曳引机制动器电磁设计

    梁昌勇

(顺德金泰德胜电机有限公司．佛山528308)

摘要：介绍曳引机制动器结构及工作原理，重点讨论制动器电磁设计方法和思路、计算公式

及计算程序，提出了制动器近似等值磁路计算的观点。

关键词：曳引机；制动器；磁场分析；电磁设计；电磁吸力；磁路计算；近似等值磁路

0引  言

    曳引机制动器的工作特点是通电吸合，断电抱闸，所以，在电梯运行时，制动器处于通电吸合状态，这就要求制动器必须有足够的电磁吸力，才能保证电梯正常工作；同时，制动器还必须满足两个条件^[1]：①当电压降低到额定电压的80时，制动器还能可靠地吸合；②在吸合状态时，电压降低到额定电压的百分之55时制动器还能有足够的吸力，不至于释放。这就要求制动器必须满足不同工作点的需要；但由于空间和成本的限制，制动器不可能做得很大，因此，准确计算制动器电磁参数就显得尤为重要。

l结构原理

  无论是块式制动器、鼓式制动器还是叠式制动器，其电磁结构基本相同，如图1所示。电磁铁心座、线圈和衔铁组成制动器最基本的电磁结构。当线圈通过电流时，电磁铁心就会产生磁通，若不考虑漏磁通，磁通路径将由电磁铁心座底部一电磁铁心座外部一电磁铁心座外部空气隙一衔铁一电磁铁心座内部空气隙一电磁铁心座内部形成回路。电磁铁心座对衔铁产生的电磁拉力为^[2]：

式中，F为电磁吸力，单位为N；φ为电磁铁心座端面气隙流出的磁通，单位为Wb；μ。为空气磁导系数，其值为1．25 x10～H／m；S为电磁铁心座端面流出磁通气隙面积，单位为m2；α为修正系数，一般取3～5；δ为气隙长度，此处单位为cm。    

    通过上式，可以很方便计算出电磁吸力的大小，不过，磁通φ是需要通过磁路计算来获得，所以，设计制动器必须要进行磁路设计和计算。

2磁路分析和计算

根据电磁结构，可以很方便地绘制出磁通分布状态图如图2所示。

    图中，M为总磁通；u为有效磁通；σ为漏磁通。

    从图2可看出，漏磁通的分布是沿着电磁铁心座内部外圆面向电磁铁心座外部的内圆面流向。由于各点磁势不同，所以沿着电磁铁心座内部高度方向磁密的分布也不相同，漏磁通磁密的分布显然也不同，所以，靠近电磁铁心座底部的磁通最多，接近总磁通φ_M，靠近电磁铁心座顶部的磁通

其中,FM=Iω,为电流与匝数的乘积。漏磁系数计算：

显然，漏磁系数与气隙磁导G_δ1、G_δ2、衔铁磁导G₄有关。由于空气隙磁导远小于衔铁磁导，所以，空气隙磁导对漏磁系数起决定作用，并且，所似于常数。

3  电磁设计程序

   根据额定数据，据工作电压U、工作行程δ、电最少，近似等于有效磁通φ_u，但为了计算方便此处gl入近似等值磁路进行计算，如图3所示。

图中，G₁为电磁铁心座底部磁导；G₂为电磁铁心座外部磁导；G₃为电磁铁心座内部磁导；G₄为衔铁磁导；G_δ1为电磁铁心座外部空气隙磁导；G_δ2为电磁铁心座内部空气隙磁导；G_σ为漏磁导。

    由于G₂、G₃为软磁材料，其数值远远大于G_δ1，G_δ2,G_σ,因此，此近似等值磁路所引起的诌差是比较小的，在工程计算允许范围内。根据掣值磁路可以列出如下关系式^[3]：

磁吸力F、绝缘等级等已知条件，一般还根据制动力矩、制动轮直径、摩擦系数等参数计算电磁吸力F，而绝缘等级