先进汽车缓速器的结构与工作原理

永磁涡流制动原理如图3-1所示，在旋转的金属板附近，放置一个永久磁铁，由于永久磁铁的磁场作用，按弗莱明（Fleming）定则，在这个旋转的金属板上产生涡电流，与此同时产生一个与金属板旋转方向相反的制动力。从能量的观点来看，永磁涡流制动的实质是利用法拉第电磁感应原理把运动物体的动能转化为电能，电能最终转化为热能散发掉，从而使运动物体减速。

图3-1 永磁涡流制动原理

利用这个原理，将旋转体做成圆筒形，将永久磁铁极性交错均布于环状支架的外圆上，它们即为不旋转的固定体。

当制动时，由于气缸推力将永久磁铁推向转筒的内侧，这时永久磁铁在转筒内形成磁回路，当转筒旋转时，转筒的内圆面就产生了涡电流，与此同时转筒就受到一个与旋转方向相反的制动力，制动时的磁回路如图3-2所示。

图3-2 制动时的磁回路

当非制动时，由于气缸的推力将永久磁铁推出，与转筒内侧脱离，这时永久磁铁与隔离套之间形成磁回路。由于转筒的磁回路已断开，所以制动力被解除，由于磁力线是在隔离套内迂回，所以磁力线不会向外泄露，如图3-3所示。

图3-3 非制动时的磁回路

典型的永磁缓速器包括3个部分：永久磁铁、转子和定子。永磁缓速器的结构按转子形状的不同分为鼓式永磁缓速器和盘式永磁缓速器两种类型，盘式永磁铁缓速器的结构和普通电涡流缓速器基本相似。目前出现的永磁缓速器多为鼓式永磁缓速器，其结构按解除制动的运动部件和运动方向的不同可分为磁铁轴向滑动式永磁缓速器、磁铁保持架周向转动式永磁缓速器和磁铁周向转动式永磁缓速器。

1.磁铁轴向滑动式永磁缓速器

磁铁轴向滑动式永磁缓速器如图3-4所示。永久磁铁安装在磁铁支架上，这些磁铁的极性交替反向排列，即当一块磁铁的N极对着转子鼓的内壁时，则相邻磁铁的S极对着转子鼓内壁。磁铁支架可在磁铁保持架内作轴向滑动。缓速器产生制动时，通过操纵机构（气缸）把磁铁支架连同固定在它上面的永久磁铁一起移到磁铁保持架的右面，如图中所示的实线永久磁铁。在磁铁支架和相邻永久磁铁以及转子鼓的内壁之间形成磁路，当转子转动时，在转子鼓内产生涡电流，从而产生制动力。

图3-4 磁铁轴向滑动式永磁缓速器

当缓速器解除制动时，通过气缸推动磁铁支架到如图3-4所示的虚线位置。从而使磁铁离开转子鼓，两者之间的磁场断开。此时，转子鼓中无涡电流，就不产生制动力。

2.磁铁保持架周向转动式永磁缓速器

磁铁保持架周向转动式永久缓速器的局部剖视图如图3-5所示。在这种缓速器结构中，永久磁铁的磁极交互排列，并固定在磁铁支架上。磁铁支架安装在固定元件上。磁铁保持架在一定范围内沿传动轴作周向转动。磁铁保持架中有铁磁性材料部分和非磁性材料部分，两者交替排列。(www.xing528.com)

图3-5 磁铁保持架周向转动式永磁缓速器的局部剖视图

如图3-6所示，当缓速器制动时，磁铁保持架旋转到铁磁性材料对应着永久磁铁，从而在相邻永久磁铁、铁磁性材料以及转子鼓之间形成磁路。当转子转动时，转子鼓产生涡流，从而产生制动力。当缓速器解除制动时，磁铁保持架旋转到非铁磁性材料对应着永久磁铁，由于铁磁性材料部分比相邻永久磁铁的间距长，从而在相邻永久磁铁、铁磁性材料以及磁铁支架间形成磁路，而不经过转子鼓；并且由于非磁性材料的磁阻作用，穿过转子鼓的磁力线很少，从而使制动解除。

图3-6 固定和活动磁铁的局部视图

a）制动时的磁路 b）制动解除时的磁路

图3-7 磁铁周向转动式永磁缓速器

a）缓速器结构简图 b）磁铁保持架结构

3.磁铁周向转动式永磁缓速器

磁铁周向转动式永磁缓速器如图3-7a所示，磁铁保持架内有两排磁铁，每排磁铁的磁极交替反向排列，并各自固定在磁铁支架上。磁铁保持架是一个中空的圆环，与传动轴同轴，如图3-7b所示。固定磁铁支架通过固定螺钉与磁铁保持架连接。活动磁铁支架连同固定在其上面的磁铁通过轴承可在磁铁保持架内沿圆周方向作周向转动，即活动磁铁相对于固定磁铁进行转动。磁铁正上方对应的部分磁铁保持架的材料是铁磁性材料，如低碳钢；其他部分则是非磁性材料，如铝。

当缓速器制动时，活动磁铁支架在气缸活塞的作用下转动到图3-8a所示的位置。此时，每块活动磁铁与相邻固定磁铁的极性相同，相邻两块磁铁相当于一块，在相邻永久磁铁、磁铁支架、磁铁保持架的铁磁性材料部分以及转子鼓内壁之间产生闭合磁路。该磁路如图3-8b所示，当转子转动时，在转子鼓内产生涡流，从而产生制动。

图3-8 制动时固定磁铁和活动磁铁的局部视图

解除制动时，活动磁铁支架在气缸活塞的作用下转动到如图3-9a所示的位置。此时，每块活动磁铁与相邻固定磁铁的极性相反，磁路由于磁铁保持架非磁性材料部分的磁阻作用，不经过转子鼓，而是在相邻永久磁铁、磁铁保持架的铁磁性材料部分和磁铁支架之间产生磁路。该磁路如图3-9b所示。

图3-9 制动解除时固定磁铁和活动磁铁的局部视图