客車電磁渦流剎車制動扭矩分析

羅英

摘 要 隨著汽車制造行業的高速發展，車輛的各項動力性能也在不斷提高，使得車輛的行駛速度不斷加快，因此車輛的制動性能要求隨之增高。對于一些客車來說，經常跑一些長途路線，制動性能尤為重要。而電磁渦流剎車制動扭矩作為當今主流輔助剎車系統，已被汽車行業廣泛應用。如果不對客車電磁渦流剎車制動扭矩進行一個充分的了解，將會對汽車制動造成一個潛在的威脅。本文主要針對電磁渦流剎車制動扭矩的各項數據進行詳細分析，并提出了改進客車剎車制動的方法。

關鍵詞 客車；電磁渦流；剎車；制動扭矩

中圖分類號U46 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0145-02

隨著現代人們生活水平的提高，出行方式越來越偏向于駕駛車輛出行。我國的城鄉道路建設越來越規范，原來的鄉村土路也變成了一條條的水泥路和柏油路，各種車輛的運行速度越來越快，公路上的車輛越來越多，對人們的出行構成了潛在的威脅，車輛經常需要在復雜的交通環境下進行頻繁制動。超速行駛、超載行駛嚴重影響了車輛的制動安全。傳統的車輛制動方式通常采用的是車輪制動器和緩速器制動，這種制動方式在車輛超載或者車輛下坡時間長時頻繁制動會導致制動器發熱，降低制動性能，雖然有很多司機向制動器澆水讓制動器冷卻，從而減緩制動器發熱，但是沒有取得很好的效果。仍然有很多交通事故因為制動失靈而發生，不能從根本上解決制動失靈問題。但是電磁渦流剎車制動系統很好地解決了車輛的制動問題，能夠令車輛行駛的安全性能提高，下面進行詳細分析。

1 電磁渦流剎車的工作原理

車輛制動減速器按照不同的工作原理主要分為這樣幾種制動系統：液力減速、發動機排氣減速和電磁渦流減速剎車。液力減速器主要是和液力傳動變速器結合運用，才能起到減速制動的作用。在液力傳動變速器的兩個不同位置區分為輸入和輸出減速器，輸入減速器主要作用是在動力傳入變速器時，通過不同的檔位進行變化，從而減緩汽車動力，輸入減速器起到一個很好的減速器輸入軸的作用。而輸出減速器主要作用是輸出軸變速器，在輸出動力時，比較平緩，方便控制制動系統，可以調節不同的檔位。發動機排氣減速系統造價比較低，結構較為簡單，不需要在汽車的傳動系統上進行改動，只需要在發動機排氣系統上進行改動，但是對發動機的使用效果有一些不利影響。和這兩種汽車緩速器進行對比，電磁渦流剎車緩速器性能更加優良，擁有更好的市場發展前景。

近年來，電磁渦流減速器逐漸傳入國內，這是一種新型的制動剎車系統，把它安裝在車輛的剎車系統中，可以提高車輛的制動效率。電磁渦流減速器有3種不同的安裝形式，可以裝在汽車的變速器輸入軸端和輸出軸端，也可以安裝在傳動軸之間。電磁渦流減速器的工作原理主要是利用發電機反向電壓電流原理，由于定子和轉子是由磁性材料制成的，通過反向電壓使定子和轉子之間產生電磁渦流，從而產生相反的轉矩進而起到制動減速的效能。

當需要進性制動減速時，啟動發電機，讓直流電流通過勵磁線圈，轉子和定子之間的磁場就會激活，磁通就會相互連接，形成一個固定的電磁渦流。當轉子隨著汽車的絞車滾筒進行旋轉時，因為磁極上有很多不相等的齒部和槽部，所以轉子在旋轉時就會在工作圓周上建立一個空間磁場，按照電磁感應規律，轉子在運轉時就會逐漸形成感應電流，這個感應電流就是電磁渦流。電磁渦流的產生形成一個磁場，磁場與固定磁場極性相反，因此轉子上就會產生一個阻止轉子旋轉的作用力，在轉子軸上因為作用力形成的特定轉矩就是電磁轉矩，也是電磁渦流剎車阻止車輪旋轉的制動扭矩，這就是電磁渦流剎車的制動原理。

2 客車電磁渦流剎車制動扭矩的優勢

2.1 安全可靠

由于電磁感應定律在電磁渦流減速器中得到應用，使電磁渦流緩速器能夠利用這一物理定律優勢為制動力矩提供一個非常寬的轉速限度。而且在車輛低速行駛時，制動性能很好，車輛的行駛速度在20km/h的時候，電磁渦流剎車制動扭矩可以進行緩速制動，當車輛的行速度達到40km/h，電磁渦流制動扭矩可以起到一個緊急制動效果，能夠保證車輛行駛安全。

在客車快速行駛的過程中，緊急剎車制動時，客車使用電磁渦流剎車制動扭矩可以避免剎車倉促導致的車尾搖擺、車輛漂移行駛，使客車能夠平穩、緩慢、直行的方式停止下來。這種緩速方式有效縮短了客車的制動距離，同時提高了輪胎的使用周期，使客車行駛的安全性得到提高。

由于電磁渦流剎車制動扭矩采用的是電流感應原理進行制動，省去了很多中間環節，驅動起來非常靈活方便，可以通過手動和腳動進行控制，響應的時間也非常短，響應最短時間可以達到0.021s，使用起來非常舒適、簡單。

2.2 使用經濟效益

由于電磁渦流剎車制動扭矩的定子和轉子在旋轉之間不會發生直接接觸，只是通過電磁場的影響產生作用力，因此它們之間的磨損非常少，不容易發生損壞故障。在平時，只需要對定子和轉子進行檢查、清潔，不需要定期更換和維護保養。而且電磁渦流緩速器發生故障后也不會影響車輛的運行，只需要及時關閉電磁渦流緩速器，進行配件維修，維修費用相比較液力減速器和發動機排氣減速器來說，成本比較低廉。

電磁渦流剎車制動扭矩客氣為車輛起到很好的制動效果，因此對于車輛本身的車輪制動器的使用周期可以減少，基本上很少用到車輪制動器，從而減低維修車輛制動系統的費用，減少車輛運行成本，降低車輛運營成本，在安裝電磁渦流緩速器后，車輛的制動轂、制動蹄片和輪胎的更換次數會大量減少，因此提高了車輛的經濟效益，降低了成本消耗。

2.3 保障環保再生理念

在汽車進行緊急制動時，汽車的制動蹄片之間會劇烈摩擦，在摩擦時會產生很多污染粉塵物質，有些粉塵物質屬于致癌物質，這些粉塵傳入空氣中，對人體的傷害是非常大的，而且緊急制動時，會產生很大的噪音污染，這些噪音對人們的生活造成了影響，所以傳統的緩速制動系統對人們的生活有著嚴重的環境污染和噪音污染。但是電磁渦流緩速器全部是用環保無污染的綠色材料制成的，能夠保障汽車的制動效果，同時在汽車制動過程中，不會因為摩擦產生粉塵和其他污染物，也不會相互摩擦產生噪音污染，大大減少了汽車制動對人們的危害。而且電磁渦流減速器大多采用的是金屬材料，這些金屬材料大部分為銅，銅的價格非常高，99%都值得回收，把這些材料進行回收再利用，可以大大減少金屬材料的損耗率。

3 影響電磁渦流剎車制動扭矩的因素及改進方法

3.1 轉矩系數影響制動扭矩

電磁渦流緩速器的制造結構和制造材料影響了轉矩系數，所以在設計電磁渦流剎車結構時和選擇制造材料非常重要。可以把電磁極的形狀設計成靴狀，將定子和轉子之間的磁極通道按照等截面積進行設計，在一些磁力線偏轉的位置，可以平滑地進行過渡，從而使磁極發揮最大的磁效應。同時也要保障磁通密度具備足夠的工作氣隙，不能讓磁通進入或者離開氣隙時產生飽和現象。在選擇制造磁極的材料時，轉子的材料應該選擇具備很高的磁性能，同時也要考慮轉子的材料強度，材料的電阻率和磁導率是否會對剎車制動扭矩帶來影響，這些都是選擇材料時應該考慮的問題。

3.2 工作氣隙值影響剎車制動扭矩

工作氣隙值會直接影響汽車的剎車制動扭矩，工作氣隙值與制動扭矩的升起和降落成正比。當轉子、定子長期運轉，導致表面產生銹蝕時，工作氣隙值就會逐漸加大，工作氣隙值的增加將不能繼續控制合適的磁通道，從而影響制動扭矩減小。影響工作氣隙值的最大原因就是冷卻水質，對冷卻水質有嚴格的要求，水質中必須含有pH值在7～7.5之間的礦物質，如果冷卻水質不符合標準要求，就必須對冷卻水質進行化學操作處理。對于一些新安裝的電磁渦流剎車制動系統，必須控制工作氣隙值在固定的范圍內，從而實現汽車的制動作用。在使用之后也要對工作氣隙進行保養維護，停止使用時，可以在氣隙里面噴灑一些柴油和煤油，防止定子和轉子表面發生銹蝕，對于氣隙表層的水垢，也要定期進行清理。當電磁渦流剎車緩速器在特定環境中運用時，需要安裝特定的冷卻裝置。

3.3 運行溫度影響制動扭矩

電磁渦流剎車在運行的過程中，因為電流感應的作用，會發生能量轉換進行制動，工作溫度過高，就會影響能量平衡和電磁運轉，必須保證正常溫度運轉電磁渦流剎車，做好電磁渦流剎車的散熱處理，如果溫度過高，可以適當地停止運轉進行冷卻處理。

4 結論

電磁渦流剎車是目前客車制動使用最廣泛的裝置，起到很好的制動效果。本文通過對電磁渦流剎車制動原理和電磁渦流剎車在客車制動系統中的運用進行介紹，分析了一系列影響汽車制動扭矩的因素，希望對客車的制動起到優化指導作用。隨著科技的進步，電磁渦流緩速器在未來的發展中會逐漸改進完善，我們在客車的制動系統中，也要不斷運用先進科技技術，才能保障交通行駛的安全性。

參考文獻

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