[发明专利]永磁电磁复合盘式涡流制动装置

说明书

一种永磁电磁复合盘式涡流制动装置，包括两面磁体圆盘、一面金属圆盘和传动轴，两面磁体圆盘并行固定在静止设备上，金属圆盘固定在传动轴上，平行安装在两面磁体圆盘的中间，并与两面磁体圆盘同轴安装，传动轴通过轴承支撑在两面磁体圆盘上，每面磁体圆盘上沿圆周布置由永磁体和电磁体复合而成的m个复合磁极，m为偶数，两面磁体圆盘上的m个复合磁极在轴线方向上两两相对，通过调节电磁体线圈中电流的大小和方向改变两面磁体圆盘之间金属圆盘位置处磁场大小。当金属圆盘与磁体圆盘产生相对运动时，在金属圆盘中产生涡流，进而产生相互作用，实现金属圆盘和与之连接的传动轴以及运动体的快速制动。本制动装置适用于高速运动体的快速制动。

技术领域

本发明涉及一种用于高速运动体制动的永磁电磁复合盘式涡流制动装置。

背景技术

机动车辆、电机加速机构等高速运动体的制动装置较多采用闸片与制动圆盘相接触产生摩擦，从而产生制动，即机械摩擦制动。但在高速运动情况下，若采用机械摩擦制动，会带来车轮或制动圆盘等部件的机械磨损以及噪声摩擦热应力等问题，维修工作量也会大大增加，目前解决摩擦制动问题的措施主要有改善接触面材料和接触方式，但不能完全克服机械摩擦制动带来的缺陷。

磁涡流制动无需接触即可实现制动，有效避免了因机械摩擦产生的问题。磁涡流制动可以分为电磁涡流制动，永磁涡流制动和永磁电磁复合式涡流制动。电磁涡流制动受限于励磁绕组电压和电流，存在断电时制动失效的危险，影响装置可靠性，且制动时励磁绕组发热剧烈，对设备制动性能、绕组绝缘、设备可靠性和使用寿命有很大影响。

永磁涡流制动可有效解决上述问题，其特点是：1)不需要外加励磁电源和励磁绕组，大大节省了制动装置用电量和用铜量，很好地避免了电磁制动的温升问题；2)不需电源，不存在断电时制动失效的危险，且永磁制动力矩稳定，可靠性高；3)永磁体相比于电磁体有更高的能量密度，可以有效降低制动装置重量，并实现大间隙情况下有效制动，减小加工难度。但是目前存在的问题是永磁涡流制动装置输出制动力矩不可调，限制了永磁涡流制动装置的适用性。

文献“王江波，李耀华，严陆光.直线Halbach磁体用于磁浮列车涡流制动的研究.电气传动，2010，05:8-11.”中描述了一种直线Halbach磁体用于磁浮列车涡流制动的技术，在永磁材料使用量相等的情况下，能够获得比常规磁体排布更大的功率密度，实现有效制动。但该制动装置需铺设与制动距离长度相等的制动轨道，永磁材料使用量较大，且需占用较大空间位置。

文献“杨超君，郑武，李志宝.可调速异步圆盘式磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析.电机与控制学报，2012，01:85-91.”描述了可调速异步圆盘式磁力联轴器，该装置采用圆盘式永磁磁极排布形式，其调速功能通过调速装置调节永磁圆盘和铜圆盘之间的间隙长度来实现，在传送带、升降机等传动系统中有很好应用，如果将其一方固定，即可实现磁力制动，可通过调节间隙改变制动力大小。但是，这种可调速圆盘式磁力联轴器输出力矩有限，且永磁圆盘需长期处于移动状态，对机械装置的安装可靠性有较高要求。

CN 102270911 A的中国专利公布了一种磁转子中永磁体形状为扇形的磁力耦合器，制动源为永磁磁体，磁力不可调节。

CN103219864 A的中国专利“一种电磁与永磁复合式涡流缓速器”公布了一种电磁与永磁复合的方式实现运动体缓速效果的机理，在该装置中，电磁体和永磁体之间构成与制动圆盘面平行的径向磁路，电磁体不通电时永磁体的磁路被短路、不能在反应圆盘中产生涡流，装置没有制动力矩输出，电磁体通电时该装置输出可调制动力矩。该缓速器实现在车辆行驶速度过快时减速的目的，但是，如果电磁体控制失灵，完全失去制动效果。

总结上述现有技术可知，永磁直线制动永磁用量较大，如用于制动的永磁体铺在轨道上时，永磁体利用率很低、体积大、质量重，易使轨道发生变形，导致间隙等参数改变影响制动性能。既有的旋转结构的可调速磁力联轴器采用圆盘形结构，结构紧凑，减小了制动装置占用空间，但是制动功率不可调。永磁电磁复合制动可调节输出功率，但是输出转矩有限。