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馈能型电磁转差离合器及控制方法(一)

作者：亨劲传动发表时间：2016年11月24日

技术领域：本发明涉及动力传动领域，具体是馈能型电磁转差离合器及控制方法。

背景技术：虽然现代工业基本上都采用驱动电机加变频器的方式对负载进行无级调速，但是电磁转差离合器(EleCtrOmagnetiC Slipping ClutCh，简称为ESC)，也称为电磁滑差离合器，以其结构紧凑、无机械磨损、控制方便、电流小、可实现无级变速等优点仍得到广泛使用，尤其在有些电力源无法应用的场合，如工程机械、汽车、船舶等领域。电磁转差离合器有以下各方面的功能：离合作用、无级调速、弹性连接、调节转矩、平滑启动、解决高启动转矩问题和过载保护等。

电磁转差离合器主要由外转子和内转子构成，两转子同心旋转，无机械联系。外转子为电枢，可以是鼠笼式、绕线式，也可以采用实心铜制电枢或铝合金杯形电枢，内转子有硅钢片叠成的磁极和绕在磁极上的励磁绕组。一般原动机与内转子相连，外转子与负载相连，当内转子转动时，励磁绕组所形成的磁场在电枢中感应出电动势，产生涡流，涡流在磁场的作用下产生力矩带动外转子转动，调节励磁电流的大小可以改变外转子的转矩和转速。外转子中的涡流形成的损耗最终以热能的形式耗散，转差越高，无功损耗越大，效率越低。

重型车辆转向系绕中的转向泵一般有发动机直接驱动，这样导致转向泵的输出流量不能随着工况的变化而变化，造成助力特性单一、无功损耗高的问题。如果在发动机和转向泵之间安装电磁转差离合器，就可以对转向泵进行调速，从而调节输出流量。

发明内容：本发明的目的在于提供一种馈能型电磁转差离合器及控制方法，用于回收电磁转差离合器的转差损耗，协调控制电磁转差离合器的调速性能和回收性能。

一种馈能型电磁转差离合器，包括电磁转差离合器、能量回收装置、励磁电路和控制器，电磁转差离合器包括外转子、内转子、三相绕组电刷、励磁绕组电刷；外转子上绕有三相绕组，内转子上绕有励磁绕组；励磁绕组与励磁绕组电刷连接，三相绕组与三相绕组电刷连接，三相绕组电刷与能量回收装置连接，三相绕组与能量回收装置形成闭合回路，能量回收装置与控制器连接，控制器与励磁绕组电刷连接，能量回收装置还与其他用电器连接。

上述方案中，电磁转差离合器的外转子包含铁芯、三相绕组，铁芯上有36个T型齿、36个齿槽，三相绕组采用双层短距、分布式绕组，内转子包含凸极铁芯、励磁绕组，铁芯有6个磁极，励磁绕组依次绕在相邻的磁极上，绕组通电后形成相互间隔的3个N极和3个S极；三相绕组引出线与三相绕组电刷相连；励磁绕组的引出线与励磁绕组电刷相连。上述方案中，能量回收装置主要包括滤波电感L、三相整流桥、滤波电容C1、能量旁通电路、电圧调节电路、反馈电阻和超级电容。电磁转差离合器的三相绕组与滤波电感相连，三相绕组与滤波电感之间每相分别串联电压传感器，滤波电感连接三相整流桥，滤波电感与三相整流桥之间分别串联电流传感器；三相整流桥由6个带有反向二极管的MOS管v1~v6组成；能量旁通电路由旁通电阻R1和旁通MOS管v7中联而成，能量旁通电路并联于整流桥的输出端，电压调节电路包括MOS管v8、二极管 D7、电感L1，电压调节电路的输出端连接励磁电路，并通过MOS管v9连接至蓄电池，超级电容SC与 RC串联后并联于电压调节电路输出端和地之间；反馈电阻由R2和RF串联而成，并联于超级电容两端，电阻R2和RF之间有反馈电压 UFB输出。

上述方案中，励磁电路包括 MOS管v10、MOS管栅极电阻、续流二极管D8，能量回收装置的电源输出端与地之间顺序串接励磁绕组、电流传感器、 MOS管V10，续流二极管并联与励磁绕组和电流传感器两端，栅极电阻R3与MOS管的栅极相连，R4并联于MOS管的删极和源极。

控制器主要包括电源电路、信号调理模块、单片机、驱动模块，电源电路产生各模块所需的电圧，信号调理模块接收来自电磁转差离合器三相绕组的三相电动势 ea、eb、ec，三相绕组的相电流 ia、ib、 ic，励磁绕组中的励磁电流if，反馈电压Ufb，电磁转差离合器的输出转速n和车速v，对信号进行、滤波和电平转换；单片机根据调理后的输入信号及设定的控制策略运算出输出信号。

更多详情请浏览馈能型电磁转差离合器及控制方法第二节

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