電磁制動器的結構設計

馮志博

71282部隊 河北保定 071000

隨著現代社會進步與科學技術的蓬勃發展，汽車已成為人們生活中必不可少的交通工具，給人們生活和工作帶來了巨大方便。隨著人們生活水平的不斷提高，生活節奏的加快，對汽車速度的需求也不斷提高，隨之而來的，人們對汽車安全性能的要求也越來越高。

一、電磁制動器的發展現狀和趨勢

隨著電子科技的發展進步，汽車在制動方面添加了防抱死系統功能，但其造價相對較高，也更容易故障。目前液壓制動系統依舊是汽車制動系統中最可靠、經濟的制動方式，油液制動系統突出優勢依然存在。但如果將電磁制動體系同時運用在汽車上，不僅可以省去車上原有的制動油路體系，很大程度上減輕汽車的自身重量，還能極好的與ABS系統兼容，更快更精準的調節控制制動力。除此之外還可以很好的與其他車載電子操控系統相互兼容，有利于汽車的智能化程度進一步提高，削減制動粉塵，進步車輛的環保性。電磁制動體系的這些突出優勢決定其未來必然會成為汽車制動系統的新發展趨勢[1]。

二、電磁制動器的總體設計考慮

（一）電磁制動器的工作原理

圓盤式電磁制動器主要有端蓋、動片、摩擦片、電磁鐵圓盤、軸、線圈、彈簧、調節螺絲等組成。由外側到內側依次為端蓋、動片、電磁鐵圓盤。其中摩擦片與動片鉚接。當電機通電時，線圈得電產生磁場，電磁鐵圓盤立即與摩擦片吸合，電磁鐵內部的彈簧被拉伸，電機呈制動狀態。若電機斷電，線圈磁場消失，電磁鐵圓盤被彈簧拉回與摩擦片分離，動片又能自由旋轉。本文中所取電磁制動器屬常開型單片干板制動器。

（二）電磁體材料選取

電磁制動器的總體功能性能，主要由其電磁體的各項性能決定，所以電磁體是電磁制動器的主要構成部分。電磁體的主要性能有摩阻填料的性能、外形結構、制造工藝等。故電磁體選擇的重點有：

（1）電磁體的導磁材料(磁鋼)及其加工制造工藝選擇，這會直接影響電磁體工作時的磁路以及電磁體與摩擦盤之間的吸力。電磁體的結構外形、磁鋼材料、磁鋼與摩擦盤之間的摩擦系數、填充材料與摩擦盤之間的摩擦系數、電磁體制造工藝等參數都會影響磁體所產生的摩擦力。導磁材料和制造工藝的選擇需嚴謹。

（2）不同參數的磁鋼材料的選擇。電磁體所處的工作環境復雜惡劣，溫度變化大，同時為了延長與其直接摩擦接觸的摩擦片的使用壽命，要求電磁體磁鋼材料的強度和硬度不能過高。故為了適應工作環境，選擇磁鋼材料時，其硬度、摩擦系數以及填充材料的耐磨、耐熱性能等要充分考慮。

（3）摩組材料性能參數的選擇。電磁體工作時，與制動盤摩擦產生大量熱能，表面溫度迅速大幅上升，為確保其能穩定正常工作，電磁體摩阻材料的高溫穩定性至關重要。考慮到汽車行駛路況環境復雜多變，電磁體在復雜環境下的性能變化也不能太大[2]。

（三）電磁制動器銜鐵的吸合過程簡述

吸合過程即制動器工作過程中，從線圈得電到彈簧片被銜鐵吸合的過程。可分為兩個階段：第一階段是線圈接入電源起到線圈電流達到吸合電流為Ixh止，此階段經歷時間為txc，在此階段中銜鐵不動；第二階段，隨著線圈電流逐漸增大，電磁吸引力也逐漸增大，當吸力大于彈簧彈力時，銜鐵開始運動。這個過程中隨著線圈電流增大，同時會產生反電動勢個反電動勢和線圈自感電動勢一起，對線圈電流的增長。這其阻礙作用，使線圈電流在增大到一定程度后便開始逐漸減小。將從銜鐵開始運動到閉合所需要的時間記為吸合運動時間txy。總的吸合時間為txh=txc+txy。在t=txh時，銜鐵閉合，工作氣隙不再變化，反電動勢為零，電流按新的指數曲線增大，直至穩態電流IW，

三、結論

汽車電磁制動技術是一個發展空間非常大的新興領域。本次設計的主要內容是電磁制動器的結構設計。另外對其電磁體材料的選取進行了優化，提高其工作性能，簡化了汽車制動裝置，減輕車身自重，從而提高其安全性能。

電磁制動器的零部件主要有制動盤、摩擦片、彈簧組件、法蘭。首先根據汽車運動時的動能，分析計算制動時所需的制動力矩，而后以其為依據選擇確定其他零部件的參數。其中根據制動器的實際工作環境調整改善了制動盤的厚度，并采用通風結構增強其熱穩定性。電磁制動器的總體功能性能，主要由其電磁體的各項性能決定，所以電磁體是電磁制動器的主要構成部分。本文通過橫向比較擇優取了電磁體主要材料，并簡單對其中鐵粉的制造工藝流程進行了介紹。通過查閱資料分析了纖維增強復合材料的性能，做出了最優選擇。最后對電磁制動器的動態特性進行了簡單分析，通過不同的特性方程計算了吸和過程中通電后到彈簧拉伸前的吸和觸動時間，彈簧開始運動到銜鐵吸和的運動時間。