[發明專利]永磁電磁復合盤式渦流制動裝置

有效

• 申請號: 201610012001.7
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105591523B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 史黎明;王培龍;董桂麗;杜玉梅;李耀華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04;H02K49/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種永磁電磁復合盤式渦流制動裝置，包括兩面磁體圓盤、一面金屬圓盤和傳動軸，兩面磁體圓盤并行固定在靜止設備上，金屬圓盤固定在傳動軸上，平行安裝在兩面磁體圓盤的中間，并與兩面磁體圓盤同軸安裝，傳動軸通過軸承支撐在兩面磁體圓盤上，每面磁體圓盤上沿圓周布置由永磁體和電磁體復合而成的m個復合磁極，m為偶數，兩面磁體圓盤上的m個復合磁極在軸線方向上兩兩相對，通過調節電磁體線圈中電流的大小和方向改變兩面磁體圓盤之間金屬圓盤位置處磁場大小。當金屬圓盤與磁體圓盤產生相對運動時，在金屬圓盤中產生渦流，進而產生相互作用，實現金屬圓盤和與之連接的傳動軸以及運動體的快速制動。本制動裝置適用于高速運動體的快速制動。

技術領域

本發明涉及一種用于高速運動體制動的永磁電磁復合盤式渦流制動裝置。

背景技術

機動車輛、電機加速機構等高速運動體的制動裝置較多采用閘片與制動圓盤相接觸產生摩擦，從而產生制動，即機械摩擦制動。但在高速運動情況下，若采用機械摩擦制動，會帶來車輪或制動圓盤等部件的機械磨損以及噪聲摩擦熱應力等問題，維修工作量也會大大增加，目前解決摩擦制動問題的措施主要有改善接觸面材料和接觸方式，但不能完全克服機械摩擦制動帶來的缺陷。

磁渦流制動無需接觸即可實現制動，有效避免了因機械摩擦產生的問題。磁渦流制動可以分為電磁渦流制動，永磁渦流制動和永磁電磁復合式渦流制動。電磁渦流制動受限于勵磁繞組電壓和電流，存在斷電時制動失效的危險，影響裝置可靠性，且制動時勵磁繞組發熱劇烈，對設備制動性能、繞組絕緣、設備可靠性和使用壽命有很大影響。

永磁渦流制動可有效解決上述問題，其特點是：1)不需要外加勵磁電源和勵磁繞組，大大節省了制動裝置用電量和用銅量，很好地避免了電磁制動的溫升問題；2)不需電源，不存在斷電時制動失效的危險，且永磁制動力矩穩定，可靠性高；3)永磁體相比于電磁體有更高的能量密度，可以有效降低制動裝置重量，并實現大間隙情況下有效制動，減小加工難度。但是目前存在的問題是永磁渦流制動裝置輸出制動力矩不可調，限制了永磁渦流制動裝置的適用性。

文獻“王江波，李耀華，嚴陸光.直線Halbach磁體用于磁浮列車渦流制動的研究.電氣傳動，2010，05:8-11.”中描述了一種直線Halbach磁體用于磁浮列車渦流制動的技術，在永磁材料使用量相等的情況下，能夠獲得比常規磁體排布更大的功率密度，實現有效制動。但該制動裝置需鋪設與制動距離長度相等的制動軌道，永磁材料使用量較大，且需占用較大空間位置。

文獻“楊超君，鄭武，李志寶.可調速異步圓盤式磁力聯軸器的轉矩計算及其影響因素分析.電機與控制學報，2012，01:85-91.”描述了可調速異步圓盤式磁力聯軸器，該裝置采用圓盤式永磁磁極排布形式，其調速功能通過調速裝置調節永磁圓盤和銅圓盤之間的間隙長度來實現，在傳送帶、升降機等傳動系統中有很好應用，如果將其一方固定，即可實現磁力制動，可通過調節間隙改變制動力大小。但是，這種可調速圓盤式磁力聯軸器輸出力矩有限，且永磁圓盤需長期處于移動狀態，對機械裝置的安裝可靠性有較高要求。

CN 102270911 A的中國專利公布了一種磁轉子中永磁體形狀為扇形的磁力耦合器，制動源為永磁磁體，磁力不可調節。

CN103219864 A的中國專利“一種電磁與永磁復合式渦流緩速器”公布了一種電磁與永磁復合的方式實現運動體緩速效果的機理，在該裝置中，電磁體和永磁體之間構成與制動圓盤面平行的徑向磁路，電磁體不通電時永磁體的磁路被短路、不能在反應圓盤中產生渦流，裝置沒有制動力矩輸出，電磁體通電時該裝置輸出可調制動力矩。該緩速器實現在車輛行駛速度過快時減速的目的，但是，如果電磁體控制失靈，完全失去制動效果。

總結上述現有技術可知，永磁直線制動永磁用量較大，如用于制動的永磁體鋪在軌道上時，永磁體利用率很低、體積大、質量重，易使軌道發生變形，導致間隙等參數改變影響制動性能。既有的旋轉結構的可調速磁力聯軸器采用圓盤形結構，結構緊湊，減小了制動裝置占用空間，但是制動功率不可調。永磁電磁復合制動可調節輸出功率，但是輸出轉矩有限。