电涡流缓速器的应用及发展

作者：    来源：汽车与配件

欢迎访问e展厅 展厅 3 传动/转向/制动系统展厅 变速箱, 离合器, 制动系统... 汽车在山区路段行驶时，由于要经常使用制动，制动器过热就会导致制动蹄片加速磨损，制动器热衰退甚至使汽车完全丧失制动力，严重的危及人身安全。当然，有些驾驶员喜欢采用给制动毂喷水的方法来降低制动毂的温度，但是却避免不了较长时间持续制动引起的制动蹄片快速磨损问题，更避免不了由于冷却不均匀而使局部热应力过大引起的制动毂损坏，在冬季，冷却水流到地面结冰还会造成后面的车辆发生交通事故。此外，经常需要停车加水，增加了驾驶员的劳动强度和降低了运输生产率。 在我国山区道路占有相当大的比例，并且山区道路的等级不高，以三、四级的等级路为主，道路崎岖复杂，山高路陡，坡长弯多，就更应该装有缓速器，使汽车的制动效果得以改善，防止交通事故的发生。 缓速器的原理和结构 缓速器有多种形式，按照作用原理的不同，可分为电磁涡电流式缓速器、永久磁铁涡电流式缓速器和液力式缓速器等。 1．电磁涡电流式缓速器 电磁涡电流式缓速器简称为电涡流缓速器，它是以磁电效应产生制动作用的。因为电涡流缓速器采用风冷结构，与汽车上其他系统的联接关系少，所以安装和维修方便。从工作原理来看，电涡流缓速器在执行时没有时间上的滞后性，可以无级调节线圈中的电流来改变转矩大小，在启动工作时，没有冲击，没有噪声。 2．永久磁铁涡电流式缓速器 永久磁铁涡电流式缓速器简称为永久磁铁式缓速器，它也是以磁电效应产生制动作用的。因为永久磁铁缓速器也采用风冷结构，与汽车上其他系统的联接关系少，所以安装和维修方便。从工作原理来看，永久磁铁缓速器靠气压缸移动磁铁块控制缓速器的工作，控制结构比较复杂。由于永久磁铁缓速器因磁性材料性能的限制，它的最大制动力不大。 3．液力缓速器 液力缓速器是利用耦合叶轮搅动油液产生阻力形成制动作用。液力缓速器在比较紧凑的结构环境下可以获得较大的制动力，并且体积小，重量轻，低速范围制动力大。但是，液力缓速器采用水冷结构，水冷系统和车用散热器合用，所以安装和维修不方便。从工作原理来看，在开始工作时要向转子和定子油腔充满油液需要一定的时间，所以起始工作有时间滞后性，当然，断开时也存在同样的滞后性。 4．电涡流缓速器的工作原理和结构 缓速器的种类较多，本文中仅介绍一种比较简单的电涡流缓速器。 ⑴ 电涡流缓速器的工作原理 图1所示为电涡流缓速器的工作原理图，相邻两个线圈的极性设置为相反。当缓速器各线圈绕组接通直流电流时，各线圈绕组就会产生磁场，激励铁芯使磁场进一步加强。当缓速器的转鼓转动时就会切割磁力线，于是在转鼓内表面就会产生涡电流，电流方向符合佛兰德人（Fleming）右手法则。当涡电流产生后，磁场便会对具有电流的转鼓产生力的作用，阻止转鼓的转动，即产生了制动力。制动力的方向符合佛兰德人（Fleming）左手法则。而转鼓内产生的涡电流将以热能的形式通过转鼓上的散热片消散到空气中去。电涡流缓速器就是利用不断地将汽车的动能转换为转鼓中的涡电流，再将涡电流转化成热能散发到空气中去，以达到消耗汽车运动能量的目的。 ⑵ 电涡流缓速器的结构 图2为著名的法国Telma电涡流缓速器的几种产品的结构图，其中(a)为泰乐玛缓速器AXIAL系列；(b)为泰乐玛缓速器FOCAL系列；(c)为泰乐玛缓速器HYDRAL系列。由图可见缓速器主要有转子和定子两部分组成。定子部分包括：线圈、铁芯、定子本体。转子部分为带散热叶片的金属转盘。 图3所示为电涡流缓速器的结构简图。图3-1为转子由两片转碟组成，与传动轴联接。带散热叶片的转盘与转动轴连接在一起，可以和转轴转动。图3-2为定子在两个转子之间，固定在底盘上，定子与线圈绕组连接在一起。图3-3相邻两个线圈绕组的极性设置为相反。图3-4当缓速器各线圈绕组通过直流电流时，各线圈绕组就会产生磁场。当转盘转动时，转盘切割磁力线，在转盘表面产生涡电流，并产生制动力。 缓速器在汽车上的安装 电涡流缓速器是近年才传入国内的一种新型动态安全装置，安装在汽车的传动系统中，用来提高车辆的安全性能。 电涡流缓速器在汽车上的安装位置和形式主要有以下两种。 第一种为中央减速安装方式。即把电涡流缓速器安装在某个车桥的中部，控制整个车桥的制动减速。电涡流缓速器产生的制动力矩先作用在传动轴上，再分配于左右两侧的驱动轮上，使整个汽车减速。即使两侧驱动轮的制动力矩大小有所差距，但他们只承受部分的制动力矩，只占有整个制动力矩的很少部分，这样能有效抑制制动器的差异而形成的制动跑偏问题。这种安装方式又有三种安装位置，可以安装在变速器输出轴端、传动轴之间和主减速器输入端三个安装部位。 另一种是车轮减速安装方式。对于矿山采掘和特大型运输车辆，特殊要求的运输车辆以及港口大型车辆和集装箱运输车辆，宜在每个车轮上安装一个电涡流缓速器。根据各个车轮的不同工况，电涡流缓速器可与制动器进行灵活的匹配，得到均匀、连续、无冲击的制动力，制动十分平稳，可以实现车辆平缓、柔和制动的要求。 缓速器的辅助制动特点 缓速器又称缓行器，是利用电磁感应理论和楞次定律，使安装在传动轴上的转子产生电涡流，给传动轴的转动施加一个制动阻力矩而实现车辆平稳减速，提高车辆行驶安全性、舒适性的装置。 1．提高了车辆的安全性 由于缓速器的辅助制动作用，明显的减少了驾驶员对制动器的使用次数。同时，由于电涡流式缓速器是非接触无摩擦，因而实现了缓速器的免维护特性。缓速器采用了风冷却的方式，极大地简化了安装，还可以防止制动器衰退的发生。另外，安装缓速器后驾驶员更容易控制车与车之间的距离和行驶速度，对平路上汽车高速行驶的安全性也大有好处。 2．提高车辆运行的经济性 由于减少了制动毂、制动蹄衬片及制动器的维修，使得成本下降；以及减少了它们间隙调整的时间，使车辆的有效工作时间得以延长，以及平均行驶车速的提高，使运输效率得以增大，进而增加了经济性。 3．提高车辆的舒适性 安装了缓速器的车辆，不但可以减少制动踏板的使用频次，也可以减少所需踏板力，因而有效地减轻了驾驶员的疲劳感。同时，缓速器还缓和了制动时所造成的冲击和噪声，使驾驶变得更安全，更容易。 4．提高坡道行驶时的平均速度 安装了缓速器的车辆，因为缓速器不存在和档位关联的制动力变换，因此，下坡时利用缓速器可以维持较高的稳定行驶速度。 5．适时控制和其他 由于缓速器的控制采取了电控的方式，使用时不会有明显的滞后性。同时，其电控部分可以和车辆上其它系统配合使用，由于智能化控制，持续使用时缓速器也不会过热。此外，缓速器的一个突出特点就是安装便捷。 电涡流缓速器的发展目标 随着我国交通事业的发展，缓速器已成为车辆的必装装置，在研究中应主要在以下几个方面： ⑴ 在选用的材质上，应保证转子形状的稳定性和良好的导电性；新材料的应用，进一步减轻缓速器本身的自重，降低损耗。 ⑵ 对缓速器温度控制技术的完善。 ⑶ 与发动机制动和排气制动联合使用时在长距离下坡时的智能控制。 ⑷ 与ABS联合制动时的智能控制问题。 ⑸ 电涡流缓速器的散热应将风冷和水冷结合起来，最大地发挥制动能力。(end)

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