考虑端部效应的混合励磁直线涡流制动器解析模型.pdf

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1、2017年4月电工技术学报Vol.32No.8第32卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYApr.2017考虑端部效应的混合励磁直线涡流制动器解析模型寇宝泉金银锡张鲁张赫张海林（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001）摘要对于提出的串联磁路混合励磁直线涡流制动器结构方案，研究了端部效应对其特性的影响，并建立了解析模型。首先，详细介绍了串联磁路混合励磁直线涡流制动器的基本结构和工作原理。其次，根据等效磁路法和麦克斯韦方程组推导出了串联磁路混合励磁直线涡流制动器的二维解析模型。然后，采

2、用解析法分析了纵向和横向端部效应对涡流制动器制动力特性的影响，并通过引入一些修正系数考虑了端部效应对制动力特性的影响，得到了改进的解析模型，即三维解析模型。最后，采用三维有限元法证明了三维解析模型的准确性。结果显示，三维解析模型可以准确地预测涡流制动器的制动力特性曲线。关键词：涡流制动器混合励磁端部效应解析模型有限元法中图分类号：TM359AnalyticalModelofHybridExcitationLinearEddyCurrentBrakewithConsideringEndEffectsKouBaoquanJinYinxiZhangLuZ

3、hangHeZhangHailin（SchoolofElectricalEngineeringandAutomationHarbinInstituteofTechnologyHarbin150001China）AbstractInthispaper,aseriesmagneticpathhybridexcitationlineareddycurrentbrakewaspresented.Theinfluenceoftheendeffectsontheeddycurrentbrakewasstudied.First,thestructureandth

4、eworkingprinciplesoftheproposedbrakewereintroduced.Second,itsanalyticalmodelwasderivedusingtheequivalentmagneticcircuitmethodandMaxwellequations.Then,theinfluenceofthelongitudinalandtransverseendeffectsonthebrakingforcecharacteristicwasanalyzed.Themodifiedanalyticalmodelwasobt

5、ainedbyintroducingsomecorrectionfactors.Finally,themodifiedanalyticalmodelwasverifiedusingthe3Dfiniteelementmethod.Theresultsshowthatthemodifiedanalyticalmodelcanpredictthebrakingforcecharacteristicoftheproposedbrakeaccurately.Keywords：Eddycurrentbrake,hybridexcitation,endeffe

6、cts,analyticalmodel,finiteelementmethod统寿命长等优点。此外，由于其具有工作原理简单、0引言控制方便、对环境不会造成污染等优点，涡流制动相比于传统的摩擦式[1]、磁粉制动器，涡流制器在抑制结构振动、磁悬浮平台、车辆悬挂系统、动器在产生制动力过程中，初级和次级导体板没有空间对接机构、高速列车的制动系统、传动系统和电[2-9]接触，因此具有噪声小、可靠性高、维护方便和系机加载测试系统等工程领域中的应用非常广泛。涡流制动器根据初级激励源的不同，可以分为国家科技重大专项资助项目（2012ZX04001-051）。电励磁

7、、永磁式和混合励磁涡流制动器。电励磁涡收稿日期2015-07-28改稿日期2015-10-17流制动器可调节制动力幅值，但是制动力密度小、188电工技术学报2017年4月励磁损耗大。永磁式涡流制动器不需要额外的电源和励磁绕组，所以装置体积和励磁损耗小，但是不能调节制动力的大小。混合励磁涡流制动器兼具前两种结构的优点，即制动力密度大并可调节。涡流制动器又根据其结构的不同，可以分为直线涡流制[10,11][12,13]动器、轴向涡流制动器和径向涡流制动图1串联磁路混合励磁直线涡流制动器的结构[14,15]器。直线涡流制动器输出的是制动力，而轴向、Fig

8、.1Structureofseriesmagneticcircuithybrid径向涡流制动器输出的是制动转矩。其中，由于