本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法；本發(fā)明專利技術(shù)的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其通過控制永磁制動器的輸入電壓來控制永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩大小，輸入電壓與最大靜摩擦扭矩之間具有定量關(guān)系。本發(fā)明專利技術(shù)通過電壓控制，實(shí)時控制最大靜摩擦扭矩大小，以實(shí)現(xiàn)可調(diào)扭矩的電機(jī)軸鎖止目的。通過公式推導(dǎo)過程，可以確定永磁制動器的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓成直接關(guān)系，當(dāng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候，最大靜摩擦扭矩隨之變化。永磁制動器輸出的最大靜摩擦扭矩可控，那么在釋放過程中就可以讓卡鉗停留在任何所需的目標(biāo)夾緊力位置并保持。此種控制方法可以降低電機(jī)的工作負(fù)荷，起到保護(hù)電機(jī)和降低能耗的作用。
1、在電子機(jī)械制動系統(tǒng)中，永磁制動器作為一種能夠有效保持機(jī)械當(dāng)前狀態(tài)的制動器得到了廣泛使用。永磁制動器能夠用于電機(jī)軸的鎖止，特別是當(dāng)電機(jī)發(fā)生失控狀態(tài)而無法進(jìn)行制動的時候，通過永磁制動器的工作就能起到及時鎖止的目的。
2、根據(jù)使用場景的不同，永磁制動器可以被設(shè)計(jì)為失電制動型和上電制動型。下面以失電制動型的永磁制動器為例對其功能進(jìn)行說明：在斷電時，永磁制動器內(nèi)部的玄鐵受永磁體吸引。此時與玄鐵連接的板式彈簧片被拉伸，玄鐵與摩擦片緊密貼合。在電機(jī)軸有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動趨勢時，玄鐵與摩擦片之間將產(chǎn)生靜摩擦扭矩，阻止電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到制動效果。在通電時，線圈生成電磁場，與永磁體磁場相互抵消。此時玄鐵被板式彈簧片拉回，與摩擦片之間產(chǎn)生間隙，不再產(chǎn)生摩擦力，制動器內(nèi)圈可隨電機(jī)軸自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
3、然而，現(xiàn)有的這種永磁制動器對于電機(jī)軸的鎖止原理僅有完全開啟和完全關(guān)閉兩種功能，即永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩只能在零和設(shè)計(jì)的最大值之間選擇，該種控制方法限制了永磁制動器的使用效果。
1、為解決上述技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種方便調(diào)節(jié)永磁制動器對于電機(jī)軸的最大靜摩擦扭矩的技術(shù)。
>3、優(yōu)選地，永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓的關(guān)系式為：4、，
5、式中和均為常數(shù)；根據(jù)以上公式，通過控制永磁制動器輸入電壓，使永磁制動器輸出可控的最大靜摩擦扭矩。
6、優(yōu)選地，最大靜摩擦扭矩與輸入電壓的關(guān)系式推導(dǎo)過程如下：
7、永磁制動器內(nèi)部通電線圈的電壓方程為：
8、，
9、式中u為電源電壓，i為電流強(qiáng)度，r為繞線電阻，l為電感強(qiáng)度，t為一段時間；
10、永磁制動器內(nèi)部線圈的電流為：
11、,
12、電磁鐵的吸力f可以用以下公式計(jì)算出：
13、,
14、式中為工作氣隙磁通，為真空磁導(dǎo)率，s為磁路截面積，b為磁感應(yīng)強(qiáng)度；
15、磁感應(yīng)強(qiáng)度b的計(jì)算公式為：
16、,
17、式中n為線圈匝數(shù)，為氣隙長度；
18、推導(dǎo)可得電磁鐵的吸力f的計(jì)算公式為：
19、,
20、電磁鐵的吸力看作是方向與永磁鐵的吸力方向相反的排斥力；
21、設(shè)永磁體（具體可以為永磁鐵）對玄鐵的吸力為，通電線圈產(chǎn)生的排斥力為，板式彈簧片彈力為，玄鐵壓在摩擦片上時受到的支持力為；玄鐵受到的支撐力為：
22、,
23、最大靜摩擦扭矩的計(jì)算公式為：
24、,
25、式中為靜摩擦系數(shù)，為靜摩擦力至圓心的等效距離；
26、推導(dǎo)可得永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓的關(guān)系為：
27、,
28、由于永磁體對玄鐵的吸力為常數(shù)，斷電時玄鐵對摩擦片的壓縮量極小，因此板式彈簧片的拉力看作常數(shù)；上式等效為：。
29、優(yōu)選地，永磁制動器的結(jié)構(gòu)包括制動器內(nèi)圈、板式彈簧片、玄鐵、摩擦片、線圈繞組、永磁鐵和制動器外圈，其中，所述制動器內(nèi)圈通過所述板式彈簧片連接所述玄鐵，所述玄鐵與所述摩擦片之間具有間隙，摩擦片、線圈繞組、永磁鐵和制動器外圈依次連接；
30、所述制動器內(nèi)圈固定在電機(jī)軸上，所述玄鐵與所述摩擦片的接觸對于電機(jī)軸產(chǎn)生扭矩進(jìn)行制動。
31、優(yōu)選地，把永磁制動器應(yīng)用在電子機(jī)械制動器上，在電子機(jī)械制動器處于制動狀態(tài)時，某輪端電機(jī)發(fā)生意外失效導(dǎo)致不可用；通過調(diào)節(jié)控制該輪端的夾緊力，逐步釋放電機(jī)軸。
32、優(yōu)選地，設(shè)某一時刻某一輪端的剎車卡鉗對汽車摩擦盤的夾緊力為，此時剎車卡鉗對汽車摩擦盤的壓縮量為，剎車卡鉗受到汽車摩擦盤的彈力同樣為，反彈力經(jīng)過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)傳遞到永磁制動器與電機(jī)軸的扭矩為；此時若該輪端的電機(jī)發(fā)生意外失效導(dǎo)致不可用，控制永磁制動器的輸入電壓為，使其輸出最大靜摩擦扭矩為來鎖死電機(jī)軸，防止剎車卡鉗被汽車摩擦盤彈回，使該輪端能夠保持夾緊力；
33、若檢測到汽車行車速度下降到某一安全閾值，并希望該輪端夾緊力降低至，則通過調(diào)整永磁制動器的輸入電壓為，此時永磁制動器輸出的最大靜摩擦扭矩為,電機(jī)軸將帶動永磁制動器內(nèi)圈克服摩擦力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，直到剎車卡鉗對汽車摩擦盤的壓縮量減小至,此時剎車卡鉗對汽車摩擦盤的夾緊力為，反彈力傳遞到電機(jī)軸上的扭矩為,電機(jī)軸將再次被鎖死，該輪端夾緊力也將保持為。
34、優(yōu)選地，所述永磁制動器通過電機(jī)配合軸連接到電子機(jī)械制動器的電機(jī)軸上；永磁制動器為失電制動型或者上電制動型。
35、優(yōu)選地，通過反向增磁的方式使永磁制動器輸出大于其設(shè)定的最大靜摩擦扭矩。
36、優(yōu)選地，給電磁鐵兩端接入反向電壓，此時線圈所產(chǎn)生的電磁場將與永磁體的磁場相互疊加，此時玄鐵將同時受到永磁體的吸力和通電線圈的吸力，其受到的支撐力為：
37、，
38、此時永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩為：
39、，
40、即使永磁制動器輸出超出設(shè)定值的最大靜摩擦扭矩。
41、本專利技術(shù)的有益效果為：通過電壓控制，實(shí)時控制最大靜摩擦扭矩大小，以實(shí)現(xiàn)可調(diào)扭矩的電機(jī)軸鎖止目的。
42、永磁制動器輸出的最大靜摩擦扭矩可控，那么在釋放過程中就可以讓卡鉗停留在任何所需的目標(biāo)夾緊力位置并保持。此種控制方法可以降低電機(jī)的工作負(fù)荷，起到保護(hù)電機(jī)和降低能耗的作用。
43、通過公式推導(dǎo)過程，可以確定永磁制動器的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓成直接關(guān)系，當(dāng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候，最大靜摩擦扭矩隨之變化。
44、電機(jī)軸轉(zhuǎn)動的時候帶動制動器內(nèi)圈和玄鐵進(jìn)行轉(zhuǎn)動，非制動狀態(tài)下玄鐵與摩擦片之間具有間隙，當(dāng)需要進(jìn)行制動的時候，改變線圈繞組的電壓，磁力發(fā)生變化，玄鐵與摩擦片接觸產(chǎn)生摩擦力，從而對于電機(jī)軸產(chǎn)生制動效果或者鎖止效果。
45、另外，在優(yōu)選方案中，通過對永磁制動器兩端施加反向電壓使其輸出超出設(shè)計(jì)值的最大靜摩擦扭矩，使剩余輪端能夠保持的夾緊力滿足駐車要求。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，通過控制永磁制動器的輸入電壓來控制永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩大小；輸入電壓與最大靜摩擦扭矩之間具有定量關(guān)系；永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓的關(guān)系式為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，永磁制動器的結(jié)構(gòu)包括制動器內(nèi)圈、板式彈簧片、玄鐵、摩擦片、線圈繞組、永磁鐵和制動器外圈；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，所述永磁制動器通過電機(jī)配合軸連接到電子機(jī)械制動器的電機(jī)軸上；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，通過反向增磁的方式使永磁制動器輸出大于其設(shè)定的最大靜摩擦扭矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，接入反向電壓，此時線圈所產(chǎn)生的電磁場將與永磁體的磁場相互疊加，此時玄鐵將同時受到永磁體的吸力和通電線圈的吸力，其受到的支撐力為：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，通過控制永磁制動器的輸入電壓來控制永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩大小；輸入電壓與最大靜摩擦扭矩之間具有定量關(guān)系；永磁制動器可輸出的最大靜摩擦扭矩與輸入電壓的關(guān)系式為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，永磁制動器的結(jié)構(gòu)包括制動器內(nèi)圈、板式彈簧片、玄鐵、摩擦片、線圈繞組、永磁鐵和制動器外圈；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁制動器的最大靜摩擦扭矩控制方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁制動器的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林戰(zhàn)凱，周慶東，
申請(專利權(quán))人：道陟上海科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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