RU2666976C1 - Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства и транспортное средство, включающее такую систему - Google Patents

Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства и транспортное средство, включающее такую систему Download PDF

Info

Publication number
RU2666976C1
RU2666976C1 RU2017104734A RU2017104734A RU2666976C1 RU 2666976 C1 RU2666976 C1 RU 2666976C1 RU 2017104734 A RU2017104734 A RU 2017104734A RU 2017104734 A RU2017104734 A RU 2017104734A RU 2666976 C1 RU2666976 C1 RU 2666976C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
retarder
excitation
rotor
self
Prior art date
Application number
RU2017104734A
Other languages
English (en)
Inventor
РОДРИГЕЗ Пабло КАРБАЛЛО
Original Assignee
Ралентизадорес И Трансформасионес, С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ралентизадорес И Трансформасионес, С.А. filed Critical Ралентизадорес И Трансформасионес, С.А.
Application granted granted Critical
Publication of RU2666976C1 publication Critical patent/RU2666976C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/28Eddy-current braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/24Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B60L7/26Controlling the braking effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/748Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on electro-magnetic brakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1701Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles
    • B60T8/1705Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles for rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61HBRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H11/00Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types
    • B61H11/02Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types of self-applying brakes
    • B61H11/04Applications or arrangements of braking or retarding apparatus not otherwise provided for; Combinations of apparatus of different kinds or types of self-applying brakes with brake-applying force derived from rotation of axle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/002Brakes with direct electrical or electro-magnetic actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/78Features relating to cooling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/02Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
    • H02K49/04Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
    • H02K49/046Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with an axial airgap
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1846Rotary generators structurally associated with wheels or associated parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/12Induction machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/42Electrical machine applications with use of more than one motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/78Features relating to cooling
    • F16D2065/788Internal cooling channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/20Electric or magnetic using electromagnets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Abstract

Изобретение относится к автономной системе тормоза-замедлителя транспортного средства. Система содержит: тормоз-замедлитель (10), имеющий главный ротор (11) и два статора (12), по одному с каждой стороны ротора (11). Ротор (11) жестко соединен с осью (1) и является самовентилирующимся. Система также содержит генератор (20, 30, 50), соединенный с тормозом-замедлителем (10), для подачи к нему электрической энергии. Кроме того, генератор (20, 30, 50) содержит статор (22) и ротор (21, 31, 51), соединенные с тормозом-замедлителем. Система тормоза-замедлителя и транспортное средство, содержащее такую систему, имеют различные варианты возбуждения генератора. Также система может содержать модуль регулятора рычажной передачи, включающий выпрямитель и стабилизатор напряжения, с возможностью регулирования тока возбуждения генератора в соответствии с сигналом управления. Система тормоза-замедлителя может иметь датчик температуры для измерения тормоза-замедлителя и ее передачи модулю регулятора, чтобы уменьшить ток, поступающий от генератора. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники изобретения
Изобретение относится к области тормозных систем транспортных средств и, в частности, к тормозным системам поездов. В частности, оно соответствует электромагнитным тормозным системам, использующим принцип токов Фуко.
Уровень техники изобретения или известный уровень техники
Большинство тормозных систем основаны на механическом трении для снижения скорости. Для этого типа тормоза характерны проблемы износа и необходимость в проведении постоянного и периодического технического обслуживания. Кроме того, уровень шума этих систем снижает уровень комфорта пассажиров.
По этой и другим причинам были приложены усилия для применения других принципов торможения. В частности, были разработаны вспомогательные тормоза, которые служат опорой для фрикционных тормозов. Один из известных вариантов состоит из электрических тормозов, которые приводятся в действие на основании индукции токов Фуко (также известных как вихревые токи) в роторе. Они называются тормозами-замедлителями и состоят в основном из статора, снабженного обмотками, и двух роторов, жестко соединенных с осью (вращение которых, как правило, обеспечивается за счет карданной передачи). Когда они возбуждаются посредством токов на индукционных катушках, создается магнитное поле, силовые линии которого проходят через роторы, создавая индуцированные токи, которые, в свою очередь, генерируют момент в направлении, противоположном вращению, который противодействует движению. В результате скорость вращения, а вместе с ней и скорость транспортного средства, постепенно уменьшается. Для достижения этого эффекта поверхности ротора и статора не должны контактировать. Эти тормоза обеспечивают плавное, бесшумное торможение, не изнашиваясь, а их эффективность возрастает с повышением скорости. В связи с этим тормоза-замедлители сочетаются с обычными фрикционными тормозами, чтобы обеспечить полную остановку транспортного средства.
В настоящее время тормоза-замедлители требуют подачи электрической энергии для подачи тока на обмотки статора. Источники питания известных систем тормозов-замедлителей являются внешними и обеспечиваются за счет аккумуляторов. Требования к этим аккумуляторам достаточно жесткие, поскольку необходим большой ток (приблизительно 160 А). Хотя эти требования можно выполнить с использованием существующей технологии, эти аккумуляторы, как правило, большие и дорогостоящие. С другой стороны, если аккумулятор используется совместно с другими устройствами на транспортном средстве, то накопленной энергии может не хватить. Еще один вариант обеспечения питания тормоза-замедлителя - оснащение его собственным аккумулятором. Независимо от того, какой вариант используется, источник питания, как правило, нельзя установить в тормоз-замедлитель, и тормоз-замедлитель занимает много места.
Краткое описание изобретения
Целью изобретения является создание системы тормоза-замедлителя транспортного средства, которая решает или, по меньшей мере, уменьшает проблемы и ограничения известного уровня техники.
Другой целью изобретения является создание транспортного средства, оборудованного системой тормоза-замедлителя.
Система тормоза-замедлителя является компактным и энергетически независимым устройством. Она оснащена собственным встроенным генератором. Этот генератор установлен на одной оси с тормозом-замедлителем, с которым жестко соединяется таким образом, что он использует преимущество движения оси и/или главного ротора тормоза-замедлителя для перемещения дополнительного ротора для генератора и, таким образом, вырабатывает необходимый ток. При такой конфигурации генератор может иметь достаточный диаметр для подачи необходимой энергии тормозу-замедлителю, за счет чего он становится независимым от других элементов. Преобразование механической энергии в электрическую энергию осуществляется без необходимости в обеспечении дополнительных передаточных элементов, таких как цепи, шкивы и т.д.
Автономная система тормоза-замедлителя транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением содержит тормоз-замедлитель с главным ротором и два статора с каждой стороны ротора, причем ротор жестко соединен с осью. Она также содержит генератор, соединенный с тормозом-замедлителем для снабжения его электрической энергией. Генератор содержит собственный статор и ротор, который соединен с тормозом-замедлителем.
При необходимости статор генератора может располагаться снаружи и жестко соединяться со статором тормоза-замедлителя с помощью той же оси.
При необходимости генератор может быть самовозбуждающимся, использовать постоянные магниты или иметь функцию внешнего возбуждения (в этом случае используются мягкие материалы на неподвижном сердечнике).
Генератор с возбуждением от постоянных магнитов в некоторых случаях отвечает за обеспечение возбуждения генератора с внешним возбуждением.
В некоторых случаях генератор с возбуждением от постоянных магнитов и генератор с самовозбуждением работают вместе так, что генератор с возбуждением от постоянных магнитов подает электрическую энергию тормозу-замедлителю, когда скорость вращения оси ниже начального предельного значения, и генератор с самовозбуждением подает электрическую энергию тормозу-замедлителю, когда скорость вращения оси выше второго предельного значения.
При необходимости главный ротор может быть самовентилирующимся.
В некоторых случаях главный ротор тормоза-замедлителя содержит два горизонтальных диска и некоторое количество ребер, расположенных на расстоянии и соединяющих указанные диски.
В некоторых случаях система включает модуль регулятора тормозной рычажной передачи для регулирования тока возбуждения генератора в соответствии с сигналом управления.
В некоторых случаях модуль регулятора содержит выпрямитель и стабилизатор напряжения.
В некоторых случаях система содержит датчик температуры для измерения температуры тормоза-замедлителя и ее передачи модулю регулятора, чтобы уменьшить ток, поступающий от генератора, если данная температура превышает предельное значение.
Краткое описание рисунков
РИС. 1: Вид снаружи на систему тормоза-замедлителя с корпусом, установленным на оси.
РИС. 2: Вид изнутри на систему тормоза-замедлителя с двумя типами генераторов.
РИС. 3: Укрупненный вид генератора с самовозбуждением.
РИС. 4: Движущиеся части системы с генератором с самовозбуждением.
РИС. 5: Неподвижные части системы с генератором с самовозбуждением.
РИС. 6: Укрупненный вид генератора с возбуждением от постоянных магнитов.
РИС. 7: Движущиеся части системы с генератором с возбуждением от постоянных магнитов.
РИС. 8: Неподвижные части системы с генератором с возбуждением от постоянных магнитов.
РИС. 9: Укрупненный вид системы с двумя комбинированными генераторами, в которой один вспомогательный генератор, который возбуждает другой главный генератор.
РИС. 10: Неподвижные части, изображенные на РИС. 9.
РИС. 11: Движущиеся части, изображенные на РИС. 9.
Подробное описание изобретения
Рисунки описывают несколько примеров вариантов осуществления настоящего изобретения, но не ограничивают его.
Следует отметить, что выбранная конфигурация не является стандартной конфигурацией с двумя внешними роторами и промежуточным статором. В вариантах осуществления изобретения, описанных в настоящем документе, в качестве альтернативы предложено осевое расположение одного ротора и двух статоров. Ротор тормоза-замедлителя расположен по центру, а статоры расположены с каждой стороны оси. Эта конфигурация уменьшает проблемы блокировки ротора, вызванные главным образом воздействием погодных условий. При холодной погоде на роторах может образовываться лед, который может повредить соседние элементы в случае откалывания во время вращения.
Выбор главного ротора имеет и другие преимущества. Одно из них заключается в том, что он обеспечивает постоянные воздушные зазоры. Другим преимуществом является то, что он может функционировать независимо от направления вращения. Направление вращения особенно важно для охлаждения. В случае с внешними роторами, вращающимися в одном направлении, воздух направляется в тормоз-замедлитель, чтобы охладить его. При изменении направления вращения могут возникнуть проблемы с охлаждением. В другом случае продольные силы нейтрализуются, если имеется только один ротор, по сравнению со случаем использования двух роторов. Эти силы могут вызвать вертикальное смещение роторов тормоза-замедлителя.
На РИС. 1 показан вид снаружи одного варианта осуществления системы тормоза-замедлителя. Система тормоза-замедлителя компактна, несмотря на то, что она оснащена генератором 20, 30, поскольку генератор встроен в узел. Это дает возможность разместить все компоненты, защищенные снаружи, в корпусах 3 с каждой стороны оси 1, на которой они установлены. Данная ось 1 может представлять собой ось с прямым соединением с колесами или карданный вал. Как правило, узел устанавливается на оси 1 с помощью втулки 2.
На РИС. 2 полностью показана внутренняя часть вышеупомянутой системы тормоза-замедлителя. Для удобства вариант осуществления системы содержит два разных электрических генератора с каждой стороны. Тем не менее, оба генератора также могут быть одинаковыми. В зависимости от условий применения одного генератора может быть достаточно для подачи питания системе тормоза-замедлителя. В свою очередь, при необходимости этот генератор может представлять собой генератор с возбуждением от постоянных магнитов 30 или генератор с самовозбуждением 20. Например, для уменьшения веса предпочтительнее использовать генератор с возбуждением от постоянных магнитов. С другой стороны, если необходимо обеспечить высокий тормозной момент, предпочтительным является генератор с самовозбуждением.
Следующие рисунки дополняют РИС. 2, на котором более подробно показаны два типа генераторов по отдельности. На РИС. 3, 4 и 5 показан генератор с самовозбуждением 20. На РИС. 6, 7 и 8 показан генератор с возбуждением от постоянных магнитов 30.
Как показано на рисунке, тормоз-замедлитель 10 расположен по центру, а генераторы 20, 30 соединены с внешней стороной тормоза-замедлителя 10. Вращающиеся элементы: ротор тормоза-замедлителя 11 и роторы 21 (или 31) генератора 20 (или 30) прикреплены к втулке 2, образуя моноблочный узел. Остальные невращающиеся элементы тормоза-замедлителя 10 и генераторы 20, 30 установлены с использованием подшипников 4.
Предпочтительно ротор 11 тормоза-замедлителя 10 будет представлять собой узел из литой стали. Ротор 11 может быть изготовлен в виде двух дисков 13, соединенных рядом ребер 14, которые, как правило, имеют цилиндрическую форму. В роторе необходима высокая электропроводность, чтобы обеспечить большую поглощаемую мощность при той же электродвижущей силе, таким образом, увеличивая индуцированный ток. Кроме того, высокая теплопроводность способствует рассеиванию выделяемого тепла. Другим важным фактором, который способствует рассеиванию тепла, является оптимизация конструкции. Для этого геометрия ребер 14 предпочтительно должна быть такой, чтобы она могла обеспечить вентиляцию воздуха во внутренней части ротора 11 независимо от направления вращения ротора 11, что облегчало бы процесс рассеивания тепла.
Если данный узел устанавливается на оси железнодорожного вагона, он жестко крепится к ней, как правило, в качестве силового (прессового) соединения, которое обеспечивается в случае использования стандартных тормозов. В других случаях применения тормоз-замедлитель 10 может содержать свою собственную ось.
Статоры тормоза-замедлителя 10 и генератора 20, 30 предпочтительно будут изготовлены из сплава на основе железа. Электромагниты 15 крепятся внутри статора 12 тормоза-замедлителя 10, а статор 22 генератора 20, 30 с сердечниками и обмоткой 28 крепится снаружи. Статор 22 аналогичен для двух типов генераторов (с самовозбуждением 20 и с возбуждением от постоянных магнитов 30).
Внешнее кольцо с подшипниками, способное выдержать вес тормоза-замедлителя, а также продольные и радиальные силы, вызывающие вибрацию, можно использовать для установки на ось 1. Чтобы отрегулировать осевой зазор подшипников 4 статоров 12, они спроектированы с рядом распорок 5 и гаек, устанавливающих воздушные зазоры.
Более того, ряд опор крепит статоры 12 к раме или шасси, чтобы предотвратить их поворот с осью 1.
Генератор 20 самовозбуждается с помощью обмотки 27 неподвижного магнитного сердечника 26, закрепленного снаружи статора 12 тормоза-замедлителя 10 (или статоров, если с каждой стороны необходимы два генератора). Остаточная намагниченность этого магнитного сердечника 26 должна быть достаточно высокой, чтобы исключить обязательность предвозбуждения (он изготавливается из магнитно-жестких материалов).
Ротор 21 генератора 20 предпочтительно надежно крепится к втулке 2 и имеет внутреннюю конфигурацию с твердым сердечником. Внутри находится неподвижный магнитный сердечник 26, не создающий трения, что означает сохранение предварительных воздушных зазоров.
Статор 22 генератора 20 надлежащим образом закреплен снаружи статора 12 (или статоров) тормоза-замедлителя 10 с той же стороны, что и неподвижный магнитный сердечник 26. Этот статор 22 состоит из листов, которые изолированы друг от друга, снабжены рядом прорезей, которые плотно спрессованы для образования компактного сердечника. Обмотки статора 28 установлены в вышеуказанных прорезях.
Поле намагничивает диски 13 ротора 11, чередуя север и юг, в процессе их вращения, индуцируя переменный ток в обмотке 28 статора 22 генератора 20.
Другой тип генератора, показанный на РИС. 6 - РИС. 8, -генератор с возбуждением от постоянных магнитов 30. Источник электрической энергии обеспечивается с помощью ротора 31 с постоянными магнитами, прикрепленными к втулке 2, при этом статор 22 генератора 30 закреплен снаружи статора 12 тормоза-замедлителя 10.
Оба типа генераторов 20, 30 имеют надлежащий размер для подачи необходимой мощности тормозу-замедлителю 10, отвечающему за торможение при превышении определенного предельного значения скорости. При более низких скоростях должен применяться обычный механический тормоз до полной остановки транспортного средства. Эти два генератора 20, 30 могут функционировать по отдельности или совместно на тормозе-замедлителе 10, функционирующем независимо.
Роторы или индукторы 21, 31 генераторов 20, 30 создают магнитное поле, необходимое для обмоток статоров 22 генераторов, чтобы сгенерировать соответствующий переменный ток.
Тормоз-замедлитель 10 функционирует без износа или трения, а подшипники 4 являются единственными деталями, которые подвержены износу. При их изготовлении предпочтительно используются сочетания магнитных и немагнитных сплавов, чтобы лучшим образом использовать потоки и предотвратить их рассеивание. Сварных швов предпочтительно избегают и обеспечивают точное и безопасное крепление элементов и подузлов болтами в зависимости от температурных усталостных напряжений, которым они подвергаются.
Модуль регулятора тормозной рычажной передачи 40 отвечает за регулирование тормозного усилия. Модуль регулятора тормозной рычажной передачи 40 - электронное устройство управления, которое преобразует и регулирует ток, поступающий от источника питания, для использования непосредственно на обмотках тормоза-замедлителя 10 на основании параметров, запрограммированных в соответствии с требуемыми условиями эксплуатации.
Данный модуль регулятора 40 линейно изменяет питание тормоза-замедлителя 10, позволяя напряжению питания в большей или меньшей мере линейно поступать в тормоз-замедлитель 10, что обеспечивает точное управление торможением. Регулятор тормозной рычажной передачи 40, как правило, содержит выпрямитель и стабилизатор напряжения. Генератор 20, 30 вырабатывает переменный ток, преобразуя механическую энергию вращения, создаваемую осью 1, в электрическую энергию для обеспечения питания тормоза-замедлителя 10. Поскольку это переменный ток, его необходимо выпрямить для обеспечения надлежащего функционирования и управления тормозом-замедлителем 10. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Он также содержит стабилизатор напряжения для поддержания практически постоянного напряжения без перепадов в случае увеличения или уменьшения скорости вращения (числа оборотов в минуту).
Часть модуля регулятора тормозной рычажной передачи 40 расположена рядом с тормозом-замедлителем 10, но устройство управления предпочтительно расположено в другом месте. Например, на железнодорожном транспорте, оно, как правило, расположено внутри кабины поезда и управляется оператором с целью регулирования тормозного усилия всех вагонов.
Входной сигнал управления, который получает модуль регулятора 40, является ожидаемым сигналом торможения, поступающим от центральной компьютерной системы, управление которой осуществляется вручную или автоматически. Он также принимает сигналы определения фактической скорости вращения и цифровые входные и выходные сигналы для получения информации или условий безопасности от центральной системы транспортного средства, а также для отправления этих сигналов в центральную систему транспортного средства.
Модуль регулятора 40 предпочтительно программируется для построения различных кривых эксплуатационных ограничений, например, прямого или обратного сигнала, или линейного, или квадратичного отклика. Полностью автономное электропитание обеспечивается за счет генерирования тока с помощью встроенного генератора 20, 30. Модуль регулятора 40 регулирует и направляет ток возбуждения от генератора в форме замкнутого контура сервоуправления для получения тормозного тока на основании сигнала управления и в пределах ранее запрограммированных кривых.
Кроме того, для обеспечения большей безопасности в любом из описанных вариантов осуществления изобретения может использоваться датчик температуры, установленный на тормозе, чтобы ограничить максимальные уровни развиваемой мощности.
Наконец, описывается другой конкретный вариант осуществления изобретения, в котором используется генератор с более высокой выходной мощностью. Если твердые материалы в генераторе с самовозбуждением заменить мягкими материалами (сердечник 56), генератор может перестать самовозбуждаться, но взамен начать вырабатывать значительно большую выходную мощность. Этот тип генератора будет упоминаться далее по тексту как генератор с внешним возбуждением 50. На РИС. 9 - РИС. 11 показана система тормоза-замедлителя, снабженная данным генератором 50, выступающим в качестве главного генератора, наряду с генератором с возбуждением от постоянных магнитов 30, выступающим в качестве вспомогательного генератора. Сердечник 56 (с низкой остаточной намагниченностью) предпочтительно имеет тот же состав, что и детали статора 12 из железа.
Самовозбуждение вызвано тем, что твердые материалы, будучи намагниченными, ведут себя как постоянные магниты. Следовательно, мягкие материалы легко размагничиваются и имеют меньшие потери, поэтому они могут быть предпочтительными в условиях применения с более высокой выходной мощностью (они имеют более низкие потери на гистерезис, чем твердые материалы, поэтому они меньше нагреваются, и выходная мощность больше).
В этом случае возбуждение для создания магнитного поля, необходимого в генераторе 50, должно быть предусмотрено снаружи для обеспечения запуска. В частности, это становится возможным преимущественно с помощью небольшого вспомогательного генератора с возбуждением от постоянных магнитов 30. Это позволяет оптимизировать генератор 50, выступающий в качестве главного генератора, в максимально возможной степени. Иными словами, как только ротор 51 достигает соответствующей скорости, он больше не возбуждается генератором 30, который будет отключен.
Эта смешанная или гибридная конфигурация также особенно целесообразна в ситуации при низкой частоте вращения тормоза-замедлителя 10. Именно в этом случае тормозной момент и, следовательно, питание, подаваемое тормозу-замедлителю, должны быть максимальными. По этой причине в неподвижном магнитном сердечнике, а также в магнитных массах должны использоваться мягкие материалы. Использование мягких материалов приводит к высоким уровням магнитного насыщения, а также устраняет пассивное сопротивление вращению при отсутствии возбуждения, уменьшая инерцию до незначительных уровней.
Управление внешним возбуждением в смешанной конфигурации обеспечивается электронной системой, которая может устанавливаться в модуль регулятора 40, который управляет мощностью, подаваемой вспомогательным генератором (генератором с возбуждением от постоянных магнитов 30) к индукционной обмотке генератора тормоза-замедлителя. Он крепится на оси и вращается, поэтому электронная система отвечает за то, чтобы вспомогательный генератор подавал питание возбуждения с максимальной мощностью, когда ось вращается с более низкой скоростью. И напротив, когда ось вращается с большой скоростью, система ограничивает питание возбуждения индукционной обмотки генератора тормоза-замедлителя, поскольку ему необходимо более низкое напряжение возбуждения, когда она вращается с большой скоростью.
Перечень числовых ссылок
1 Ось.
2 Втулка.
3 Корпусы.
4 Подшипники.
5 Распорки.
10 Тормоз-замедлитель.
11 Главный ротор тормоза-замедлителя 10.
12 Статор тормоза-замедлителя 10.
13 Диски.
14 Ребра.
15 Электромагниты.
20 Генератор с самовозбуждением.
21 Ротор генератора с самовозбуждением 20.
22 Статор генератора (либо с самовозбуждением 20, с возбуждением от постоянных магнитов 30, либо с внешним возбуждением 50).
26 Неподвижный твердый сердечник (с высокой остаточной намагниченностью).
27 Обмотка сердечника.
28 Обмотки (статоров генераторов 20, 30, 50).
30 Генератор с возбуждением от постоянных магнитов.
31 Ротор генератора с возбуждением от постоянных магнитов 30.
40 Модуль регулятора.
50 Генератор с внешним возбуждением.
51 Ротор генератора с внешним возбуждением.
56 Неподвижный мягкий сердечник (или с низкой остаточной намагниченностью).

Claims (16)

1. Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства, включающая:
- тормоз-замедлитель (10), содержащий главный ротор (11) и два статора (12), по одному с каждой стороны ротора (11), указанный ротор (11) жестко соединен с осью (1),
- генератор (20, 30, 50), соединенный с тормозом-замедлителем (10), выполненный с возможностью подачи к нему электрической энергии, отличающаяся тем, что
генератор (20, 30, 50), в свою очередь, содержит статор (22) и ротор (21, 31), соединенный с генератором (20, 30, 50).
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что статор (22) генератора (20, 30, 50) расположен снаружи и жестко соединен со статором (12) тормоза-замедлителя (10) посредством той же оси (1).
3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что генератор является генератором с самовозбуждением (20).
4. Система по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что генератор является генератором с возбуждением от постоянных магнитов (30).
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что генератор является генератором с внешним возбуждением (50).
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что генератор с возбуждением от постоянных магнитов (30) выполнен с возможностью обеспечения возбуждения генератора с внешним возбуждением (50).
7. Система по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что генератор с возбуждением от постоянных магнитов (30) и генератор с самовозбуждением (20) работают вместе так, что генератор с возбуждением от постоянных магнитов (30) подает электрическую энергию тормозу-замедлителю (10), когда скорость вращения оси ниже начального предельного значения, и генератор с самовозбуждением (20) подает электрическую энергию тормозу-замедлителю (10), когда скорость вращения оси выше второго предельного значения.
8. Система по любому из вышеуказанных пунктов, отличающаяся тем, что главный ротор (11) является самовентилирующимся.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что главный ротор (11) содержит два горизонтальных диска (13) и некоторое количество ребер, расположенных на расстоянии (14) и соединяющих указанные диски (13).
10. Система по любому из вышеуказанных пунктов, включающая модуль регулятора тормозной рычажной передачи (40), выполненный с возможностью регулирования тока возбуждения генератора (20, 30, 50) в соответствии с сигналом управления.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что модуль регулятора (40) содержит выпрямитель и стабилизатор напряжения.
12. Система по п. 10 или 11, которая дополнительно содержит датчик температуры для измерения температуры тормоза-замедлителя (10) и ее передачи модулю регулятора (40), чтобы уменьшить ток, поступающий от генератора (20, 30, 50), если данная температура превышает предельное значение.
13. Транспортное средство, содержащее систему тормоза-замедлителя по одному из пп. 1-11.
RU2017104734A 2014-08-14 2014-08-14 Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства и транспортное средство, включающее такую систему RU2666976C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2014/070655 WO2016024030A1 (es) 2014-08-14 2014-08-14 Sistema retardador autónomo para un vehículo y vehículo que lo incorpora

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666976C1 true RU2666976C1 (ru) 2018-09-13

Family

ID=55303898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017104734A RU2666976C1 (ru) 2014-08-14 2014-08-14 Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства и транспортное средство, включающее такую систему

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10828990B2 (ru)
EP (1) EP3181393B1 (ru)
CN (1) CN107074116B (ru)
CA (1) CA2958743C (ru)
ES (1) ES2883341T3 (ru)
RU (1) RU2666976C1 (ru)
WO (1) WO2016024030A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108162767B (zh) * 2017-12-31 2020-01-31 中国能源建设集团华东电力试验研究院有限公司 减速制动装置
FR3083386B1 (fr) * 2018-06-28 2021-05-14 Telma Ensemble ralentisseur electromagnetique et generatrice et vehicule comportant un tel ensemble
CN108973696B (zh) * 2018-07-24 2020-10-16 北京工业大学 一种并行排列构造的液电复合缓速器
CN117615932A (zh) * 2021-07-07 2024-02-27 拉莱特兹多斯 Y 变压器股份有限公司 车辆缓速器供电系统、自主缓速器及自主缓速器制造方法
WO2023017196A1 (es) * 2021-08-12 2023-02-16 Ralentizadores Y Transformaciones, S.A. Sistema de frenado electromagnético para un vehículo y vehículo que lo incorpora

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2640941A (en) * 1951-01-18 1953-06-02 Eaton Mfg Co Eddy current mechanism
DE3908234A1 (de) * 1989-02-27 1990-08-30 Hans Heinrich Holm Eggers Zusatzbremseinrichtung fuer fahrzeuge
WO2001056827A1 (en) * 2000-02-02 2001-08-09 Pacific Scientific Electro Kinetics Division Integrated retarder and accessory device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2627913B1 (fr) * 1988-02-25 1992-02-07 Labavia Ralentisseur electromagnetique, moyens d'alimentation associes et application a un vehicule
DE4026251A1 (de) * 1989-12-05 1991-06-06 Hans Heinrich Holm Eggers Zusatzbremseinrichtung fuer fahrzeuge
ATE291788T1 (de) * 2000-11-27 2005-04-15 Lothar Kloft Retarder, insbesondere als brems- oder zusatzbremseinrichtung für fahrzeuge oder dergleichen, insbesondere schienenfahrzeuge
FR2861912B1 (fr) * 2003-10-31 2007-08-17 Telma Ralentisseur electromagnetique a refroidissement par eau
FR2861914A1 (fr) * 2003-10-31 2005-05-06 Telma Ralentisseur electromagnetique a refroidissement par eau
FR2894411B1 (fr) * 2005-12-07 2008-06-13 Telma Sa Procede de pilotage d'un ralentisseur electromagnetique
CN102594090B (zh) 2012-03-09 2013-11-13 北京工业大学 一种凸极构造的液冷自励式电涡流缓速器
CN102874123B (zh) * 2012-07-06 2015-06-10 江苏大学 一种盘式水冷自励式电涡流缓速器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2640941A (en) * 1951-01-18 1953-06-02 Eaton Mfg Co Eddy current mechanism
DE3908234A1 (de) * 1989-02-27 1990-08-30 Hans Heinrich Holm Eggers Zusatzbremseinrichtung fuer fahrzeuge
WO2001056827A1 (en) * 2000-02-02 2001-08-09 Pacific Scientific Electro Kinetics Division Integrated retarder and accessory device

Also Published As

Publication number Publication date
CN107074116B (zh) 2021-01-05
WO2016024030A1 (es) 2016-02-18
US20170232850A1 (en) 2017-08-17
CA2958743C (en) 2022-11-08
CN107074116A (zh) 2017-08-18
US10828990B2 (en) 2020-11-10
EP3181393A4 (en) 2017-09-06
CA2958743A1 (en) 2016-02-18
EP3181393B1 (en) 2021-05-26
EP3181393A1 (en) 2017-06-21
ES2883341T3 (es) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666976C1 (ru) Автономная система тормоза-замедлителя для транспортного средства и транспортное средство, включающее такую систему
USRE28237E (en) Field generating induction device
JP2796334B2 (ja) 電磁制動器およびそのための電力供給装置の組立体
CN102594090B (zh) 一种凸极构造的液冷自励式电涡流缓速器
US7178644B2 (en) Retarder, particularly provided as a braking device or auxiliary braking device for vehicles or the like, especially rail vehicles
CN102951248A (zh) 车用特别是自行车用电动轮毂驱动器
GB2484147A (en) Electromechanical braking device
JP2014091514A (ja) 永久磁石を有する外部ロータを備えたラムエアタービン発電機
AU2006243176A1 (en) Self-disengaging fan for an electromagnetic retarder
CN106541835B (zh) 一种采用双转子结构的自励式缓速器及其控制方法
EP3173282B1 (en) Method of operating an electrically propelled vehicle
JPS6127986B2 (ru)
US7276833B2 (en) Electromagnetic retarder system and method
JP2003518897A (ja) 渦電流リターダ
KR101033844B1 (ko) 마그네틱 브레이크 장치
CN114056103A (zh) 一种自励式缓速制动车桥
CN109039008B (zh) 电控绕线式车辆用磁力制动器
CN104600954B (zh) 一种双水道构造的自励式液冷电涡流缓速器
CN103078470A (zh) 一种自励式线圈同步旋转构造双凸极液冷缓速器
US20230392579A1 (en) Generator/gearbox arrangement for a wind power installation with a brake
KR20150025809A (ko) 탄소섬유로 구성된 하우징을 포함한 전동차용 직결구동방식 견인전동기
KR101596657B1 (ko) 탄소섬유로 구성된 하우징 구조의 직결구동방식 견인전동기를 구비한 대차
US6631794B1 (en) Drive unit assembly with a regenerative retarder
CN106571706B (zh) 电动车
EP4368440A1 (en) Power supply system for a retarder of a vehicle, autonomous retarder and method for making a retarder autonomous