电涡流缓速器优化设计与制动性能分析

文章在考虑去磁效应的基础上建立电涡流缓速器数学计算模型,采用涡流折算系数法求出闭合磁路磁感应强度,推导出电涡流缓速器电磁制动力矩表达式;在某汽车制动系统有限公司现有产品的基础上,将圆形极柱优化设计为扇形极柱,并利用Maxwell有限元仿真软件对不同长度扇形极柱的新型电涡流缓速器模型的制动力矩进行仿真分析;将最终确定的新型电涡流缓速器通过有限元仿真和台架实验与原产品进行对比验证。结果表明:新型电涡流缓速器与传统电涡流缓速器的制动扭矩在不同转速下变化的规律基本一致,制动性能有明显提升;仿真结果和实验结果最大误差小于5%,证明了新型电涡流缓速器的有效性和优化设计的正确性。

石油钻机风冷式电磁涡流刹车存在的问题与改进方法

石油钻机配套的风冷式电磁涡流刹车主要包括刹车本体、散热装置、整流装置等关键部件。随着深井和超深井越来越多,风冷式电磁涡流刹车因自身结构原因造成的制动能力不足问题愈发突出。在深井和超深井下钻过程中,钻具越来越长、越来越重,下钻产生的热量也越来越大,散热装置的缺陷日益凸显,一方面导致制动力矩大幅下降,另一方面可能发生定子和转子“抱死”现象,甚至烧毁励磁绕组。同时还存在可控硅整流装置不能对励磁电流进行反馈,系统运行状态监测不准确,司钻操作人员操作方式不正确等问题。针对这些问题,可以通过降低转子的热变形,降低下钻速度,改造冷却方式,将可控硅整流装置由开环控制系统升级为闭环控制系统,完善电磁刹车运行状态指示,纠正司钻操作习惯等一系列措施和方法 ,实现风冷式电磁涡流刹车在使用过程中的安全性和稳定性。

电涡流缓速器制动力矩的计算方法

运用电磁场理论推导了电涡流缓速器的电流密度和制动力矩计算公式 ,这些计算公式反映了电涡流缓速器各设计参数的相互关系 。

发动机电涡流缓速器制动力矩的计算

设计了一种新型的电涡流缓速器—发动机电涡流缓速器,首先介绍了设计的新型的电涡流缓速器的优点、结构和工作原理,然后运用电磁场理论推导了发动机电涡流缓速器制动功率和制动力矩的计算公式,最后把发动机电涡流缓速器装在实验台上,制动功率和制动力矩的试验值与计算值十分吻合。

汽车电磁制动技术的研究与进展

电磁制动器(EB)具有非接触性、响应速度快、控制简单等特点,已应用于商用汽车。为了扩大电磁制动的应用范围和功能,本文介绍了其原理和技术的研究现状。对于商用汽车上的电涡流缓速器、转筒式缓速器和自励式缓速器,概述了其结构组成、工作原理和控制方法。其关键技术有:电磁制动的外特性与内特性、电磁与摩擦联合制动系统的匹配设计、控制策略与控制器设计。其未来研究重点是:电磁制动与摩擦制动的系统集成和电磁制动系统的功能扩展。

车用永磁式缓速器制动力矩的计算方法

为了优化永磁式缓速器的结构参数和提高永磁式缓速器的制动性能,应用复矢量磁位方法,分析了缓速器内部的磁位分布,计算了转子鼓中的涡流损耗,推导了永磁式缓速器的制动力矩计算公式,以反映永磁式缓速器制动力矩与各设计参数之间的相互关系。复矢量计算方法的计算结果与缓速器台架试验结果比较和分析表明,试验值与理论值吻合较好,最大误差不大于6%,采用复矢量磁位计算方法计算永磁式缓速器制动力矩具有很好的逼近效果。

车用缓速器结构参数对制动力矩的影响分析

分析了车用电涡流缓速器性能特性与结构参数的关系,建立了电涡流缓速器制动力矩随铁心直径、转子盘中心和磁极中心的距离、转子盘的厚度、气隙和转子盘材料变化的数学模型。并以某型号电涡流缓速器为例,应用五因素二次正交旋转回归设计,分析研究电涡流缓速器结构参数对制动力矩的影响程度,依次为转子盘的材料、转子盘厚度、气隙、铁心的直径、盘的中心到磁极中心的距离。

分级式永磁缓速器的设计

提出了永磁缓速器制动力矩分级的概念,设计了一种分级式永磁缓速器的结构方案。根据车辆布置要求,通过理论计算确定分级式永磁缓速器各个部件的结构参数;在完成结构参数设计的基础上,运用Maxwell 3D电磁分析软件,对设计的分级式永磁缓速器的各挡制动力矩进行仿真分析。研究表明:设计的永磁缓速器制动力矩分级效果明显,符合设计要求。

永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究

针对重载货车下坡制动负荷过大的问题,基于永磁涡流制动原理提出一种制动力矩可无级调节的永磁涡流缓速器,用于车辆辅助制动.通过有限元法对永磁盘和涡流盘吸力特性进行分析,设计了制动力矩调节机构.通过建立永磁涡流缓速器数值分析模型,应用有限元仿真软件JMAG-Designer分析了缓速器的电磁场分布,并得到了制动力矩与转速变化的关系.通过分析温度对涡流盘材料电磁特性的影响,采用数值模拟的方法得出了制动力矩随温度影响的变化规律.试制了Φ485 mm×255 mm永磁涡流缓速器样机,对不同气隙的数值仿真数据和试验数据进行对比,并对缓速器不同涡流盘材料时的制动特性进行了台架拖动试验.结果表明:低速时数值仿真和台架拖动试验数据吻合较好.永磁涡流缓速器持续制动特性试验表明,在82 s内涡流盘表层温度上升了158℃,制动力矩下降了34.8%.

制动转矩控制方法对车用电涡流缓速器耗能特性的影响分析

针对车用电涡流缓速器在制动过程中时需要消耗大量车载电能的问题,在建立车用电涡流缓速器制动特性和热力学特性模型的基础上,分析电涡流缓速器制动转矩分级控制和无级控制的耗能特性。理论分析和试验研究的结果表明:在使用过程中,分级控制方法耗电量大于无级控制方法,主要原因是分级控制方法使制动任务分配不均匀,将过多的制动任务分配给低挡的励磁绕组,导致其温度迅速升高和造成耗电量的额外增加;而无级控制方法则将制动任务均匀地分配给所有励磁绕组,以保证单个励磁绕组的温度不至于过高而增加能量消耗。

轮边缓速器制动力矩的计算方法

介绍了轮边缓速器的基本结构与工作原理。根据电磁学原理对轮边缓速器的磁路进行了简化,确定了气隙中磁感应强度的计算公式,进而推导了轮边缓速器的制动力矩公式。并利用MATLAB将该公式计算出的制动力矩数值绘制成出曲线。计算结果表明,本文所提计算方法对于轮边缓速器的结构参数选择具有指导作用。

永磁式缓速器的制动力矩分级结构设计

为分析永磁式缓速器制动力矩的影响因素,设计了制动力矩可以分级的永磁式缓速器,运用解析法对永磁式缓速器的气隙磁场建立数学模型,通过分离变量法结合边界条件,获得了气隙磁通密度的表达式。再运用源和场理论推导出适合工程应用的永磁式缓速器制动力矩计算公式。在此基础上分析了磁极对数、永磁体周向宽度、永磁体轴向长度和气隙大小对气隙磁场和制动力矩的影响,并分别根据这4种参数,设计了4种可行的制动力矩分级结构。

基于一维束流理论的液力减速器部分充液特性预测

为了在产品设计初期估算液力减速器的制动性能,提出了一种应用束流理论在部分充液下计算液力减速器制动力矩的方法。结合D300液力减速器分别应用本文计算方法和CFD数值模拟方法对其在部分充液下的制动性能进行了计算。计算结果表明两者吻合较好,证明了本文方法的有效性。

电磁液冷缓速器制动性能

针对电涡流缓速器制动力矩热衰退严重的问题,提出了一种基于横向磁通的转子内嵌式电磁液冷缓速器,研究了其结构特点和工作原理,根据其涡流分布规律,利用电磁学原理推导出了缓速器制动力矩计算公式,得到了缓速器制动力矩与转子尺寸、凸极形状、定子材料、励磁电流及转子转速等参数之间的关系,并通过试验验证了制动力矩计算公式的正确性.最后对该电磁液冷缓速器进行了空损力矩试验和制动力矩热衰退试验.试验结果表明,该电磁液冷缓速器结构合理,功率密度高,持续制动热衰退小.

液力缓速器定转子工作腔流场数值模拟

以某型液力缓速器的三维几何模型为基础,基于CFD计算软件平台,采用八面体自适应网格技术,用SIMPLE算法对该定转子工作腔在一定进油压力工况下的三维内流场进行了全流道式数值模拟分析,得到了在该工况下工作腔内流场的压力和速度矢量分布以及制动扭矩估算值,并与台架试验结果相似,对液力缓速器样机的设计具有较高的参考价值。

车用永磁缓速器磁-热耦合建模与试验研究

针对重载货车制动负荷严重超限的问题,提出了一种基于永磁涡流制动原理的车用辅助制动装置—永磁缓速器,其制动力矩可无级调节。为解决永磁缓速器长时间制动产生高温导致的制动力矩衰退、永磁体失磁等问题,采用磁-热双向耦合方法,以涡流盘磁导率和电导率为物理场相互影响因子,建立了缓速器磁-热耦合物理场模型,研究了考虑温度影响的缓速器制动力矩特性,为缓速器优化设计提供理论支持。试制了不同涡流盘材料和散热结构的多个永磁缓速器样机,并进行了台架拖动试验。结果表明,采用磁-热双向耦合时的制动力矩仿真值和试验值吻合更好。

飞轮制动切换研究

卫星姿控飞轮是由三相轮流换向无刷直流电动机驱动的，采用力矩控制（电流反馈）模式。由高速能耗制动切换到低速反接制动瞬时，飞轮电机电磁力矩发生大幅度跳变，理论分析和实验揭示切换瞬间电枢绕组产生不可控内环流是突变的根本原因。文中提出了解决办法，并给出实验结果。

液力缓速器制动扭矩的关键影响因素分析

制动扭矩的大小是考察液力缓速器工作效果的关键,在控制系统加载的工作压力一定时,影响液力缓速器制动扭矩的关键因素是定转子叶轮的几何参数。为此,利用工程流体动力学（CFD）软件对不同几何参数条件下的液力缓速器的内流场进行数值模拟。基于SIMPLE算法,采用RANS方程、标准的k-ε湍流模型以及精确的八面体自适应网格技术,分析出在不同几何参数条件下的制动扭矩,结果表明：制动扭矩在循环圆直径D=50~64 mm时增大最为明显,在叶片倾角α=45°时其值最大。同时得到工作腔内的压力分布以及速度分布,为液力缓速器的优化设计提供参考。

基于Rogowski永磁式涡流缓速器电磁场与制动力矩研究

永磁式涡流缓速器电磁场分析是其设计的核心。为了研究永磁式涡流缓速器电磁场分布,将缓速器的永磁体等效为磁化电流,从麦克斯韦方程组出发,应用Rogowski方法,研究了气隙磁场分布,计算了转子鼓中的涡流密度,推导出了永磁式涡流缓速器的制动力矩计算公式。采用Rogowski方法不仅清楚地揭示出永磁式涡流缓速器的电磁场物理本质,而且制动力矩理论计算值与缓速器台架试验结果的误差小于10%,在可接受范围内。

电磁液冷缓速器制动力矩影响参数

针对传统电涡流缓速器的风冷散热、热衰退问题严重的缺点,提出一种双凸极构造的电磁缓速器模型.在该缓速器的定子内设有液体通道,通过液冷措施及时排出缓速器工作时产生的热量,使其保持较低的温度;介绍了该缓速器的结构,在进行理论分析后,应用电磁场有限元分析专用工具,对缓速器的磁场和涡流场进行分析,详细讨论了电导率、励磁电流以及励磁电流饱和程度对制动力矩的影响.结果表明:随着电导率的增加,制动力矩逐渐趋于饱和;当励磁电流饱和时,随着励磁电流的增大,制动力矩不会明显地增加;当励磁电流的饱和程度不断增加时,制动力矩变化缓慢.