JP5263792B2 - 電磁式リターダ - Google Patents
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Description
本発明は電磁式リターダ、特に、トラックやバスなどの大型車輌の補助制動装置である電磁式リターダに関するものである。
従来、渦電流を利用して制動トルクを得る電磁式リターダは特許文献１に示すように既知である。
図５〜図７は、特許文献１、特開２００８−１２５２１９号公報に示すような従来の電磁式リターダを示し、１はタイヤ、２はスタータ、５は電磁式リターダを示し、このリターダ５は、リターダ本体部分６と、作動信号７を処理する制御装置８と、この制御装置８からの駆動パルス９によって夫々開閉制御されるトランジスタＴ１〜Ｔ３より成る駆動装置１０から構成されている。
上記リターダ本体部分（電気回路）６は、固定子ヨーク１１と、この固定子ヨーク１１の外周に円周方向に互いに離間して配置した鉄心を有する１２個の電磁コイルＬ１〜Ｌ１２とより成る固定子１２と、この固定子１２を囲む、上記タイヤ１の回転に応じて回転するスチール回転体（ドラム）１３と、スチール回転体１３の外周に設けたフィン１４とより成る。上記各電磁コイルＬ１〜Ｌ１２はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相結線を形成する。
なお、奇数番号の電磁コイルＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９及びＬ１１に対し偶数番号の電磁コイルＬ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８、Ｌ１０及びＬ１２の極性は互に逆極性である。
この電磁式リターダでは、作動信号７をＯＮにすると、制御装置８から駆動パルス９が出力され、駆動装置１０のトランジスタＴ１〜Ｔ３がＯＮし、コンデンサＣと電磁コイルＬ１〜Ｌ１２の共振回路が形成される。
回転体１３の回転数が上記コンデンサと電磁コイルの共振周波数で計算された回転磁界より早くなると、回転体１３の残留磁気により発生した電磁コイルの電圧は、上記コンデンサと電磁コイルの共振回路の作用で特定周波数の三相交流電圧となる。この時、回転体１３には、三相交流電圧による回転磁界Ｎｓと回転体１３の回転数Ｎｄの差により、渦電流が流れる。回転体１３に発生する渦電流は電磁コイルの電圧を高めるため、回転体１３には更に大きな渦電流が流れる。この作用の繰り返しは、最終的にコイル電圧が上がっても磁界が増えない点で安定する。回転体内部の渦電流はジュール熱を発生し回転体に従来より大きな制動力が発生する。この制動エネルギーは、熱に変換され、上記回転体１３の外周に設けたフィン１４より大気に発散される。
商用車エンジンの主流を占めるディーゼルエンジンは、アイドリングや短時間の運転を繰り返すので、実開平６−６５０２４号に示される暖房用の補助ヒータやアイドリング自動停止装置等が付加的に装備されている。これらには大電力を必要とするので、商用電力の接続やオルタネータを増強しなければならず、重量、コストの増加が見込まれる。
図８は、スチール回転体が回転磁界の回転数以上で回転する時の電磁コイル電流と電磁コイル電圧の関係である。図８においてＡ点は、電磁コイル電圧が飽和した点であり、Ａ点から求めたインピーダンス線は、電磁コイル自身で発電エネルギーを消費し、外部出力不可能な電磁コイル電圧を示す。電磁コイル電圧がインピーダンス線より上側のとき外部出力が可能となる。従って、未飽和状態Ｂ点の電磁コイル電圧とインピーダンス線の差が出力可能なエネルギーとなる。コンデンサ容量をＣ、Ｂ点コイル電圧をＶB、Ｃ点コイル電圧をＶC、周期をＴ0 とすると出力可能電力は、Ｐout ＝Ｃ（ＶB 2−ＶC 2）／Ｔ0となる。
そこで、本発明者等は種々実験研究の結果図５〜図７に示す自己発電型リターダの発電能力は極めて高くオルタネータの３倍の電力を供給可能で、重量、コストは変わらず、上記のような付加設備に自己発電型リターダから交流高電圧や直流低電圧を供給することが可能であることを見出した。
また、上記自己発電型リターダは図３及び図８に示すように発電開始直後は発生電圧が低く出力可能なエネルギーが少なく供給し得ないことを見い出した。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
本発明の電磁式リターダは、鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、暖房用の補助ヒータ等の付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルはＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記各三相結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される三相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記スチール回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記三相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備の入力端子に加えるようにしたことを特徴とする。
上記電磁コイルの三相結線は三相星型または三相三角結線である。
また、本発明の電磁式リターダは、鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、暖房用の補助ヒータ等の付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルは二相Ｖ結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記二相Ｖ結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される二相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記二相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備の入力端子に加えるようにしたことを特徴とする。
上記直流電圧が減圧手段を介して上記入力端子に加えられることを特徴とする。
（１）本発明の電磁式リターダによれば下記のような効果が得られる。
暖房用の補助ヒータや、車両停止時エンジンを自動的に停止するアイドリングストップ制御装置のエンジン再始動電力供給用バッテリ等の付加設備に対し電力の供給が可能になる。
（２）アイドリングストップ制御装置のエンジン再始動電力供給用バッテリには、オルタネータによる充電が不要となるので、燃費が改善される。
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の電磁式リターダの第１の実施例を示し、図５〜図７に示す従来の電磁式リターダと同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の第１実施例においては、自己発電型電磁式リターダ５から発生した三相交流電圧または、二相交流電圧を制御装置８によって制御されるタイマー１５のオンオフ接点１６を介して付加設備、例えば暖房用の補助ヒータ１７の入力端子（図示せず）に加え、リターダ作動信号７の発生による電磁式リターダ５の発電開始後発生電圧が十分高く出力可能なエネルギが多くなる、例えば１秒後にタイマー１５のオンオフ接点１６がオンされるようにする。
本発明の電磁式リターダは上記のような構成であるから付加設備のための付加電源を不要となし得る。
図２は本発明の電磁式リターダの第２実施例を示し、図５〜図７に示す電磁式リターダと同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の第２実施例においては、付加設備として例えばアイドリングを自動停止後エンジン再始動せしめるために必要なアイドリングストップ電力供給用バッテリ２２を対象とする。
即ち、本発明の第２実施例においては自己発電型電磁式リターダ５から発生した三相交流電圧または、二相交流電圧を例えば全波整流器１８で全波整流し、デューティ制御器１９及びＣＰＵ２０を有する降圧チョッパー２１で降圧し、アイドリングストップ電力供給用バッテリ２２を充電せしめる。
また、バッテリ電圧が満充電電圧に達した場合には、降圧チョッパー２１でバッテリ充電電流Ｉｒを減少せしめ、アイドリングストップ電力供給用バッテリ２２の過充電による寿命低下を防止せしめる。
本発明の電磁式リターダの第２実施例によれば、上記アイドリングストップ電力供給用バッテリ２２を、エンジン２によって駆動されるオルタネータ４によって常時充電せしめる必要がない。
図４は本発明の自己発電型電磁式リターダの制動トルクと回転体１３の回転数の関係を示す線図であってアイドリングストップ電力供給用バッテリ等の付加設備にリターダの出力を給供しない場合の曲線ａと、給供した場合の曲線ｂを示し、両者間に大きな制動トルク低下は見られなかった。
なお、電磁コイルの数を１２極から例えば２４極に増加せしめれば自己発電型電磁式リターダ５からの三相交流電圧を増大することができる。
１ タイヤ
２ スタータ
４ オルタネータ
５ 電磁式リターダ
６ リターダ本体部分（電気回路）
７ 作動信号
８ 制御装置
９ 駆動パルス
１０ 駆動装置
１１ 固定子ヨーク
１２ 固定子
１３ スチール回転体
１４ フィン
１５ タイマー
１６ オンオフ接点
１７ 暖房用の補助ヒータ
１８ 全波整流器
１９ 制御器
２０ ＣＰＵ
２１ チョッパー
２２ バッテリ
２ スタータ
４ オルタネータ
５ 電磁式リターダ
６ リターダ本体部分（電気回路）
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１２ 固定子
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１７ 暖房用の補助ヒータ
１８ 全波整流器
１９ 制御器
２０ ＣＰＵ
２１ チョッパー
２２ バッテリ
Claims (5)
- 鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルはＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記各三相結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される三相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記スチール回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記三相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備の入力端子に加えるようにしたことを特徴とする電磁式リターダ。
- 上記電磁コイルの三相結線が三相星型結線にあることを特徴とする請求項１記載の電磁式リターダ。
- 上記電磁コイルの三相結線が三相三角結線であることを特徴とする請求項１記載の電磁式リターダ。
- 鉄心を有する円周方向に配置した複数個の電磁コイルと固定子ヨークとより成る固定子と、この固定子を囲む、タイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とにより構成されたリターダ本体部分と、作動信号により制御される上記リターダ本体部分の駆動装置と、付加設備に対する出力端子とより成り、上記電磁コイルは二相Ｖ結線とし、各電磁コイルはコンデンサと共に夫々共振回路を形成し、上記駆動装置には上記二相Ｖ結線に直列に接続された、上記作動信号により夫々開閉制御されるトランジスタを有し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルに上記スチール回転体の回転により誘起される二相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記回転体の回転数より小さくなるようにすると共に、上記二相交流電圧をタイマーを介して所定時間経過後上記付加設備に対する入力端子に加えるようにしたことを特徴とする電磁式リターダ。
- 上記付加設備が暖房用の補助ヒータであることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の電磁式リターダ。
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