KR101638159B1 - 다기능 전자식 리타더 - Google Patents

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KR101638159B1
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Abstract

본 발명의 전자식 리타더는 고정자 요크, 3상 결선을 형성하는 복수개의 자기 코일, 및 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 각각 열리고 닫히는 트랜지스터에 의해 구성되는 고속 회전 영역용 구동 장치; 및 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 각각 열리고 닫히는 트랜지스터들에 의해 구성되는 저속 회전 영역용 구동 장치를 가진다. 각 상의 자기 코일들은 각각 공진 회로를 형성하도록 콘덴서들과 연결된다. 고속 회전 영역용 트랜지스터들 각각은 다상 결선들 각각에 직렬로 연결된다. 저속 회전 영역용 트랜지스터들 각각은 배터리와 다이오드를 통하여 다상 결선들 각각에 직렬로 연결된다.
본 발명의 전자식 리타더는, 고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 한다.

Description

다기능 전자식 리타더{ELECTROMAGNETIC TYPE RETARDER WITH MULTI-FUNCTIONS}
본 발명은 다기능 전자식 리타더, 특히 저속 회전 영역에서 제동 에너지로부터 얻은 전력에 의해 자기 코일들이 여자되는 전자식 리타더에 관한 것이다.
종래의 전자식 리타더에서는, 제동 에너지로부터 얻은 전력으로 자기 코일을 여자(勵磁)함으로써, 자기 코일들을 여자하기 위한 전원을 불필요하게 할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 종래의 전자식 리타더를 보여준다. 도 6에서 부호 1은 차량의 타이어, 2는 엔진, 3은 전자식 리타더 본체 부분, 4는 작동 신호, 5는 작동 신호(4)를 처리하는 제어 장치, 6은 이 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스, 7은 이 구동 펄스(6)에 의해 각각 열리고 닫히는 트랜지스터(T1∼T3)로 이루어지는 구동 장치를 나타낸다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리타더 본체 부분(3)은 고정자(8), 이 고정자(8)를 둘러싸는 고정자 요크(9), 이 고정자 요크(9)의 외주에 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한, 각각의 철심을 가지는 12개의 자기 코일(L1∼L12)에 의해 구성되는 자기 코일(L), 상기 고정자 요크(9)를 둘러싸고, 상기 타이어(1)의 회전에 따라 회전하는 스틸 회전체(드럼)(10), 및 이 스틸 회전체(10)의 외주 표면상에 제공한 핀(11)들에 의해 구성된다. 상기 자기 코일들(L1∼L12)은 A상, B상, 및 C상의 3상 결선을 형성한다.
또한, 자기 코일들(L1, L2, L3, L7, L8, L9)에 대하여 자기 코일(L4, L5, L6, L10, L11, L12)의 극성은 서로 역극성이다. 또한, 구동 장치(7)의 트랜지스터(T1)는 코일들(L1, L4, L7, L10)에 의해 구성되는 A상 결선에 직렬로 연결된다. 트랜지스터(T2)는 코일들(L2, L5, L8, L11)에 의해 구성되는 B상 결선에 직렬로 연결된다. 트랜지스터(T3)는 코일들(L3, L6, L9, L12)에 의해 구성되는 C상 결선에 직렬로 연결된다.
이러한 종래의 전자식 리타더에 따르면, 작동 신호(4)를 제어 장치(5)에 인가하면 구동 펄스(6)가 발생되어, 구동 장치(7)의 트랜지스터(T1∼T3)가 ON하고, 자기 코일들(L1∼L12)과 콘덴서들(C1~C12)로 이루어지는 공진 회로들이 형성된다.
스틸 회전체(10)의 회전수가 상기 콘덴서들과 자기 코일들의 공진 주파수로부터 계산된 회전 자계의 회전수보다 빨라지면, 스틸 회전체(10)의 잔류 자기에 의해 자기 코일들에서 유도된 전압은 상기 자기 코일들과 콘덴서들로 이루어지는 공진 회로들의 작용에 의해 특정 주파수의 3상 교류 전압이 된다. 이러한 상태에서는, 3상 교류 전압에 의한 회전 자계의 회전수(Ns)와, 스틸 회전체(10)의 회전수(Nd)의 차이에 따른 와전류가 스틸 회전체(10)에 발생된다. 스틸 회전체(10)에 발생하는 와전류에 의해, 자기 코일들의 전압이 증가되어, 스틸 회전체(10)에서 발생된 와전류 또한 증가된다. 이 와전류 작용의 증가는 최종적으로 자기 코일들의 전압이 올라가도 자계가 늘어나지 않는 점에서 정지된다. 스틸 회전체에서의 와전류는 줄 열(joule heat)을 발생시키고, 스틸 회전체(10)에 종래보다 큰 제동력이 발생한다. 이 제동 에너지는 열로 변환되고, 그 열은 상기 스틸 회전체(10)의 외주표면 상에 제공된 핀(11)들로부터 대기로 발산된다.
종래의 전자식 리타더는 제동 에너지로부터 얻은 전력으로 자기 코일들을 여자시킴으로써, 자기 코일들을 여자시키기 위한 전원이 불필요하게 할 수 있다.
하지만, 저속 회전 영역에서는 제동 에너지로부터 얻은 전력이 불충분하여, 제동 토크(torque)가 적어진다.
본 발명의 목적은 이러한 결점들을 제거하는 것이다.
본 발명에 따른 다기능 전자식 리타더는, 고정자 요크, 3상 결선을 형성하도록 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터는 각각 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 저속 회전 영역용 구동 장치를 가지고, 상기 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며, 고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자식 리타더에서는, 3상 결선이 3상 성형(星型) 결선으로 형성된다.
본 발명의 전자식 리타더에서는, 3상 결선이 3상 삼각(delta) 결선으로 형성된다.
또한, 본 발명의 다기능 전자식 리타더는, 고정자 요크, 3상 결선을 형성하도록 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 각각 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선 중 2상 결선 각각에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 저속 회전 영역용 구동 장치를 각각 가지고, 상기 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며, 고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다기능 전자식 리타더는, 고정자 요크, 2상 결선을 형성하도록 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터는 각각 상기 2상 결선 중 하나에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터 각각은 상기 2상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며, 고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자식 리타더에서는, 상기 2상 결선이 2상 V형 결선으로 형성된다.
본 발명의 전자식 리타더에 따르면, 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 발명에 따른 전자식 리타더에서는, 저속 회전 영역에서 충분한 제동 토크가 발생될 수 있어, 제동 토크가 저속 회전 영역에서는 작다고 하는, 종래의 전자식 리타더에서의 문제점이 해결될 수 있다.
(2) 종래의 전자식 리타더에 다이오드와 트랜지스터를 단순히 추가하는 것만으로 본 발명에 따른 전자식 리타더가 얻어질 수 있고, 그러한 경우 자기 코일들은 제동 에너지로부터 얻은 전력에 의해 여자되며, 중량이 그다지 크게 증가하지 아니하고, 저회전 영역부터 고회전 영역까지 높은 제어 토크가 얻어질 수 있다.
(3) 전자식 리타더의 제동 토크를 증가시키기 위해, 배터리, 또는 얼터네이터의 파워를 반드시 증가시킬 필요가 없다.
(4) 저속 회전 영역에서 낮은 소비 전력으로 높은 제동 토크를 발생시키는 전자식 리타더가 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 리타더의 설명도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 리타더의 설명도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 리타더의 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 리타더의 회전체의 회전수와 제동 토크의 관계를 나타내는 선도(線圖).
도 5는 본 발명에 따른 전자식 리타더의 회전체의 회전수와 소비 전력의 관계를 나타내는 선도.
도 6은 종래의 전자식 리타더의 설명도.
도 7은 도 6에 나타낸 종래의 전자식 리타더 본체의 종단 정면도.
도 8은 도 6에 나타낸 종래의 전자식 리타더 본체의 종단 측면도.
이하 도면을 참조하여, 본 발명에 다른 다기능 전자식 리타더의 일 실시예를 설명한다.
또한, 도 6 내지 도 8에 나타내는 종래의 전자식 리타더와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예의 전자식 리타더는, 도 1에 도시된 바와 같이, 타이어(1)의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치(5), 얼터네이터(alternator)(12), 배터리(13), 역류 방지용 다이오드(D1), 트랜지스터(T1∼T3)를 가지는 구동 장치(7), 및 트랜지스터(T4∼T6)를 가지는 저속 회전 영역용 구동 장치(14)를 포함한다. 구동 장치(14)에서의 트랜지스터(T4)는, 자기 코일(L1, L4, L7, L10)에 의해 구성되는 A상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결되고, 트랜지스터(T5)는 자기 코일(L2, L5, L8, L11)에 의해 구성되는 B상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결되며, 트랜지스터(T6)는 자기 코일(L3, L6, L9, L12)에 의해 구성되는 C상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결된다. 고속 회전 영역에서는 트랜지스터(T1∼T3)가 각각 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(6)에 의해 열리고 닫히며, 자기 코일들은 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자된다. 저속 회전 영역에서는, 트랜지스터(T4∼T6)가 각각 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(15)에 의해 열리고 닫히며, 자기 코일들은 배터리로부터 얻는 전력에 의해 여자된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 리타더는 고속 회전 영역에서는 높은 전압의 전력이 얻어질 수 있어서, 얼터네이터(12)와 배터리(13)의 능력들을 반드시 증가시킬 필요는 없다.
저속 회전 영역에서는 구동 장치(14)의 트랜지스터(T4∼T6)가, 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(15)에 의해 열리고 닫히며, 역류 방지 다이오드(D1)를 통하여 배터리(13)로부터 자기 코일들에 전력이 인가되어, 충분한 제어 토크가 얻어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예의 전자식 리타더는, 도 2에 도시된 바와 같이 구동 장치(7), 얼터네이터(12), 배터리(13), 역류 방지용 다이오드(D1), 및 트랜지스터(T4∼T6)를 가지는 구동 장치(14)를 포함한다. 구동 장치(7)는 도 6에 도시된 종래의 전자식 리타더의 구동 장치(7)로부터 트랜지스터(T3)를 삭제하여 얻어질 수 있다. 구동 장치(14)에서의 트랜지스터(T4)는 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여, 자기 코일들(L1, L4, L7, L10)에 의해 구성되는 A상 결선에 직렬로 연결되고, 구동 장치(14)에서의 트랜지스터(T5)는 자기 코일(L2, L5, L8, L11)에 의해 구성되는 B상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결되며, 트랜지스터(T6)는 자기 코일(L3, L6, L9, L12)에 의해 구성되는 C상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결된다. 고속 회전 영역에서는 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(6)에 의해 구동 장치(7)의 트랜지스터(T1, T2)가 각각 열리고 닫혀서, 충분한 전력이 발생된다. 저속 회전 영역에서는, 구동 장치(14)에서의 트랜지스터(T4~T6)가 각각 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(15)에 의해 열리고 닫히며, 자기 코일들이 배터리(13)로부터의 전력에 의해 여자되어, 충분한 제동 토크가 발생된다.
본 발명의 또 다른 실시예의 전자식 리타더에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 자기 코일(L1, L3, L5, L7, L9, L11)에 의해 A상 결선이 형성되고, 자기 코일(L2, L4, L6, L8, L10, L12)에 의해 B상 결선이 형성된다. A상 결선에 직렬로 연결된 트랜지스터(T1)에 의해 구동 장치(7)가 형성되고, 고속 회전 영역에서는 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(15)에 의해 열리고 닫힌다. 구동 장치(14)는 트랜지스터(T4) 및 트랜지스터(T5)에 의해 형성된다. 트랜지스터(T4)는 상기 A상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결되고, 트랜지스터(T5)는 상기 B상 결선에 배터리(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결된다.
A상 결선 및 B상 결선은 2상 V형 결선을 형성한다.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 리타더의 회전체의 회전수와 제동 토크의 관계를 설명하는 그래프이다. 도 5는 본 발명에 따른 전자식 리타더의 회전체의 회전수와 소비 전력의 관계를 설명하는 그래프이다.
1：타이어
2：엔진
3：리타더 본체 부분
4：작동 신호
5：제어 장치
6：구동 펄스
7：구동 장치
8：고정자
9：고정자 요크
10：스틸 회전체
11：핀
12：얼터네이터
13：배터리
14：구동 장치
15：구동 펄스

Claims (6)

  1. 다기능 전자식 리타더로서,
    고정자 요크, 3상 결선을 형성하도록 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터는 각각 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 저속 회전 영역용 구동 장치를 가지고, 상기 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며,
    고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 하는, 전자식 리타더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3상 결선은 3상 성형(星型) 결선으로 형성되는, 전자식 리타더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3상 결선은 3상 삼각 결선으로 형성되는, 전자식 리타더.
  4. 다기능 전자식 리타더로서,
    고정자 요크, 3상 결선을 형성하도록 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 각각 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선 중 2상 결선 각각에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 3개의 트랜지스터를 가지는 저속 회전 영역용 구동 장치를 각각 가지고, 상기 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터 각각은 상기 3상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며,
    고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 하는, 전자식 리타더.
  5. 다기능 전자식 리타더로서,
    고정자 요크, 2상 결선을 형성하도록 상기 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치한 철심을 가지는 복수개의 자기 코일, 및 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체에 의해 구성되는 전자식 리타더의 본체 부분; 상기 스틸 회전체의 회전수를 판정하기 위한 판정부를 가지는 제어 장치; 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터를 가지는 고속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고, 각 상 결선의 자기 코일들은 공진 회로를 형성하도록 각각 콘덴서와 연결되고, 고속 회전 영역용의 트랜지스터는 각각 상기 2상 결선 중 하나에 직렬로 연결되며, 배터리, 역류 방지용 다이오드, 및 상기 제어 장치로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 열리고 닫히는 2개의 트랜지스터 각각은 상기 2상 결선의 각각에 배터리와 다이오드를 통하여 직렬로 연결되며,
    고속 회전 영역에서는 자기 코일들이 제동 에너지로부터 얻는 전력에 의해 여자되고, 저속 회전 영역에서는 자기 코일들이 배터리로부터 얻은 전력에 의해 여자되는 것을 특징으로 하는, 전자식 리타더.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2상 결선은 2상 V형 결선으로 형성되는, 전자식 리타더.
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