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CN102195441B - 电磁式减速器 - Google Patents

电磁式减速器 Download PDF

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Abstract

一种电磁式减速器，包括：主体部分，其由定子和钢转子组成，定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，钢转子包围定子并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由三相或两相连接组成，每一个磁性线圈与电容连接，以分别形成共振电路，驱动装置具有与连接中的每一个串联连接、并且被操作信号所控制从而被打开和关闭的数个晶体管，其中，钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出AC电压，该AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于钢转子的旋转速度。从产生操作信号起经过预定时间之后，AC电压通过定时器被施加到附加装置的输入端子上。

Description

电磁式减速器
技术领域
本发明涉及一种电磁式减速器，尤其涉及一种用于卡车、公共汽车等大型车辆的辅助制动装置的电磁式减速器。
背景技术
如日本专利申请公开号No.125219/2008所示，利用涡电流获得制动扭矩的电磁式减速器是公知的。
图5至图7示出了传统的自发电(self generation)电磁式减速器，其中，附图标记1表示车辆轮胎，附图标记2表示启动器，附图标记5表示电磁式减速器。电磁式减速器5包括主体部分6、用于处理操作信号7的控制装置8、和由晶体管T1-T3组成的驱动装置10，该晶体管T1-T3分别通过来自控制装置8的驱动脉冲9被打开或者关闭。
主体部分6包括：定子轭11；定子12，其具有沿圆周布置并彼此分开的磁性线圈L1-L12，每一个磁性线圈都有铁芯；钢转子(鼓)13，其包围定子12，并且根据轮胎1的转动而转动；以及翼14，其设置在鼓13的外周面上。
磁性线圈L1-L12形成A相、B相、和C相的三相连接(three-phaseconnections)。
磁性线圈L1、L2、L3、L7、L8和L9中的每一个与磁性线圈L4、L5、L6、L10、L11和L12中的每一个极性相反。
根据传统的减速器，当操作信号7施加到控制装置8上时，产生驱动脉冲9，从而驱动装置10的晶体管T1-T3被打开，并且形成由磁性线圈L1-L12和电容C组成的共振电路。
当鼓13的转数变得快于从磁性线圈和电容的共振频率计算来的旋转磁场的转数时，鼓13的残余磁场在磁性线圈中感应出的电压通过由磁性线圈和电容组成的共振电路的功能变成特定频率的三相AC电压。在这种状态下，根据三相AC电压产生的旋转磁场的转数Ns和鼓13的转数Nd之间的差别，在鼓13中产生涡电流。通过在鼓13中产生的涡电流，磁性线圈的电压增加，从而使得鼓13中的涡电流进一步增加。
当达到某一点时，即使磁性线圈的电压增加，磁场也不再增加。在这一点，涡电流的增加功能停止。鼓13中的涡电流产生焦耳热，使得大的制动动力施加到鼓13上。制动能量转换为热，热从鼓13的外周面上的翼14辐射进入大气环境。
占商用汽车引擎主流的柴油机具有附加的自动停止装置或辅助加热装置，如日本实用新型申请公开号No.65024/1994所述。因为在这样的柴油机中，短时间的空闲(idling)和运行(running)是重复的。这样的附加装置需要大电源，相应地，必须使用附加电源或交流发电机，这会导致重量和成本的增加。
图8是一个图表，该图表显示了当钢转子转数变得快于旋转磁场的转数时，通过磁性线圈的电流和从磁性线圈中感应出的电压之间的关系。在该图8中，附图标记A表示电磁线圈中感应电压的饱和点。一条从A点延伸的阻抗线表示电压，该电压不可能外部输出(takeout)，因为该电能消耗在电磁线圈中。附图标记B表示非饱和点，附图标记C表示阻抗线上一个对应于B点的点。B点和C点之间的电压差变成电力Pout(该电力可以被外部输出)。Pout＝C(VB 2-VC 2)/T0，其中，C是电容值，VB是B点的电压，VC是C点的电压，T0是周期。
根据发明人的实验和研究，发现如图5至图7所示的自发电电磁式减速器有很高的电力产生能力，可以供应大于交流发电机三倍的电力，而且不增加重量和成本。而且，可以供给如上面所述的附加装置以高的AC电压或低的DC电压。
进一步地，发明人发现，减速器启动后直接得到的感应电压很小，以至于如图3和图8所示的那样，没有电力可以被供给。
本发明可以在上面事实的基础上获得。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电磁式减速器，包括：主体部分，该主体部分由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由A相、B相、和C相的三相连接组成，每一个磁性线圈都与一个电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置具有与三相连接中的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出三相AC电压，该三相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；从产生操作信号起经过预定时间之后，所述三相AC电压通过一个定时器被施加到该附加装置的输入端子上。
本发明的进一步的目的是提供一种电磁式减速器，包括：主体部分，该主体部分由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由A相、B相、和C相的三相连接组成，每一个磁性线圈都与一个电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置具有与三相连接中的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出三相AC电压，该三相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；该三相AC电压被整流成DC电压，并且被施加到该附加装置的输入端子上。
三相连接由三相星形连接(three-phase star connection)形成，或者由三相三角连接(three-phase delta connection)形成。
本发明的又一个进一步的目的是提供一种电磁式减速器，包括：主体部分，该主体部分由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由两相V连接(two-phase Vconnections)组成，每一个磁性线圈都与一个电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置具有与两相V连接中的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭；其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出两相AC电压，该两相AC电压导致的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；从产生操作信号起经过预定时间之后，所述两相AC电压通过一个定时器被施加到该附加装置的输入端子上。
本发明的另一个目的是提供一种电磁式减速器，包括：主体部分，该主体部分由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由两相V连接组成，每一个磁性线圈都与一个电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置具有与两相V连接中的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出两相AC电压，该两相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；两相AC电压被整流成DC电压，并被施加到该附加装置的输入端子上。
DC电压通过电压降低装置被施加到该附加装置的该输入端子上。
该附加装置是供应空闲停止动力的电池。
根据本发明的电磁式减速器，能够取得以下效果。
(1)能够给辅助加热器或附加装置供应电力，该附加装置例如可以是在当车停止时自动停止引擎的空闲停止控制装置中为重启引擎而供应电力的电池。
(2)在当车停止时自动停止引擎的空闲停止控制装置中，为了重启引擎，不需要通过交流发电机对电池进行充电。
当结合下面的描述和相应附图考虑时，本发明的这些和其它的方面和目的将得到更好的理解。但是，应当这样理解，下面的指明了本发明的优选实施例的描述，仅仅是为了描述，而非对本发明的限定。可以在本发明的范围内，进行许多改变和修改，而不脱离本发明的精神。本发明包括了所有这样的修改。
附图说明
图1是用于解释根据本发明的电磁式减速器一个实施例的视图。
图2是用于解释根据本发明的电磁式减速器另一实施例的视图。
图3是用于解释根据本发明的减速器的产生电压和时间之间的关系的图表。
图4是用于解释制动扭矩和减速器转子转数的关系的图表。
图5是用于解释传统的电磁式减速器的视图。
图6是图5所示的传统减速器的主体部分的垂直剖面前视图。
图7是图5所示的传统减速器的主体部分的垂直剖面侧视图。
图8是用于解释如图5所示的传统减速器的在电磁线圈中的感应电压和通过电磁线圈的电流之间的关系的图表。
具体实施方式
下面，将参考附图解释根据本发明的电磁式减速器的实施例。
实施例1
图1示出了根据本发明的电磁式减速器的第一实施例。
与图5至图7所示的传统减速器的相应部件相似的减速器部件，已经给出了相应的附图标记，而且不需要进一步重新描述。
在本发明的第一实施例中，在自发电电磁式减速器5中产生的三相AC电压或两相AC电压，通过被控制装置8控制的定时器15的ON-OFF触点16，施加到附加装置的输出端子(未示出)上，例如辅助加热器17的输出端子上。
在产生减速器操作信号7之后，例如一秒钟，ON-OFF触点16被打开。此时，减速器5产生的电压足够高，以至于能够从减速器5向外部输出足够的能量。
根据本发明的电磁式减速器，可以省略用于附加装置的附加电源。
实施例2
图2示出了根据本发明的电磁式减速器的第二实施例。
与图5至图7所示的传统减速器的相应部件相似的减速器部件，已经给出了相应的附图标记，而且不需要进一步重新描述。
在本发明的第二实施例中，附加装置是用于供应空闲停止动力(anidling stop power)的电池22，例如，在空闲(idling)被自动停止后重启引擎就需要该空闲停止动力。
在本发明的第二个实施例中，在自发电电磁式减速器5中产生的三相AC电压或两相AC电压被全波整流器18整流，例如，被拥有任务控制器19和CPU20的斩波器21降低电压，然后，施加到用于供应空闲停止动力的电池22上，以给电池22充电。
当电池电压增加到全充电值时，对电池22充电的电流Ir被斩波器21降低，以防止用于供应空闲停止动力的电池22的使用寿命因为充电过度而缩短。
根据本发明的第二实施例，不需要始终通过由启动器2驱动的交流发电机4对供应空闲停止动力的电池22进行充电。
图4是一个图表，它解释了根据本发明的自发电式电磁式减速器的制动扭矩和转子转数之间的关系。其中，符号a表示没有电力供应给附加装置时的曲线，例如，该附加装置是用于供应空闲停止动力的电池。符号b表示电力供应时的曲线。
在曲线a和b之间，看不出制动扭矩的大的差异。
进一步地，如果电磁线圈的数目增加，例如从12增加到24，自发电式电磁式减速器产生的三相AC电压能够增大。
尽管已经对本发明特别地示出和参照优选实施例进行了描述，本领域的技术人员应当理解，可以在这里作出各种形式和细节上的改变，而不脱离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种电磁式减速器，包括：主体部分，其由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由A相、B相、和C相的三相连接组成，每一个磁性线圈与一个电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置有与三相连接的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号控制，从而被打开和关闭，其中，钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出三相AC电压，该三相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于钢转子的旋转速度；从产生操作信号起经过预定时间后，所述三相AC电压通过定时器被施加到附加装置的输入端子上。
2.如权利要求1所述的电磁式减速器，其中，该三相连接由三相星形连接形成。
3.如权利要求1所述的电磁式减速器，其中，该三相连接由三相三角连接形成。
4.如权利要求1、2、或3所述的电磁式减速器，其中，该附加装置是辅助加热器。
5.一种电磁式减速器，包括：主体部分，其由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由两相V连接组成，每一个磁性线圈都与电容连接，以分别形成一个共振电路，该驱动装置具有与两相V连接的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出两相AC电压，该两相AC电压导致的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；从产生操作信号起经过预定时间之后，所述两相AC电压通过定时器被施加到该附加装置的输入端子上。
6.如权利要求5所述的电磁式减速器，其中，该附加装置是辅助加热器。
7.一种电磁式减速器，包括：主体部分，其由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由A相、B相、和C相的三相连接组成，每一个磁性线圈都与电容连接，以分别形成共振电路，该驱动装置具有与三相连接的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出三相AC电压，该三相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；该三相AC电压被整流成DC电压，并且被施加到该附加装置的输入端子上。
8.如权利要求7所述的电磁式减速器，其中，该三相连接由三相星形连接形成。
9.如权利要求7所述的电磁式减速器，其中，该三相连接由三相三角连接形成。
10.如权利要求7、8或9所述的电磁式减速器，其中，DC电压通过电压降低装置被施加到该附加装置的该输入端子上。
11.如权利要求7、8、或9所述的电磁式减速器，其中，该附加装置是供应空闲停止动力的电池。
12.如权利要求10所述的电磁式减速器，其中，该附加装置是供应空闲停止动力的电池。
13.一种电磁式减速器，包括：主体部分，其由定子和钢转子组成，该定子具有数个沿圆周布置并且彼此分开的磁性线圈，该钢转子包围该定子，并且根据轮胎的转动而转动；驱动装置，其使该主体部分被操作信号所控制；用于附加装置的输出端子；磁性线圈，其由两相V连接组成，每一个磁性线圈都与电容连接，以分别形成共振电路，该驱动装置具有与两相V连接的每一个串联连接的数个晶体管，该晶体管被操作信号所控制，从而被打开和关闭，其中，该钢转子的旋转在形成共振电路的磁性线圈中感应出两相AC电压，该两相AC电压产生的旋转磁场的转速被设置得小于该钢转子的旋转速度；该两相AC电压被整流成DC电压，并且被施加到该附加装置的输入端子上。
14.如权利要求13所述的电磁式减速器，其中，DC电压通过电压降低装置被施加到该附加装置的该输入端子上。
15.如权利要求13或14所述的电磁式减速器，其中，该附加装置是供应空闲停止动力的电池。
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