CN101934738B - 一种双转子盘式自励式缓速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双转子盘式自励式缓速器及其控制方法，汽车传动轴上固定设置缓速器、发电装置和分布在缓速器两侧的两个转子盘；缓速器包括缓速器线圈、缓速器线圈铁芯和缓速器支架，发电装置包括永磁体、发电装置定子线圈和发电装置壳体，控制单元包括有放大电路、变压整流器和两个继电器，汽车传动轴旋转带动永磁体旋转，发电装置定子线圈产生三相交变电压输入至变压整流器；制动信号输入至放大电路，使1号继电器常开触点闭合；蓄电池电流经1号继电器的常开触点输入至2号继电器，2号继电器接通缓速器线圈，在转子盘上产生电磁制动力矩阻碍汽车传动轴的旋转；具备发电和缓速功能，系统散热性能良好，提高了制动效率和底盘空间的利用率。

Description

一种双转子盘式自励式缓速器及其控制方法

技术领域

本发明涉及用于汽车的电涡流缓速器，尤其涉及其中的双转子盘式自励式缓速器。

背景技术

电涡流缓速器以其结构简单、生产制造成本低、响应时间短、制动力矩容易实现智能控制、故障率低、维修方便等优点，在我国汽车缓速器行业中占有的比重最大。电涡流缓速器的使用提高了汽车的制动稳定性、行驶安全和乘坐舒适性。目前，常用的电涡流缓速器有：1、鼠笼式自励式缓速器，其发电装置是鼠笼式发电机；2、转筒式自励式缓速器，在电涡流缓速器基础上内嵌集成或并列集成独立发电装置；3、具有独立电源的缓速器，其发电装置的主轴和汽车传动轴之间利用皮带或齿轮联接。但安装这些电涡流缓速器对车辆带来的负面影响也很明显，一方面，电涡流缓速器工作时需要消耗大量的电能（最高档工作时总励磁电流一般在100A以上），带来了附加能耗。另一方面，电涡流缓速器工作时所需的巨大电流对其它车载电气设备带来冲击。客车配置电涡流缓速器后，发电机、蓄电池的负荷被加大，车辆电源电路必须做出相应调整；在电源设备功率配置或电路设计连接不当情况下，客车电系电压在电涡流缓速器工作时会产生大幅下降，致使前照灯灯光显著变暗，影视系统产生瞬时黑屏、杂乱干扰条纹，扬声器中伴有啸噪等现象；采用大功率半导体器件进行无触点控制的电涡流缓速器，其工作电流为PWM脉冲电流，加重了客车电系中瞬变电压的影响，工作电流中所含的幅值较高的高频谐波使车载电子设备处于更恶劣的电磁干扰环境，降低了车载电子设备的电磁兼容性。再者，现有的缓速装置散热效果不理想，发电装置受缓速装置温度的影响较大，降低了发电装置的发电性能及缓速装置的制动性能。

发明内容

本发明的目的是为克服上述常用电涡流缓速器带来的附加能耗及其对其它车载电气设备带来的负面影响的不足，提供一种直接将缓速器安装在汽车传动轴上，有效降低其故障率的双转子盘式自励式缓速器。本发明的另一目的是提供该双转子盘式自励式缓速器的控制方法，通过控制电路的切换，实现同时发电和缓速功能 

本发明双转子盘式自励式缓速器采用的技术方案是：具有汽车传动轴、缓速器、发电装置和控制单元，汽车传动轴上固定设置有缓速器、发电装置和分布在缓速器两侧的两个转子盘；缓速器包括缓速器线圈、缓速器线圈铁芯和缓速器支架，缓速器线圈铁芯上绕制有缓速器线圈，有4个缓速器支架沿汽车传动轴的周向均匀设置，每个缓速器支架上部分别穿过且固定连接一个缓速器线圈铁芯、底部连接一个缓速器支架支撑轴承，缓速器支架支撑轴承固定套于汽车传动轴；发电装置包括永磁体、发电装置定子线圈和发电装置壳体，发电装置壳体中紧固连接发电装置定子线圈，永磁体位于发电装置壳体中并固定套在汽车传动轴上；控制单元包括有放大电路、变压整流器和两个继电器，放大电路的输出连接1号继电器，2号继电器分别连接1号继电器和变压整流器；发电装置定子线圈电连接变压整流器，2号继电器分别电连接缓速器线圈的输入、输出端以及缓速器的12V电压输出。

本发明双转子盘式自励式缓速器的控制方法包括以下三个步骤：A、汽车传动轴旋转带动永磁体旋转，在发电装置定子线圈内形成旋转磁场，发电装置定子线圈便产生三相交变电压输入至控制单元内部的变压整流器中；B、制动信号输入至控制单元的放大电路，信号经放大电路放大后输出至1号继电器，使1号继电器常开触点闭合；连接于控制电路的蓄电池电流经1号继电器的常开触点输入至2号继电器，2号继电器接通缓速器线圈的输出端子的同时断开12V电压输出，缓速器线圈通电后在转子盘上产生电磁制动力矩，阻碍汽车传动轴的旋转，使汽车减速；C、当制动信号消失，2号继电器断电，缓速器线圈无电流使电磁制动力矩消失，2号继电器始终接通12V电压输出，发电装置定子线圈所发出的电全部用于蓄电池充电及汽车电气设备供电。

本发明的有益效果是：

1、自励式缓速器发电装置为外置结构，使系统散热性能良好，有效地降低其故障率，并便于进行维护保养；将缓速器、转子盘、自励式缓速器发电装置布置在汽车传动轴上，有效地提高底盘空间的利用率并便于维护保养，具备发电和缓速功能，系统结构简单，布局合理，且散热性能良好。

2、将现代发电技术应用于汽车电涡流缓速器，制动过程中发电装置将汽车行驶的惯性能量转化为电能，将自发电能转化为直流电流，由缓速装置本身提供励磁电流，减轻了发电机、蓄电池的负荷，提高了制动效率；非缓速状态时，向蓄电池充电及向汽车用电设备供电，能够满足大功率汽车用电设备的需求，避免产生附加能耗及影响其它车载电气设备。

3、控制电路根据制动信号即可进行发电、缓速两种状态切换。电路结构简单，实用性强，双转子盘式自励式缓速器线圈通过自励方式获得通电电流，在减轻汽车电源系供电负荷的同时，还确保了制动的可靠性；而汽车正常运行时，装置向外提供的电能，又有效地解决了汽车电源系输出电不能满足大功率用电设备用电的问题。同时，本发明若运用于电动汽车上，利用其持续发电的功能，还可有效地提高电动汽车的续航能力，延长其行驶里程。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1中A-A向剖面图；

图3是图1中永磁体12与汽车传动轴1的结构安装示意图；

图4是本发明的控制电路图；

1.汽车传动轴；2.离心风道；3.转子盘；4.缓速器线圈；5.缓速器支架壳体；6.缓速器线圈铁芯；7.控制单元；8.止推垫圈；9.发电装置壳体支撑轴承；10.阶梯轴；11.发电装置壳体支撑轴承止推块；12.永磁体；13.发电装置定子线圈；14.发电装置壳体；15.缓速器支架支撑轴承；16.缓速器支架；17.缓速器；18.键；19.转子盘止推垫圈；20.发电装置。

具体实施方式

如图1-2，本发明包括汽车传动轴1、缓速器17和发电装置20，将缓速器17固定安装在汽车传动轴1上，汽车传动轴1为阶梯轴，汽车传动轴1上还固定安装发电装置20和两个转子盘3，两个转子盘3分别布置在缓速器17的两侧，这种双转子盘形式可增大制动力矩。转子盘3内加工有离心风道2，以便于散热。转子盘3通过键18与汽车传动轴1连接，当汽车传动轴1转动时，通过键18带动转子盘3旋转。在汽车传动轴1上固定多个转子盘止推垫圈19，这多个转子盘止推垫圈19分别位于汽车传动轴1阶梯轴台阶面与转子盘3端面之间、转子盘3端面与缓速器17端面之间、以及转子盘3端面与发电装置20端之间，用以固定和限制缓速器17、转子盘3及发电装置20在汽车传动轴1上的轴向位置。

缓速器17包括缓速器线圈4、缓速器支架壳体5、缓速器线圈铁芯6、缓速器支架16和缓速器支架支撑轴承15；缓速器线圈4绕制在缓速器线圈铁芯6上，两者一起固定安装在缓速器支架壳体5上。沿汽车传动轴1的周向均匀设置4个缓速器支架16，每个缓速器支架16上部都分别穿过且固定连接一个缓速器线圈铁芯6，每个缓速器支架16的底部连接一个缓速器支架支撑轴承15，缓速器支架支撑轴承15固定套于汽车传动轴1，使缓速器支架16通过缓速器支架支撑轴承15固定支撑在汽车传动轴1上。

如图1、3，发电装置20包括发电装置壳体支撑轴承9、发电装置壳体支撑轴承止推块11、永磁体12、发电装置定子线圈13和发电装置壳体14，发电装置壳体14通过发电装置壳体支撑轴承9固定支撑在传动轴1上。发电装置定子线圈13紧固连接在发电装置壳体14中，永磁体12位于发电装置壳体14中并固定套在汽车传动轴1上，永磁体12与汽车传动轴1上的阶梯轴10过渡配合，通过阶梯轴10限制其轴向位置，并且当汽车传动轴1旋转时，带动永磁体12旋转。在发电装置壳体支撑轴承9与阶梯轴10之间安装发电装置壳体支撑轴承止推块11，在发电装置壳体14外侧的汽车传动轴1上安装止推垫圈8，通过止推垫圈8及发电装置壳体支撑轴承止推块11防止发电装置壳体支撑轴承9出现轴向运动。

如图4，缓速器的制动信号的输入连接控制单元7，控制单元7分别电连接缓速器线圈4、发电装置定子线圈13和缓速器的蓄电池。控制单元7包括有放大电路、变压整流器和两个继电器，其中，放大电路的输出电连接1号继电器K1，2号继电器K2分别电连接1号继电器K1和变压整流器。发电装置定子线圈13电连接变压整流器，2号继电器K2分别电连接缓速器线圈4的输入、输出端以及缓速器的12V电压输出。

汽车传动轴1旋转，带动永磁体12旋转，从而在自励式缓速器发电装置定子线圈13内形成旋转磁场，在交变磁场作用下，自励式缓速器发电装置定子线圈13产生三相交变电压，并由三根导线输入至控制单元7内部的变压整流器当中，变压整流器经过变压、整流后将同时输出42V及12V电。

在驾驶员踩下刹车踏板后，制动信号通过控制单元7的端子输入至控制单元7的放大电路中，信号经放大电路放大后输出至1号继电器K1，使1号继电器K1常开触点闭合。缓速器的蓄电池电流经1号继电器K1的常开触点输入至2号继电器K2，2号继电器K2接通缓速器线圈4的输出端子的同时断开外部12V电压输出，此时，发电装置定子线圈13所发出的电全用于给缓速器线圈4通电，电流方向为：发电装置定子线圈13→变压整流器→2号继电器K2→缓速器线圈4。缓速器线圈4通电后，在两侧的转子盘3上产生电磁制动力矩，阻碍汽车传动轴1的旋转，从而使汽车减速。当制动信号消失后，2号继电器K2断电，缓速器线圈4无电流流经，电磁制动力矩消失，同时，2号继电器K2始终接通12V电压输出，发电装置定子线圈13所发出的电将全部用于蓄电池充电及汽车电气设备供电。因此，本发明具备发电及向自身缓速器线圈提供制动过程所需励磁电流的功能，通过控制电路的切换，实现发电和缓速功能。在不消耗汽车电源系统能量的情况下，确保了缓速器的可靠制动及汽车电气设备制动过程的正常工作。

Claims (2)

1.一种双转子盘式自励式缓速器，具有汽车传动轴(1)、缓速器(17)、发电装置(20)和控制单元(7)，其特征是：汽车传动轴(1)上固定设置有缓速器(17)、发电装置(20)和分布在缓速器(17)两侧的两个转子盘(3)；缓速器(17)包括缓速器线圈(4)、缓速器线圈铁芯(6)和缓速器支架(16)，缓速器线圈铁芯(6)上绕制有缓速器线圈(4)，有4个所述缓速器支架(16)沿汽车传动轴(1)的周向均匀设置，每个所述缓速器支架(16)上部分别穿过且固定连接一个所述缓速器线圈铁芯(6)、底部连接一个缓速器支架支撑轴承(15)，缓速器支架支撑轴承(15)固定套于汽车传动轴(1)；发电装置(20)包括永磁体(12)、发电装置定子线圈(13)和发电装置壳体(14)，发电装置壳体(14)中紧固连接发电装置定子线圈(13)，永磁体(12)位于发电装置壳体(14)中并固定套在汽车传动轴(1)上；控制单元(7)包括有放大电路、变压整流器和1号、2号两个继电器，放大电路的输出连接1号继电器(K1)，2号继电器(K2)分别连接1号继电器(K1)和变压整流器；发电装置定子线圈(13)电连接变压整流器，2号继电器(K2)分别电连接缓速器线圈(4)的输入、输出端以及缓速器的12V电压输出。

2.一种如权利要求1所述的双转子盘式自励式缓速器的控制方法，其特征是包括以下三个步骤：

A、汽车传动轴(1)旋转带动永磁体(12)旋转，在发电装置定子线圈(13)内形成旋转磁场，发电装置定子线圈(13)便产生三相交变电压输入至控制电路(7)内部的变压整流器中；

B、制动信号输入至控制单元(7)的放大电路，信号经放大电路放大后输出至1号继电器(K1)，使1号继电器(K1)常开触点闭合；连接于控制单元(7)的蓄电池电流经1号继电器(K1)的常开触点输入至2号继电器(K2)，2号继电器(K2)接通缓速器线圈(4)的输出端子的同时断开12V电压输出，缓速器线圈(4)通电后在转子盘(3)上产生电磁制动力矩，阻碍汽车传动轴(1)的旋转，使汽车减速；

C、当制动信号消失，2号继电器(K2)断电，缓速器线圈(4)无电流使电磁制动力矩消失，2号继电器(K2)始终接通12V电压输出，发电装置定子线圈(13)所发出的电全部用于蓄电池充电及汽车电气设备供电。

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