液冷式永磁缓速器的工作原理-先进汽车缓速器

液冷式永磁缓速器的工作原理是利用电磁学原理把汽车行驶的动能转化为热能散发出去，从而实现汽车的减速和制动。基本原理就是旋转的磁场使定子中形成涡流并产生焦耳热，不断地转化成热量，这些热量通过定子中与发动机散热器串联的冷却液带走，消耗了汽车的动能，从而实现汽车的减速和制动。

图3-20 永磁缓速器的磁路

液冷式永磁缓速器的转子上装有若干块永久磁铁，当驾驶人接通缓速器的控制手柄开关（或踩下制动踏板）进行减速或制动时，气缸通过推动活塞动作使永久磁铁进入定子中具有水道的一侧，产生的磁场在转子、永久磁铁、气隙和定子之间形成磁路，如图3-20所示。当转子被传动轴驱动旋转时，气隙磁通密度随永久磁铁的旋转而发生周期性变化，因此在定子内表面及一定深度范围（即趋肤深度）内，将感生电动势并产生涡流，该涡流所产生的磁场与气隙磁场相互作用产生制动力矩，其值的大小与所控制的永久磁铁的位置和转子的旋转速度等因素有关。缓速器定子由于涡流的作用，不断将车辆的动能转化为定子热能散发到冷却液中。定子铸有密封的冷却液管道，该冷却液管道与车辆的散热器水路串联，不断吸收缓速器的热量。过大的制动功率可能会使冷却液来不及将缓速器热量带走，从而导致缓速器温度过高，所以需要温度传感器监测冷却液和缓速器的温度。为了防止缓速器因过热而损坏，必须采取安全保护措施，一种是温度保护，即冷却液温度或缓速器温度达到一定时减小缓速器的制动力矩；另一种是时间保护，在一定档位和一定速度时，缓速器工作规定的时间后，必须减小其制动力矩。

根据电磁感应理论，当穿过闭合导线回路所包围的面积的磁通量发生变化时，在闭合回路中将产生感应电流。磁极磁通量的大小与永久磁铁本身的材料和大小有关。这时，在定子内部无数个闭合回路所包围的面积内的磁通量就发生变化（或者说其内部无数个闭合回路就切割永久磁铁所产生的磁力线），从而在定子内部产生无数涡旋状的感应电流，即涡电流（简称涡流）。以磁极的正下方为界，在定子内就会分别产生磁通量正在减少和磁通量正在增加的两种涡流，两种涡流的方向相反。一旦涡流产生后，磁场就会对转子产生阻止其转动的阻力，即产生制动力，该制动力的方向可由弗莱明（Fleming）左手法则来判断，如图3-21所示。同时涡流在具有一定电阻的定子内部流动时，会产生热效应而导致定子发热。这样，车辆的动能就通过感应电流转化成热能，并通过定子水道内的循环冷却液将热量迅速散发出去。

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图3-21 永磁缓速器的制动力

图3-22 缓速器制动特性试验曲线

稳态制动力矩的大小与转子转速、磁铁材料和磁通量变化有关。制动力矩随转速的变化在速度较低时几乎是呈直线上升的，随转速的增高达到最大值，然后趋于不变。液冷式永磁缓速器制动力矩的大小是通过调节磁铁和定子的重合面积来改变的，所以只要气缸处于合适的位置，就可以实现不同的制动力矩。图3-22所示为同规格的液冷式永磁缓速器和电涡流缓速器的试验特性对比曲线，从图中可以看出，液冷式永磁缓速器在高速范围内制动力矩也不会下降。