控制電磁減速器的方法和包括減速器和控制單元的系統的製作方法

2023-12-12 10:09:37 2

專利名稱：控制電磁減速器的方法和包括減速器和控制單元的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制包括電流發電機的電磁減速器的方法。本發明還涉 及一種包括這種電磁減速器及其控制盒的系統。
本發明適用於一種減速器，該減速器在致動時能夠在裝有該減速器的車 輛的主或者副傳動軸上產生減速抵抗力矩。
背景技術：
這種電磁減速器包括連接到車輛的主和副傳動軸的旋轉軸以便在其上 施加減速抵抗力矩，特別是輔助所述車輛的制動。
所述減速用帶有DC電流的磁場線圈產生以便在用鐵磁性材料製成的金 屬片中產生磁場，從而在該金屬片中出現渦流。
所述場線圈可以固定以便與至少一個由可移動鐵素體材料製成的金屬 片配合，所述材料剛性固定到旋轉軸的盤狀大體外形。
在這種情況下，這些磁場線圈一般取向為與旋轉軸平行並設置為圍繞該 軸、面對f茲盤、同時^皮固定到固定板。兩個連續^F茲場線圈供應電流以便在相 反的方向產生磁場。
當這些磁場線圈被供給電流時，他們在圓盤中通過它們的效應所產生的 渦流與引起他們發生的原因相反，所述效應在該圓盤上產生抵抗力矩並因此 在所述旋轉軸上產生抵抗力矩以便使車輛減速。
在整個實施例中，所述場線圈通過來自所述車輛的電氣系統的電流供 電，也就是說，例如來自車輛的電池。然而，為了提高所述減速器的性能， 求助是一種必須的設計，在該設計中電流發電機被集成到所迷減速器中。
因此，根據從專利文獻EP0331559和FR1467310已知的另一種設計， 供給到所述場線圈的電力由包括由車輛系統供電的主定子線圈提供，而副轉 子線圈固定到所述旋轉軸。
所述場線圈隨後固定到所述旋轉軸同時^f皮徑向凸出，以便他們與所迷旋 轉軸一起轉動從而在圍繞他們的固定圓柱形外殼中產生磁場。整流器，比如二極體電橋插在所述發電機的副轉子繞組和場線圈之間， 以便將由所述發電機的副繞組輸出的交流電轉換為公給到所述場線圈的直 流(DC)電流。
連續環繞所述旋轉軸的兩個徑向場線圈在相對的方向產生^f茲場， 一個產 生離心取向的磁場，而另 一個產生向心取向的磁場。
在運行中，供給給所述主線圈的電力使得發電機產生到所述場線圈的供 電電流，該電流在固定圓柱形外殼中產生渦流以便在所述旋轉軸上產生抵抗 力矩，所述力矩減小了車輛的速度。
為了減小種糧並進一步增大這種減速器的性能，根據專利文獻
EP1527509中所採用的方案，將該減速器通過速度放大器連接到所述車輛的 傳動軸是有利的。
所述減速器的旋轉速度隨後與其所連接的傳動軸的速度相比^C放大。這 種布置顯著的減少了所述發電機傳輸的電功率以及所述減速器的功率。

發明內容
本發明的目的是確定電磁減速器的主線圏的激勵電流強度的方法，用於 改善其性能和可靠性。
為了這個目的，本發明的目標是根據控制盒控制減速器的方法，為了確 定注入減速發電機的主線圈中的激勵電流強度，該減速器包括承載所述發電 機的副繞組和由這些副繞組供應的場線圈的旋轉軸，其特徵在於，所述方法 包括將旋轉軸的旋轉速度考慮在內，以便選擇激勵電流強度，所述旋轉軸的 旋轉速度越高，該激勵電流強度越低。
該強度可以因此根據與最大可接受曲線對應的圖表在所述控制盒中確 定，所述曲線取決於所述旋轉軸的旋轉速度，該曲線是下降的。
在所述旋轉軸高速旋轉的情況下，注入所述主線圈的激勵電流的強度因 此減小，從而防止所述場線圈和/或所述發電機的副繞組的退化。
在旋轉軸具有低速度時，具有高強度的電流可以注入所述主線圈以便增 大由所述減速器施加的抵抗力矩，而不會有損壞場線圈的危險。
本發明也涉及一種如上所述的方法，包括選擇強度，對於該強度，在所 述的旋轉速度下，所述發電機輸送的電功率比所述場線圈可接受的最大電功 率低。本發明還涉及一種如上所述的方法，包括選擇比最大可接受強度小的強 度，所述最大可接受強度取決於所述軸的旋轉速度並對應於所述場線圈的最 大可接受電功率。
本發明還涉及一種如上所述的方法，其中所述場線圈的最大可接受電功 率或者最大可接受強度取決於表示所述減速器的熱狀態的至少一個溫度值。
本發明還涉及一種如上所迷的方法，包括將用於所述減速器的控制信號 考慮在內，以便根據與所迷減速器控制信號對應的比例係數選^^與所述最大 可接受強度成比例的強度。
本發明還涉及一種包括電磁減速器的系統，所述減速器包括承載電流發
電機的副繞組和由該發電機的副繞組供應的場線圈的旋轉軸；裝有發電機主 線圈的定子；用於探測所述旋轉軸轉速的傳感器和控制盒，該控制盒連接到
便選擇激勵電流強度，所述軸的旋轉速度越高，該激勵電流強度越低。
本發明還涉及一種如上所迷的系統，包括至少一個傳送代表所述減速器
的熱狀態信號的溫度探測器。
本發明還涉及一種如上所述的系統，其中所述控制盒連接到所述溫度探測器。


現在將更詳細的並參照附圖對本發明進行說明，所述附圖通過非限制的 例子示出了一個實施例。
圖1是本發明所應用的電磁減速器局部切除的全景圖2是根據本發明的減速器的電氣組件的示意圖3是表示作為所述旋轉軸的旋轉速度的函數的最大可接受強度曲線。
具體實施例方式
在圖1中，所述電磁減速器1包括具有圓柱形狀的主外殼2，所述外殼 具有由蓋子3封閉的第一端和由連接片4封閉的第二端，利用所迷連接片該 減速器1直接或者間接固定到齒輪箱，這裡是利用附圖標記6所指示的倍速器。
被固定的該主外殼2封閉連接到在圖中不可見的傳動軸的旋轉軸7,比如到車輛輪子的主傳動軸，或者通過所述倍速器6的副齒輪箱輸出軸。在與
蓋子3內部相對應的區域中設置有電流發電機，該電流發電機包括固定的或 者圍繞轉子副繞組的定子主線圈8,該電流發電機固定到所述旋轉軸7。
這些副繞組在圖2中用符號表示，被標為附圖標記5。這些副繞組5在 這裡包括三個不同的繞組5a、 5b、和5c以便傳送頻率取決於所述旋轉軸7 的旋轉速度的三相交流電。
總體為圓柱形的內殼9安裝在所述主外殼2中，並稍微與該主外殼2的 外壁徑向隔開，以便限定基本為圓柱形的中間空間10,內殼9的冷卻液循環 在其中。
總體上也為圓柱形的該主外殼設置有用於允許冷卻液進入空間10的通 道11和用於將冷卻液排出該空間10的通道12。
內殼9圍繞若干場線圈13 ，所述場線圈由剛性安裝到所述旋轉軸7的轉 子14承載。每個場線圈13取向為使得產生徑向磁場，同時整體上具有平行 於軸7延伸的長方形形狀。
在已知的方式中，所述轉子14的內殼9和主體用鐵素體材料製成。這 裡所述外殼是鋁基可鑄件並且密封接頭插入所述外殼和內殼9之間，蓋子3 和件4被穿透。
場線圈13由發電機的轉子副繞組5通過由所述旋轉軸7承載的橋式整 流器供電。該橋式整流器可以是圖2中標記為15橋式整流器並且其包括六 個二極體15A - 15F,以便將來自副繞組5A - 5D的三相交流電整流為直流 電。該橋式整流器也可以是不同.的類型，例如由MOSFET型的電晶體形成。
如可以在圖1中看出，承載場線圈13的所述轉子14總體形狀為通過徑 向臂16連接到所述旋轉軸7的空心圓柱形。該轉子14因此限定了圍繞所述 旋轉軸7的環形內部空間，該內部空間由位於基本與具有外殼2的蓋子3的 接合處排齊的軸向風扇17通風。徑向風扇18或擋板位於所述外殼2的相對 端以便排放由風扇17產生的空氣。
減速器上的作用包括給主線圈8提供來自所述車輛的電氣系統，特別是 來自電池的激勵電流，使得所述發電機在其副繞組5輸送電流。由發電機輸 出的電流隨後供給到場線圈13以便產生為車輛提供減速的抵抗力矩。所述 激勵電流利用下面所述的控制盒被注入主線圈8。
由發電機的副繞組5輸送的電力大於供應到所述主線圈8的電力，因為這是主線圈8的磁場和由所述旋轉軸供應的功的結果。在圖1中的實施例中，
所述減速器的軸7通過作用在所述齒輪箱的副軸上的倍速器6連接到車輛輪
子的傳動軸。
該減速器屬於包括圖2中所示的控制盒19的系統，所述控制盒例如介 於車輛的電源和主線圈8之間。在圖2中的例子中，所述控制盒19和主線 圈8串聯安裝在車輛的質量M和車輛電池的電源之間。如可以從該圖中看 出，二極體D安裝在主線圈8的端子，從而防止主線圈中的反向電流流動。
所述控制盒19包括能夠接收用於減速期的控制信號的輸入端，該信號 代表所述減速器所需的減速力矩指標。
該輸入端可以連接到槓桿或者用於通過車輛的驅動器直接致動的類似 物以便作用於所述減速器上。該槓桿例如能夠在兩個極限位置，即與所需最 大抵抗力矩相對應的最大位置和減速器不起作用的最小位置之間逐漸移動。
當所述驅動器將該槓桿設置在中間位置時，所述減速器由盒19控制以 便與可提供的最大減速力矩相比在所述旋轉軸7上施加與槓桿的位置成比例 的抵抗力矩。換言之，所述控制盒的輸入端接收與介於零到百分之百之間相 對應的控制信號。
該輸入端也可以連接到自主確定用於減速器的控制信號的制動控制盒。 該制動控制盒隨後連接到適用於所述驅動器的一個或多個制動啟動器。在這 種情況下，所迷驅動器不直接作用在所述減速器上而是所述制動控制盒利用 不同的參數控制所述減速器和車輛的常規制動。
所述減速器的控制盒19是電子盒，該電子盒包括比如以5V工作的ASIC
型的邏輯電路和/或能夠控制高強度電流的電源控制電路。
當接收到與非零值相對應的控制信號時，所述控制盒19考慮所述旋轉
軸7的旋轉速度而確定用於主線圈8的激勵電流強度，並利用其電源電路將 電流注入主線圈8。
所述旋轉軸7的旋轉速度來自例如裝有所述減速器並連接到所述控制盒 的旋轉速度傳感器。但是，所述控制盒19也可以連接到CAN數據總線以便 在該總線上恢復表示終端發動機的旋轉速度的值。所述速度放大係數然後被 儲存到控制盒19中以允許用CAN總線的數據確定所述旋轉軸7的旋轉速 度。
所述主線圈8的激勵電流的強度在控制盒19中確定以便發電機根據與所述控制信號相對應的比例係數對於所述的軸7的旋轉速度輸出具有與場線 圈13可接受的最大電功率成比例的電流供應。
這使得所述減速器能夠根據與所述控制信號相對應的比例係數對所述 軸7施加具有與可達到的最大力矩成比例的幅度的抵抗力矩。
應當注意到，對於相同的激勵電流值，由所述發電機輸出的功率隨著所
述軸7的旋轉速度增加。因此，對於所述軸7的不同旋轉速度，為了獲得由 所述發電^L輸出的電功率的恆定值，當所述軸7的速度增大時所述激勵電流
這使得對於所述場線圈13能夠限定可接受的特定的最大電功率，曲線C 表示主線圈8中根據所述旋轉軸7的旋轉速度的最大可接受強度，其與圖3 中的曲線相對應。
如可以從該圖中看出，所述最大可接受強度遵循具有水平漸近線的下降 曲線。所述曲線C從對於1500rev/min的轉速的50安的值開始並減小以接近 等於大約25安的漸進值。
因此施加到所述主線圈8的激勵電流強度大於由曲線C所給定的電流會 存在損壞場線圈13和/或所述發電^L的副繞組5的危險。位於該曲線C之下 的強度與所述減速器的安全工作相對應，也就是說，沒有損壞場線圈和/或所 述發電機的副繞組5的危險。
圖3中的所述曲線C有利地儲存在所述控制盒中。因此所述激勵電流強 度可以在所述控制盒中通過對於所述軸7的電流旋轉速度確定，由曲線C給 定的強度值確定，並對該強度值施加與所述控制信號相對應的比例係數。
例如，在所述軸7的旋轉速度等於3500rev/min (轉/每分鐘)的情況下， 最大可接受強度等於30安，而如果用於所述減速器的控制信號代表可提供 的最大力矩的百分之十五的需要，所選擇的強度值隨後是15安。
圖3中的曲線與受壓二十分鐘，然後在接下來的二十分鐘不再受壓的減 速器相對應。該應力循環與場線圈13的特定溫度範圍相對應，即這些場線 圈13可接受的特定最大電功率。
如果所述減速器的應力循環比圖3受到的抑制小，即如果所述減速器被 更少的擠壓並且因此更良好的冷卻，所述場線圈13的溫度更低，因此他們 可以比圖3中的情況承受更高的電功率，因此所述曲線C的值更高。
因此，在與所述減速器運行十分鐘後又空轉二十分鐘相對應的情況下，曲線C的最大可接受強度值可以乘以二，這使得可以相應地增大制動力矩。 因此，所述控制盒優選地在存儲數據中包括若干代表諸如C曲線的曲
線，每個對應於所述減速器的熱狀態，該熱狀態例如可以由一個或者多個裝
有所述減速器的溫度傳感器確定。
在這種情況下，所述激勵電流的強度也通過考慮所述減速器的熱狀態而
在所述控制盒中被確定下來從而進一步提高其性能，特別是根據其受壓的方
式提高性能。
與若干曲線，比如圖3中的曲線相對應的數據可以存儲在所述控制盒19 中。每個曲線然後與所述減速器的熱狀態相對應，即，例如與表示所述減速 器的熱狀態的溫度值的範圍相對應。
例如，該溫度來自一個或者多個裝有所述減速器的熱傳感器。
對所述強度的選擇隨後包括基於所述減速器的熱狀態確定將要考慮的 曲線，以及確定所述激勵電流的強度，如上所述。
代表若干曲線，比如曲線C的數據可以儲存在所述盒中，或者以數字表 格的形式，或者以具有若干變量的函數形式，這些變量包括所述軸7的速度 和溫度或者表示所述減速器的狀態的溫度。
本發明因此可以改善所述電磁減速器的性能和可靠性。可以對所述電磁 減速器進行控制從而在任何情況下，儘可能產生高的抵抗力矩，同時確保所 述場線圈不會超過其能力受載。
自然地，本發明不限於所描述的示例性實施例。特別的，所述發電機的 相數取決於應用場合，在一個變體中該數字大於三。
權利要求
1. 一種用控制盒(19)控制減速器(1 )以便確定注入減速器(1 )的發 電機的主線圈(8)的激勵電流強度的方法，該減速器包括旋轉軸(7),該 旋轉軸承載所述發電機的副繞組(5 )和由這些副繞組(5 )供給的場線圈(13 )， 所述方法的特徵在於其包括將所述旋轉軸(7)的旋轉速度考慮在內以便 選擇激勵電流，所述旋轉軸(7)的旋轉速度越大，該激勵電流越小。
2. 如權利要求1所述的方法，包括在所述的旋轉速度下選擇所述發電機 輸送的電流強度，低於場線圈的最大可接受電功率的電功率。
3. 如權利要求2所述的方法，包括選擇比最大可接受強度小的強度，該 最大可接受強度取決於所述軸(7)的旋轉速度並對應於所述場線圈(13) 的最大可接受電功率。
4. 如權利要求2或3所述的方法，其中所述場線圈(13)的最大可接受 電功率或者最大可接受強度取決於表示所述減速器(10)的熱狀態的至少一 個溫度值。
5. 如權利要求3所述的方法，包括將所述減速器的控制信號考慮在內， 以便選擇強度，該強度與根據對應於所述減速器的控制信號的比例係數的最 大可接受強度成比例。
6. —種包括電磁減速器的系統，所述減速器包括承載發電機的副繞組 (5 )和由所述發電機的副繞組(5 )供給的場線圈(13 )的旋轉軸(7 );裝有該發電機的主線圈(8)的定子；用於檢測所述旋轉軸(7)的旋轉速度的 傳感器以及連接到速度傳感器和/或連接到溫度傳感器的控制盒(19 )以便將 所迷旋轉軸(7 )的旋轉速度考慮在內，從而選4奪激勵電流強度，所述軸(7 ) 的旋轉速度越高，該激勵電流強度越小。
7. 如權利要求6所述的系統，包括至少一個輸送代表所述減速器的熱狀 態的溫度傳感器。
8. 如權利要求7所述的系統，其中所述控制盒(19)連接到所述溫度傳 感器。
全文摘要
本發明涉及一種根據控制單元控制電磁減速器的方法，所述減速器包括發電機。本發明方法用於確定注入所述減速器的發電機的主線圈的激勵電流強度，所述減速器包括承載發電機的副繞組和由所述副繞組供給的場線圈的旋轉軸。所述旋轉軸的旋轉速度被考慮在內以便如果軸的轉速較高則選擇較低的強度。本發明適用於用於重型車輛，比如卡車的電磁減速器的應用。
文檔編號H02P15/00GK101313461SQ200680043496
公開日2008年11月26日 申請日期2006年12月6日 優先權日2005年12月7日
發明者布魯諾·德西裡爾, 瑪米·拉科託瓦奧, 瑟吉·紐威多米 申請人:特爾馬公司