JPWO2015140979A1 - 自己チャージ型電磁式リターダ - Google Patents

自己チャージ型電磁式リターダ Download PDF

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Abstract

固定子ヨーク（９）、電磁コイル（Ｌ１〜Ｌ１２）、スチール回転体（１０）から成るリターダ本体部分と、制御装置（５）と、トランジスタ（ＴＩ〜Ｔ３）を有する高速回転領域用駆動装置（７）とを有し、各相の電磁コイルが夫々コンデンサ（Ｃ１〜Ｃ１２）と共に共振回路を形成し、各トランジスタが夫々電磁コイルの多相結線に直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及び自己発電型電磁式リターダによって充電される充電蓄電部（１３）と、逆流防止用ダイオード（Ｄ１）と、低速回転領域用のトランジスタ（Ｔ４〜Ｔ６）を有する低速回転領域用駆動装置（１６）とを有し、低速回転領域用の各トランジスタが夫々多相結線の夫々に充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダ、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能する自己チャージ型電磁式リターダ。

Description

本発明は自己チャージ型電磁式リターダ、特に、高速回転領域では自己発電型電磁式リターダとして機能し、発生した余剰電力を蓄電し、発電電力の不足する低速回転領域で放電して低速回転領域での制動トルクの低下を防ぐようにした自己チャージ型電磁式リターダに関するものである。
従来の自己発電型リターダは、制動エネルギーから回収した電力で、電磁コイルを励磁することにより、電源を不要ならしめている。
図６〜図８は、従来の自己発電型電磁式リターダを示し、図６において１は車輌のタイヤ、２はエンジン、３は電磁式リターダ本体部分、４は作動信号、５は作動信号４を処理する制御装置、６はこの制御装置５からの駆動パルス、７はこの駆動パルス６によって夫々開閉制御されるトランジスタＴ１〜Ｔ３を有する高速回転領域用駆動装置である。
図６〜図８に示すように上記リターダ本体部分３は、固定子８と、この固定子８を囲む固定子ヨーク９と、この固定子ヨーク９の外周に円周方向に互いに離間して配置した、夫々鉄心を有する１２個の電磁コイルＬ１〜Ｌ１２より成る電磁コイルＬと、上記固定子ヨーク９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）１０と、このスチール回転体１０の外周に設けたフィン１１と、より成る。上記各電磁コイルＬ１〜Ｌ１２はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相結線を形成する。
なお、電磁コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９に対し電磁コイルＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１０、Ｌ１１及びＬ１２の極性は互に逆極性である。また、図６に示すように駆動装置７におけるトランジスタＴ１は、電磁コイルＬ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ１０より成るＡ相結線に直列に介挿され、トランジスタＴ２は、電磁コイルＬ２、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ１１より成るＢ相結線に直列に介挿され、トランジスタＴ３は電磁コイルＬ３、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１２より成るＣ相結線に直列に介挿されている。
このような電磁式リターダでは、作動信号４加えると、制御装置５から駆動パルス６が出力され、駆動装置７のトランジスタＴ１〜Ｔ３がＯＮし、コンデンサＣ１〜Ｃ１２と電磁コイルＬ１〜Ｌ１２の共振回路が形成される。
回転体１０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速くなると、スチール回転体１０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３相交流電圧となる。この時、スチール回転体１０には、３相交流電圧による回転磁界Ｎｓとスチールと回転体１０の回転数Ｎｄの差により、渦電流が流れる。スチール回転体１０に発生する渦電流は電磁コイルの電圧を高めるため、スチール回転体１０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。スチール回転体内部の渦電流はジュール熱を発生しスチール回転体１０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、上記スチール回転体１０の外周に設けたフィン１１より大気に発散される。
従来の電磁式リターダは、制動エネルギーから回収した電力で、電磁コイルを励磁することにより、電源が不要な自己発電型電磁式リターダとしているが、発電電力が少ない低速回転領域では、制動トルクが小さい問題がある。
本発明はこのような欠点を除くようにしたものである。
本発明の自己チャージ型電磁式リターダは、固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される３個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより３相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の３個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする。
上記電磁コイルの３相結線が３相星型結線であることを特徴とする。
また、上記電磁コイルの３相結線が３相三角結線であることを特徴とする。
また、本発明の自己チャージ型電磁式リターダは、固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される２個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより３相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記２個トランジスタが夫々上記３相結線のうちの２相結線の夫々に直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の３個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする。
また、本発明の自己チャージ型電磁式リターダは、固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される１個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより２相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記トランジスタが上記２相結線の１つに直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の２個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記２相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする。
上記電磁コイルの２相結線が２相Ｖ型結線を形成することを特徴とする。
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
なお、図６〜図８に示す従来の自己発電型電磁式リターダと同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本発明においては制御装置５にタイヤ１からの回転信号判定部（図示せず）を有せしめ、図１に示すように自己発電型電磁式リターダに全波整流降圧チョッパー１２と、電気二重層コンデンサからなる充電蓄電部１３と、電圧検出部１４と、デューティ制御部１５と、逆流防止用ダイオードＤ１と、トランジスタＴ４〜Ｔ６を有する低速回転領域用駆動装置１６とを加え、トランジスタＴ４は電磁コイルＬ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ１０より成るＡ相結線に充電蓄電部１３とダイオードＤ１を介して直列に介挿し、トランジスタＴ５は電磁コイルＬ２、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ１１より成るＢ相結線に充電蓄電部１３とダイオードＤ１を介して直列に介挿し、トランジスタＴ６は電磁コイルＬ３、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１２より成るＣ相結線に充電蓄電部１３とダイオードＤ１を介して直列に介挿せしめ、発電電力が大きい高速回転領域では制御装置５からの駆動パルス６によって駆動装置７のトランジスタＴ１〜Ｔ３を夫々開閉制御して自己発電型リターダとして機能せしめ、充電蓄電部１３を充電し、発電電力が不足する低速回転領域では制御装置５からの駆動パルス１７によって低速回転領域用駆動装置１６のトランジスタＴ４〜Ｔ６を夫々開閉制御し、充電蓄電部１３から電圧を加えて電磁式リターダとして機能せしめるようにする。
本発明の自己チャージ型電磁式リターダは上記のような構成であるから、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能し、自己発電型リターダ作動により得られる余剰電力である交流三相電力を全波整流後、電圧を降圧チョッパー１２で調整し、電気二重層コンデンサからなる充電蓄電部１３を充電せしめ、充電蓄電部１３の電圧を制御装置５に加える。電気二重層コンデンサが充電完了電圧ＶＬに達した場合は、充電電流を遮断せしめる。
低回転領域では、制御装置５から駆動パルス１７を出力せしめ、低速回転領域用駆動装置１６のトランジスタＴ４、Ｔ５、Ｔ６をＯＮせしめる。この結果電磁コイルから磁界が発生し、ドラム内部に渦電流を流し制動力を発生する。このように、低速回転領域では電磁式リターダとして機能し、制御トルクは十分な大きさとなる。
本発明の他の実施例においては図２に示すように高速回転領域用の駆動装置７からトランジスタＴ３を削除せしめる。
本発明の更に他の実施例においては図３に示すように高速回転領域用の駆動装置７からトランジスタＴ２、Ｔ３を削除せしめる。
本発明のこの実施例においてはトランジスタＴ４は電磁コイルＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９、Ｌ１１より成るＡ相結線に充電蓄電部１３とダイオードＤ１を介して直列に介挿し、トランジスタＴ５は電磁コイルＬ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８、Ｌ１０、Ｌ１２より成るＢ相結線に充電蓄電部１３とダイオードＤ１を介して直列に介挿せしめる。なお、電磁コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１０に対し電磁コイルＬ３、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ１１、Ｌ１２の極性は互に逆極性とする。
なお、この実施例では上記Ａ相及びＢ相により２相Ｖ型結線を形成せしめる。
図４は本発明の自己チャージ型電磁式リターダの回転体の回転数と制動トルクの関係を示す関係説明図、図５は本発明の自己チャージ型電磁式リターダの回転数、制動トルク、充電電圧、時間の関係説明図である。
本発明の自己チャージ型電磁式リターダによれば下記のような効果が得られる。
（１）高速回転領域では自己発電型電磁式リターダとして機能し、発生した制動エネルギから得た余剰電力を蓄電し、この蓄電電圧を発電電力の不足する低速回転領域に加えて、電磁式リターダとして機能せしめ低速回転領域での制動トルク低下の問題を解決できる。
（２）低回転から高回転まで高い制動トルクを発生する消費電力の無いリターダを提供可能となる。
（３）従来、リターダ制動トルクの向上のためバッテリ、オルタネータの増強が必要なケースでも、バッテリ、オルタネータの増強が不要となる。
本発明の自己チャージ型電磁式リターダの説明図である。 本発明の他の実施例を示す自己チャージ型電磁式リターダの説明図である。 本発明の更に他の実施例を示す自己チャージ型電磁式リターダの説明図である。 回転体の回転数と制動トルクの関係を示す線図である。 時間と制動トルク、充電電圧、回転数の関係を示す線図である。 従来の自己発電型電磁式リターダの説明図である。 図６に示すリターダ本体の縦断正面図である。 図６に示すリターダ本体の縦断側面図である。
１ タイヤ
２ エンジン
３ リターダ本体部分
４ 作動信号
５ 制御装置
６ 駆動パルス
７ 高速回転領域用駆動装置
８ 固定子
９ 固定子ヨーク
１０ スチール回転体
１１ フィン
１２ 全波整流降圧チョッパ
１３ 充電蓄電部
１４ 電圧検出部
１５ デューティ制御部
１６ 低速回転領域用駆動装置
１７ 駆動パルス

Claims (6)

  1. 固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される３個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより３相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の３個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする自己チャージ型電磁式リターダ。
  2. 上記電磁コイルの３相結線が３相星型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。
  3. 上記電磁コイルの３相結線が３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。
  4. 固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される２個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより３相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記２個トランジスタが夫々上記３相結線のうちの２相結線の夫々に直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の３個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記３相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする自己チャージ型電磁式リターダ。
  5. 固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、上記スチール回転体の回転数判定部を有する制御装置と、この制御装置からの高速回転領域用駆動パルスにより開閉制御される１個のトランジスタを有する高速回転領域用駆動装置とを有し、上記電磁コイルにより２相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記トランジスタが上記２相結線の１つに直列に介挿される自己発電型電磁式リターダ部と、及びこの自己発電型電磁式リターダからの電力によって充電される充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードと、上記制御回路からの低速回転領域用駆動パルスによって開閉制御される低速回転領域用の２個のトランジスタを有する低速回転領域用駆動装置とを有し、上記低速回転領域用の各トランジスタが夫々上記２相結線の夫々に上記充電蓄電部と、逆流防止用ダイオードを介して直列に介挿される電磁式リターダ部とより成り、発電電力の不足する低速回転領域では、電磁式リターダとして機能し、高速回転領域では自己発電型リターダとして機能することを特徴とする自己チャージ型電磁式リターダ。
  6. 上記電磁コイルの２相結線が２相Ｖ型結線であることを特徴とする請求項４または５記載の電磁式リターダ。
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