積相對就較小，因此可以方便的作為汽車的制動器或緩速器使用。所以說，本發明實施後，預計可以收到比較積極的效果。
本發明有3個附圖，

圖1是磁力制動器的基本原理示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是磁力制動器磁鐵的分布結構參考示意圖。在各圖中1、螺釘，2、螺釘，3、密封墊，4、密封墊，5、螺釘，6、密封圈，7、復位彈簧，8、壓塊，9、螺釘，10、轉軸，11、鍵，12、聯結套，13定磁鐵，14、動磁鐵，15、缸體，16、活塞，17、左缸蓋，18、缸套，19、螺釘，20、密封墊，21、密封墊，22、螺釘，23、右缸蓋，24、擋圈，25、機架。
五具體實施例方式
下面，結合說明書附圖對本發明提出的技術方案作進一步的說明在圖1與圖2中可以看到，方案中具有液壓機構或氣壓機構及轉軸10，其特徵在於在與動力源聯接的轉軸10上同軸固定安裝了一個在外圓上沿徑向制有的多個凹槽或盲孔中固定裝有定磁鐵13的圓柱形聯接套12，在聯接套15的外圓上與各定磁鐵13對應的位置的上方沿徑向間隙對應裝有直接或間接通過機架25約束並通過傳統的液壓機構或氣壓機構沿徑向驅動的且靠近定磁鐵13的一端的極性與定磁鐵13極性相同的動磁鐵14。
具體設計時，各磁鐵除相互對應的工作部位外其它部位的外圍可分別套裝在用非磁性材料製成的外形與各磁鐵外形對應的磁鐵外套中，這樣做的目的是當與各磁鐵接觸的零、部件採用如鋼等鐵磁性材料製成時，由於磁鐵對其的吸引作用，就會產生較大的相互摩擦力，另外，這些零部件被磁化後，也會造成一定的不利情況，所以用非磁性材料將它們隔開是有利的。定磁鐵13與動磁鐵14可以沿軸向排列多組，且每組磁鐵中定、定磁鐵的數量也可以是不相等的，且沿系統的徑向截面可以對應排列或交叉排列，動磁鐵14與定磁鐵13沿機構徑向的形狀可以是矩形或階梯矩形或圓柱形或階梯圓柱形，二者相對的工作表面可以是對應的曲面或平面或相互間對應制有凸起與凹進部分的對應表面。這個問題在後面還要進一步說明。
相對與各動磁鐵14而言，直接或間接通過機架25約束的液壓機構或氣壓機構可以是直接或間接固定在機架25上的分別獨立的液壓機構或氣壓機構，也可以是複合為一體的液壓機構或氣壓機構。一般情況下，將液壓機構或氣壓機構設計成整體結構形式往往是比較方便的，這樣可以比較充分的減少機構的總體積。
聯結套12可以製成中間制有通孔的階梯圓柱形結構，並通過鍵11與擋圈24固定在轉軸10上，各定磁鐵13可以通過內腔形狀與其外形對應的壓快8及螺釘9分別固定在聯結套12上。當然，傳統的固定的方法是很多的，例如也可以通過熱合的方法將定磁鐵13固定在聯結套12上，或通過由聯結套12的一端沿軸向製成的通槽將定磁鐵13裝入後再從端面緊固的方法等。液壓機構或氣壓機構中沿徑向裝在各動磁鐵14上方的其上裝有密封圈6的活塞16可以分別安裝在一個整體的且中間沿軸向制有的通孔與聯結套12外圓作間隙配合的階梯圓柱形缸體15的外圓上沿徑向與動磁鐵14對應位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸體15的外圓上套裝有內孔與缸體15的外圓有給定徑向間隔的其外圓上裝有傳統進、排油或氣機構的圓環形缸套18，缸體15與缸套18的左端分別通過螺釘2與螺釘5將二者與階梯圓盤形的左缸蓋17固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊3與密封墊4，且左缸蓋17通過螺釘1與機架25聯接在一起，缸體15與缸套18的右端分別通過螺釘19與螺釘22將二者與階梯圓盤形的右缸蓋23固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊20與密封墊21，可以在各動磁鐵14與缸體15之間，沿徑向裝有對動磁鐵14的作用方向與活塞16對動磁鐵14的作用方向相反的復位彈簧7。另外，可在活塞16的上端，沿軸向制有一個凸起的部分，這樣做的目的是由於當壓力消除後活塞將會在復位彈簧7的作用下向相反的方向運動，這是活塞16上的凸起部分的上端就可以頂到缸套18的內圓上，起到限制活塞16脫出的限位作用。
下面，結合附圖3來進進一步說明一下關於磁鐵的排列方式問題，在圖3中可以看到，在軸截面上，當動定磁鐵數量相等時，由於是同極相對，所以當負載產生的阻力矩相對較大而動磁鐵14與定磁鐵13沿旋轉方向作相對運動時，就會使系統產生一個比較大的振動，但是，當動磁鐵14與定磁鐵13的數量不相等且匹配合理時，這種振動是可以消除的，其具體的做法是使當一部分動磁鐵14與定磁鐵13處於兩對應極面沿徑向重合時，其它各組磁鐵的相對位置有的處於邊緣剛剛開始到達接觸位置，有的已經部分進入接觸位置，有的已經跨過了接觸位置，這樣一來，當位置重合的磁鐵組中的磁鐵相互錯過時，所產生的衝擊斥力就會被其它各組磁鐵緩解，從而達到了減輕振動的目的。所以說，如果各組磁鐵匹配得當，再加上液壓機構或氣壓機構本身就具有良好的吸收振動的能力，所以原則上說，這種振動是可以避免的。由於機構能夠傳遞的扭矩與磁鐵的磁場強度有關，因此，在具體設計時，在考慮到具體的匹配問題的情況下，應在可能的情況下儘量提高各組磁鐵的磁場強度，這樣，就可在工作狀態下使動磁鐵14與定磁鐵13之間的間隙儘量大一些，從而提高其安全性及使用壽命。另外，在各組磁鐵的軸向，最好是設計成有對應凸起與凹進的結構，因為這樣一來，由於各磁鐵凸凹部分的側面相互間斥力的作用，可以把系統在運行過程中產生的軸向推力相互抵消掉，可以看出，從機械設計的角度出發這一點是非常有利的。一般情況下，磁鐵組的匹配問題可在初步估算的基礎上由實驗來確定。
權利要求
1.一種磁力制動器，具有液壓機構或氣壓機構及轉軸(10)，其特徵在於在與動力源聯接的轉軸(10)上同軸固定安裝了一個在外圓上沿徑向制有的多個凹槽或盲孔中固定裝有定磁鐵(13)的圓柱形聯接套(12)，在聯接套(15)的外圓上與各定磁鐵(13)對應的位置的上方沿徑向間隙對應裝有直接或間接通過機架(25)約束並通過傳統的液壓機構或氣壓機構沿徑向驅動的且靠近定磁鐵(13)的一端的極性與定磁鐵(13)極性相同的動磁鐵(14)。
2.根據權利要求1所述的磁力制動器，其特徵在於各磁鐵除相互對應的工作部位外其它部位的外圍可分別套裝在用非磁性材料製成的外形與各磁鐵外形對應的磁鐵外套中，定磁鐵(13)與動磁鐵(14)可以沿軸向排列多組，且每組磁鐵中定、定磁鐵的數量也可以是不相等的，且沿系統的徑向截面可以對應排列或交叉排列，動磁鐵(14)與定磁鐵(13)沿機構徑向的形狀可以是矩形或階梯矩形或圓柱形或階梯圓柱形，二者相對的工作表面可以是對應的曲面或平面或相互間對應制有凸起與凹進部分的對應表面。
3.根據權利要求1所述的磁力制動器，其特徵在於相對與各動磁鐵(14)而言，直接或間接通過機架(25)約束的液壓機構或氣壓機構可以是直接或間接固定在機架(25)上的分別獨立的液壓機構或氣壓機構，也可以是複合為一體的液壓機構或氣壓機構。
4.根據權利要求1所述的磁力制動器，其特徵在於聯結套(12)可以製成中間制有通孔的階梯圓柱形結構，並通過鍵(11)與擋圈(24)固定在轉軸(10)上，各定磁鐵(13)可以通過內腔形狀與其外形對應的壓快(8)及螺釘(9)分別固定在聯結套(12)上，液壓機構或氣壓機構中沿徑向裝在各動磁鐵(14)上方的其上裝有密封圈(6)的活塞(16)可以分別安裝在一個整體的且中間沿軸向制有的通孔與聯結套(12)外圓作間隙配合的階梯圓柱形缸體(15)的外圓上沿徑向與動磁鐵(14)對應位置上制有的缸孔孔段部位中，在缸體(15)的外圓上套裝有內孔與缸體(15)的外圓有給定徑向間隔的其外圓上裝有傳統進、排油或氣機構的圓環形缸套(18)，缸體(15)與缸套(18)的左端分別通過螺釘(2)與螺釘(5)將二者與階梯圓盤形的左缸蓋(17)固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊(3)與密封墊(4)，且左缸蓋(17)通過螺釘(1)與機架(25)聯接在一起，缸體(15)與缸套(18)的右端分別通過螺釘(19)與螺釘(22)將二者與階梯圓盤形的右缸蓋(23)固定聯接在一起，且三者對應的平面位置處分別裝有密封墊(20)與密封墊(21)，可以在各動磁鐵(14)與缸體(15)之間，沿徑向裝有對動磁鐵(14)的作用方向與活塞(16)對動磁鐵(14)的作用方向相反的復位彈簧(7)。
全文摘要
本發明公開了一種磁力制動器，具有液壓機構或氣壓機構及轉軸(10)，其特徵在於在與動力源聯接的轉軸(10)上同軸固定安裝了一個在外圓上沿徑向制有的多個凹槽或盲孔中固定裝有定磁鐵(13)的圓柱形聯接套(12)，在聯接套(15)的外圓上與各定磁鐵(13)對應的位置的上方沿徑向間隙對應裝有直接或間接通過機架(25)約束並通過傳統的液壓機構或氣壓機構沿徑向驅動的且靠近定磁鐵(13)的一端的極性與定磁鐵(13)極性相同的動磁鐵(14)。具有體積相對較小、結構比較簡單，而且其制動力的大小是可以在非接觸的條件下連續變化的，所以對各種機械設備的制動機構或緩速機構均較適用等特點。
文檔編號H02K49/10GK1945946SQ20051004489
公開日2007年4月11日 申請日期2005年10月9日 優先權日2005年10月9日
發明者陳伯恆 申請人:陳伯恆