山东理工大学 山东淄博 255049；齐河县职业中等专业学校山东德州 251114
摘要：随着当前社会经济的发展，汽车工业得到了快速的发展，电涡流制动在汽车上有着十分广泛的应用，本文就电涡流制动的工作原理及其在汽车上应用进行阐述和分析。
关键词：电涡流制动；工作原理；汽车上应用
1.前言
电涡流制动在汽车上的应用大大提升了汽车的运行效率，满足汽车行业发展的需要。
2.构成及工作原理
电涡流缓速器一般由定子、转子及固定支架等组成，如图1所示。该装置安装在车辆驱动桥与变速器之间，通过电磁感应原理实现无接触制动。转子随传动轴一起旋转时，定子线圈内通电产生磁场，缓速器工作，转子切割定子电磁场，在转子盘内部产生旋涡状的感应电流(电涡流)，并在转子上产生一个与转子转动方向相反的力矩。同时电涡流在具有一定电阻的转子盘内流动，产生热效应，使转子发热。转子盘上设有叶片，其产生的风力可将热量迅速吹散。通过以上过程，车辆行驶的动能即通过感应电流转化为热能。
2.1电涡流缓速器的性能特点
提高车辆行驶的安全性
采用电涡流缓速器进行制动，可使车轮制动器温升大为降低，确保车轮制动器处于良好工作状态，进而缓解车辆跑偏、制动失灵和爆胎等安全隐患。电涡流缓速器是一个相对独立、反应灵敏的辅助制动系统，其转子与传动轴紧固在一起，能按驾驶员的意愿提供制动力矩，因而它的性能优于发动机排气制动。电涡流缓速器采用电流直接驱动，无中间环节，其操纵响应时间仅40ms,比液力缓速器响应时间快加倍。电涡流缓速器是一种完全独立于车轮制动器的车辆缓速装置，如果制动系统突然失效，仍可用电涡流缓速器来使车辆保留一定的减速制动功能。电涡流缓速器能分担原制动系统30%-90%的工作量，大大减轻了行车制动器负荷，使其温升降低，有效避免“热衰退”现象，有利于提高车辆在山区行驶的安全性。电涡流缓速器采用的是驱动车轮共控式，承担着整车的主要制动功能，这样就能改善传统制动系统左右车轮制动不一致的问题，避免制动跑偏现象发生。同时还能使车辆获得较好的转向操纵性，特别是有利于提高潮湿、冰雪路段驾驶的安全性。安装申‘涡流缓速器后，制动时轮胎温度明显下降，降低了爆胎的可能性。
2.2提高车辆环保性能
电涡流缓速器实行非接触式制动，工作时没有摩擦材料接触，本身不会发出制动噪声;由于它可以使传统制动器工作负荷大大减轻，故汽车制动时发出的“尖叫”声也不再产生。电涡流缓速器工作不产生粉尘，同时也减少了传统制动系统在制动时摩擦材料产生的粉尘。
2.3提高操作与行驶舒适性
安装电涡流缓速器后，驾驶员可方便地通过手控开关来实施多挡缓速，还可按下恒速功能开关来使缓速器自动工作，减轻了驾驶员在下坡路段的精神压力。由于电涡流缓速器工作平稳，能提供平滑、渐进、安静的缓速效果，并能在任何车速下得到所需的减速力，因而使车辆驾驶更加容易、更加舒适。
2.4提高车辆经济性
由于电涡流缓速器的定子和转子之间没有接触，不存在磨损，因而故障率极低。平时除了做好例行检查、保持清洁以外，其他维护工作量很少，所以维护费用极低。电涡流缓速器能够承担车辆部分制动力矩，因而能够延长车轮制动器的使用寿命，降低用于车辆制动系统的维修费用，提高经济效益。据统计，安装电涡流缓速器的车辆，其车轮制动器寿命比不安装电涡流缓速器的车辆延长4一7倍，轮胎寿命延长20%。安装电涡流缓速器能减少车轮制动系统的保养费用。安装电涡流缓速器可使车辆的制动摩擦片寿命延长4倍左右，使轮胎寿命延长20%以上。
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3.电涡流制动在汽车上的应用
工信部出台的《关于进一步提高大中型客货车安全技术性能加强车辆(公告)管理和注册登记管理工作的通知》中规定:危险货物运输车、总质量大于12t的货车应装备缓速器或其他辅助制动装置。出台的新国标GB7258《机动车运行安全技术条件》规定:车长大于9m的客车(对专用校车为车长大于8m)、总质量大于等于12000kg的货车和专项作业车、所有危险货物运输车，应装备缓速器或其他辅助制动装置。
汽车辅助制动装置主要有以下几种:排气制动、发动机缓速制动、电涡流缓速器和液力缓速器等。排气制动和发动机缓速制动力矩太小，液力缓速器由于成本高并且控制复杂，并未大规模应用在汽车上，目前为应用最广泛的是电涡流缓速器。按机械装置和安装位置的不同，电涡流缓速器可以分为三类:安装于变速箱输出端或驱动桥输入端。该类缓速器为两转子-定子结构，此类缓速器适合于安装在发动机后置的客车和短轴距牵引车上。安装在传动轴中问。该类缓速器也是两转子、定子的结构，此类缓速器适合安装在传动轴较长的车型。(3)转筒式电涡流缓速器。该类缓速器结构如同一个“巨”字形状，转子形状为圆筒状，定子线圈沿定子架的径向均匀分布。
永磁缓速器是一种新型的节能环保辅助制动装置，制动时不消耗电能，提高了汽车的经济性。永磁缓速器的结构按转子形状分为盘式和转筒式两种类型，但是盘式永磁缓速器存在体积大且难以控制等缺点，所以目前永磁缓速器基本都是转筒式结构。由于永磁缓速器中永磁体的磁场一直都存在，所以永磁缓速器一般都会有磁场屏蔽装置。开启或解除制动，是通过气缸等元件来推动磁场屏蔽装置使磁场处于开启和屏蔽状态即可。虽然永磁缓速器不消耗电能，但是永磁缓速器制动力矩小、控制复杂且存在漏磁现象，所以永磁缓速器也需要进一步的改进。
4.存在的问题和展望
4.1问题分析
4.1.1制动装置温升问题
根据能量守恒定律,永磁涡流制动过程将运动物体的动能转化为热能散发掉了,这会引起制动装置温升。再加上外界温度的灼热效应,使得此温升达到或超出制动装置结构稳定性所规定的极限温度。这将会降低永磁涡流制动装置的制动性能,严重时,会使永磁体发生退磁,造成制动失效。
4.1.2 磁场干扰
随着电子技术的发展,制动对象上使用的电子、电器设备越来越多,其所造成的电磁环境也越来越复杂,这种复杂的电磁环境对永磁涡流制动提出了更高的要求。如何避免永磁涡流制动过程产生的电磁场对被制动装置上设备和附近的通信等造成影响,自身又能很好地抵抗外界的干扰,是研究过程中值得重视的问题
4.1.3 制动特性不易调节、低速性能差
永磁涡流制动装置的设计参数一旦确定,制动力矩的大小不能随意调节,制动特性也将确定,动态性能差。若被制动对象对制动特性要求进行改变,则原制动装置将无法满足新的制动要求。
4.2 今后研究的技术热点和目标
1)热强度好、同时又具备合适的相对导磁率和导电率稀土永磁材料的研究。
2)从结构、永磁材料等多种途径解决制动力小的问题。
3)非工作状态时的漏磁问题及工作状态时对永磁体的热屏蔽。
4)启动与断开时磁路结构的有效性和可靠性。
5)用支撑臂结构解决转鼓因反复热胀冷缩引起的裂损和变形。
6)低速时与其他制动系统的联合制动力矩的合理分配。
5.结束语
通过电涡流制动的工作原理进行研究和分析，提升电涡流制动在汽车上的应用效果。
参考文献
[1]任瑞恩，李德胜，叶乐志.永磁缓速器磁头的磁路分析CT7.机械设计与制造，2015(5):199-200.
论文作者:陈娟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/24
标签：涡流论文; 永磁论文; 转子论文; 装置论文; 定子论文; 车辆论文; 力矩论文; 《基层建设》2017年第31期论文;