CN104578687A - 一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器及其控制方法，包括铁芯，间隙调整线圈，封囊，定子支架，直线轴承，励磁线圈。所述支架上安装有直线轴承，直线轴承的外圈有励磁线圈，直线轴承内配合安装有铁芯，左右铁芯分别于封囊的左右端面固定连接，间隙调整线圈与封囊固定。所述电涡流缓速器通过控制间隙调整线圈电流的大小，改变封囊中磁流变液的粘度，进而控制铁芯距离转子盘的间隙。本发明涉及的电涡流缓速克服了传统结构气隙设计值较大的缺点，能够显著减小气隙的设计值；在转子盘温度升高，内侧面受热膨胀时，可估算转子盘内侧面的膨胀量，自动调整电涡流缓速器的气隙；在保证制动安全性的前提下，提高电涡流缓速器在高温下的制动性能。

Description

一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车辅助制动领域，具体涉及一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器及其控制方法。

背景技术

近年来车辆电涡流缓速器得到应用和发展，它能够有效地弥补现有制动器系统在技术性能上的不足，提高了汽车行驶的安全性。电涡流缓速器是一种非接触式制动器，它是利用电磁原理产生制动力矩的缓速装置。改变了现有技术中汽车因通过机械制动系统的频繁刹车、而缩短制动系统的使用寿命以及引起摩擦制动器的温升而降低制动器的制动性能，可以减少制动器的动作次数，能够有效地解决噪声和粉尘问题，同时还可降低摩擦制动器的温升，提高了制动系统的性能和行车的安全性。

普通的电涡流缓速器的存在的主要问题是为了提供足够的制动力矩，在现有尺寸和气隙的约束下，只能提高励磁线圈的电流；这样造成普通电涡流缓速器的耗电量较大，对安装有电涡流缓速器的商用汽车的电气系统冲击较大。而在现有尺寸不变的情况下，为了提高电涡流缓速器的制动力矩，主要的方法就是减小电涡流缓速器的气隙。而普通的电涡流缓速器的气隙不能任意减小的原因，主要是因为电涡流缓速器的转子盘吸收大量的制动能量后会受热膨胀，如果电涡流缓速器的气隙过小就有可能使电涡流缓速器的磁轭与转子盘刮擦，会严重损坏电涡流缓速器，这是必须避免的。

发明内容

本发明的目的是解决传统电涡流缓速器气隙的设计值较大而导致其在工作时耗电量大的问题。

本发明涉及的自动调节气隙的电涡流缓速能够显著减小电涡流缓速器的气隙的设计值；在转子盘温度升高使转子盘内侧面受热膨胀时，能够估算转子盘内侧面的膨胀量，自动调整电涡流缓速器的气隙。

本发明的电涡流缓速器采用的技术方案是：包括左铁芯，间隙调整线圈，封囊，右铁芯，右定子支架，直线轴承，左定子支架，励磁线圈。

所述左定子支架上沿周向固定安装有6-8个直线轴承，所述直线轴承内配合安装有左铁芯；

所述右定子支架上沿周向固定安装有6-8个直线轴承，所述直线轴承内配合安装有右铁芯；

所述左铁芯与封囊的左端面固定连接，右铁芯与封囊的右端面固定连接，且左铁芯和右铁芯能够沿着封囊的轴向运动；

所述封囊的中间部位套有间隙调整线圈，且固定在所述封囊上；

所述左定子支架和右定子支架上的直线轴承的外圈均设置有励磁线圈；

所述左定子支架和右定子支架分别设置于左转子盘和右转子盘内侧，左转子盘和右转子盘，连接法兰，三者固定连接。

所述间隙调整线圈的左端与左定子支架上直线轴承的外圈紧密接触，所述间隙调整线圈的右端与右定子支架上直线轴承的外圈紧密接触。

所述封囊为圆柱形橡胶套，内部充满磁流变液。

所述左定子支架上的左铁芯的端面与左转子盘内表面的距离为0.5mm～1mm；所述右定子支架上的右铁芯端面与右转子盘内表面的距离为0.5mm～1mm。

所述左铁芯和右铁芯均为精加工的光轴，材料为工业纯铁。

本发明的电涡流缓速器采用的控制方法是：

驾驶员踩下电子制动踏板，电子控制单元根据驾驶员需求的制动强度，计算出电涡流缓速器输出的制动力矩大小。电子控制单元首先给电涡流缓速器的间隙调整线圈输入电流，然后给励磁线圈通入电流，电涡流缓速器开始制动。

励磁线圈中通入电流，左铁芯和右铁芯磁化被磁化，左铁芯的右端面与右铁芯的左端面极性相反，根据磁极异性相吸原理，左铁芯和右铁芯都对封囊产生压力。由于间隙调整线圈通入电流，封囊中的磁流变液的磁场强度是间隙调整线圈和励磁线圈的磁场强度的总和，而磁流变液的粘度随着磁场强度变大而变大；液体的粘度越大，在相同压力下的变形越小。给间隙调整线圈通入电流的大小能够控制左铁芯和右铁芯的位移量。

当电涡流缓速器开始工作后，电子控制单元计算出电涡流缓速器吸收汽车制动能量的大小，减去电涡流缓速器在此期间散发的热量，即电涡流缓速器的左转子盘和右转子盘吸收热量值；由此得到左转子盘和右转子盘的膨胀量。电子控制单元减小输入到间隙调整线圈的电流大小，使封囊内磁流变液的粘度减小，由于磁极之间的吸力作用，使左铁芯向右移动，右磁芯向左移动；这样就增大了磁芯到转子盘之间的距离，使电涡流缓速器的气隙保持在一个安全高效的范围内。

本发明的有益效果是：

(1)克服了传统结构的电涡流缓速器气隙设计值较大的缺点，能够显著减小电涡流缓速器的气隙的设计值。进而使得在设计电涡流缓速器时，在相同体积使得设计的制动力矩更大，或者需求相同制动力矩下，使得设计的体积更小；

(2)在转子盘温度升高使转子盘内侧面受热膨胀时，能够估算转子盘内侧面的膨胀量，自动调整电涡流缓速器的气隙。这也保证了电涡流缓速器一直处于极小的气隙下，提高了电涡流缓速器在高温下的制动性能。同时，保证了电涡流缓速器制动时的安全性。

附图说明

图1电涡流缓速器左定子支架装配图；

图2电涡流缓速器右定子支架装配图；

图3电涡流缓速器励磁绕组装配图；

图4电涡流缓速器总装配图；

图5电涡流缓速器在汽车上的安装示意图。

附图标记说明如下：1—左铁芯，2—间隙调整线圈，3—封囊，4—右铁芯，5—右定子支架，6—直线轴承，7-螺栓，8—左定子支架，9—励磁线圈，10—左转子盘，11—右转子盘，12—连接法兰，13—螺栓，14—电源线，15—变速箱，16—电涡流缓速器，17—传动轴，18—电子控制单元，19—蓄电池，20—车桥，21—信号线，22—电子制动踏板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，有8个直线轴承6周向安装在左定子支架8上，直线轴承6通过螺栓7固定在左定子支架8上。

如图2所示，有8个直线轴承6周向安装在右定子支架5上，直线轴承6通过螺栓7固定在右定子支架5上。

如图3所示，直线轴承6通过螺栓7固定在左定子支架8上，励磁线圈9套在直线轴承6的外圈上。左铁芯1套在直线轴承6内，与安装在左定子支架8上的直线轴承6的保持架配合安装；右铁芯4套在直线轴承6内，与安装在右定子支架5上的直线轴承6相配合。

图3，左铁芯1与封囊3的左端面固定连接，右铁芯4与封囊3的右端面固定连接；间隙调整线圈2套在封囊3的中间部位，且固定在封囊3上。间隙调整线圈2的左端抵着安装在左定子支架8直线轴承6的外圈，同样，间隙调整线圈2的右端抵着安装在右定子支架5直线轴承6的外圈。

封囊3是圆柱形橡胶套，在其内部充满磁流变液；左铁芯1和右铁芯4均为精加工的光轴，材料为工业纯铁。因为封囊为橡胶材料制成，所以左铁芯1和右铁芯4可以沿着封囊3的轴向运动。

安装时，首先将直线轴承6通过螺栓7固定在左定子支架8上，将直线轴承6通过螺栓7固定在右定子支架5上；将左铁芯1与左定子支架8上的直线轴承6配合安装，并将封囊3的左端面与左铁芯1固定；其次将励磁线圈9套在左定子支架8上的直线轴承6的外圈上；最后将右铁芯4与右定子支架5上的直线轴承6配合安装，将右铁芯4固定在封囊3的右端面。

如图4所示，左转子盘10和右转子盘11的中间放置连接法兰12，三个部件通过螺栓13固定连接。

左定子支架8、右定子支架5安装在左转子盘10和右转子盘11中间。左定子支架8上的左铁芯1的端面与左转子盘10内表面的距离大约为0.5mm，即气隙约为0.5mm；右定子支架5上的右铁芯4端面与右转子盘11内表面1的距离大约为0.5mm。左定子支架8与汽车固定在一起。

如图5所示，电涡流缓速器16安装在变速器15之后，电涡流缓速器16通过传动轴17与车桥20相连。电涡流缓速器16的左转子盘10与变速器15的输出端连接，电涡流缓速器的右转子盘11与传动轴17的输入端连接。

电子控制单元18通过电源线14与电涡流缓速器16的励磁线圈12连接，电子控制单元18通过电源线14与蓄电池19连接。电子控制单元18通过信号线21与电子制动踏板22连接。

下面结合附图来具体描述本发明的可以自动调节气隙的电涡流缓速器的控制方法。

联合图3和图5，驾驶员踩下电子制动踏板22，电子控制单元18根据驾驶员需求的制动强度，计算出电涡流缓速器16输出的制动力矩大小。电子控制单元18首先给电涡流缓速器16的间隙调整线圈2输入电流，然后给励磁线圈9通入电流，电涡流缓速器16开始制动。

励磁线圈9中通入电流，使左铁芯1和右铁芯4磁化，左铁芯1的右端面与右铁芯4的左端面极性相反，根据磁极异性相吸原理，左铁芯1和右铁芯4都对封囊3产生压力。由于间隙调整线圈2通入电流，封囊3中的磁流变液的磁场强度是间隙调整线圈2和励磁线圈9的磁场强度的总和，而磁流变液的粘度随着磁场强度变大而变大；液体的粘度越大，在相同压力下的变形越小。给间隙调整线圈2通入电流通入电流的大小能够控制左铁芯1和右铁芯4的位移量。

当电涡流缓速器16开始工作后，电子控制单元18计算出电涡流缓速器16吸收汽车制动能量的大小，减去电涡流缓速器16在此期间散发的热量，即电涡流缓速器16的左转子盘10和右转子盘11吸收热量值；由此得到左转子盘10和右转子盘11的膨胀量。电子控制单元18减小输入到间隙调整线圈2的电流大小，使封囊3内磁流变液的粘度减小，由于磁极之间的吸力作用，使左铁芯1向右移动，右磁芯4向左移动；这样就增大了磁芯到转子盘之间的距离，使电涡流缓速器16的气隙保持在一个安全高效的范围内。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器，其特征在于：包括左铁芯(1)，间隙调整线圈(2)，封囊(3)，右铁芯(4)，右定子支架(5)，直线轴承(6)，左定子支架(8)，励磁线圈(9)；

所述左定子支架(8)上沿周向固定安装有6-8个直线轴承(6)，所述直线轴承(6)内配合安装有左铁芯(1)；

所述右定子支架(5)上沿周向固定安装有6-8个直线轴承(6)，所述直线轴承(6)内配合安装有右铁芯(4)；

所述左铁芯(1)与封囊(3)的左端面固定连接，右铁芯(4)与封囊(3)的右端面固定连接，且左铁芯(1)和右铁芯(4)能够沿着封囊(3)的轴向运动；

所述封囊(3)的中间部位套有间隙调整线圈(2)，且固定在所述封囊(3)上；

所述左定子支架(8)和右定子支架(5)上的直线轴承(6)的外圈均设置有励磁线圈(9)；

所述左定子支架(8)和右定子支架(5)分别设置于左转子盘(10)和右转子盘(11)内侧，左转子盘(10)和右转子盘(11)，连接法兰(12)，三者固定连接。

2.如权利要求1所述的电涡流缓速器，其特征在于：所述间隙调整线圈(2)的左端与左定子支架(8)上直线轴承(6)的外圈紧密接触，所述间隙调整线圈(2)的右端与右定子支架(5)上直线轴承(6)的外圈紧密接触。

3.如权利要求1所述的电涡流缓速器，其特征在于：所述封囊(3)为圆柱形橡胶套，内部充满磁流变液。

4.如权利要求1所述的电涡流缓速器，其特征在于：所述左定子支架(8)上的左铁芯(1)的端面与左转子盘(10)内表面的距离为0.5mm～1mm；所述右定子支架(5)上的右铁芯(4)端面与右转子盘(11)内表面的距离为0.5mm～1mm。

5.如权利要求1所述的电涡流缓速器，其特征在于：所述左铁芯(1)和右铁芯(4)均为精加工的光轴，材料为工业纯铁。

6.一种可以自动调节气隙的电涡流缓速器的控制方法，其特征在于：驾驶员踩下电子制动踏板(22)，电子控制单元(18)根据驾驶员需求的制动强度，计算出电涡流缓速器(16)输出的制动力矩大小；电子控制单元(18)首先给电涡流缓速器(16)的间隙调整线圈(2)输入电流，然后给励磁线圈(9)通入电流，电涡流缓速器(16)开始制动；

励磁线圈(9)中通入电流，左铁芯(1)和右铁芯(4)被磁化，进而都对封囊(3)产生压力；间隙调整线圈(2)通入电流的大小能够控制左铁芯(1)和右铁芯(4)的位移量；当电涡流缓速器(16)开始工作后，电子控制单元(18)计算出电涡流缓速器(16)吸收汽车制动能量的大小，减去电涡流缓速器(16)工作时间内散发的热量，即电涡流缓速器(16)的左转子盘(10)和右转子盘(11)吸收热量值；由此得到左转子盘(10)和右转子盘(11)的膨胀量；电子控制单元(18)减小输入到间隙调整线圈(2)的电流大小，使封囊(3)内磁流变液的粘度减小，由于磁极之间的吸力作用，使左铁芯(1)向右移动，右磁芯(4)向左移动；这样就增大了磁芯到转子盘之间的距离，使电涡流缓速器(16)的气隙保持在一个安全高效的范围内。