專利名稱：電磁耗能制動電機及應用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有放大作用，通過電磁效應把動能轉化成熱量的特種電機。
目前的現有技術中，汽車的制動器有盤式和鼓式兩類外形結構，但其工作原理相同，均是靠機械摩擦產生阻力來實現制動目的，故可稱為接觸性機械制動器。因其本質因素所限，使用時不可能避免磨損現象，因而必需經常檢查，及時更換磨損嚴重的部件，否則將可能導致安全事故，另外還有一個更不容忽視的問題，在緊急制動時，有可能出現因抱死現象而出現操縱失控，嚴重時會成交通事故，現在雖有不少制造廠家推出了有防抱死裝置的汽車制動保護系統，能夠較為有效的防止操縱失控現象，但因其結構復雜，成本高以及靈敏度有限等因素，出現的多年來普及率并不高，而且在使用時還會產生一些震動現象，增加了使用者的疲勞程度。再次，在制動過程中產生的加速度往往是隨車速的下降而增加，因而在停車瞬間常出現劇烈的慣性沖擊現象，嚴重時可能造成司乘人員的碰撞傷亡。
本發明的目的是設計一種磨損率低，有防抱死特性，且制動力矩有動態自適應性，制動加速度曲線變化平滑的柔性制動器來提高制動系統的安全系數和使用壽命，以及司乘人員的舒適感和車輛的抗疲勞程度。
本發明是運用電磁力學，把他勵三相發電機和由其供電，相序相反的三相鼠籠式異步電動機連為一體，讓發電機和處于相對反相制動狀態下的電動機均在電磁效應作用下起消耗動能的作用，通過調節發電機的勵磁電流可調節發電機的機電能量轉換率，達到調節制動力矩的目的。本發明的結構特點是電機的定子和轉子在電氣結構上均分為兩部分，且兩部分的電能傳輸在轉子內進行，發電機的勵磁繞組端頭為該電機的唯一電能輸入端。定子在軸向上分為發電機勵磁磁極和電動機鼠籠鐵芯兩部分，轉子在軸向上分為三相發電繞組和三相電動繞組，兩部分反相序相連。該電機內部感生電流較大，且沒有過長的傳輸距離，因而應采用較粗的單匝繞阻，減小制造難度，提高導體散熱能力。為了讓制動力矩在低速時盡可能平滑一些，又不至于在高速時產生過量的渦流熱量，以滿足在實用時交流電的極限頻率為六百至八百赫來設定制動電機定子上勵磁磁極的對數。工作時，因為動能在電磁效應作用下被轉化為熱能，因而電機外殼的散熱性能要求較高。由于工作環境較差，密封要求也較高。
制動電機與機械式制動器相比，其顯著優勢有三點其一，固有的動態自適應性，制動力矩與車輪轉速成正向比例，若車輪不轉動，則制動力矩也為零，因而在使用時不會出現抱死失控現象，制動到停車瞬間也不會出現慣性沖擊，使安全性和舒適性都得到提高；其二，非接觸性執行功能，工作時不會造成執行件磨損，使用壽命高，且工作性能穩定，維護工作量小；其三，電氣傳輸，反應靈敏，可調性大，制動力矩線性度平滑穩定，易于與傳感器接口形成智能系統。
制動電機有較強的動態自適應性，在非低速緊急制動時，其工作性能要優于機械式制動器，但在低速緊急制動時，制動效果卻不如機械式制動器，因而不可能取代機械式制動器，而只能與之配合使用，各顯所長，揚長避短，才能形成安全系數更高，舒適性更好，且維護量不大的全新制動系統。具體方案是采用電磁前置，機械后補的模式設計，再沒有必要的情況下只使用電磁式制動器，這樣可以提高機械式制動器的使用壽命，而電磁式制動器的壽命幾乎與使用量無關。為了便于操作者靈活簡單的使用好該系統，較為有效的方法是把原剎車的后半段自由行程作為制動電機勵磁電流的調節行程，勵磁電流隨行程加深而增大，當達到原有效行程時，電流達到最大值，不再隨行程加深而變化。使用時根據這樣一個流程使用，適當的踩下剎車，當感到效果不夠時便增大行程深度，至到滿意，當勵磁電流達到最大值還不能達到預期目的，再往下踩剎車，則制動電機仍保持最大機電能量轉換系數工作，機械式制動器也開始發揮效應，補償制動電機不足的工作量。制動電機的安裝位置根據不同車型靈活決定，使用方案原則是盡量簡單，對于驅動輪，可將制動電機設計在傳動軸上或經過加速齒輪組在變速箱與傳動軸相連，其優點是變更部件較少，且能獲得較高的轉速，可以減小制動電機體積和重量，對于非驅動輪，則采用與吊扇電機外形類似的外置轉子型制動電機，與盤式制動器緊密相連，置于本輪內。
權利要求
1.由同軸的他勵三相發電機和由其供電、相序相反的三相鼠籠式異步電動機構成的制動電機，通過控制發電機的勵磁電流，既可控制發電機的能量轉換率，實現調節制動力矩的目的，其特征是發電機和電動機均在電磁效應的作用下起消耗動能的作用，發電機與電動機的三相繞組均在轉子上，且為反相序連結方式，目的是為了使結構更緊驟牢固，讓電動機始終與發電機處于相對的反相制動狀態。
2.根據權利要求1所述的三相發電機，其定子上勵磁磁極的對數，其特征是以在實際運用時所產生的極限交流電頻率為六百到八百赫為準，其目的是為了在高速時不會產生過量的渦流熱量，又能在低速時的制動力矩盡可能平滑一些。
3.根據權利要求1所述的制動電機，其應用系統是通過動作前置與機械式制動器配合使用，各顯所長，動作前置的方法是把原剎車的后半段自由行程作為制動電機勵磁電流的調節行程，當達到原有效行程時，制動電機勵磁飽和，達到機電能量轉換率的最大系數，在原有效行程，制動電機的勵磁量均處于飽和狀態，與機械式制動器共同發揮效用，其特征是只需靈活的控制剎車行程深度，便可讓該系統處于最理想的工作狀態。
4.根據權利要求1所述的制動電機，其安裝位置特征是通過與傳動軸或變速箱加速齒輪與驅動輪相連，對于非驅動輪則采用與吊扇外形類似的外置轉子電機與盤式機械制動器緊密相連置于車輪內。
全文摘要
本發明由同軸的他勵三相發電機和由其供電,反相序相連的三相異步電動機兩個電氣部分構成,通過調節勵磁電流來調節發電機的機電能量轉換率,進而調節處于反相制動狀態的電動機制動力矩,發電機和電動機均在電磁效應下消耗動能,產生制動力矩。通過動作前置將其與機械式制動器有機配合使用,不但能提高制動系統的安全系數和有效使用壽命,還能提高司乘人員的舒適性和整車的抗疲勞程度。
文檔編號H02P3/18GK1243359SQ9911488
公開日2000年2月2日 申請日期1999年5月24日 優先權日1999年5月24日
發明者黃松柏 申請人:黃松柏