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電渦流緩速器原理 更新時間: 2019-10-23

首先需要明確的一個概念是渦流,也就是渦電流,是指電磁感應下,在導體內部形成的電流。渦流制動通常與傳統制動搭配使用,在大多數商用車(大中型客車和卡車)上擔任控制車速的作用,所以通常也稱為電渦流緩速器。


『常見電渦流緩速器實物』


『常見電渦流緩速器結構示意圖』

從上面的示意圖可以看到,電渦流緩速器安裝在汽車驅動橋與變速箱之間,靠電渦流的作用力來減速。當緩速器的定子線圈通入直流電的時候,在定子線圈會產生磁場,該磁場在相鄰鐵心、磁極板、氣隙、轉子之間形成一個回路,此時如果轉子和定子之間有相對運動,這種運動就相當于導體在切割磁力線,由電磁感應原理可知,這時候在導體內部會產生感生電流,同時感生電流會產生另外一個感生磁場,該磁場和已經存在的磁場之間會有作用力,而作用力的方向永遠是阻礙導體運動的方向。這就是緩速器制動力矩的來源。 ECU通過采集車速、擋位和駕駛員的控制信息(駕駛位通常有對緩速器的控制裝置),改變渦流強度,實現制動力矩的變化。


『位于中控臺上的緩速器開關(紅圈內)』

同時,由于轉子這個導體很大,在轉子上產生的感生電流是以渦電流的形式存在的,從能量守衡的角度上來說,當緩速器起制動作用的時候,是把汽車運動的動能轉化為渦電流的電能進而以熱量的形式被消耗掉。因此,電渦流緩速器在工作時會產生巨大的熱量,進而,轉子的散熱能力和控制轉子熱變形的方向成為轉子結構設計的關鍵,也是電渦流緩速器的核心技術之一,而保持轉子風葉等散熱表面的清潔也成為緩速器保養的重要項目。另外,緩速器的轉子總成與定子總成之間有很小的間隙(通常為1-1.6mm),保證了緩速器在汽車運行的情況下,可以進行無摩擦自由轉動和制動。


緩速器在車輛上的實際安裝位置(箭頭所指處),可以看出這個位置比較利于散熱,但是也需要日常的清潔保養,以確保風葉表面的清潔和散熱效果

相比傳統制動裝置,電渦流緩速器有著不少獨到的的優越性:

1、能夠承擔汽車運行中絕大部分制動時的負荷,使車輪上傳統制動器的溫度大大降低,確保車輪制動器處于良好的技術狀態,以使在緊急情況和長下坡等惡劣工況面前應對自如;

2、采用電流直接驅動,沒有中間環節,其操縱響應時間非常短,僅有數十毫秒量級,比液壓制動系統的響應時間快得多;

3、由于電渦流緩速器的定子和轉子之間沒有接觸,不存在磨損,因而故障率極低,平時除了做好例行檢查,保持清潔以外,其他工作很少,所以維修費用極低,。同時由于電渦流緩速器能夠承擔車輛大部份制動力矩,因而能夠延長輪制動器的使用壽命,降低用于車輛制動系統的維修費用,提高經濟效益。據統計,安裝了電渦流緩速器的車輛。其車輪制動器使用壽命至少可以延長4-7倍,從而節省了維修材料和人工費用以及輪胎消耗;

4、電渦流緩速器如果發生故障,在維修配件不能及時供應的情況下,可以關閉緩速器,車輛仍可以繼續運行,基本不影響車輛的正常使用。


類似這樣的山路上,電渦流緩速器可以合理控制車速,最大限度地防止剎車過熱造成的制動失靈,預防惡性事故的發生

當然,緩速器本身是需要一定成本的,同時限于結構重量較大,并不太適合裝備小型或者微型車輛,不過隨著人們對它在安全性和經濟性上優點的逐漸認識,它越來越多地出現在現在的商用車上面。


『盤式渦流制動器結構示意圖(圖中黑色小方塊即為激勵電磁鐵)』

另外,還有一種頗有發展前景的盤式渦流制動器,它的結構形式很有點類似現在的機械盤式制動器,采用圓盤形感應盤和環狀分布的電磁鐵及安裝機構,而基本原理和上面所介紹的緩速器相同。相比安裝在傳動軸 位置的緩速器,盤式渦流制動器可以獲得更佳的散熱效果和更大的制動力矩,同時安裝位置更為靈活,受空間限制更小,更適合高速或者重載車輛使用,在輕量化之后,有望在普通乘用車上得以裝備。

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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