电涡流缓速器原理

首先需要明确的一个概念是涡流,也就是涡电流,是指电磁感应下,在导体内部形成的电流。涡流制动通常与传统制动搭配使用,在大多数商用车(大中型客车和卡车)上担任控制车速的作用,所以通常也称为电涡流缓速器。


『常见电涡流缓速器实物』


『常见电涡流缓速器结构示意图』

从上面的示意图可以看到,电涡流缓速器安装在汽车驱动桥与变速箱之间,靠电涡流的作用力来减速。当缓速器的定子线圈通入直流电的时候,在定子线圈会产生磁场,该磁场在相邻铁心、磁极板、气隙、转子之间形成一个回路,此时如果转子和定子之间有相对运动,这种运动就相当于导体在切割磁力线,由电磁感应原理可知,这时候在导体内部会产生感生电流,同时感生电流会产生另外一个感生磁场,该磁场和已经存在的磁场之间会有作用力,而作用力的方向永远是阻碍导体运动的方向。这就是缓速器制动力矩的来源。 ECU通过采集车速、挡位和驾驶员的控制信息(驾驶位通常有对缓速器的控制装置),改变涡流强度,实现制动力矩的变化。


『位于中控台上的缓速器开关(红圈内)』

同时,由于转子这个导体很大,在转子上产生的感生电流是以涡电流的形式存在的,从能量守衡的角度上来说,当缓速器起制动作用的时候,是把汽车运动的动能转化为涡电流的电能进而以热量的形式被消耗掉。因此,电涡流缓速器在工作时会产生巨大的热量,进而,转子的散热能力和控制转子热变形的方向成为转子结构设计的关键,也是电涡流缓速器的核心技术之一,而保持转子风叶等散热表面的清洁也成为缓速器保养的重要项目。另外,缓速器的转子总成与定子总成之间有很小的间隙(通常为1-1.6mm),保证了缓速器在汽车运行的情况下,可以进行无摩擦自由转动和制动。


缓速器在车辆上的实际安装位置(箭头所指处),可以看出这个位置比较利于散热,但是也需要日常的清洁保养,以确保风叶表面的清洁和散热效果

相比传统制动装置,电涡流缓速器有着不少独到的的优越性:

1、能够承担汽车运行中绝大部分制动时的负荷,使车轮上传统制动器的温度大大降低,确保车轮制动器处于良好的技术状态,以使在紧急情况和长下坡等恶劣工况面前应对自如;

2、采用电流直接驱动,没有中间环节,其操纵响应时间非常短,仅有数十毫秒量级,比液压制动系统的响应时间快得多;

3、由于电涡流缓速器的定子和转子之间没有接触,不存在磨损,因而故障率极低,平时除了做好例行检查,保持清洁以外,其他工作很少,所以维修费用极低,。同时由于电涡流缓速器能够承担车辆大部份制动力矩,因而能够延长轮制动器的使用寿命,降低用于车辆制动系统的维修费用,提高经济效益。据统计,安装了电涡流缓速器的车辆。其车轮制动器使用寿命至少可以延长4-7倍,从而节省了维修材料和人工费用以及轮胎消耗;

4、电涡流缓速器如果发生故障,在维修配件不能及时供应的情况下,可以关闭缓速器,车辆仍可以继续运行,基本不影响车辆的正常使用。


类似这样的山路上,电涡流缓速器可以合理控制车速,最大限度地防止刹车过热造成的制动失灵,预防恶性事故的发生

当然,缓速器本身是需要一定成本的,同时限于结构重量较大,并不太适合装备小型或者微型车辆,不过随着人们对它在安全性和经济性上优点的逐渐认识,它越来越多地出现在现在的商用车上面。


『盘式涡流制动器结构示意图(图中黑色小方块即为激励电磁铁)』

另外,还有一种颇有发展前景的盘式涡流制动器,它的结构形式很有点类似现在的机械盘式制动器,采用圆盘形感应盘和环状分布的电磁铁及安装机构,而基本原理和上面所介绍的缓速器相同。相比安装在传动轴 位置的缓速器,盘式涡流制动器可以获得更佳的散热效果和更大的制动力矩,同时安装位置更为灵活,受空间限制更小,更适合高速或者重载车辆使用,在轻量化之后,有望在普通乘用车上得以装备。

in addition, there is also a promising type of eddy current brake, its structure is somewhat similar to the mechanical disc brake now, using the disc induction disc and ring distribution of electromagnet and mounting mechanism, and the basic principle and described above the same retarder. Compared with the position of the retarder is installed on the transmission shaft, disc eddy current brake can obtain better radiating effect and greater braking torque, while the installation position is more flexible and the limitation of the space is smaller, more suitable for high speed or heavy vehicles used in lightweight, is expected to be equipped in the ordinary passenger car.

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