先进汽车缓速器的结构与工作原理

2011年北京工业大学申请了无电刷结构的液冷式自励缓速器专利，这种缓速器克服了传统自励缓速器散热效果不佳的缺点，采用无电刷结构和液冷散热方式，解决了自励缓速器持续工作时制动力矩热衰退问题，具有结构简单、易于智能调节、免维护、使用寿命长等优点。风冷式自励缓速器和液冷式自励缓速器的结构如图7-10和图7-11所示，液冷式自励缓速器将缓速器线圈和发电机电枢绕组设置为转子，缓速器涡流感应体和发电机励磁绕组设置为定子，这样就可以通过液冷方式来散热。缓速器制动力矩的大小通过静态发电机励磁绕组的电流来调节即可。

图7-12所示为无电刷结构的液冷式自励缓速器，包括缓速器转子、缓速器定子、控制模块和发电机装置等。缓速器转子由缓速器线圈、电磁铁心和铁心保持架组成，缓速器线圈缠绕在线圈骨架上；电磁铁心插入线圈骨架中；电磁铁心、缓速器线圈和线圈骨架沿圆周方向均匀分布在铁心保持架上。缓速器转子与传动轴相连，缓速器定子内圆和缓速器转子的电磁铁心外圆同轴。发电机装置包括励磁绕组、励磁磁极、电枢绕组和电枢铁心，位于缓速器转子内部；励磁绕组和励磁磁极与静止的缓速器固定架相连；电枢绕组和电枢铁心与旋转的缓速器转子相连；电枢绕组与缓速器线圈通过导线或整流模块连接。控制模块与励磁绕组通过导线连接，调节励磁电流的大小。用于测量汽车行驶速度的速度传感器固定在缓速器固定架上，其感应部分正对缓速器旋转部件，其信号输出与控制模块相连。缓速器定子内圆和缓速器转子的电磁铁心外圆保持有0.5～1.5mm的间隙。缓速器定子外径上设有用于冷却的冷却液管道，冷却液管道内的液体与发动机冷却液循环，或者与缓速器的独立冷却装置循环。

图7-10 风冷式自励缓速器

图7-11 液冷式自励缓速器

图7-12 无电刷结构的液冷式自励缓速器

如图7-13所示，液冷式自励缓速器工作时，通过控制模块使发电机装置的励磁绕组通电，旋转的电枢绕组中产生感应电动势，该电动势为缓速器线圈提供电压，缓速器线圈中产生电流，所以缓速器电磁铁心产生磁力线。缓速器定子切割铁心保持架上电磁铁心发出的磁力线，在定子内表面会产生涡流，并产生阻碍转子转动的力矩，该制动力矩通过铁心保持架作用在汽车传动轴上，从而对汽车产生制动力矩。通过控制模块调节发电机励磁绕组中电流的大小，即可实现缓速器制动力矩的连续调节。定子上产生的热量通过冷却冷却液管道内液体带走，冷却液管道内的液体与发动机冷却液循环，或者与缓速器的独立冷却装置循环，散热后回流到缓速器中循环往复工作。(www.xing528.com)

液冷式自励缓速器不需要制动时，控制模块切断发电机励磁绕组中电流回路，电枢绕组不产生电流，缓速器线圈中没有磁力线，在缓速器定子内不会产生涡流，传动轴不受制动力矩作用，从而解除对汽车的制动。

图7-13 液冷式自励缓速器控制原理图

液冷式自励缓速器系统通常包括缓速器本体、电控单元、手柄、制动气压输入、气压开关组件、继电器、熔丝和ABS控制器。从功能上分，液冷式自励缓速器由电控装置和机械装置两部分组成。电控装置部分主要由功率驱动模块、微处理器（MCU）、CAN总线、速度传感器、温度传感器等装置组成（图7-14）。

图7-14 液冷式自励缓速器控制线路图

液冷式自励缓速器的优点：电磁铁心和缓速器线圈作为转子，外部无旋转部件，与传统电涡流缓速器相比更加安全；发电机电枢线圈与缓速器线圈一同旋转，省去电刷装置，可靠性高，免维护；发电机励磁绕组设为静止结构，通过缓速器转速检测和励磁电流的调节，易于实现缓速器制动力矩的智能控制和定速巡航；定子设有液冷装置，散热效果好，长时间工作制动力矩热衰退小；缓速器整体结构紧凑，体积和质量小。