先进汽车缓速器的静态吸力计算

通过对液冷式永磁涡流制动装置的磁场、温度场及制动特性进行分析，给出永磁涡流制动装置的理论分析结果。

气隙中的磁场分布对制动力矩有很大影响，故采用有限元法对气隙磁场分布进行分析。永磁缓速器分析模型的结构尺寸如图6-2所示。图6-3是永磁缓速器涡流盘表面的磁场分布。根据有限元分析得到的磁场分布表明，风冷式永磁缓速器和液冷式永磁缓速器两种装置的磁场分布基本是一样的，正对永久磁铁处的磁通密度最大，设计时应避免此处发生磁饱和。永磁缓速器磁铁块数为偶数，磁极交替放置，形成闭合磁路。

图6-2 永磁缓速器分析模型的结构尺寸

图6-3 永磁缓速器涡流盘表面的磁场分布

缓速器的结构参数对其制动性能影响的特性分析将为新型缓速器的设计提供有力的指导。影响缓速器的制动性能的因素很多，其中永久磁铁厚度是对缓速器静态吸力影响较大的参数。考虑到对制动力矩的瞬态涡流场进行有限元分析较困难，而涡流盘受永久磁铁静态吸力的作用易于计算，故通过分析不同气隙下静态吸力与制动力矩的关系，利用静态吸力作为目标函数可达到缓速器制动性能优化设计的目的。

静态吸力与永久磁铁厚度的关系可利用吸力公式和磁路分析方法得到，根据小气隙Maxwell吸力公式

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式中，B是气隙磁感应强度；S是气隙磁通面积；μ₀是气隙磁导率。

利用永磁磁路分析方法，可得气隙磁感应强度B为

式中H_c′l是永久磁铁磁动势；R_δ′是等效外磁阻；R_m是永久磁铁内磁阻；σ是磁系统漏磁系数；S_p是永久磁铁截面积；l是永久磁铁长度；γ是对应工作点的恢复系数。

经计算，图6-4给出了涡流盘所受吸力与永久磁铁厚度之间的关系曲线，表明随着永久磁铁厚度的增加，涡流盘所受吸力先增大，然后逐渐趋于饱和，永久磁铁厚度在10mm左右较合理。

图6-4 涡流盘所受吸力与永久磁铁厚度的关系曲线