專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于汽車(chē)的電渦流緩速器，尤其涉及其中的雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速
O
背景技術(shù)：
電渦流緩速器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)制造成本低、響應(yīng)時(shí)間短、制動(dòng)力矩容易實(shí)現(xiàn)智 能控制、故障率低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)汽車(chē)緩速器行業(yè)中占有的比重最大。電渦流緩 速器的使用提高了汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性、行駛安全和乘坐舒適性。目前，常用的電渦流緩速器 有1、鼠籠式自勵(lì)式緩速器，其發(fā)電裝置是鼠籠式發(fā)電機(jī)；2、轉(zhuǎn)筒式自勵(lì)式緩速器，在電渦 流緩速器基礎(chǔ)上內(nèi)嵌集成或并列集成獨(dú)立發(fā)電裝置；3、具有獨(dú)立電源的緩速器，其發(fā)電裝 置的主軸和汽車(chē)傳動(dòng)軸之間利用皮帶或齒輪聯(lián)接。但安裝這些電渦流緩速器對(duì)車(chē)輛帶來(lái) 的負(fù)面影響也很明顯，一方面，電渦流緩速器工作時(shí)需要消耗大量的電能(最高檔工作時(shí)總 勵(lì)磁電流一般在100A以上)，帶來(lái)了附加能耗。另一方面，電渦流緩速器工作時(shí)所需的巨大 電流對(duì)其它車(chē)載電氣設(shè)備帶來(lái)沖擊。客車(chē)配置電渦流緩速器后，發(fā)電機(jī)、蓄電池的負(fù)荷被加 大，車(chē)輛電源電路必須做出相應(yīng)調(diào)整；在電源設(shè)備功率配置或電路設(shè)計(jì)連接不當(dāng)情況下，客 車(chē)電系電壓在電渦流緩速器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大幅下降，致使前照燈燈光顯著變暗，影視系統(tǒng) 產(chǎn)生瞬時(shí)黑屏、雜亂干擾條紋，揚(yáng)聲器中伴有嘯噪等現(xiàn)象；采用大功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行無(wú)觸 點(diǎn)控制的電渦流緩速器，其工作電流為PWM脈沖電流，加重了客車(chē)電系中瞬變電壓的影響， 工作電流中所含的幅值較高的高頻諧波使車(chē)載電子設(shè)備處于更惡劣的電磁干擾環(huán)境，降低 了車(chē)載電子設(shè)備的電磁兼容性。再者，現(xiàn)有的緩速裝置散熱效果不理想，發(fā)電裝置受緩速裝 置溫度的影響較大，降低了發(fā)電裝置的發(fā)電性能及緩速裝置的制動(dòng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述常用電渦流緩速器帶來(lái)的附加能耗及其對(duì)其它車(chē)載 電氣設(shè)備帶來(lái)的負(fù)面影響的不足，提供一種直接將緩速器安裝在汽車(chē)傳動(dòng)軸上，有效降低 其故障率的雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器。本發(fā)明的另一目的是提供該雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速 器的控制方法，通過(guò)控制電路的切換，實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)電和緩速功能
本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器采用的技術(shù)方案是具有汽車(chē)傳動(dòng)軸、緩速器、發(fā)電裝 置和控制單元，汽車(chē)傳動(dòng)軸上固定設(shè)置有緩速器、發(fā)電裝置和分布在緩速器兩側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn) 子盤(pán)；緩速器包括緩速器線(xiàn)圈、緩速器線(xiàn)圈鐵芯和緩速器支架，緩速器線(xiàn)圈鐵芯上繞制有緩 速器線(xiàn)圈，有4個(gè)緩速器支架沿汽車(chē)傳動(dòng)軸的周向均勻設(shè)置，每個(gè)緩速器支架上部分別穿 過(guò)且固定連接一個(gè)緩速器線(xiàn)圈鐵芯、底部連接一個(gè)緩速器支架支撐軸承，緩速器支架支撐 軸承固定套于汽車(chē)傳動(dòng)軸；發(fā)電裝置包括永磁體、發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈和發(fā)電裝置殼體，發(fā)電 裝置殼體中緊固連接發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈，永磁體位于發(fā)電裝置殼體中并固定套在汽車(chē)傳動(dòng) 軸上；控制單元包括有放大電路、變壓整流器和兩個(gè)繼電器，放大電路的輸出連接1號(hào)繼電 器，2號(hào)繼電器分別連接1號(hào)繼電器和變壓整流器；發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈電連接變壓整流器，2號(hào)繼電器分別電連接緩速器線(xiàn)圈的輸入、輸出端以及緩速器的12V電壓輸出。本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器的控制方法包括以下三個(gè)步驟A、汽車(chē)傳動(dòng)軸旋 轉(zhuǎn)帶動(dòng)永磁體旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈便產(chǎn)生三相 交變電壓輸入至控制單元內(nèi)部的變壓整流器中；B、制動(dòng)信號(hào)輸入至控制單元的放大電路， 信號(hào)經(jīng)放大電路放大后輸出至1號(hào)繼電器，使1號(hào)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；連接于控制電路的 蓄電池電流經(jīng)1號(hào)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)輸入至2號(hào)繼電器，2號(hào)繼電器接通緩速器線(xiàn)圈的輸出 端子的同時(shí)斷開(kāi)12V電壓輸出，緩速器線(xiàn)圈通電后在轉(zhuǎn)子盤(pán)上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩，阻礙汽 車(chē)傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)，使汽車(chē)減速；C、當(dāng)制動(dòng)信號(hào)消失，2號(hào)繼電器斷電，緩速器線(xiàn)圈無(wú)電流使 電磁制動(dòng)力矩消失，2號(hào)繼電器始終接通12V電壓輸出，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈所發(fā)出的電全部 用于蓄電池充電及汽車(chē)電氣設(shè)備供電。本發(fā)明的有益效果是
1、自勵(lì)式緩速器發(fā)電裝置為外置結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)散熱性能良好，有效地降低其故障率， 并便于進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；將緩速器、轉(zhuǎn)子盤(pán)、自勵(lì)式緩速器發(fā)電裝置布置在汽車(chē)傳動(dòng)軸上，有 效地提高底盤(pán)空間的利用率并便于維護(hù)保養(yǎng)，具備發(fā)電和緩速功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合 理，且散熱性能良好。2、將現(xiàn)代發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)電渦流緩速器，制動(dòng)過(guò)程中發(fā)電裝置將汽車(chē)行駛的 慣性能量轉(zhuǎn)化為電能，將自發(fā)電能轉(zhuǎn)化為直流電流，由緩速裝置本身提供勵(lì)磁電流，減輕了 發(fā)電機(jī)、蓄電池的負(fù)荷，提高了制動(dòng)效率；非緩速狀態(tài)時(shí)，向蓄電池充電及向汽車(chē)用電設(shè)備 供電，能夠滿(mǎn)足大功率汽車(chē)用電設(shè)備的需求，避免產(chǎn)生附加能耗及影響其它車(chē)載電氣設(shè)備。3、控制電路根據(jù)制動(dòng)信號(hào)即可進(jìn)行發(fā)電、緩速兩種狀態(tài)切換。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí) 用性強(qiáng)，雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器線(xiàn)圈通過(guò)自勵(lì)方式獲得通電電流，在減輕汽車(chē)電源系供 電負(fù)荷的同時(shí)，還確保了制動(dòng)的可靠性；而汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，裝置向外提供的電能，又有效 地解決了汽車(chē)電源系輸出電不能滿(mǎn)足大功率用電設(shè)備用電的問(wèn)題。同時(shí)，本發(fā)明若運(yùn)用于 電動(dòng)汽車(chē)上，利用其持續(xù)發(fā)電的功能，還可有效地提高電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力，延長(zhǎng)其行駛里 程。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中A-A向剖面圖3是圖1中永磁體12與汽車(chē)傳動(dòng)軸1的結(jié)構(gòu)安裝示意圖； 圖4是本發(fā)明的控制電路1.汽車(chē)傳動(dòng)軸；2.離心風(fēng)道；3.轉(zhuǎn)子盤(pán)；4.緩速器線(xiàn)圈；5.緩速器支架殼體；6.緩速 器線(xiàn)圈鐵芯；7.控制單元；8.止推墊圈；9.發(fā)電裝置殼體支撐軸承；10.階梯軸；11.發(fā)電 裝置殼體支撐軸承止推塊；12.永磁體；13.發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈；14.發(fā)電裝置殼體；15.緩 速器支架支撐軸承；16.緩速器支架；17.緩速器；18.鍵；19.轉(zhuǎn)子盤(pán)止推墊圈；20.發(fā)電裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1-2，本發(fā)明包括汽車(chē)傳動(dòng)軸1、緩速器17和發(fā)電裝置20，將緩速器17固定安裝在汽車(chē)傳動(dòng)軸1上，汽車(chē)傳動(dòng)軸1為階梯軸，汽車(chē)傳動(dòng)軸1上還固定安裝發(fā)電裝置20和 兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)3，兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)3分別布置在緩速器17的兩側(cè)，這種雙轉(zhuǎn)子盤(pán)形式可增大制動(dòng) 力矩。轉(zhuǎn)子盤(pán)3內(nèi)加工有離心風(fēng)道2，以便于散熱。轉(zhuǎn)子盤(pán)3通過(guò)鍵18與汽車(chē)傳動(dòng)軸1連 接，當(dāng)汽車(chē)傳動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鍵18帶動(dòng)轉(zhuǎn)子盤(pán)3旋轉(zhuǎn)。在汽車(chē)傳動(dòng)軸1上固定多個(gè)轉(zhuǎn) 子盤(pán)止推墊圈19，這多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)止推墊圈19分別位于汽車(chē)傳動(dòng)軸1階梯軸臺(tái)階面與轉(zhuǎn)子 盤(pán)3端面之間、轉(zhuǎn)子盤(pán)3端面與緩速器17端面之間、以及轉(zhuǎn)子盤(pán)3端面與發(fā)電裝置20端之 間，用以固定和限制緩速器17、轉(zhuǎn)子盤(pán)3及發(fā)電裝置20在汽車(chē)傳動(dòng)軸1上的軸向位置。緩速器17包括緩速器線(xiàn)圈4、緩速器支架殼體5、緩速器線(xiàn)圈鐵芯6、緩速器支架 16和緩速器支架支撐軸承15 ；緩速器線(xiàn)圈4繞制在緩速器線(xiàn)圈鐵芯6上，兩者一起固定安 裝在緩速器支架殼體5上。沿汽車(chē)傳動(dòng)軸1的周向均勻設(shè)置4個(gè)緩速器支架16，每個(gè)緩速 器支架16上部都分別穿過(guò)且固定連接一個(gè)緩速器線(xiàn)圈鐵芯6，每個(gè)緩速器支架16的底部連 接一個(gè)緩速器支架支撐軸承15，緩速器支架支撐軸承15固定套于汽車(chē)傳動(dòng)軸1，使緩速器 支架16通過(guò)緩速器支架支撐軸承15固定支撐在汽車(chē)傳動(dòng)軸1上。如圖1、3，發(fā)電裝置20包括發(fā)電裝置殼體支撐軸承9、發(fā)電裝置殼體支撐軸承止推 塊11、永磁體12、發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13和發(fā)電裝置殼體14，發(fā)電裝置殼體14通過(guò)發(fā)電裝置 殼體支撐軸承9固定支撐在傳動(dòng)軸1上。發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13緊固連接在發(fā)電裝置殼體 14中，永磁體12位于發(fā)電裝置殼體14中并固定套在汽車(chē)傳動(dòng)軸1上，永磁體12與汽車(chē)傳 動(dòng)軸1上的階梯軸10過(guò)渡配合，通過(guò)階梯軸10限制其軸向位置，并且當(dāng)汽車(chē)傳動(dòng)軸1旋轉(zhuǎn) 時(shí)，帶動(dòng)永磁體12旋轉(zhuǎn)。在發(fā)電裝置殼體支撐軸承9與階梯軸10之間安裝發(fā)電裝置殼體 支撐軸承止推塊11，在發(fā)電裝置殼體14外側(cè)的汽車(chē)傳動(dòng)軸1上安裝止推墊圈8，通過(guò)止推 墊圈8及發(fā)電裝置殼體支撐軸承止推塊11防止發(fā)電裝置殼體支撐軸承9出現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)。如圖4，緩速器的制動(dòng)信號(hào)的輸入連接控制單元7，控制單元7分別電連接緩速器 線(xiàn)圈4、發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13和緩速器的蓄電池?？刂茊卧?包括有放大電路、變壓整流器 和兩個(gè)繼電器，其中，放大電路的輸出電連接1號(hào)繼電器Kl，2號(hào)繼電器K2分別電連接1號(hào) 繼電器Kl和變壓整流器。發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13電連接變壓整流器，2號(hào)繼電器K2分別電 連接緩速器線(xiàn)圈4的輸入、輸出端以及緩速器的12V電壓輸出。汽車(chē)傳動(dòng)軸1旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)永磁體12旋轉(zhuǎn)，從而在自勵(lì)式緩速器發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈 13內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在交變磁場(chǎng)作用下，自勵(lì)式緩速器發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13產(chǎn)生三相交變 電壓，并由三根導(dǎo)線(xiàn)輸入至控制單元7內(nèi)部的變壓整流器當(dāng)中，變壓整流器經(jīng)過(guò)變壓、整流 后將同時(shí)輸出42V及12V電。在駕駛員踩下剎車(chē)踏板后，制動(dòng)信號(hào)通過(guò)控制單元7的端子輸入至控制單元7的 放大電路中，信號(hào)經(jīng)放大電路放大后輸出至1號(hào)繼電器Kl，使1號(hào)繼電器Kl常開(kāi)觸點(diǎn)閉 合。緩速器的蓄電池電流經(jīng)1號(hào)繼電器Kl的常開(kāi)觸點(diǎn)輸入至2號(hào)繼電器K2，2號(hào)繼電器K2 接通緩速器線(xiàn)圈4的輸出端子的同時(shí)斷開(kāi)外部12V電壓輸出，此時(shí)，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13 所發(fā)出的電全用于給緩速器線(xiàn)圈4通電，電流方向?yàn)榘l(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13 —變壓整流器 —2號(hào)繼電器K2 —緩速器線(xiàn)圈4。緩速器線(xiàn)圈4通電后，在兩側(cè)的轉(zhuǎn)子盤(pán)3上產(chǎn)生電磁制 動(dòng)力矩，阻礙汽車(chē)傳動(dòng)軸1的旋轉(zhuǎn)，從而使汽車(chē)減速。當(dāng)制動(dòng)信號(hào)消失后，2號(hào)繼電器K2斷 電，緩速器線(xiàn)圈4無(wú)電流流經(jīng)，電磁制動(dòng)力矩消失，同時(shí)，2號(hào)繼電器K2始終接通12V電壓輸 出，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈13所發(fā)出的電將全部用于蓄電池充電及汽車(chē)電氣設(shè)備供電。因此，本發(fā)明具備發(fā)電及向自身緩速器線(xiàn)圈提供制動(dòng)過(guò)程所需勵(lì)磁電流的功能，通過(guò)控制電路的 切換，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和緩速功能。在不消耗汽車(chē)電源系統(tǒng)能量的情況下，確保了緩速器的可靠制 動(dòng)及汽車(chē)電氣設(shè)備制動(dòng)過(guò)程的正常工作。
權(quán)利要求
一種雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器，具有汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)、緩速器(17)、發(fā)電裝置(20)和控制單元(7)，其特征是汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)上固定設(shè)置有緩速器(17)、發(fā)電裝置(20)和分布在緩速器(17)兩側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)(3)；緩速器(17)包括緩速器線(xiàn)圈(4)、緩速器線(xiàn)圈鐵芯(6)和緩速器支架(16)，緩速器線(xiàn)圈鐵芯(6)上繞制有緩速器線(xiàn)圈(4)，有4個(gè)緩速器支架(16)沿汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)的周向均勻設(shè)置，每個(gè)緩速器支架(16)上部分別穿過(guò)且固定連接一個(gè)緩速器線(xiàn)圈鐵芯(6)、底部連接一個(gè)緩速器支架支撐軸承(15)，緩速器支架支撐軸承(15)固定套于汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)；發(fā)電裝置(20)包括永磁體(12)、發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13)和發(fā)電裝置殼體(14)，發(fā)電裝置殼體(14)中緊固連接發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13)，永磁體(12)位于發(fā)電裝置殼體(14)中并固定套在汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)上；控制單元(7)包括有放大電路、變壓整流器和兩個(gè)繼電器，放大電路的輸出連接1號(hào)繼電器(K1)，2號(hào)繼電器(K2)分別連接1號(hào)繼電器(K1)和變壓整流器；發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13)電連接變壓整流器，2號(hào)繼電器(K2)分別電連接緩速器線(xiàn)圈(4)的輸入、輸出端以及緩速器的12V電壓輸出。
2.一種雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器的控制方法，其特征是包括以下三個(gè)步驟Α、汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)永磁體(12)旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13)內(nèi)形成旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13 )便產(chǎn)生三相交變電壓輸入至控制電路(7 )內(nèi)部的變壓整流器 中；B、制動(dòng)信號(hào)輸入至控制單元(7)的放大電路，信號(hào)經(jīng)放大電路放大后輸出至1號(hào)繼電 器(Κ1)，使1號(hào)繼電器(Kl)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；連接于控制單元(7)的蓄電池電流經(jīng)1號(hào)繼電 器(Kl)的常開(kāi)觸點(diǎn)輸入至2號(hào)繼電器(Κ2)，2號(hào)繼電器(Κ2)接通緩速器線(xiàn)圈(4)的輸出端 子的同時(shí)斷開(kāi)12V電壓輸出，緩速器線(xiàn)圈(4)通電后在轉(zhuǎn)子盤(pán)(3)上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩，阻 礙汽車(chē)傳動(dòng)軸(1)的旋轉(zhuǎn)，使汽車(chē)減速；C、當(dāng)制動(dòng)信號(hào)消失，2號(hào)繼電器(Κ2)斷電，緩速器線(xiàn)圈(4)無(wú)電流使電磁制動(dòng)力矩消 失，2號(hào)繼電器(Κ2)始終接通12V電壓輸出，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈(13)所發(fā)出的電全部用于 蓄電池充電及汽車(chē)電氣設(shè)備供電。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種雙轉(zhuǎn)子盤(pán)式自勵(lì)式緩速器及其控制方法，汽車(chē)傳動(dòng)軸上固定設(shè)置緩速器、發(fā)電裝置和分布在緩速器兩側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)；緩速器包括緩速器線(xiàn)圈、緩速器線(xiàn)圈鐵芯和緩速器支架，發(fā)電裝置包括永磁體、發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈和發(fā)電裝置殼體，控制單元包括有放大電路、變壓整流器和兩個(gè)繼電器，汽車(chē)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)永磁體旋轉(zhuǎn)，發(fā)電裝置定子線(xiàn)圈產(chǎn)生三相交變電壓輸入至變壓整流器；制動(dòng)信號(hào)輸入至放大電路，使1號(hào)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；蓄電池電流經(jīng)1號(hào)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)輸入至2號(hào)繼電器，2號(hào)繼電器接通緩速器線(xiàn)圈，在轉(zhuǎn)子盤(pán)上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩阻礙汽車(chē)傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)；具備發(fā)電和緩速功能，系統(tǒng)散熱性能良好，提高了制動(dòng)效率和底盤(pán)空間的利用率。
文檔編號(hào)B60L7/28GK101934738SQ20101051673
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者何仁, 楊效軍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)