阅读说明：本技术 一种带温差发电装置的自励式缓速器 (Self-excitation retarder with temperature difference power generation device ) 是由 唐彦鋆 何仁 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带温差发电装置的自励式缓速器,包括传动轴、转子、定子和固定架,所述转子与传动轴固定连接,所述定子固定安装在固定架上；所述转子的内侧沿其圆周方向均匀设有发电装置电枢；所述转子的外侧沿其圆周方向缓速器励磁电枢,相邻的缓速器励磁电枢的绕线方向相反；所述发电装置电枢与缓速器励磁电枢通过整流装置连接；所述定子上设有数量与发电装置电枢相同的永磁体。定子外部装有温差发电装置,将涡流产生的热量转化为电能,并输送到缓速器励磁电枢。隔磁装置避免缓速器不工作时,永磁体漏磁对缓速器转子产生阻力。本发明通过对缓速器热能的回收利用,增大了缓速器励磁电枢的电流,进一步提高了自励式缓速器的制动力矩。(The invention discloses a self-excited retarder with a temperature difference power generation device, which comprises a transmission shaft, a rotor, a stator and a fixed frame, wherein the rotor is fixedly connected with the transmission shaft, and the stator is fixedly arranged on the fixed frame; the inner side of the rotor is uniformly provided with power generation device armatures along the circumferential direction; the outer side of the rotor is provided with a retarder excitation armature along the circumferential direction of the rotor, and the winding directions of the adjacent retarder excitation armatures are opposite; the armature of the power generation device is connected with the excitation armature of the retarder through a rectifying device; and the stator is provided with permanent magnets the number of which is the same as that of the armature of the generating set. The stator is externally provided with a temperature difference power generation device which converts heat generated by the vortex into electric energy and transmits the electric energy to the retarder excitation armature. The magnetic isolation device prevents the permanent magnet from generating resistance to the retarder rotor when the retarder does not work. The invention increases the current of the exciting armature of the retarder and further improves the braking torque of the self-excited retarder by recycling the heat energy of the retarder.)

一种带温差发电装置的自励式缓速器

技术领域

本发明涉及一种车辆减速的辅助制动装置，特别涉及一种带温差发电装置的自励式缓速器，属于汽车制造领域。

背景技术

汽车缓速器是通过控制电路给定子总成的励磁线圈通电，产生磁场，转子总成随车辆传动部分高速旋转，切割磁力线，产生反向力矩，使车辆减速。

电涡流缓速器作为辅助制动装置的一种，因其结构简单、使用方便、可靠性高等特点,被广泛应用于商用汽车上。电涡流缓速器利用电磁感应原理，通过将汽车行驶的动能转化为电涡流的热能散发出去，实现车辆的减速。电涡流缓速器的使用提高了车辆制动稳定性、安全性和乘坐舒适性，但是与此同时也带来了相应的能耗负担。自励式缓速器无需通过车载电源向绕组通电，而是利用车辆动能通过自身发电，即将一部分车辆动能转化为电能，独立地供给缓速器，减轻了车载蓄电池的负担，且不会对其他的车载用电器的工作造成干扰。

现有的自励式缓速器一般由带线圈的定子、转子和控制器组成。其中转子上有永磁体，与定子上的发电线圈构成自励式缓速器的发电装置。旋转的永磁体在发电装置内产生交变磁场，发电线圈切割磁力线产生电流。当自励式缓速器工作时，发电线圈与定子线圈接通，缓速装置开始励磁，磁力线通过转子，此时自励式缓速器处于制动状态，将汽车动能转化成热能散发到大气中。这种设计结构较复杂，定子、转子上都存在线圈，且永磁体处于高速旋转状态，不利于缓速器工作的稳定性与安全性。同时汽车的动能转化为热能散发到空气中，也造成能量的损失与浪费。

中国专利CN103078470A公开了一种自励式线圈同步旋转构造双凸极液冷缓速器，该缓速器采用液冷的方式，尽管减少了由于温升所带来的缓速器制动力矩热衰退问题，但未能将热能进一步的利用。同时该设计采用电励磁而非永磁体励磁的方式不仅结构上存在线圈过多的缺点，而且没有真正减轻蓄电池的负担，未能充分发挥自励式缓速器的优势。

中国专利CN201304902Y公开了一种带水冷系统的自励式缓速器，该结构尽管采用永磁体励磁的方式，但由于永磁***于转子上，永磁体处于高速旋转状态，也不利于缓速器工作的稳定性与安全性。同时，由于该结构布置必须要有电刷，因此降低了自励式缓速器的使用寿命。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的不足，进一步实现缓速器能量的回收利用，满足节能减排的要求，本发明提供了一种带温差发电装置的自励式缓速器，此发明具有结构简单、永磁体固定、发电与缓速装置之间无电刷和充分利用涡流热能等优点。通过缓速器热能的回收利用不仅节约了资源，而且增大了缓速器励磁线圈的电流，进一步提高了自励式缓速器的制动力矩，提升了缓速器的缓速效果。

技术方案：一种带温差发电装置的自励式缓速器，包括传动轴、转子、定子和固定架，所述转子与传动轴固定连接，所述定子固定安装在固定架上；所述转子的内侧沿其圆周方向均匀设有至少两个发电装置电枢；所述转子的外侧沿其圆周方向均匀设有缓速器励磁电枢，相邻的缓速器励磁电枢的绕线方向相反；所述发电装置电枢与缓速器励磁电枢的数量相同并且安装位置分别位于转子的两侧相同的位置，通过整流装置连接；所述定子上设有数量与发电装置电枢相同的永磁体。

转子随传动轴一起旋转，转子内侧的发电装置电枢与永磁体产生的恒定的磁场形成相对运动并切割磁感线，在发电装置电枢内产生感应电流。同时，发电装置电枢与缓速器励磁电枢形成通路。发电装置电枢中的电流经整流装置整流后，输送到缓速器励磁电枢，旋转的缓速器励磁电枢作为磁极对外进行励磁，形成变化的磁场。定子表面由于变化的磁场产生感应电流，该电流即为电涡流。

一方面电涡流产生的新磁场会与缓速器励磁电枢产生的磁场相互作用，使转子受到与其运动方向相反的力矩，并传递到传动轴实现对汽车的缓速作用，该力矩即为制动力矩；另一方面，电涡流在具有电阻的定子内流动产生热效应，这样就将汽车的动能转化为热能。

进一步，为防止定子的热量传递给永磁体造成“高温失磁”的现象，所述永磁体与定子之间设有隔热垫片。

进一步，为了对定子涡流产生的热能实现进一步的回收利用，所述定子外侧设有温差发电装置。将热能转化为电能供给缓速器励磁电枢，不仅实现了缓速器热能回收、能量利用，而且增大了缓速器励磁电枢的电流，解决了自励式缓速器普遍存在制动力矩较低的缺点。

进一步，为了提高发电效率和对定子的散热效果，所述温差发电装置包括热电模块、散热片和集热栅片，集热栅片位于定子与热电模块之间，并紧贴定子的表面，热电模块的表面均匀分布有散热片。集热栅片紧贴定子的表面，收集电涡流产生的热能并作为热电模块的热源。热电模块的另一表面均匀分布有一定数量的散热片作为热电模块的冷源。不仅实现了缓速器热能回收和能量利用，而且增大了缓速器励磁电枢的电流，进一步提高了自励式缓速器的制动力矩。

进一步，为了进一步提高发电效率，所述热电模块包括至少两个温差电单元串联而成，所述温差电单元的P型半导体与N型半导体串联。相邻温差电单元互相串联，以增大温差发电装置发出的电流。

进一步，为了避免缓速器不工作时，永磁体因漏磁对转子产生阻力，所述永磁体与转子的内侧之间设有隔磁装置，隔磁装置与定子活动连接；所述隔磁装置与永磁体数量相同并且相对分布。

进一步，为了控制隔磁电枢的动力，所述隔磁装置包括弹簧、控制器和隔磁电枢，所述隔磁电枢与定子可以相对转动式连接，所述弹簧分别连接隔磁电枢和定子，所述弹簧的初始状态为隔磁电枢与永磁体正对位置，控制器与隔磁电枢连接。

当缓速器不工作时，隔磁电枢中无电流。在弹簧的恢复力作用下，隔磁装置旋转复位，每个隔磁电枢再次与永磁体一一相对，将永磁体转子之间的磁场隔断，避免永磁体漏磁对缓速器转子产生阻力。

进一步，为了实现对能量的利用，所述温差发电装置与缓速器励磁电枢之间设有集流环，所述温差发电装置与缓速器励磁电枢通过集流环连通。温差发电装置将定子内涡流产生的大量热能转化为电能并输送到缓速器励磁电枢，增大了缓速器励磁电枢的电流，解决了自励式缓速器普遍存在制动力矩较低的缺点。

进一步，为了实现对能量的利用并且解决转子与定子之间电路的连接问题，所述定子内侧安装有增强励磁电枢，所述增强励磁电枢与温差发电装置连通，与缓速器励磁电枢相对布置；所述增强励磁电枢通电后产生与缓速器励磁电枢相对的磁力线。绕线方向能在增强励磁电枢中产生向下的磁力线，增强涡流磁场的同时，增强原转子励磁线圈中的励磁电流。

有益效果：1.通过在定子表面加装温差发电装置，对定子涡流产生的热能实现进一步的回收利用。将热能转化为电能供给缓速器励磁线圈，不仅实现了缓速器热能回收、能量利用，而且增大了缓速器励磁线圈的电流，解决了自励式缓速器普遍存在制动力矩较低的缺点。

2.结构简单，只在转子上有线圈，而定子上无线圈；将永磁体布置于定子上，不随着转子一起高速旋转，不仅增加了缓速器工作的稳定性与安全性，而且解决了永磁体由于和传动轴一起高速旋转产生的“高速去磁”问题。另外，在永磁体与定子间用隔热垫片隔开，防止定子的热量传递给永磁体造成“高温失磁”的问题。

3.在永磁体与转子间布置有隔磁装置，对永磁体的磁场进行控制，避免缓速器不工作时，永磁体因漏磁对转子产生阻力。

4.该结构布置设计使得发电装置与缓速装置之间无需布置电刷，大大提高了自励式缓速器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明的第二实施例的结构示意图；

图3为本发明转子的左视图；

图4为本发明温差发电装置的结构简图；

图5为本发明热电模块的结构简图；

图6为本发明隔磁装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述实施例。

实施例一

如图1和3所示，一种带温差发电装置的自励式缓速器，包括传动轴1、转子2、定子3和固定架4，所述转子2与传动轴1固定连接，所述定子3固定安装在固定架4上；所述转子2的内侧沿其圆周方向均匀设有12个发电装置电枢5；所述转子2的外侧沿其圆周方向均匀设有12个缓速器励磁电枢6，相邻的缓速器励磁电枢6的绕线方向相反，使得通电后铁心构成N-S-N-S…相间的磁极对外进行励磁；所述发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6的数量相同并且安装位置分别位于转子2的两侧相同的位置，通过整流装置7连接；所述定子3上设有数量与发电装置电枢5相同的永磁体8。

转子2随传动轴1一起旋转，转子2内侧的发电装置电枢5与永磁体8产生的恒定的磁场形成相对运动并切割磁感线，在发电装置电枢5内产生感应电流。同时，发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6形成通路。发电装置电枢5中的电流经整流装置7整流后，输送到缓速器励磁电枢6，旋转的缓速器励磁电枢6作为磁极对外进行励磁，形成变化的磁场。定子3表面由于变化的磁场产生感应电流，该电流即为电涡流。

一方面电涡流产生的新磁场会与缓速器励磁电枢6产生的磁场相互作用，使转子2受到与其运动方向相反的力矩，并传递到传动轴实现对汽车的缓速作用，该力矩即为制动力矩；另一方面，电涡流在具有电阻的定子内流动产生热效应，这样就将汽车的动能转化为热能。

为防止定子的热量传递给永磁体8造成“高温失磁”的现象，所述永磁体8与定子3之间设有隔热垫片9。

为了对定子3涡流产生的热能实现进一步的回收利用，所述定子3外侧设有温差发电装置10。所述温差发电装置10与缓速器励磁电枢6之间设有集流环20，所述温差发电装置10与缓速器励磁电枢6通过集流环20连通。温差发电装置10将定子3内涡流产生的大量热能转化为电能并输送到缓速器励磁电枢6，增大了缓速器励磁电枢6的电流，解决了自励式缓速器普遍存在制动力矩较低的缺点。

实施例二

如图2和3所示，一种带温差发电装置的自励式缓速器，包括传动轴1、转子2、定子3和固定架4，所述转子2与传动轴1固定连接，所述定子3固定安装在固定架4上；所述转子2的内侧沿其圆周方向均匀设有12个发电装置电枢5；所述转子2的外侧沿其圆周方向均匀设有12个缓速器励磁电枢6，相邻的缓速器励磁电枢6的绕线方向相反，使得通电后铁心构成N-S-N-S…相间的磁极对外进行励磁；所述发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6的数量相同并且安装位置分别位于转子2的两侧相同的位置，通过整流装置7连接；所述定子3上设有数量与发电装置电枢5相同的永磁体8。

转子2随传动轴1一起旋转，转子2内侧的发电装置电枢5与永磁体8产生的恒定的磁场形成相对运动并切割磁感线，在发电装置电枢5内产生感应电流。同时，发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6形成通路。发电装置电枢5中的电流经整流装置7整流后，输送到缓速器励磁电枢6，旋转的缓速器励磁电枢6作为磁极对外进行励磁，形成变化的磁场。定子3表面由于变化的磁场产生感应电流，该电流即为电涡流。

一方面电涡流产生的新磁场会与缓速器励磁电枢6产生的磁场相互作用，使转子2受到与其运动方向相反的力矩，并传递到传动轴实现对汽车的缓速作用，该力矩即为制动力矩；另一方面，电涡流在具有电阻的定子内流动产生热效应，这样就将汽车的动能转化为热能。

为防止定子的热量传递给永磁体8造成“高温失磁”的现象，所述永磁体8与定子3之间设有隔热垫片9。

为了实现对能量的利用并且解决转子与定子3之间电路的连接问题，所述定子3外侧设有温差发电装置10。所述定子3内侧安装有增强励磁电枢21，所述增强励磁电枢21与温差发电装置10连通，与缓速器励磁电枢6相对布置；所述增强励磁电枢21通电后产生与缓速器励磁电枢6相对的磁力线。绕线方向能在增强励磁电枢21中产生向下的磁力线，增强涡流磁场的同时，增强缓速器励磁电枢6中的励磁电流。

如图4所示，为了提高发电效率和对定子的散热效果，所述温差发电装置10包括热电模块11、散热片12和集热栅片13，集热栅片13位于定子3与热电模块11之间，并紧贴定子3的表面，热电模块11的表面均匀分布有散热片12。集热栅片13紧贴定子3的表面，收集电涡流产生的热能并作为热电模块11的热源。热电模块11的另一表面均匀分布有一定数量的散热片12作为热电模块11的冷源。不仅实现了缓速器热能回收和能量利用，而且增大了缓速器励磁电枢6的电流，进一步提高了自励式缓速器的制动力矩。

如图5所示，所述热电模块11包括至少两个温差电单元14串联而成，所述温差电单元14的P型半导体与N型半导体串联。相邻温差电单元14互相串联，以增大温差发电装置10发出的电流。

如图6所示，所述永磁体8与转子2的内侧之间设有隔磁装置15，隔磁装置15与定子3活动连接；所述隔磁装置15与永磁体8数量相同并且相对分布。所述隔磁装置15包括弹簧16、控制器17和隔磁电枢18，所述隔磁电枢18与定子3可以相对转动式连接，所述弹簧16分别连接隔磁电枢18和定子3，所述弹簧16的初始状态为隔磁电枢18与永磁体8正对位置，控制器17与隔磁电枢18连接。

当缓速器不工作时，隔磁电枢18中无电流。在弹簧16的恢复力作用下，隔磁装置15旋转复位，每个隔磁电枢18再次与永磁体8一一相对，将永磁体8与转子2之间的磁场隔断，避免永磁体8漏磁对缓速器转子产生阻力。

本发明实施例一的工作过程如下：

当缓速器工作时，隔磁装置15的控制器17给隔磁电枢18通电，每个隔磁电枢18产生与各自相对永磁体8相同的磁极。在磁场力作用下，隔磁装置15旋转，每个隔磁电枢18都与各自相对的永磁体8错开，使永磁体8发出的磁力线可以到达转子2内侧，在定子3与转子2间形成恒定的磁场。转子2随传动轴1一起旋转，转子2内侧的发电装置电枢5与恒定的磁场形成相对运动并切割磁感线，在发电线圈内产生感应电流。同时，发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6形成通路。发电装置电枢5中的电流经整流装置7整流后，输送到缓速器励磁电枢6，旋转的缓速器励磁电枢6作为磁极对外进行励磁，形成变化的磁场。定子3表面由于变化的磁场产生感应电流，该电流即为电涡流。

一方面电涡流产生的新磁场会与原励磁线圈产生的磁场相互作用，使转子2受到与其运动方向相反的力矩，并传递到传动轴1实现对汽车的缓速作用，该力矩即为制动力矩；另一方面，电涡流在具有电阻的定子内流动产生热效应，这样就将汽车的动能转化为热能。

集热栅片13紧贴定子3的表面，收集电涡流产生的热能并作为热电模块11的热源。热电模块11的另一表面均匀分布有一定数量的散热片12作为热电模块的冷源。由于存在温度差，热电模块11将产生电能，温差发电装置10通过导线以及集流环20与缓速器励磁电枢6相连。由于存在温度差，热电模块便将定子3内涡流产生的大量热能转化为电能并输送到缓速器励磁电枢6中，不仅实现了缓速器热能回收和能量利用，而且增大了缓速器励磁电枢6的电流，进一步提高了自励式缓速器的制动力矩。

当缓速器不工作时，隔磁电枢18中无电流。在弹簧16的恢复力作用下，隔磁装置15旋转复位，每个隔磁电枢18再次与永磁体8一一相对，将永磁体8与转子2之间的磁场隔断，避免永磁体8因漏磁对缓速器转子产生阻力。

本发明实施例二的工作过程如下：

当缓速器工作时，隔磁装置15的控制器17给隔磁电枢18通电，每个隔磁电枢18产生与各自相对永磁体8相同的磁极。在磁场力作用下，隔磁装置15旋转，每个隔磁电枢18都与各自相对的永磁体8错开，使永磁体8发出的磁力线可以到达转子2内侧，在定子3与转子2间形成恒定的磁场。转子2随传动轴1一起旋转，转子2内侧的发电装置电枢5与恒定的磁场形成相对运动并切割磁感线，在发电线圈内产生感应电流。同时，发电装置电枢5与缓速器励磁电枢6形成通路。发电装置电枢5中的电流经整流装置7整流后，输送到缓速器励磁电枢6，旋转的缓速器励磁电枢6作为磁极对外进行励磁，形成变化的磁场。定子3表面由于变化的磁场产生感应电流，该电流即为电涡流。

一方面电涡流产生的新磁场会与原励磁线圈产生的磁场相互作用，使转子2受到与其运动方向相反的力矩，并传递到传动轴1实现对汽车的缓速作用，该力矩即为制动力矩；另一方面，电涡流在具有电阻的定子内流动产生热效应，这样就将汽车的动能转化为热能。

集热栅片13紧贴定子3的表面，收集电涡流产生的热能并作为热电模块11的热源。热电模块11的另一表面均匀分布有一定数量的散热片12作为热电模块的冷源。由于存在温度差，热电模块11将产生电能，电能通过导线输送到增强励磁电枢21中，此时便将热能转化为电能。通电后的增强励磁电枢21将产生磁场，并在相对的缓速器励磁电枢6中产生感应电流，不仅实现了缓速器热能回收和能量利用，而且增大了缓速器励磁电枢6的电流，进一步提高了自励式缓速器的制动力矩。

当缓速器不工作时，隔磁电枢18中无电流。在弹簧16的恢复力作用下，隔磁装置15旋转复位，每个隔磁电枢18再次与永磁体8一一相对，将永磁体8与转子2之间的磁场隔断，避免永磁体8因漏磁对缓速器转子产生阻力。