CN106515465A - 一种直动式永磁涡流轮边缓速器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直动式永磁涡流轮边缓速器，包括转子盘、直线电机、永磁铁、轮边缓速器壳体；轮边缓速器壳体是定子，与车辆上的不动件相连，转子盘装在车轮边上的转轴上，与车轮一起旋转，轮边缓速器壳体与转子盘采用非接触式连接，中间留有空气间隙，直线电机设置在轮边缓速器壳体上，直线电机可以在轮边缓速器壳体的凹面上滑动；永磁铁与直线电机固定连接，直线电机移动带动永磁铁运动，实现对该直动式永磁涡流轮边缓速器进行控制。本发明制动性能稳定，能够满足安装空间和安装位置变化的情况，并且导磁率高，且漏磁较少，工作效果好。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动领域，特别涉及一种直动式永磁涡流轮边缓速器及其控制方法。
背景技术
制动系统的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车;在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速。任何制动系统都应有足够的制动效能，操纵轻便，工作可靠且热稳定性要好，制动时产生的噪声应尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的粉尘等物质。制动器是制动系统中至关重要的组成部分，一般制动器都是通过摩擦材料与运动元件之间的摩擦力矩来降低车速。
目前，各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类，摩擦制动过程实际上是将汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，导致制动器温度升高，影响制动性能。由于盘式制动器与鼓式制动器相比有抗热衰退性强、尺寸和质量较小及制动效能稳定等优点，所以盘式制动器在汽车上应用逐渐增多。然而无论是盘式制动器还是鼓式制动器都会产生噪声以及散发出粉尘之类的有害物质，尤其在长下坡或频繁制动工况下，摩擦制动器温度急剧上升，抗热衰退性急剧下降。近年来车辆轮边缓速器得到发展，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。轮边缓速器是一种非接触式制动器，是一种利用电磁原理产生制动力矩的缓速装置。改变了现有技术中轿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，可以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，而且缓速制动的制动力矩为连续变化力矩，制动性能稳定。
在专利US6286637B1中公开了一种轮边缓速器的结构，在一定程度上解决了摩擦制动器的一些问题，但是该轮边缓速器的结构采用一根圆形钢管作为磁轭进行导磁，结构形式单一，不能很好的满足安装空间和安装位置变化的情况，导磁率不高，且漏磁较多，不能达到很好的轮边缓速器的辅助制动效果。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，提供了一种直动式永磁涡流轮边缓速器及其控制方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直动式永磁涡流轮边缓速器，包括转子盘、直线电机、永磁铁、轮边缓速器壳体；轮边缓速器壳体是定子，与车辆上的不动件相连，所述的转子盘装在车轮边上的转轴上，与车轮一起旋转，轮边缓速器壳体与转子盘采用非接触式连接，中间留有空气间隙，直线电机设置在轮边缓速器壳体上，直线电机可以在轮边缓速器壳体的凹面上滑动；所述的永磁铁与直线电机固定连接，直线电机移动带动永磁铁运动，实现对该直动式永磁涡流轮边缓速器进行控制。
作为本发明的一种改进，所述的直线电机包括托板、线圈、导轨，其中，托板是可动部分，导轨是固定部分，托板的上表面与永磁铁固定连接，永磁铁可以随着托板一起运动，导轨与轮边缓速器壳体固定连接。
作为本发明的一种改进，在所述的导轨上设置有凹槽，在所述的凹槽部分绕有线圈，线圈中通有交流电流，产生直线运动的移动磁场，托板在磁场力的作用下与导轨作相对直线运动。
作为本发明的一种改进，所述的轮边缓速器壳体主要包括外层壳体、中间磁粉层、以及导磁片三部分。
作为本发明的一种改进，轮边缓速器壳体中外层壳体是一圈由磁屏蔽材料组成的壳体，由磁屏蔽材料构成。
作为本发明的一种改进，所述的磁屏蔽材料为铝或铜。
作为本发明的一种改进，轮边缓速器壳体可以为矩形也可以为梯形，还可以为不规则形状。
作为本发明的一种改进，轮边缓速器壳体的导磁片与外层壳体相连，导磁片材料可以为纯铁或合金之类的导磁材料。
作为本发明的一种改进，轮边缓速器壳体与转子盘之间的空气间隙为1-3mm。
本发明还公开了一种直动式永磁涡流轮边缓速器的控制方法，包括如下的步骤：（1）在进行减速或制动前，直线电机不工作，永磁铁的磁场不通过导磁材料，磁场不能与转子构成回路，缓速器不工作，不产生制动力；（2）当驾驶员接通缓速器的控制手柄或踩下制动踏板开关进行减速或制动时，电子控制单元接收到驾驶员的制动信号，根据内置的控制策略判断出轮边缓速器需要提供的制动力矩，直线电机迅速的将永磁铁移动到提供相应制力动矩的位置，实施制动；（3）制动结束时，电子控制单元控制直线电机将永磁铁移动到非制动状态时的位置。
有益效果：
本发明提供的直动式永磁涡流轮边缓速器，操纵轻便，工作可靠且热稳定性要好，制动时产生的噪声小，可以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，而且缓速制动的制动力矩为连续变化力矩，制动性能稳定，且本发明的直动式永磁涡流轮边缓速器能够满足安装空间和安装位置变化的情况，并且导磁率高，且漏磁较少，工作效果好。
附图说明
图1是直动式永磁涡流轮边缓速器的三维示意图；
图2是直线电机的结构图；
图3是轮边缓速器壳体的主剖视图；
图4是工作状态磁路图；
图5是工作前的位置关系图；
图6是工作时的位置关系图；
图7是控制方法示意图；
图中各部件为：
1—转子盘，2—直线电机，3—永磁铁，4—轮边缓速器壳体，5—托板，6—线圈，7—导轨，8—外层壳体，9—中间磁粉层，10—导磁片，11—空气间隙，12—制动踏板，13—电子控制单元。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示为本发明所涉及的直动式永磁涡流轮边缓速器的三维示意图，该直动式永磁涡流轮边缓速器主要包括转子盘1、直线电机2、永磁铁3、轮边缓速器壳体4。转子盘1装在车轮边上的转动轴上，与车轮一起旋转，轮边缓速器壳体4与转子盘1采用非接触式连接，中间留有空气间隙11，可为1~3mm。
直线电机2与轮边缓速器壳体4固定连接，直线电机2可以在轮边缓速器壳体4的凹面上滑动。永磁铁3与直线电机2固定连接，直线电机2滑动带动永磁铁3运动，可以实现对该直动式永磁涡流轮边缓速器进行控制，简单方便。
永磁铁3与轮边缓速器壳体4之间也留有一定的空气间隙11，是非接触的。当永磁铁3运动到合适的位置时，磁场在永磁铁3、轮边缓速器壳体4、转子盘1以及气隙11之间构成回路，产生制动力矩，达到制动效果。
图2为直线电机2的结构图，直线电机2由托板5、线圈6、导轨7组成。其中，托板5是可动部分，导轨7是固定部分。托板5的上表面与永磁铁3固定连接，永磁铁3可以随着托板5一起运动。导轨7与轮边缓速器壳体4固定连接，导轨上的凹槽部分绕有线圈6，线圈6中通有交流电流，产生直线运动的移动磁场，托板5在磁场力的作用下与导轨7作相对直线运动，通过对该直线运动的控制达到控制永磁铁3的作用。
图3为轮边缓速器壳体的主剖视图，该轮边缓速器壳体4包括外层壳体8、中间磁粉层9、以及导磁片10三部分，轮边缓速器壳体4是中空的，不是实体，在中空部分充满磁粉9，通过磁粉9导磁，可以具有很好的导磁效果，而且可以便于改变轮边缓速器壳体的形状，克服了安装空间和安装位置的限制。
在磁粉9的外围是外层壳体8，可以由磁屏蔽材料铝或铜构成，外层壳体8既可以很好的防止外磁场对内部的影响，也可以防止内部磁场泻漏。导磁片10与外层壳体8相连，导磁片10材料可以为纯铁或合金之类的导磁材料。轮边缓速器壳体4的可以有多种形状，可以为矩形也可以为梯形，还可以为不规则形状，具体根据空间和安装位置进行适当的改变。轮边缓速器壳体与车辆上的不动件固定连接，作为定子。
图4是工作状态磁路图，当驾驶员接通缓速器的控制手柄（或踩下制动踏板）开关进行减速或制动时，通过推动永久磁铁3进入工作位置，使得产生的磁场在轮边缓速器壳体4和转子盘1之间通过导磁片10、磁粉9、气隙11构成回路。随着转子盘1的旋转，切割磁感线，磁场将对转子盘1产生阻碍其旋转的力的作用，即制动力矩。
图5、图6是该直动式永磁涡流轮边缓速器的工作原理图，图5是工作前的位置关系图，图6是工作时的位置关系图。
在工作前，直线电机2不工作，由于外层壳体8的磁屏蔽作用，永磁铁3的磁场不能联通磁粉9，所以磁场不能与转子1构成回路，缓速器不工作，不产生制动力；当驾驶员接通缓速器的控制手柄（或踩下制动踏板）开关进行减速或制动时，通过控制直线电机2滑动，带动永磁铁3向前运动，运动到合适位置时停止，此时，永磁铁3的磁场通过导磁片10，在永磁铁3、气隙11、导磁片10、磁粉9、导磁片10、气隙11、转子1之间构成一个回路，缓速器开始工作，随着转子盘1的转动，产生制动力矩进行制动。
该直动式永磁涡流轮边缓速器可以通过控制直线电机2来控制永磁铁3的运动状态，对制度力矩的大小进行适当的改变，从而达到较好的制动效果。其具体控制方法是：在进行减速或制动前，直线电机2不工作，永磁铁3处于非工作状态，由于外层壳体8的磁屏蔽作用，永磁铁3的磁场不能联通磁粉9，磁场不能与转子1构成回路，缓速器不工作，不产生制动力；当驾驶员接通缓速器的控制手柄（或踩下制动踏板）开关进行减速或制动时，电子控制单元接收到驾驶员的制动信号，根据内置的控制策略判断出轮边缓速器需要提供的制动力矩，输入控制信号到直线电机2，直线电机2迅速的将永磁铁3移动到提供相应制力动矩的位置，实施制动；制动结束时，电子控制单元再控制直线电机1将永磁铁3移动到非制动状态时的位置。
本发明提供的直动式永磁涡流轮边缓速器，操纵轻便，工作可靠且热稳定性要好，制动时产生的噪声小，可以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，而且缓速制动的制动力矩为连续变化力矩，制动性能稳定，且本发明的直动式永磁涡流轮边缓速器能够满足安装空间和安装位置变化的情况，并且导磁率高，且漏磁较少，工作效果好。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述的是本发明的基体实施方式，应当指出，对本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干的改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：包括转子盘、直线电机、永磁铁、轮边缓速器壳体；轮边缓速器壳体是定子，与车辆上的不动件相连，所述的转子盘装在车轮边上的转轴上，与车轮一起旋转，轮边缓速器壳体与转子盘采用非接触式连接，中间留有空气间隙，直线电机设置在轮边缓速器壳体上，直线电机可以在轮边缓速器壳体的凹面上滑动；所述的永磁铁与直线电机固定连接，直线电机移动带动永磁铁运动，实现对该直动式永磁涡流轮边缓速器进行控制。
2.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：所述的直线电机包括托板、线圈、导轨，其中，托板是可动部分，导轨是固定部分，托板的上表面与永磁铁固定连接，永磁铁可以随着托板一起运动，导轨与轮边缓速器壳体固定连接。
3.根据权利要求2所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：在所述的导轨上设置有凹槽，在所述的凹槽部分绕有线圈，线圈中通有交流电流，产生直线运动的移动磁场，托板在磁场力的作用下与导轨作相对直线运动。
4.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：所述的轮边缓速器壳体主要包括外层壳体、中间磁粉层、以及导磁片三部分。
5.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：轮边缓速器壳体中外层壳体是一圈由磁屏蔽材料组成的壳体，由磁屏蔽材料构成。
6.根据权利要求5所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：所述的磁屏蔽材料为铝或铜。
7.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：轮边缓速器壳体可以为矩形也可以为梯形，还可以为不规则形状。
8.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：轮边缓速器壳体的导磁片与外层壳体相连，导磁片材料可以为纯铁或合金之类的导磁材料。
9.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器，其特征在于：轮边缓速器壳体与转子盘之间的空气间隙为1-3mm。
10.根据权利要求1所述的直动式永磁涡流轮边缓速器的控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：（1）在进行减速或制动前，直线电机不工作，永磁铁的磁场不通过导磁材料，磁场不能与转子构成回路，缓速器不工作，不产生制动力；（2）当驾驶员接通缓速器的控制手柄或踩下制动踏板开关进行减速或制动时，电子控制单元接收到驾驶员的制动信号，根据内置的控制策略判断出轮边缓速器需要提供的制动力矩，直线电机迅速的将永磁铁移动到提供相应制力动矩的位置，实施制动；（3）制动结束时，电子控制单元控制直线电机将永磁铁移动到非制动状态时的位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170322 |