CN204547806U - 一种发电式非接触轮边缓速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电式非接触轮边缓速器，包括与车轮半轴固定连接的缓速盘、通电时将缓速盘置于磁场中的电磁铁、电磁离合器、发电机，其中所述电磁离合器与缓速盘通过传动机构连接，所述发电机与电磁离合器的输出端连接，发电机的输出端与蓄电池相连，所述缓速盘置于磁场中能够切割磁感线。本实用新型的缓速器，不仅所需安装空间小，而且能将制动时动能一部分转换为电能循环利用。

Description

一种发电式非接触轮边缓速器

技术领域

本实用新型涉及辅助刹车装置领域，特别涉及一种发电式非接触轮边缓速器。

背景技术

目前，公知的缓速器构造是在传动轴上安装定子线圈，转子线圈固定在横梁上包围传动轴而成。当缓速器开启时，控制电路给定子的励磁线圈通电，产生磁场，转子随车辆传动轴高速旋转，切割磁力线，产生反向力矩，使车辆减速。但是，缓速器所需安装空间大，在中小型车上无法安装使用。缓速器开启时，缓速器将动能转换成热能使车辆减速，而这部分能量无法循环利用，降低了车辆的节能性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种发电式非接触轮边缓速器。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种发电式非接触轮边缓速器，包括与车轮半轴固定连接的缓速盘、通电时将缓速盘置于磁场中的电磁铁、电磁离合器、发电机，其中所述电磁离合器与缓速盘通过传动机构连接，所述发电机与电磁离合器的输出端连接，发电机的输出端与蓄电池相连，所述缓速盘置于磁场中能够切割磁感线。

所述的传动机构包含缓速盘上设置的第一凹槽、电磁离合器的转动轴上设置的第二凹槽，以及连接第一凹槽、第二凹槽的皮带。传动机构采用本技术方案的第一凹槽、第二凹槽、皮带，比采用齿轮传动更具优势。原因详见实施方式中的说明及实验数据。

所述的传动机构包含缓速盘上设置的输出齿轮、电磁离合器的转动轴上设置的输入齿轮，所述输出齿轮与输入齿轮啮合。

所述的缓速盘上开有均匀的圆孔。这样做的目的是使缓速盘在磁场中转动时能够切割磁感线。

所述的发电机采用MITSUMI RM1-4642直流发电机。蓄电池需要14V的输入电压才能实现输入，因此发电机的输出电压必须高于14V，发电机选用MITSUMIRM1-4642直流发电机能满足此要求，该直流发电机的最大输出电压为24V，最大输出电流为2400mA，最大功率为30W，最大工作转速为4500r/min。

所述的电磁离合器采用DZX5-5A型电磁离合器。

本实用新型的工作原理如下所示：

当汽车制动时，电磁铁和电磁离合器同时通电，电磁离合器闭合、电磁铁产生磁场，缓速盘切割磁感线产生反向力矩使车辆减速，发电机被制动盘经皮带带动开始转动发电。达到能量部分回收再次利用和缩小安装所需空间的目的。当汽车停止制动时，电磁铁和电磁离合器断电，电磁离合器分离、电磁铁不产生磁场，制动盘独立工作。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的缓速器工作时将一部分动能转换为电能储存起来，供车辆使用，使能量可以循环利用，提高能源利用率，同时所需安装空间小，结构简单。

为了验证发电装置的能量转化效果，对试验模型进行试验，并且对试验数据(电机的转速、发电机的输出电压和电流)整理数据后，如图2、图3所示。

从图2中可以看出，在电机转速达到2000r/min以上时，可以产生12V以上的电压，可以提供给汽车电气设备使用，同时也可以为蓄电池充电。汽车在正常行驶的过程中，车速60km/h，转速可以达到2000r/min或以上，由此可见，发电装置的能量效果达到可以回收利用的程度。

2、本实用新型的缓速器在传动路径中增加一个电磁离合器，可以控制动力的接入和分离，使缓速盘在汽车不制动时独立工作。

3、本实用新型的缓速器的缓速效果明显。

为了验证缓速装置在使用过程中的效果，对试验模型进行4次对照试验(试验的设计如表1所示)，并且对试验数据(从缓速盘1150r/min稳定转速到静止的时间)整理数据后，如表2所示。

表1控制变量法的试验设计

试验序号	缓速器电磁铁电源	发电装置
				1	不打开	不接入	不缓速不发电
2	打开	不接入	缓速不发电

3	不打开	接入	不缓速发电
				4	打开	接入	缓速发电

按照试验1、试验2、试验3、试验4的试验步骤分别进行10次试验，对比结果，如表2所示。

表2缓速装置的效果

从试验结果可以看出，安装有发电式非接触轮边缓速器对缓速盘的的整体缓速效有很大的影响。当缓速盘没有安装发电式非接触轮边缓速器时，从1150r/min到完全停止下来，平均需要56s，而在接入缓速装置或者发电装置的情况下，时间大大缩短，效果最为明显的情况是缓速装置和发电装置同时打开，平均所需时间仅为23.3s，效率提高了58.4％。由此可见，缓速装置的缓速效果十分明显。

附图说明

图1本实用新型所述的发电式非接触轮边缓速器的结构示意图；

图2为发电机的转速与发电机的输出电压的实验结果图；

图3为发电机的转速与发电机的输出电流的实验结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1，一种发电式非接触轮边缓速器，包括与车轮半轴固定连接的缓速盘5、通电时将缓速盘5置于磁场中的电磁铁6、电磁离合器1、发电机8，其中所述电磁离合器1与缓速盘5通过传动机构连接，所述发电机8与电磁离合器1的输出端连接，发电机8的输出端与蓄电池相连，所述缓速盘5置于磁场中能够切割磁感线；

所述的传动机构包含缓速盘5上设置的第一凹槽3、电磁离合器1的转动轴上设置的第二凹槽2，以及连接第一凹槽3、第二凹槽2的皮带4；

所述的缓速盘5上开有均匀的圆孔9；

所述的发电机采用MITSUMI RM1-4642直流发电机；

所述的电磁离合器采用DZX5-5A型电磁离合器。

为了使电磁铁在通电后能产生足够的磁通量，所以电磁铁的铁芯尺寸为：长80mm，宽20mm，高100mm，在无开口的一边绕导线。其中，导线直径为0.75mm，线圈匝数为550匝。

为了使缓速盘在磁场中切割磁感线，在直径为200mm的缓速盘上开24个直径为15mm的圆孔，圆孔与中心圆孔的中心距为85mm。

本实施方式中传动机构采用皮带传输，比采用齿轮传动更具优势，原因如下：

一、齿轮传动和皮带传动同样可以获得相同的效率

效率优良的齿轮传动效率可达98％-99％，优良的皮带传动设计在正常的条件下亦可达到99％的效率(参见HeinzPeeken教授发表于1991年12月《传动技术》上的研究报告)。可见，两者都可以获得相同的传动效果。

二、制造成本

两者的差异并不取决于传动方式的选择，而取决于制造商的设计与制造水平

二者都能获得相同的效果，只是获得效果所需要的成本不一样，齿轮需要经过复杂的计算和多次试验调试配合才可以获得优良的传动效果，而皮带传动则只需要设计好传动比安装正确即能获得需要的传动效果，故二者相比来说皮带传动所需的成本较低。

三、结构噪音

结构噪音对于缓速器，由于半轴与转子刚性连接，转子的振动会传递到半轴和电磁离合器，这不仅增加了半轴的磨损，同时增加缓速器噪音。

四、维护便利性

使用齿轮传动一旦齿轮发生磨损或其他问题导致需要更换的，需要将齿轮和缓速盘拆下分离更换，对于用户来说比较麻烦。而使用皮带传动只需将皮带更换即可，省时省力。

五、实验数据

为了对两种方法的效果进行验证，我们在样机上进行了试验。

试验一：

试验因素：

缓速器样机(包含电磁离合器、电磁铁、发电机、缓速盘、电动机等)缓速盘与电磁离合器间的连接使用齿轮连接。

试验步骤：

(1)将电机电源接通，让电机带动缓速盘转动到稳定状态(此时不打开电磁铁开关，电磁离合器未与缓速盘连接)，断开电机电源，同时用计时器开始计时。记录断开电源到缓速盘停下时所需的时间。重复步骤1五次。

(2)将发电机架到缓速盘上(电磁离合器通过齿轮组与缓速盘连接)，并将电机电源接通，让电机带动缓速盘转动到稳定状态(此时不打开电磁铁开关)，断开电机电源，同时用计时器开始计时。记录断开电源到缓速盘停下时所需的时间。重复步骤2五次。试验结果如表3所示。

表3

试验二：

试验因素：

缓速器样机(包含电磁离合器、电磁铁、发电机、缓速盘、电动机等)缓速盘与电磁离合器间的连接使用皮带连接。

试验步骤：

(1)将电机电源接通，让电机带动缓速盘转动到稳定状态(此时不打开电磁铁开关，电磁离合器未与缓速盘连接)，断开电机电源，同时用计时器开始计时。记录断开电源到缓速盘停下时所需的时间。

(2)电磁离合器通过皮带与缓速盘连接，并将电机电源接通，让电机带动缓速盘转动到稳定状态(此时不打开电磁铁开关)，断开电机电源，同时用计时器开始计时。记录断开电源到缓速盘停下时所需的时间。试验结果见表4所示。

试验一缓速盘通过齿轮连接带动电磁离合器后缓速盘停下时间比缓速盘不与电磁离合器连接、自由转动停下时间平均减少了55.6％。

试验二缓速盘通过皮带连接带动电磁离合器后缓速盘停下时间比缓速盘不与电磁离合器连接、自由转动停下时间平均减少了27.5％。

第二次试验缓速盘停下时间差比第一次少了28.1％，两次试验的差别只是使用齿轮连接和皮带连接，可以看到齿轮传动比皮带传动更耗费能量，在缓速器实际工作时缓速盘会与电磁离合器一端保持连接，这样采用齿轮两接缓速盘和电磁离合器将会比采用皮带连接消耗更多车辆动力，造成车辆动力损失。

诚然，上述试验设备及硬件均较为简陋，会造成试验结果相比于实际会有更多能量消耗出现的问题，一致试验结果不精确，但这恰能说明了皮带连接对制造要求更为低，更利于实际生产和安装使用。

结论：在我们设计的发电式非接触轮边缓速器中使用皮带连接较使用齿轮连接更为实际，更为方便。

通过对国内外缓速器结构的研究和分析，给出了发电式非接触轮边缓速器的仿真模型，并根据仿真模型按实际比例缩小制造出实体模型。通过对实体模型的试验得出：该可发电非接触轮边缓速器具有实用的缓速效果，加装缓速器较未加装前刹车时间缩短32.7秒，制动性能提高了58.4％，同时缓速器发电装置能在缓速器使用时输出3到18伏的有效电压进行能量回收。综上所述，汽车装有可发电式非接触轮边缓速器后，对于提高制动效率及在制动时能量回收具有一定的可行性。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：包括与车轮半轴固定连接的缓速盘、通电时将缓速盘置于磁场中的电磁铁、电磁离合器、发电机，其中所述电磁离合器与缓速盘通过传动机构连接，所述发电机与电磁离合器的输出端连接，发电机的输出端与蓄电池相连，所述缓速盘置于磁场中能够切割磁感线。

2.根据权利要求1所述的发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：所述的传动机构包含缓速盘上设置的第一凹槽、电磁离合器的转动轴上设置的第二凹槽，以及连接第一凹槽、第二凹槽的皮带。

3.根据权利要求1所述的发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：所述的传动机构包含缓速盘上设置的输出齿轮、电磁离合器的转动轴上设置的输入齿轮，所述输出齿轮与输入齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：所述的缓速盘上开有均匀的圆孔。

5.根据权利要求1所述的发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：所述的发电机采用MITSUMI RM1-4642直流发电机。

6.根据权利要求1所述的发电式非接触轮边缓速器，其特征在于：所述的电磁离合器采用DZX5-5A型电磁离合器。