一种非接触式智能电磁刹车装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种非接触式智能电磁刹车装置，包括制动线圈、轴向磁极、超声波测速、测距装置、数据处理系统；制动线圈通过钢性铁芯固定在后轮轮轴上，左右两边对称各安装一个；轴向磁极类似直流电机中的磁极，对应制动线圈左右两边各安装一对，并且在此电路中装有电子电流换向芯片；超声波测速、测距装置安装在车头；数据处理系统内设数据处理程序。该装置可在汽车需要紧急制动时根据汽车运动情况自动分析制动所需要的合适减速度，利用电磁力矩对汽车进行制动，为汽车制动方面提供了一种非接触式的、智能刹车装置，减少事故的发生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于带电线圈在磁场中受磁力矩原理设计的一种刹车装置，可在汽车需要紧急制动时根据汽车运动情况自动分析制动所需要的合适减速度，利用电磁力矩对汽车进行制动，为汽车制动方面提供了一种非接触式的、智能刹车装置。
技术介绍
在传统的各类刹车装置中，大多采用制动部分(如刹车片)与被制动部分(如车轮轮轴)直接接触的方式，利用接触时产生的摩擦阻力进行制动，如现在常用的盘式刹车，是通过驾驶员脚踩刹车，通过液压助力使刹车钳向刹车盘移动，进而钳住刹车盘，产生摩擦，由于刹车盘和轮毂连接在一起，轮毂和轮胎相连接，则轮胎的速度减慢和地面有摩擦力，进而产生阻力进行刹车。然而这种接触式刹车装置不能很好的控制刹车力度，特别是在紧急情况下，由于驾驶员的紧张，猛踩刹车，往往造成急刹车，反而引起事故。并且接触式刹车制动时所需的摩擦力很大，因此对阻力材料磨损严重。载流线圈在磁场中将受到磁力矩，此力矩的作用将使线圈转动，如果在线圈的两端接入两个半圆形的换向器片(或采用电子电流换向蕊片)，使线圈转动通过中性面时改变电流方向，就可以使通电线圈在磁场中沿某一方向连续转动，直流电动机就是根据这一原理制作的。根据物理运动学公式，汽车在行驶过程中，设汽车行驶的速度为V，距前方障碍物的距离为L，假设汽车与地面不产生相对滑动，忽略车轮与地面的滚动摩擦，刹车时电磁阻力矩对汽车产生的制动减速度大小为a，则从开始刹车到汽车恰好停在障碍物前的整个过程符合物理运动学公式:V2 = 2aL.........................(1)由式公(1)可得，汽车从以当前距障碍物的距离和相对障碍物的速度恰好停在障碍物前所需的制动减速度大小为:α = v2/2L .............................(2)单匝载流线圈在轴向磁场中的受力分析为:磁场为轴向磁场，各处磁场大小相等，设线圈中电流大小为I，线圈面积为S，轴向磁场的强度为B，则单匝载流线圈在轴向磁场中所受力矩大小M的计算公式为:M = ISB..............................(3)若线圈由N匝构成，则线圈所受总的力矩大小为:M = NISB............................(4)现有的测距、测速技术已比较成熟，在常用的测距、测速装置中，超声波测距、测速仪具有超声波波及范围大等优点，且现有的超声波测距技术，可以根据被测物体的轮廓，测得距被测物体表面各点的距离。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种非接触式的智能电磁刹车装置，主要运用带电线圈在磁场中所受的电磁阻力矩对汽车进行制动，并通过在汽车运动过程中随时测量汽车距前方障碍物的距离和相对障碍物的速度，在按下制动按钮时，制动系统根据瞬间记录的距障碍物的距离和与障碍物的相对速度，计算出将车停下所需的最合适的制动力矩，调节制动系统中的电流大小，以此给汽车制动提供一个最合适的制动减速度。该装置中制动部件与被制动部件不直接接触，是一种智能的、非接触式的刹车装置。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案:装置包括制动线圈、轴向磁极、超声波测速、测距装置、数据处理系统；制动线圈通过钢性铁芯固定在后轮轮轴上，左右两边对称各安装一个；轴向磁极类似直流电机中的磁极，对应制动线圈左右两边各安装一对，并且在此电路中装有电子电流换向芯片；超声波测速、测距装置安装在车头，用于随时测量汽车距前方障碍物的距离和相对速度；数据处理系统内设数据处理程序，用于分析处理测速、测距仪提供的数据，并计算制动所需的最适电流的大小。制动线圈和汽车轮轴共同构成了类似直流电机转子的结构，加上轴向磁极，整个制动结构就类似一个没有外壳的直流电机，如此一来，在制动线圈通入电流后，汽车轮轴就可以受到电磁力矩的作用。汽车车头安装有超声波测速、测距装置，用于随时测量汽车距前方障碍物的距离和与障碍物的相对速度。刹车智能化的实现方法是:数据处理系统内设数据处理程序，用于分析处理超声波测速、测距装置提供的数据，并计算制动所需的最适电流的大小。本技术的优点在于:该装置可以根据汽车的行驶状态自动分析制动所需的最佳参数，以最合适的制动减速度对汽车进行制动，且装置中制动部件与被制动部件不直接接触，是一种智能的、非接触式的刹车装置。附图说明图1为汽车与障碍物简化模型。图2为单匝载流线圈在轴向磁场中的转动示意图。图3为一汽车底盘简化图,是本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图，对本技术进行详细描述。如图1所示，为便于分析，将汽车与障碍物简化为平面结构，设汽车行驶的速度为V，距前方障碍物的距离为L，设汽车与地面不产生相对滑动，忽略车轮与地面的滚动摩擦，刹车时电磁阻力矩对汽车产生的制动减速度大小为a，则从开始刹车到汽车恰好停在障碍物前的整个过程符合公式(1)，则汽车从以当前距障碍物的距离和相对障碍物的速度恰好停在障碍物前所需的制动减速度大小计算符合公式(2)。如图2所示，载流线圈在磁场中将受到力矩，此力矩的作用将使线圈转动，如果在线圈的两端接入两个半圆形的换向器片(或采用电子电流换向蕊片)，使线圈转动通过中性面时改变电流方向，就可以使通电线圈在磁场中沿某一方向连续转动，直流电动机就是根据这一原理制作的。在图2中,磁场为轴向磁场,设线圈中电流大小为I,线圈面积为S,轴向磁场的强度为B，则单匝载流线圈在轴向磁场中所受力矩大小M的计算方法符合公式(3)，若线圈由N匝构成，则线圈所受总的力矩大小计算方法符合公式(4)。如图3所示，装置包括制动线圈1、轴向磁极2、超声波测速、测距装置3、数据处理系统4 ;制动线圈I通过钢性铁芯固定在后轮轮轴上，左右两边对称各安装一个；轴向磁极2类似直流电机中的磁极，对应制动线圈I左右两边各安装一对，并且在此电路中装有电子电流换向芯片；超声波测速、测距装置3安装在车头，用于随时测量汽车距前方障碍物的距离和相对速度；数据处理系统4内设数据处理程序，用于分析处理超声波测速、测距装置3提供的数据，并计算制动所需的最适电流的大小。智能、非接触式制动的原理是，如图3所示:制动线圈I固定在后轮轮轴上，两边对称各安装一个，制动线圈I是通过钢性铁芯固定在轮轴上，保证强大的电磁力矩作用在线圈上时，线圈与轮轴不产生相对转动；轴向磁极2类似直流电机中的磁极，为制动提供所需轴向磁场(图中对应制动线圈I左右两边各安装一对，)，并且在此电路中装有电子电流换向芯片，在线圈旋转通过平衡位置时使电流换向，保证线圈所受力矩持续在同一方向上，如此一来，汽车轮轴和制动线圈I共同构成了类似直流电机转子的结构，加上轴向磁极2，整个制动结构就类似一个没有外壳的直流电机；超声波测速、测距装置3安装在车头，用于随时测量汽车距前方障碍物的距离和相对速度；数据处理系统4内设数据处理程序，用于分析处理超声波测速、测距装置3提供的数据，并计算制动所需的最适电流的大小。在汽车驾驶室内，设有制动按钮，当驾驶员将制动按钮按下时，制动线圈I中通入电流，安培力产生阻力力矩，使汽车轮轴趋向反向转动，制运过程开始，当放开制动按钮时，制动线圈I开路，阻力力矩消失，制动停止。在图3中，设汽车正常载物时总质量为m，轴向磁场强度为B，制动线圈I匝数为N，制动线圈I半径为R，制动所需最适电流大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式智能电磁刹车装置，其特征在于：装置包括制动线圈（1）、轴向磁极（2）、超声波测速、测距装置（3）、数据处理系统（4）；制动线圈（1）通过钢性铁芯固定在后轮轮轴上，左右两边对称各安装一个；轴向磁极（2）类似直流电机中的磁极，对应制动线圈（1）左右两边各安装一对，并且在此电路中装有电子电流换向芯片；超声波测速、测距装置（3）安装在车头。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式智能电磁刹车装置，其特征在于:装置包括制动线圈(I)、轴向磁极(2)、超声波测速、测距装置(3)、数据处理系统(4);制动线圈(I)通过钢性铁芯固定在后轮轮轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：白翔，王其军，钟烨，熊浩，于鹏亮，王焜，刘成，温馨，钟睿鸿，李阳，周忠培，李晓婷，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：实用新型
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