电磁感应制动系统

“电磁感应”制动系统

项目计划书

作者：新锐团队

成员：刘超 郑彬 王浩杰 刘萍 刘昌华 第一章 执行总结

1.1项目简介：

当今社会，节能减排已成为共识。而交通工具已经成为众多能源消耗大户之一。我们的项目便立足于当下这个问题，力求改进一些消耗能量的配件从而节约部分能源。由于我们项目的立足点在于交通工具上(包括火车、汽车等)，所以目标市场规模巨大，范围面广，故其带来的经济利益巨大。

1.2产品简介：

本产品依靠的基本原理为电磁感应，利用汽车或火车在减速刹车时车轮的滚动产生电能，并储存起来，节省下部分汽油发电所消耗的能量。同时，若蓄电池容量超过饱和则自动利用多余电能形成电磁铁，增大磁场，增大制动力量，加速制动。同时，在手动挡汽车上，改刹车启用时，离合器自动分离，以确保刹车成功。

1.3市场分析：

当下，全社会在节能问题上已基本达成共识，同时国家政策也在大力鼓励环保节能型产业，对消费者而言，此技术不仅让汽车刹车得到有效保护，同时节约了发电的部分油耗量，财产得到了双重保护，必然受到亲睐。同时，汽车市场又是如此巨大，火车市场效果更是明显，因为火车制动时是空溜，可以将剩余的动能大部分转换成电能储存。由此可见，市场如此之广，经济利益如此之大。

第二章 产品详解（火车为例）

本系统是一套利用火车轮的发电装置

本系统是一种利用火车轮的发电装置， 是由固定轴 7， 发电机线圈绕组定子6， 制动装置 5， 制动连杆或电控装置 16， 轴承 10，传动轴 9， 减震装置 13， 车体 12， 连接盘 3， 发电机转子 4， 公母槽 17， 隔磁材料 18， 车轮 2， 罗栓 1，线圈外用绝缘漆或加层防护罩， 整流器－调压器11， 蓄电池15， 电动机14， 驱动盘8， 等经安装组合成火车轮发电机

本套发电装置， 是由火车本体， 兼作发电机定子， 转子的整体固定件组成， 车轮转子与固定轴定子为能活动旋转式连接， 其发电技术核心一在于 ：在车轮固定轴 （7）的两头安装发电机定子 （6） ， 再安装制动装置 （5） ，

接上制动连杆或电控装置 （16） ， 用轴承 （10）将传动轴 （9）从轴两端固定在固定车轮轴 （7）中心， 车轮固定轴 （7）由两减震装置 （13）连接固定在车体 （12）底部， 再将连接盘 （3）上安装的发电机转子 （4）整体件连同图 1

图2 一起安装在传动轴 （9）两端， 车轮 （2）用罗栓 （1）固定在连接盘 （3）上， 发电机定子 （6）线圈外用绝缘漆或加层防护罩， 接出电枢至整流器 （11） ，

经调压器将输出电路线引向蓄电池 （15） ， 待电动机 （14）起动后， 由电动机传动传动轴 （9）上安装的驱动盘 （8） 驱动车轮 （2） 旋转带动发电机转子 （4） 一起旋转切割磁力线， 使定子 （6） 感应出电动势而发出电流， 经整流 （11）变压向蓄电池 （15）充电。

本套发电装置， 其发电技术核心二在于 ： 是火车轮固定轴 （7） 用减震装置 （13） 固定连接在车体 （12） 底部， 先从车轮固定轴 （7） 两头装上绕组线圈定子 （6）固定在固定轴上， 装上制动装置 （5） ， 接上制动连杆或电控装置 （16） ，再在车轮轴 （7）两头装上轴承 （10） ， 转子 （4）固定在车轮连接件 （3）的圆圈外， 再将转子（4）和连接件 （3）整体安装在车轮轴 （7）和轴承 （10）的套口上固定， 车轮 （2）安装在连接件 （3）处用罗栓 （1）固定， 发电机定子 （6）线圈外用绝缘漆或加层防护罩， 接出电枢至整流器 （11） ， 经调压器将输出电路线引向蓄电池 （15） ， 待火车起动行驶时， 车轮 （2）旋转带动发电机转子 （4） 一起旋转切割磁力线， 使定子 （6） 感应出电动势而发出电流， 经整流 （11） 变压向蓄电池 （15）充电。

本套发电装置，其发电技术核心三在于 ：是火车车轮上都可安装同样式样和同质铝合金材料的发电机转子 （4） ， 永磁体安装在含铝合金质材料的转子

“公母槽” （17） 式样的套口里， 再在转子 （4） 圆圈外围用隔磁材料 （18）

围住磁体不向外掉落，火车轮发电机的结构和安装方法虽然有些不同， 用车轮发电原理相同。

本套发电装置，其发电技术核心四在于：在转子处安装CVT无级变速装置。通过采集车速信息，并通过单片机控制器变速装置的传动比。使得在不同情况下，给予转子不同的转动速度，和制动助力。

图 1是本套制动能源回收系统的的正面剖视图 ；图 2 是本发明的一种利用电动汽车轮或火车轮的发电装置中的发电机转子安装永磁 具体实施方案 ：图 1 所示的一种利用火车轮的发电装置， 是在车轮固定轴 7 的两头安装发电机定子6， 再安装制动装置5， 接上制动连杆或电控装置16， 用轴承10将传动轴9从轴两端固定在固定车轮轴7中心， 车轮固定轴7由两减震装置13连接固定在车体12底部， 再将连接盘3上安装的发电机转子4连同一起安装在传动轴9两端， 车轮2用4－6口罗栓1固定在连接盘3上， 发电机定子6线圈外用绝缘漆或加层防护罩， 接出电枢至整流器 11， 经调压器将输出电路线引向蓄电池 15， 待电动机 14 起动后， 由电动机传动传动轴 9上安装的驱动盘 8

驱动车轮 2 旋转带动发电机转子 4 一起旋转切割磁力线， 使定子 6 感应出电动势而发出电流， 经整流 11 变压向蓄电池 15 充电。 图 1 所示的一种利用火车轮的发电装置， 将火车轮固定轴 7 用减震装置13固定连接车体12底部，

先从车轮固定轴7两头装上绕组线圈定子6固定， 套上制动装置5， 接上制动连杆或电控装置16， 再在车轮轴7两头装上轴承10， 将转子4固定在车轮连接件 3 的圆圈外， 再将转子 4 和连接件 3 整体安装在车轮轴 7 和轴承 10 的套口上固定，车轮2安装在连接件3处用罗栓1固定， 发电机定子6线圈外用绝缘漆或加层防护罩， 接出电枢至整流器11， 经调压器将输出电路线引向蓄电池15， 待火车起动行驶时， 车轮2旋转带动发电机转子 4 一起旋转切割磁力线， 使定子 6 感应出电动势而发出电流， 经整流 11 变压向蓄电池 15 充电。 图 1所示的一种利用火车轮的发电装置， 是指出火车车轮上都可安装同样式样和同质铝合金材料的发电机转子 4， 永磁体安装在含铝合金质材料的转子“公母槽”17 式样的套口里， 再在转子 4 圆圈外围用隔磁材料 18 围住磁体不向外掉落。 上述图 1， 中实施的火车轮发电机的结构和安装方法虽然有些不同， 但用车轮发电的结构原理相同， 所以落在保护范围之内一种利用火车轮的发电装置 技术领域 ：本发明涉及的是一种利用火车轮的发电装置， 尤其是由火车车轮为转子， 车轮轴安装绕组线圈为定子的发电装置。 背景技术：目前火车行驶用电是靠车轮轴上安装皮带盘， 再用皮带连接发电机发电供于车用电器用电， 其发电机的组合结构是将转子放在定子内， 再用机体和左右端盖固定在内部的发电机组 ； 或外接电网向车输入电源供车用电。 上述车辆的发电用电方式虽然能解决车辆用电的需要， 但它仍然消耗大量燃油能量及外来电能和对车增加行驶阻力。 应用本技术中的一种利用火车轮的发电装置， 能有效地帮助少消耗燃油及外来电能和减少车行驶阻力。发明内容 ：本发明的目的是提供一种利用火车轮的发电装置， 不仅能发电， 还能有效地减少对环境的污染，

增长行驶里程，能利用车轮发电， 还能节省传统发电机的原材料， 又能减轻因靠车轮轴传动发电机对车产生的前进阻力， 减轻网电输入的电能和经济开支。为达上述目的， 本发明的一种利用火车轮的发电装置， 是由火车车轮为发电机的转子安装的固定体， 将强效永磁铁片安装在铝合金质材料加工后的转子则面

“公母式套口” 的槽中， 再将铝合金质转子固定在火车轮的连接盘上， 线圈绕组定子固定在与车体连接固定轴靠近车轮连接处与转子相面对， 并按传统发电机的转子和定子的距离要求安装， 接出定子中的输出导线接上整流器， 调压器中。按现有火车轮的快慢行驶要求是每小时 120 公里－ 300 公里， 火车轮圆周长为 2 米， 车轮每分钟等于能旋转1000转－2500转的转速旋转发电， 所以， 利用车轮旋转使发电机转子也跟着同时旋转切割磁力线而使定子中产生电动势形成电流， 再经整流器形成回路而使电流经整流调压后向蓄电池充电。采用这样的发电安装结构后， 由于转子与定子都暴露在外面， 电机工作时散热功能加强， 定子回路后的电磁阻力会对转子减轻， 对车轮行驶阻力也跟着减小，

发电量反而加大， 并降低污染， 减少火车网电输入的经济开支和节省网电。

第三章 市场分析与预测

3.1市场需求分析

目前，火车制动方式主要有两大类:：一种是利用车轮与轨道之间的摩擦来实现制动，另一种是非轮轨摩擦方式。 第一种又分为空气制动和电制动两种。而空气制动又分为闸瓦制动和盘形制动。铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。而另一种新型的制动方式—盘形制动，它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使以合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。它制动平稳，几乎没有噪声。但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮轨粘着恶化；制动盘使簧下重量及冲击振动增大，运行中消耗牵引功率。第二种制动包括涡流制动和磁轨制动。涡流制动就是利用电磁铁通过大电流，与铁轨之间实现一个涡流场，通过发热消耗火车的动能。还有一种涡流制动是在车上设置一个涡流盘，也是通过涡流产生热量消耗动能。磁轨制动则是利用电磁铁与铁轨相接，摩擦发热消耗能量。

综上，我国目前列车的制动方式较多采用摩擦制动。地铁列车的制动能量是种被开发利用的能量。在分析传统的能量消耗和能量回馈的方式的基础上，提出一种对供电系统无影响、改善供电品质、降低系统峰值功率要求的能量存储方式迫在眉睫。 而电磁刹车是比之前两种更加先进的制动方式，通过在车体上安装超导磁体，磁体位于铁轨上方，通过使用超导磁体产生的电磁场在铁轨导体上运动，导体表面由于磁力线穿过而产生涡流，涡流和超导磁体产生的电磁场相互作用，来达到阻止车体的目的。比之闸瓦制动、盘形制动，一它采用超导磁体，这样可以产生强磁场，来达到产生较大电磁阻力，可以迅速刹车的目的；二采用特殊设计的 结构，在铁轨侧面安装高导金属表面，来达到产生较大涡流的目的，同样可以产生较大阻力的目的。 三可以更有效的 保护车轮和铁轨，同时用超导材料可以减小交流损耗。相信，在不久的将来电磁刹车将成为铁路机车车辆制动行业的后起之秀。