新型智能線控電感緩速裝置研究

材料成型及控制工程論文，論文編號:JX1403  論文字數:18669.頁數:50

摘  要
 電渦流緩速器是用于車輛中的一種輔助持續制動裝置，對于在山區公路上使用的客運車、貨運車和商用車是不可缺少的。電渦流緩速器能夠承擔50－90%的制動工作，使得車輪制動器的溫度大大降低，保證制動蹄片處于良好的技術狀態。據此，本課題基于現有電渦流緩速器的工作原理，設計了一種新型智能線控電感緩速裝置。
 電感緩速裝置應用了電磁感應理論和楞次定律，使在轉動的轉子金屬表面產生電渦流，并且產生與勵磁繞組相反的磁場，將動能轉化為熱能，從而達到制動效果。本文首先對現有的輔助制動系統進行了概述，比較各個輔助制動系統的優缺點，并且簡述了電渦流緩速器的現狀。并對制作的電感緩速裝置的重要參數進行校核。其次根據電感緩速裝置的工作原理，本文提出了基于PWM控制方式的電感緩速裝置的設計方案，并做了詳細的設計，從而達到了電感緩速裝置制動力矩的無級調控。通過在轉子溫度、勵磁繞組電流和制動力矩三個方面對電感緩速裝置的工作狀態進行控制和測試，驗證其功能性和可靠性。
 本課題完成了電感緩速裝置的加工制作，設計相應的電控系統，并且搭建了裝置的性能試驗臺。為新一代緩速裝置的研究做了一個起步，并為其制動力矩的無級調控系統開發打下了一定基礎。
關鍵詞：輔助制動 電渦流 PWM 緩速 無級調控

Abstract
 Electrical eddy current retarder, a kind of auxiliary braking device used in automobile, is indispensable to the coach-bus、the lorry and the commercial vehicle running on the mountain road. Electrical eddy current retarder undertakes 50-90 percent of the brake work, which cool the wheel clutch greatly, thereby, electrical eddy current retarder can keep wheel braking system in order to work. Hereby, this issue based on existing elements of electrical eddy current retarder, designed a smart wire eddy current retarder device.
 Eddy current retarder device apply theory of electromagnetic induction and Lenz's law, creates electrical eddy current at the rotation of the rotor metal surface, and generate the magnetic field with opposite field windings, changes the kinetic energy into heat energy, so as to achieve the purpose of braking. Firstly, this issue summarized the existing assistant braking system, compared the advantages and disadvantages of various assistant braking system, and summarized the current situation of electrical eddy current retarder. And it checked production of the important parameters inductance retarder device. Secondly, this issue based on existing elements of electrical eddy current retarder, it brings forward the design proposal of eddy currency retarding controlling based on the controlling way of PWM and its detailed design idea, so that it can achieve braking torque stepless regulation. Though controlling and testing the working status of eddy current retarder about the rotor temperature, excitation winding current and braking torque, which verifies the functionality and reliability.
 This issue accomplished the eddy current retarder device manufacture, designed corresponding electronic control system and built performance test bed. It has made a start for the research about new generation retarder device, and has made a elements for empolder stepless regulation system about brake force.
Key Word:  Assistant Brake; Electrical Eddy Current; PWM; Retarder; Stepless Regulation

目  錄
摘  要 i
Abstract ii
目  錄 iv
第一章  緒論 1
1.1  課題研究的背景 1
1.2  國內外研究現狀 1
1.2.1  汽車緩速器的介紹 1
1.2.2電渦流緩速器的現狀 2
1.3本課題研究的主要內容 4
第二章  電感緩速裝置的原理驗證及參數校核 5
2.1  電感緩速裝置的結構與工作原理 6
2.1.1  磁場的形成 7
2.1.2  電渦流的形成 7
2.1.3  反向扭矩的形成 8
2.2  電感緩速裝置的參數校核 8
2.2.1  氣隙的校核 10
2.2.2  轉子盤的結構參數及氣隙作用面積的校核 10
2.2.3  線圈繞組的參數校核 11
2.3  制動功率的核對 13
2.4  電感緩速裝置的關鍵零件 13
2.4.1  定子 13
2.4.2  轉子 15
2.4.3  軸 16
2.5  本章小結 17
第三章 電感緩速裝置性能測試臺的搭建 18
3.1  引言 18
3.2  電感緩速裝置試驗臺的設計 18
3.2.1  電動機功率的選取 18
3.2.2  電磁離合器的選擇 20
3.2.3  電感緩速裝置制動力矩的檢測 20
3.3  本章小結 22
第四章  電感緩速裝置控制系統的設計 23
4.1  緩速設備的控制策略 23
4.2  電感緩速裝置線圈的電路設計 23
4.3  控制系統原理及組成 26
4.4  電感緩速裝置控制系統的設計 28
4.4.1  PIC16F877A的外圍電路設計 28
4.4.2  光耦外圍電路的設計 28
5.4.3  溫度傳感器的電路設計 29
4.4.4  電感緩速裝置線圈電流的測量電路設計 29
4.4.5  電位器電路的設計 30
4.4.6  上位機電路的設計 31
4.4.7  光電編碼器的電路設計 31
5.4.8  總原理圖和PCB的設計 32
4.5  電路板的制作流程 32
4.6  控制系統的軟件開發環境 34
4.7  控制系統軟件的設計 34
4.7.1  主程序的設計 34
4.7.2   A/D模塊的軟件設計 36
4.7.3   PWM模塊的軟件設計 37
4.7.4   脈沖檢測模塊的軟件設計 38
4.8  本章小結 39
第五章 結論與展望 40
5.1  結論 40
5.2  展望 40
參考文獻 42
致  謝 44