曳引機制動器電磁設計

    梁昌勇

(順德金泰德勝電機有限公司．佛山528308)

摘要：介紹曳引機制動器結構及工作原理，重點討論制動器電磁設計方法和思路、計算公式

及計算程序，提出了制動器近似等值磁路計算的觀點。

關鍵詞：曳引機；制動器；磁場分析；電磁設計；電磁吸力；磁路計算；近似等值磁路

0引  言

    曳引機制動器的工作特點是通電吸合，斷電抱閘，所以，在電梯運行時，制動器處于通電吸合狀態，這就要求制動器必須有足夠的電磁吸力，才能保證電梯正常工作；同時，制動器還必須滿足兩個條件^[1]：①當電壓降低到額定電壓的80時，制動器還能可靠地吸合；②在吸合狀態時，電壓降低到額定電壓的百分之55時制動器還能有足夠的吸力，不至于釋放。這就要求制動器必須滿足不同工作點的需要；但由于空間和成本的限制，制動器不可能做得很大，因此，準確計算制動器電磁參數就顯得尤為重要。

l結構原理

  無論是塊式制動器、鼓式制動器還是疊式制動器，其電磁結構基本相同，如圖1所示。電磁鐵心座、線圈和銜鐵組成制動器最基本的電磁結構。當線圈通過電流時，電磁鐵心就會產生磁通，若不考慮漏磁通，磁通路徑將由電磁鐵心座底部一電磁鐵心座外部一電磁鐵心座外部空氣隙一銜鐵一電磁鐵心座內部空氣隙一電磁鐵心座內部形成回路。電磁鐵心座對銜鐵產生的電磁拉力為^[2]：

式中，F為電磁吸力，單位為N；φ為電磁鐵心座端面氣隙流出的磁通，單位為Wb；μ。為空氣磁導系數，其值為1．25 x10～H／m；S為電磁鐵心座端面流出磁通氣隙面積，單位為m2；α為修正系數，一般取3～5；δ為氣隙長度，此處單位為cm。    

    通過上式，可以很方便計算出電磁吸力的大小，不過，磁通φ是需要通過磁路計算來獲得，所以，設計制動器必須要進行磁路設計和計算。

2磁路分析和計算

根據電磁結構，可以很方便地繪制出磁通分布狀態圖如圖2所示。

    圖中，M為總磁通；u為有效磁通；σ為漏磁通。

    從圖2可看出，漏磁通的分布是沿著電磁鐵心座內部外圓面向電磁鐵心座外部的內圓面流向。由于各點磁勢不同，所以沿著電磁鐵心座內部高度方向磁密的分布也不相同，漏磁通磁密的分布顯然也不同，所以，靠近電磁鐵心座底部的磁通最多，接近總磁通φ_M，靠近電磁鐵心座頂部的磁通

其中,FM=Iω,為電流與匝數的乘積。漏磁系數計算：

顯然，漏磁系數與氣隙磁導G_δ1、G_δ2、銜鐵磁導G₄有關。由于空氣隙磁導遠小于銜鐵磁導，所以，空氣隙磁導對漏磁系數起決定作用，并且，所似于常數。

3  電磁設計程序

   根據額定數據，據工作電壓U、工作行程δ、電最少，近似等于有效磁通φ_u，但為了計算方便此處gl入近似等值磁路進行計算，如圖3所示。

圖中，G₁為電磁鐵心座底部磁導；G₂為電磁鐵心座外部磁導；G₃為電磁鐵心座內部磁導；G₄為銜鐵磁導；G_δ1為電磁鐵心座外部空氣隙磁導；G_δ2為電磁鐵心座內部空氣隙磁導；G_σ為漏磁導。

    由于G₂、G₃為軟磁材料，其數值遠遠大于G_δ1，G_δ2,G_σ,因此，此近似等值磁路所引起的謅差是比較小的，在工程計算允許范圍內。根據掣值磁路可以列出如下關系式^[3]：

磁吸力F、絕緣等級等已知條件，一般還根據制動力矩、制動輪直徑、摩擦系數等參數計算電磁吸力F，而絕緣等級