KR20150122623A - 자기 충전형 전자식 리타더 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더는 고정자 요크와, 이 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분과, 상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치와, 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 다상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 각 트랜지스터가 각각 상기 다상 결선의 각각에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부와, 및 이 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드와, 상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 저속 회전 영역용의 각 트랜지스터가 각각 상기 다상 결선의 각각에 상기 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드를 통하여 직렬로 연결되는 전자식 리타더부로 이루어지고, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기 충전형 전자식 리타더{Self-charging type electromagnetic retarder}

본 발명은 자기 충전형 전자식 리타더, 특히, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 전자식 리타더로서 기능하고, 발생된 잉여 전력을 축전하고, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서 방전하여 저속 회전 영역에서의 제동 토크의 저하를 막도록 한 자기 충전형 전자식 리타더에 관한 것이다.

종래의 자기 발전형 리타더는 제동 에너지로부터 회수한 전력으로 전자 코일을 여자(勵磁)함으로써, 전원을 불필요하게 하고 있다.

도 6∼도 8은 종래의 자기 발전형 전자식 리타더를 나타내고, 도 6에 있어서 부호 1은 차량의 타이어, 부호 2는 엔진, 부호 3은 전자식 리타더 본체 부분, 부호 4는 작동 신호, 부호 5는 작동 신호(4)를 처리하는 제어 장치, 부호 6은 이 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스, 부호 7은 이 구동 펄스(6)에 의해 각각 개폐 제어되는 트랜지스터(T1∼T3)를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치이다.

도 6∼도 8에 나타낸 바와 같이 상기 리타더 본체 부분(3)은 고정자(8)와, 이 고정자(8)를 둘러싸는 고정자 요크(9)와, 이 고정자 요크(9)의 외주에 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된, 각각 철심을 갖는 12개의 전자 코일 (L1)∼전자 코일(L12)로 이루어진 전자 코일(L)과, 상기 고정자 요크(9)를 둘러싸는, 상기 타이어(1)의 회전에 따라 회전하는 스틸 회전체(드럼)(10)와, 이 스틸 회전체(10)의 외주에 형성된 핀(11)으로 이루어진다. 상기 각 전자 코일(L1∼L12)은 A상, B상, C상의 3상 결선을 형성한다.

또한, 전자 코일(L1, L2, L3, L7, L8, L9)에 대하여 전자 코일(L4, L5, L6, L10, L11, 및 L12)의 극성은 서로 역극성이다. 또한, 도 6에 나타낸 것과 같이 구동 장치(7)에 있어서 트랜지스터(T1)는 전자 코일(L1, L4, L7, L10)로 이루어진 A상 결선에 직렬로 연결되고, 트랜지스터(T2)는 전자 코일(L2, L5, L8, L11)로 이루어진 B상 결선에 직렬로 연결되고, 트랜지스터(T3)는 전자 코일(L3, L6, L9, L12)로 이루어진 C상 결선에 직렬로 연결되어 있다.

이와 같은 전자식 리타더에서는, 작동 신호(4)를 가하면, 제어 장치(5)로부터 구동 펄스(6)가 출력되어, 구동 장치(7)의 트랜지스터(T1∼T3)가 ON하고, 콘덴서(C1∼C12)와 전자 코일(L1∼L12)의 공진 회로가 형성된다.

회전체(10)의 회전수가 상기 콘덴서와 전자 코일의 공진 주파수로 계산된 회전 자계보다 빨라지면, 스틸 회전체(10)의 잔류 자기에 의해 발생된 전자 코일의 전압은, 상기 콘덴서와 전자 코일의 공진 회로의 작용으로 특정 주파수의 3상 교류 전압이 된다. 이 때, 스틸 회전체(10)에는 3상 교류 전압에 의한 회전 자계(Ns)와 스틸과 회전체(10)의 회전수(Nd)의 차에 의해, 와전류가 흐른다. 스틸 회전체(10)에 발생하는 와전류는 전자 코일의 전압을 높이기 때문에, 스틸 회전체(10)에는 더욱 큰 와전류가 흐른다. 이 작용의 반복은 최종적으로 코일 전압이 증가해도 자계가 늘지 않는 점에서 안정적이다. 스틸 회전체 내부의 와전류는 줄열(joule heat)을 발생하여 스틸 회전체(10)에 종래보다 큰 제동력이 발생한다. 이 제동 에너지는 열로 변환되어, 상기 스틸 회전체(10)의 외주에 형성된 핀(11)으로부터 대기에 발산된다.

종래의 전자식 리타더는 제동 에너지로부터 회수된 전력으로, 전자 코일을 여자함으로써, 전원이 불필요한 자기 발전형 전자식 리타더로 하고 있지만, 발전 전력이 적은 저속 회전 영역에서는, 제동 토크가 작다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 결점을 제거하도록 한 것이다.

본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더는 고정자 요크와, 이 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분과, 상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치와, 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 3개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 3상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 각 트랜지스터가 각각 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부와, 및 이 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드와, 상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 저속 회전 영역용의 각 트랜지스터가 각각 상기 3상 결선의 각각에 상기 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드를 통하여 직렬로 연결되는 전자식 리타더부로 이루어지고, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

상기 전자 코일의 3상 결선이 3상 성형(星型) 결선인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자 코일의 3상 결선이 3상 삼각 결선인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더는 고정자 요크와, 이 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어진 리타더 본체 부분과, 상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치와, 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 2개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 3상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 2개의 트랜지스터가 각각 상기 3상 결선 중 2상 결선의 각각에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부와, 및 이 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드와, 상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 저속 회전 영역용의 각 트랜지스터가 각각 상기 3상 결선의 각각에 상기 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드를 통하여 직렬로 연결되는 전자식 리타더부로 이루어지고, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

또는, 본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더는 고정자 요크와, 이 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분과, 상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치와, 이 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 1개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 2상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 트랜지스터가 상기 2상 결선의 1개에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부와, 및 이 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드와, 상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 2개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 저속 회전 영역용의 각 트랜지스터가 각각 상기 2상 결선의 각각에 상기 충전 축전부와, 역류 방지용 다이오드를 통하여 직렬로 연결되는 전자식 리타더부로 이루어지고, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

상기 전자 코일의 2상 결선이 2상 V형 결선을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면에 의해 본 발명의 실시예를 설명한다.

또한, 도 6∼도 8에 나타내는 종래의 자기 발전형 전자식 리타더와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

본 발명에서는 제어 장치(5)에 타이어(1)로부터의 회전 신호 판정부(도시하지 않음)를 갖게 하고, 도 1에 나타낸 것과 같이 자기 발전형 전자식 리타더에 전파(全波) 정류 강압 초퍼(12)와, 전기 이중층 콘덴서로 이루어지는 충전 축전부(13)와, 전압 검출부(14)와, 듀티 제어부(15)와, 역류 방지용 다이오드(D1)와, 트랜지스터(T4∼T6)를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치(16)를 더하고, 트랜지스터(T4)는 전자 코일(L1, L4, L7, L10)로 이루어진 A상 결선에 충전 축전부(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결하고, 트랜지스터(T5)는 전자 코일(L2, L5, L8, L11)로 이루어진 B상 결선에 충전 축전부(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결하고, 트랜지스터(T6)는 전자 코일(L3, L6, L9, L12)로 이루어진 C상 결선에 충전 축전부(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결시키고, 발전 전력이 큰 고속 회전 영역에서는 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(6)에 의해 구동 장치(7)의 트랜지스터(T1∼T3)를 각각 개폐 제어하여 자기 발전형 리타더로서 기능시키고, 충전 축전부(13)를 충전하여, 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 제어 장치(5)로부터의 구동 펄스(17)에 의해 저속 회전 영역용 구동 장치(16)의 트랜지스터(T4∼T6)를 각각 개폐 제어하고, 충전 축전부(13)로부터 전압을 가하여 전자식 리타더로서 기능시키도록 한다.

본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더는 상기와 같은 구조이기 때문에, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하고, 자기 발전형 리타더 작동에 의해 얻어지는 잉여 전력인 교류 3상 전력을 전파 정류 후, 전압을 강압 초퍼(12)로 조정하여, 전기 이중층 콘덴서로 이루어지는 충전 축전부(13)를 충전시키고, 충전 축전부(13)의 전압을 제어 장치(5)에 가한다. 전기 이중층 콘덴서가 충전 완료 전압(VL)에 도달한 경우는 충전 전류를 차단시킨다.

저회전 영역에서는, 제어 장치(5)로부터 구동 펄스(17)를 출력시키고, 저속 회전 영역용 구동 장치(16)의 트랜지스터(T4, T5, T6)를 ON시킨다. 이 결과 전자 코일로부터 자계가 발생하고, 드럼 내부에 와전류를 흐르게 하여 제동력을 발생한다. 이와 같이, 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 제어 토크는 충분한 크기가 된다.

본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에 도시한 것과 같이 고속 회전 영역용의 구동 장치(7)로부터 트랜지스터(T3)를 삭제시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 도 3에 나타낸 것과 같이 고속 회전 영역용의 구동 장치(7)로부터 트랜지스터(T2, T3)를 삭제시킨다.

본 발명의 이 실시예에서는 트랜지스터(T4)는 전자 코일(L1, L3, L5, L7, L9, L11)로 이루어진 A상 결선에 충전 축전부(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결하고, 트랜지스터(T5)는 전자 코일(L2, L4, L6, L8, L10, L12)로 이루어진 B상 결선에 충전 축전부(13)와 다이오드(D1)를 통하여 직렬로 연결시킨다. 또한, 전자 코일(L1, L2, L5, L6, L9, L10)에 대하여 전자 코일(L3, L4, L7, L8, L11, L12)의 극성은 서로 역극성으로 한다.

또한, 이 실시예에서는 상기 A상 및 B상에 의해 2상 V형 결선을 형성시킨다.

도 4는 본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더의 회전체의 회전수와 제동 토크의 관계를 나타내는 관계 설명도, 도 5는 본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더의 회전수, 제동 토크, 충전 전압, 시간의 관계 설명도이다.

본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더에 따르면 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 전자식 리타더로서 기능하고, 발생된 제동 에너지로부터 얻은 잉여 전력을 축전하고, 이 축전 전압을 발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에 가하여, 전자식 리타더로서 기능시켜 저속 회전 영역에서의 제동 토크 저하의 문제를 해결할 수 있다.

(2) 저회전부터 고회전까지 높은 제동 토크를 발생하는 소비 전력이 없는 리타더를 제공할 수 있게 된다.

(3) 종래, 리타더 제동 토크의 향상을 위해 배터리, 얼터네이터(alternator)의 증강이 필요한 경우에도, 배터리, 얼터네이터의 증강이 불필요하게 된다.

도 1은 본 발명의 자기 충전형 전자식 리타더의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 자기 충전형 전자식 리타더의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 자기 충전형 전자식 리타더의 설명도이다.
도 4는 회전체의 회전수와 제동 토크의 관계를 나타내는 선도이다.
도 5는 시간과 제동 토크, 충전 전압, 회전수의 관계를 나타내는 선도이다.
도 6은 종래의 자기 발전형 전자식 리타더의 설명도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 리타더 본체의 종단 정면도이다.
도 8은 도 6에 나타내는 리타더 본체의 종단 측면도이다.

1 : 타이어
2 : 엔진
3 : 리타더 본체 부분
4 : 작동 신호
5 : 제어 장치
6 : 구동 펄스
7 : 고속 회전 영역용 구동 장치
8 : 고정자
9 : 고정자 요크
10 : 스틸 회전체
11 : 핀
12 : 전파 정류 강압 초퍼
13 : 충전 축전부
14 : 전압 검출부
15 : 듀티 제어부
16 : 저속 회전 영역용 구동 장치
17 : 구동 펄스

Claims (6)

1. 자기 충전형 전자식 리타더로서,
   고정자 요크와, 상기 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분;
   상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치;
   상기 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 3개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 3상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 3개의 트랜지스터 각각이 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부;
   상기 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부;
   역류 방지용 다이오드;
   상기 제어 회로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고,
   상기 저속 회전 영역용의 상기 3개의 트랜지스터 각각이, 상기 충전 축전부와 역류 방지용 다이오드를 통하여, 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되고,
   발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 하는, 자기 충전형 전자식 리타더.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자 코일의 3상 결선이 3상 성형(星型) 결선인 것을 특징으로 하는 전자식 리타더.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자 코일의 3상 결선이 3상 삼각 결선인 것을 특징으로 하는 전자식 리타더.
   
4. 자기 충전형 전자식 리타더로서,
   고정자 요크와, 상기 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분;
   상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치;
   상기 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 2개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 3상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 2개의 트랜지스터가 각각 상기 3상 결선 중 2상 결선의 각각에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부;
   상기 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부;
   역류 방지용 다이오드;
   상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 3개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고,
   상기 저속 회전 영역용의 상기 3개의 트랜지스터 각각이, 상기 충전 축전부와 역류 방지용 다이오드를 통하여, 상기 3상 결선의 각각에 직렬로 연결되고,
   발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 하는 자기 충전형 전자식 리타더.
   
5. 자기 충전형 전자식 리타더로서,
   고정자 요크와, 상기 고정자 요크의 원주 방향으로 서로 이간하여 배치된 철심을 갖는 복수개의 전자 코일과, 상기 고정자 요크를 중심으로 하여 차량의 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 이루어지는 리타더 본체 부분;
   상기 스틸 회전체의 회전수 판정부를 갖는 제어 장치;
   상기 제어 장치로부터의 고속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 1개의 트랜지스터를 갖는 고속 회전 영역용 구동 장치를 갖고, 상기 전자 코일에 의해 2상 결선이 형성되고, 각 상의 전자 코일이 각각 콘덴서와 함께 공진 회로를 형성하고, 상기 트랜지스터가 상기 2상 결선의 1개에 직렬로 연결되는 자기 발전형 전자식 리타더부;
   상기 자기 발전형 전자식 리타더로부터의 전력에 의해 충전되는 충전 축전부;
   역류 방지용 다이오드;
   상기 제어 회로로부터의 저속 회전 영역용 구동 펄스에 의해 개폐 제어되는 저속 회전 영역용의 2개의 트랜지스터를 갖는 저속 회전 영역용 구동 장치를 포함하고,
   상기 저속 회전 영역용의 상기 2개의 트랜지스터 각각이, 상기 충전 축전부와 역류 방지용 다이오드를 통하여, 상기 2상 결선의 각각에 직렬로 연결되고,
   발전 전력이 부족한 저속 회전 영역에서는 전자식 리타더로서 기능하고, 고속 회전 영역에서는 자기 발전형 리타더로서 기능하는 것을 특징으로 하는 자기 충전형 전자식 리타더.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 전자 코일의 2상 결선이 2상 V형 결선인 것을 특징으로 하는 전자식 리타더.
   

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