KR20110101042A

KR20110101042A - 전자기형 리타더

Info

Publication number: KR20110101042A
Application number: KR1020100139203A
Authority: KR
Inventors: 유이치 타시로; 미츠요시 오바; 아키히로 미요시
Original assignee: 가부시키가이샤 티비케이
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: JP5263792B2; EP2363944A2; CN102195441B; US20110214954A1; US8689950B2; KR101239414B1; JP2011188585A; CN102195441A; EP2363944A3

Abstract

전자기형 리타더는, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며; 자기 코일들은 3상 또는 2상 결선들로 구성된다. 자기 코일들 각각은 공진 회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결된다. 구동장치는, 결선들 각각에 직렬로 연결되고 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비한다. 스틸 회전체의 회전에 의해 공진 회로들을 형성하는 자기 코일들에 유도되는 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정된다. AC 전압은 작동신호의 발생부터 소정의 시간 후에 타이머를 통해 부가장치의 입력 단자에 인가된다.

Description

전자기형 리타더{ELECTROMAGNETIC TYPE RETARDER}

본 발명은 전자기형 리타더(retarder)에 관한 것으로, 특히 트럭, 버스, 등과 같은 대형 자동차에서 사용하기 위한 보조 제동장치인 전자기형 리타더에 관한 것이다.

에디 전류를 이용함으로써 제동 토크를 얻기 위한 전자기형 리타더가 일본 특허 출원 공개번호 125219/2008에 보인 바와 같이 공지되어 있다.

도 5 내지 도 7은 종래의 자기 발전 전자기형 리타더를 도시한 것으로, 참조부호 1은 자동차의 타이어를 나타내며, 2는 스타터를 나타내며, 3은 얼터네이터를 나타내며, 5는 전자기형 리타더를 나타낸다. 전자기형 리타더(5)는 주 부분(6), 작동신호(7)를 처리하기 위한 제어장치(8), 및 제어장치(8)로부터 구동펄스(9)에 의해 각각 개폐되는 트랜지스터들(T1 내지 T3)로 구성된 구동장치(10)를 포함한다.

주 부분(6)은 고정자 요크(11), 원을 따라 배열되고 서로 이격되어 있으며 각각이 철심을 가진 자기 코일들(L1 내지 L12)를 구비한 고정자(12), 고정자(12)를 둘러싸고 있고 타이어(1)의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체(드럼)(13), 및 드럼(13)의 외주면 상에 설치된 핀들(fin)(14)을 포함한다.

자기 코일들(L1 내지 L12)은 A 상, B 상 및 C 상의 3상 결선들을 형성한다.

자기 코일들(L1, L2, L3, L7, L8, L9) 각각은 자기 코일들(L4, L5, L6, L10, L11, L12) 각각의 극성과는 반대이다.

종래의 리타더에 따라, 구동 펄스(9)는 작동신호(7)가 제어 장치(8)에 인가될 때 발생되고, 따라서 구동장치(10)의 트랜지스터들(T1 내지 T3)는 턴 온 되며, 자기 코일들(L1 내지 L12) 및 커패시터들(C)로 구성된 공진회로들이 형성된다.

드럼(13)의 잔류 자장에 의해 자기 코일들에 유도된 전압은, 드럼(13)의 회전수가 자기 코일들 및 커패시터들의 공진 주파수로부터 계산된 회전 자장의 회전수보다 빠르게 될 때, 자기 코일들 및 커패시터들로 구성된 공진회로들의 작용에 의해 특정 주파수의 3상 AC 전압이 된다. 이 상태에서, 3상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전수(Ns)와 드럼(13)의 회전수(Nd) 간에 차이에 따라 드럼(13)에서 에디 전류가 발생된다. 드럼(13)에서 발생된 에디 전류에 의해서, 자기 코일들의 전압이 증가되고, 따라서 드럼(13)에서 발생된 에디 전류는 더욱 증가된다.

에디 전류 증가 작용은 자기 코일들의 전압이 증가될지라도 자장이 증가되지 않는 지점에서 정지된다. 드럼(13)에서 에디 전류는 주울 열을 발생하며, 따라서 더 큰 제동력이 드럼(13)에 인가된다. 제동 에너지는 열로 변환되고 열은 드럼(13)의 외주면 상에 설치된 핀들(14)로부터 대기로 방사된다.

상업자동차 엔진으로서 윗자리를 차지하는 디젤 엔진은 이러한 디젤 엔진에서 짧은 시간의 아이들링 또는 주행이 반복되기 때문에, 일본 실용신안 출원 공개 번호 65024/1994에 기술된 바와 같이 부가적으로 자동 정지 장치 또는 보조 히팅 장치를 구비한다. 이러한 부가 장치를 위해 큰 전력이 요구되며, 따라서 추가의 전원 또는 얼터네이터를 사용하는 것이 필요하며, 이것은 무게 및 비용의 증가를 초래한다.

도 8은 스틸 회전체의 회전수가 회전 자장의 회전수보다 빠르게 될 때 전자기 코일을 통과하는 전류와 전자기 코일들에 유도된 전압 간에 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8에서, 참조부호 A는 전자기 코일들에 유도된 전압의 포화점을 나타내며, 점(A)부터 연장된 임피던스 선은 전자기 코일들에서 전기 에너지가 소비되기 때문에 인출하기가 불가능한 전압을 나타내며, 참조부호 B는 불포화 점을 나타내며, 참조부호 C는 점(B)에 대응하는 임피던스 선 상에 점을 나타낸다. 점(B)와 점(C) 사이의 전압차는 인출하기가 가능한 전력(P_out)이 된다. P_out = C(V_B ² - V_C ²)/T_O이며, C는 커패시터의 값이고, V_B는 점(B)에서의 전압이며, V_C는 점(C)에서의 전압이고, T_O는 주기이다.

발명자에 의한 실험 및 연구에 따라, 도 5 내지 도 7에 도시된 자기 발전 전자기형 리타더는 매우 높은 전력 발생 능력이 있으며, 무게 및 비용을 증가시키지 않고, 얼터네이터의 전력보다 3배 큰 전력을 공급하는 것이 가능하다는 것과, 위에 언급된 바와 같이 부가장치에 높은 AC 전압 또는 낮은 DC 전압을 공급하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다.

또한, 발명자에 의해서 리타더의 기동 바로 후에 유도된 전압은 너무 낮아 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이 어떠한 전력도 공급될 수 없음이 발견되었다.

본 발명은 위에 사실들을 토대로 얻어질 수 있다.

본 발명의 목적은, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 A 상, B 상 및 C 상의 3상 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 3상 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 3상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 3상 AC 전압은 상기 작동신호의 발생부터 소정의 시간 후에 타이머를 통해 상기 부가장치의 입력 단자에 인가되는, 전자기형 리타더를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 A 상, B 상 및 C 상의 3상 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 3상 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 3상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 3상 AC 전압은 DC 전압으로 정류되고 상기 부가장치의 입력단자에 인가되는, 전자기형 리타더를 제공하는 것이다.

3상 결선들은 3상 스타 결선, 또는 3상 델타 결선으로 형성된다.

본 발명의 또 다른 목적은, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 2상 V 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 2상 V 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 2상 AC 전압에 기인한 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 2상 AC 전압은 상기 작동신호의 발생부터 소정의 시간 후에 타이머를 통해 상기 부가장치의 입력 단자에 인가되는, 전자기형 리타더를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 2상 V 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 2상 V 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 2상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 2상 AC 전압은 DC 전압으로 정류되고 상기 부가장치의 입력단자에 인가되는, 전자기형 리타더를 제공하는 것이다.

DC 전압은 전압 감소 장치를 통해 부가장치의 입력단자에 인가된다.

부가장치는 아이들링 정지 전력을 공급하기 위한 배터리이다.

본 발명의 전자기형 리타더에 따라 다음 효과들이 얻어질 수 있다.

(1) 보조 히터에, 또는 자동차가 정지되었을 때 엔진을 자동으로 정지시키기 위한 아이들링 정지 제어장치에서 엔진을 재기동시키기 위해 전력을 공급하기 위한 배터리와 같은 부가장치에 전력을 공급하는 것이 가능하다.

(2) 자동차가 정지되었을 때 엔진을 자동으로 정지시키기 위한 아이들링 정지 제어장치에서 엔진을 재기동시키기 위해 얼터네이터에 의해 배터리를 충전시키는 것이 필요하지 않다.

본 발명의 이들 및 다른 면들 및 목적들은 다음 설명 및 동반한 도면들에 관련하여 고찰되었을 때 더 잘 알게 되고 이해될 것이다. 그러나, 다음 설명은 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타낸 것으로 한정이 아니라 예시로서 주어진 것임을 알아야 한다. 많은 변경들 및 수정들이 본 발명의 정신 내에서 본 발명의 범위 내에서 행해질 수 있고, 발명은 모든 이러한 수정들을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기형 리타더의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 리타더의 다른 실시예도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리타더의 발생된 전압과 시간과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 리타더의 제동 토크와 회전체의 회전수와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래의 전자기형 리타더를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 종래의 리타더에 주 부분의 수직 정단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 종래의 리타더에 주 부분의 수직 측단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 종래의 리타더의 전자기 코일들에 유기된 전압과 전자기 코일들을 통하는 전류와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 전자기형 리타더의 실시예들이 도면들을 참조로 하여 설명될 것이다.

실시예 1

도 1은 본 발명에 따른 전자기형 리타더의 제 1 실시예를 도시한 것이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 종래의 리타더의 대응하는 부분들과 유사한 리타더의 부분들에는 대응하는 참조부호들이 주어졌으며 다시 기술될 필요는 없다.

본 발명의 제 1 실시예에서, 제어장치(8)에 의해 제어되는 타이머(15)의 온-오프 콘택(16)을 통해 보조 히터(17)와 같은 부가적인 장치를 위한 출력단자(도시되지 않음)에, 자기 발전 전자기형 리타더(5)에서 발생된 3상 AC 전압 또는 2상 AC 전압이 인가된다.

온-오프 콘택(16)은 리타더 작동신호(7)의 발생부터 예를 들어 1초 후에 턴 온 되며, 이때 리타더(5)에 의해 발생된 전압은 충분한 에너지가 리타더(5)로부터 인출될 수 있을 만큼 매우 높게 된다.

본 발명의 전자기형 리타더에 따라, 부가 장치를 위한 부가적인 전원이 생략될 수 있다.

실시예 2

도 2는 본 발명에 따른 전자기형 리타더의 제 2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 부가 장치는 아이들링 정지 전력를 공급하기 위한 배터리(22)이며, 이것은 예를 들어 아이들링이 자동적으로 정지된 후에 엔진을 재기동시키기 위해 필요하다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 자기 발전 전자기형 리타더(5)에서 발생된 3상 AC 전압 또는 2상 AC 전압은 전파 정류기(18)에 의해 정류되고 예를 들어 듀티 제어기(19) 및 CPU(20)를 구비한 쵸퍼(21)에 의해 전압이 감소되고, 아이들링 정지 전력을 공급하기 위한 배터리(22)에 배터리(22) 충전을 위해 인가된다.

배터리(22)를 충전시키기 위한 전류(Ir)는 배터리의 전압이 최대 충전 값까지 증가되었을 때 과충전에 의해, 아이들링 정지 전력를 공급하기 위한 배터리(22)의 사용 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해서 쵸퍼(21)에 위해 감소된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따라서, 아이들링 정지 전력을 공급하기 위한 배터리를 스타터(2)에 의해 구동되는 얼터네이터(4)에 의해 항시 충전시키는 것은 필요하지 않다.

도 4는 본 발명의 자기 발전 전자기형 리타더에 따라 제동 토크와 회전체의 회전수와의 관계를 설명하기 위한 도면으로, 기호 a는 어떠한 전력도 이를테면 아이들링 정지 전력을 공급하기 위한 배터리와 같은 부가 장치에 공급되지 않을 때의 곡선을 나타내며, 기호 b는 전력이 공급될 때의 곡선을 나타낸다.

곡선 a와 곡선 b 간에 제동 토크에서 큰 차이는 인식되지 않는다.

또한, 전자기 코일들의 수가 예를 들어 12에서 24로 증가된다면, 자기 발전 전자기형 리타더에 의해 발생된 3상 AC 전압은 증가될 수 있다.

발명이 특히 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 도시되고 기술되었지만, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 형태 및 상세에 변경들이 행해질 수 있음이 당업자들에 의해 이해될 것이다.

1 : 타이어 2 : 스타터
5 : 리타더 6 : 주 부분
7 : 작동 신호 8 : 제어 장치
9 : 구동 펄스 10 : 구동 장치
11 : 고정자 요크 12 : 고정자
13 : 스틸 회전체 15 : 타이머
17 : 보조 히터 22 : 배터리

Claims

전자기형 리타더(retarder)에 있어서, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 A 상, B 상 및 C 상의 3상 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 3상 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 3상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 3상 AC 전압은 상기 작동신호의 발생부터 소정의 시간 후에 타이머를 통해 상기 부가장치의 입력 단자에 인가되는, 전자기형 리타더.
청구항 1에 있어서, 상기 3상 결선들은 3상 스타 결선으로 형성된, 전자기형 리타더.
청구항 1에 있어서, 상기 3상 결선들을 3상 델타 결선으로 형성된, 전자기형 리타더.
전자기형 리타더에 있어서, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 2상 V 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 2상 V 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 2상 AC 전압에 기인한 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 2상 AC 전압은 상기 작동신호의 발생부터 소정의 시간 후에 타이머를 통해 상기 부가장치의 입력 단자에 인가되는, 전자기형 리타더.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부가장치는 보조 히터인, 전자기형 리타더.
전자기형 리타더에 있어서, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 A 상, B 상 및 C 상의 3상 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 3상 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 3상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 3상 AC 전압은 DC 전압으로 정류되고 상기 부가장치의 입력단자에 인가되는, 전자기형 리타더.
청구항 6에 있어서, 상기 3상 결선들은 3상 스타 결선으로 형성된, 전자기형 리타더.
청구항 6에 있어서, 상기 3상 결선들은 3상 델타 결선으로 형성된, 전자기형 리타더.
전자기형 리타더에 있어서, 원을 따라 배열되고 서로 이격된 복수의 자기 코일들을 구비한 고정자, 및 상기 고정자를 둘러싸고 타이어의 회전에 따라 회전되는 스틸 회전체로 구성된 주 부분; 상기 주 부분이 작동신호에 의해 제어되게 하는 구동장치; 부가 장치를 위한 출력단자를 포함하며, 상기 자기 코일들은 2상 V 결선들로 구성되고, 상기 자기 코일들 각각은 공진회로를 형성하기 위해 커패시터에 각각 연결되며, 상기 구동장치는, 상기 2상 V 결선들 각각에 직렬로 연결되고 상기 작동신호에 의해 개폐되게 제어되는 트랜지스터들을 구비하며, 상기 스틸 회전체의 회전에 의해 상기 공진 회로들을 형성하는 상기 자기 코일들에 유도되는 2상 AC 전압에 의해 발생된 회전 자장의 회전속도는 상기 스틸 회전체의 회전속도보다 작게 설정되며, 상기 2상 AC 전압은 DC 전압으로 정류되고 상기 부가장치의 입력단자에 인가되는, 전자기형 리타더.
청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DC 전압은 전압 감소 장치를 통해 상기 부가장치의 상기 입력단자에 인가되는, 전자기형 리타더.
청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부가장치는 아이들링 정지 전력을 공급하기 위한 배터리인, 전자기형 리타더.