基于永磁直驱用电磁制动器的设计与研究

针对永磁直驱用电磁制动器制动力大、体积大、发热严重等问题,通过场路结合的方法,简化求解电磁吸力,运用Ansys有限元软件对电磁制动器进行场域求解分析,研究电磁制动器结构尺寸、气隙、绕组匝数、高压吸合时间、低压保持电压等参数对其性能的影响,并设计了一台220 kN的电磁制动器,通过样机的试验验证了计算和分析的正确性。

电机用直流圆盘式电磁制动器的安装调整应用解析

主要讲述电机用直流圆盘式电磁制动器的工作原理和间隙调整方法,说明电磁制动器的选择,气隙调整控制措施,制动刹车时间和制动器电源的控制原理。根据安装运转过程中可能出现的不良状况,阐述制动器使用中应注意的问题,并对可能存在的故障隐患进行分析。

一种高速电磁制动器制动过程的动态特性分析

电磁制动器的动态特性是反映其制动性能的主要指标,动态电流与动态电磁吸力直接影响到电磁制动器的动作时间,从而对制动效果产生影响。基于所设计的电磁制动器,根据电磁机构工作原理,分别建立了一种锥面接触电磁制动器的电磁学与动力学的数学模型,并在此基础上利用有限元分析软件对电磁制动器进行动态仿真,分析了动态电流与动态电磁吸力变化过程。仿真分析和实验结果都表明该电磁制动器能够在预期的时间内安全可靠地达到制动效果,从而为研究类似结构的电磁机构进行了有益的探索。

汽车电磁制动器CAD平台的研究与开发

建立汽车电磁制动器CAD平台,给出平台的框架结构及工作模式,详细介绍组成平台的各个功能模块,给出根据整车参数确定制动器所需最大、最小制动力矩的算法。以制动效能为优化目标,提出制动器结构参数的确定思路和步骤。从稳健设计的角度,给出对制动器结构参数进行稳健优化的方法,以及进行电磁制动器关键部件电磁体设计的算法流程。讨论制动器仿真分析模块及虚拟装配模块的功能。平台通过数据库来保存设计信息,并建立模型库与数据库的双向关联。最后讨论了平台与相关软件的集成方法。

电磁制动器的发展现状及应用前景

对电磁制动器的应用现状进行了分析,总结和扩展了各类型电磁制动器的特点和研究现状,主要包括弹簧式电磁制动器、电涡流式电磁制动器,以及永磁式电磁制动器。分析了电磁制动器发展所面临的问题,展望了电磁制动器的发展趋势。电磁制动器在工程领域具有广阔的应用前景,对电磁制动器的研究具有重大的工程价值。

磁路形状对电磁制动器制动安全性的研究

电磁制动器是一种新开发的新型车用制动器,保证制动性能并对该制动器的关键部件电磁体进行优化设计十分重要。通过分析车辆制动过程中电磁制动器的工作机理,得到电磁体的受力与磨损状况,提出并设计了非轴对称准椭圆形电磁体磁路,采用Ansoft3D电磁场软件计算电磁力和磁密,选取合理磁密制作了样品。由仿真计算和试验表明,制动时工作平稳,磨损均匀,满足了特定制动器制动力及制动安全的要求,为开发不同型号的新型电磁制动器打下了基础。

车用电磁制动器制动力的计算与分析

在介绍了车用电磁制动器的基本原理后,基于电磁理论推导了电磁制动器的气隙磁感应强度、制动功率和制动力的计算公式。采用计算公式对缓速器性能进行计算,结果与实验数据基本一致,说明此计算方法可行,可为电磁制动器的设计提供参考。

车用鼓式电磁制动器电磁体磁路

分析了新型车辆制动器——电磁制动器制动过程的机理及其关键部件电磁体的受力与磨损状况,根据电磁 体磨损面内外侧磨损的不均匀以及电磁体工作过程中的旋转倾向,提出并设计了非长短轴对称的准椭圆形电磁体 磁路,通过电磁场分析软件Ansoft Maxwell 3D对电磁体磁路进行了分析和理论计算,并对电磁体结构进行了优 化。仿真和试验结果表明,电磁制动器制动时电磁体工作平稳,磨损均匀,制动力满足特定车型的要求,为实现 车辆线控制动打下了基础。

基于PWM的拖车电磁制动器控制系统设计与仿真

采用电磁制动器的拖车,制动时拖车制动需要与主车制动相互协调。为了有效合理地控制电磁制动器所需的制动力大小,设计了适合拖车电磁制动器的控制系统。通过脉宽调制(PWM)信号来控制加到电磁体上固定工作频率工作电压的脉宽宽度,从而控制制动力的大小,PWM信号由驾驶员制动激励信号与主车减速信号共同控制,产生一个匹配的制动力,实现主、拖车同步有效地制动。此外,当电磁体因磨损等原因产生局部短路或全部短路时,流过电磁体电流超过预定值,控制器会使PWM信号脉宽减小直至消失,从而保护硬件电路不因过流而烧毁。仿真结果表明,所设计的系统达到了电磁制动器制动控制的要求。

电梯用节能电磁制动器的分析与设计

介绍了电梯用电磁制动器的结构与特点,分析了其工作特性。针对电磁制动器高耗能的缺点,本文提出了一种降低电磁制动器能耗的设计方法。这种设计方法就是将制动器工作气隙为0时(维持时)的电压降低为直流35V,制动器工作气隙最大时(起动时)的电压是直流110V。本文应用ANSYS Maxwell软件建立了制动器二维有限元模型,得到了制动器起动和维持时的电磁吸力特性曲线,仿真结果表明本文设计的电梯用节能电磁制动器具有大电流起动、小电流维持的优点。以10层楼高的乘客电梯用电磁制动器为例,节能制动器较传统制动器节电80%左右,节能效果显著。

车辆电磁制动器CAT系统的开发

针对制定的电磁制动器试验规范和评价体系,进行车辆电磁制动器计算机辅助测试技术(Computer aided test,CAT)测试系统的结构设计,用调速电动机驱动摩擦盘,模拟不同车速时汽车制动鼓的转动;设计出合适的电磁制动器和电磁体的安装机构,为便于实现测试自动化,采用气动分离机构。基于多功能数据采集卡(Data acquisition,DAQ)和图形化编程语言LabVIEW,提出虚拟仪器测试系统方案,开发出车辆电磁制动器关键性能的计算机辅助测控系统,实现了电磁制动器制动力矩及其关键部件电磁体的电磁吸力、摩擦力等的测试。最后用LabVIEW与SQLServer通信接口的设计,实现了CAT系统与CAD系统的集成和数据共享。该系统经过计量认证和两年的实际运行表明,基于虚拟仪器的电磁制动器性能测试系统能够满足测试需求,测量所得数据能够满足分析的要求。

汽车挂车电磁制动器的控制系统

旅游挂车与主车的制动不协调是长期以来阻碍拖挂式房车发展的主要原因,电磁制动器的应用可有效地解决这一问题。研究电磁制动器的关键部件——制动器的控制系统,它可通过主挂车连接处的小变形信号来判断挂车所需的制动力。A/D数据采集卡把从应变片采集到的模拟信号转化为数字信号,计算机将获取的数字信号进行运算处理,应用到制动器的控制算法中,得到的控制量作为定时/计数器的初始化值。定时/计数器的8253芯片被初始化后可以叠加形成两路输出的脉宽可调(PWM)信号。信号输出给半导体金属氧化物(MOS)开关控制电磁制动器的电压,从而实现对挂车制动力的控制。电磁制动器的控制系统整车制动试验表明,可根据主车制动情况的变化实时控制挂车制动力。

汽车电磁制动器磁感应强度预测方法的研究

针对在电磁制动与摩擦制动并用的集成制动系统的设计与控制中,确定制动盘磁感应强度存在计算工作量和误差大的问题,根据位势能理论和Maxwell方程,建立了电磁制动器中制动盘某点处的磁感应强度的预测模型。基于此模型,对某一电磁制动器的制动盘在不同磁极长度、磁极宽度和磁极面与制动盘间距下的磁感应强度进行预测。结果表明:当磁极长度为120mm,磁极宽度为40mm,磁极面与制动盘间距为1mm时,磁感应强度达到最大,与传统的理论计算结果基本吻合。

电磁制动器力矩特性斜率与转子参数关系的研究

电磁制动器力矩特性对空间对接机构吸收碰撞能量和缓冲对接过程非常重要,参考文献在力矩特性斜率与转子参数的关系上存在不一致,使电磁制动器的设计难以进行。文章通过样机试验和仿真分析对电磁制动器力矩特性斜率与其转子参数(长度、平均直径和厚度)的关系进行研究,给出了测试和仿真的转矩特性曲线。研究结果表明电磁制动器力矩特性斜率与转子长度的一次方、平均直径的三次方成正比;在转子平均直径不变,通过改变转子内外径来改变转子厚度时,力矩特性斜率与转子厚度的一次方成正比。

拖车电磁制动器电磁体工作姿态稳定性的研究

为了改善电磁体工作姿态的稳定性,以电磁制动器电磁体的工作机理为依据,利用力学理论分析了电磁体工作时的姿态,提出了电磁体非对称的准椭圆结构,并对此进行了理论计算。由于电磁体磁路较复杂,采用三维电磁场分析软件Maxwell-3D进行仿真验算。研究和试验表明,非对称结构能较好地解决电磁体工作时存在严重的倾覆和旋转趋势的问题,从而提高了电磁制动器的制动性能,同时达到了均匀磨损的效果,延长了电磁体的使用寿命。

一种汽车盘式电磁制动器的研制

为解决目前汽车液压制动系统存在结构复杂、质量大、能源消耗大等问题,将电磁制动技术应用到汽车制动系统中。开展了盘式电磁制动器增力机构建模和应力仿真分析,建立了制动踏板行程与电流大小以及制动力之间的对应关系,提出了以电磁铁作为动力源,通过增力机构把电磁力放大到预期制动力推动摩擦片工作而实现汽车制动的方法;在理论分析和试验的基础上对电磁力控制、汽车防抱死性能、制动热稳定性等多方面进行了评价;对实体模型的制动稳定性、电磁力随衔铁与铁芯之间距离的变化关系、电磁线圈通电电流与踏板行程之间的变化关系等进行了试验。试验结果表明:电磁铁力达到780 N,制动系统反应时间为0.019 6 s,均符合汽车制动要求;电磁制动系统相比液压制动系统具有反应迅速、结构简单以及更易于集成化和远程控制等特点。

基于集成设计平台车辆电磁制动器电磁体的优化及稳健设计

在总结前人研究成果的基础上,通过对电磁制动器电磁体的工作机理及受力情况进行分析,建立基于集成设计平台的电磁体优化设计算法流程,保证所设计的电磁体具有较好的抗倾覆特性及摩擦表面的均匀磨损特性,实现新型非对称结构电磁体的计算机辅助设计。在分析电磁体试验数据的基础上,通过把影响电磁体输出特性的因素划分为可控因素和噪声因素,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计。通过运用回归算法建立电磁体电磁力及其信噪比的二阶响应面模型。将传统的稳健设计方法与现代优化方法相结合,利用Matlab的Fmincon优化函数,获得了电磁体的稳健点以及电磁体所应具有的输出特性,在集成设计平台中实现电磁体的稳健设计。

单轴挂车电磁制动器制动力的分析研究

在研究电磁制动器结构和控制原理的基础上,遵照国家法规对拖挂式车辆制动力的要求,建立了采用电磁制动器的单轴挂车制动力模型,利用效能因数法得到了电磁体控制电流与挂车制动力大小的对应关系,并找出了满足法规要求的电磁体控制电流的范围。通过试验验证表明,理论分析正确,挂车制动力模型可靠。为进一步研究主、挂车制动力大小的匹配,提高拖挂式车辆的制动稳定性,提供了重要依据。

基于改进遗传算法的电磁制动器线圈优化设计

本文在标准遗传算法的基础上,提出基于稳定裕度的搜索空间收缩方法,提高了遗传算法的计算精度和收敛速度,定义个体拥挤度的概念,在搜索空间收缩前使种群按特定规律分布,最大程度地保证最优解包含在强解空间内。本文分析了电磁制动器电磁系统的结构及吸力计算方法,给出了电磁线圈参数优化的数学模型,并采用本文改进的遗传算法对其进行了优化,算例仿真表明,本文对遗传算法的改进有效、可行,对线圈优化后,其工作时的温升明显降低,制动器性能得到提高,和采用标准遗传算法进行优化获得的结果进行比较可见,改进遗传算法对于电磁线圈参数的优化问题具有寻优精度高,收敛速度快等优点。

基于Ansoft的新型拖车电磁制动器CAD的研究

本文提出了一种新型拖车制动器,采用电磁制动形式。利用电磁场分析软件Ansoft对电磁体部分进行了虚拟样机分析,建立了电磁体吸力与线圈安匝数之间的关系,并分析了电磁体动特性。通过实验对计算结果进行了实验验证,实验结果与仿真计算的结果相一致。同时根据电磁体部分的工作特性,对电磁体进行了设计优化。在研究的过程中有效利用软件的宏语言,编写了执行程序,方便了研究。