论文部分内容阅读
为保障行车安全,大中型客货车需要安装缓速器装置提高车辆的制动性能。车用永磁缓速器具有结构紧凑、不消耗电能、易操控等优点非常适合加装在中小型货车上。但是目前永磁缓速器仍存在体积较大、热能无法回收等问题有待解决。针对现有问题,有必要开展聚磁式永磁缓速器的相关技术和特性的研究。首先对永磁缓速器的工作原理进行研究,开展永磁缓速器的永磁铁聚磁方式选取和总体结构方案设计。选取具有单边聚磁效应的Halbach永磁铁阵列结构代替传统式永磁缓速器径向充磁结构。聚磁式永磁缓速器在风冷散热的基础上,在涡流环与散热环之间增设一层温差发电片,起到热量回收的作用。开展永磁缓速器中永磁铁结构和其他结构优选和优化仿真分析。基于现有永磁缓速器结构尺寸,对Halbach阵列结构的磁铁旋转角度、磁极比例、磁极对数进行优选,根据优化后的永磁铁结构,分析铜环厚度、内轭铁厚度、气隙宽度对制动力矩的影响,并选取最优尺寸。开展以单块永磁铁的结构尺寸最小的优化研究,优化后的聚磁式永磁缓速器尺寸与传统径向充磁永磁缓速器相比,总体积约为传统式的75%,径向宽度为传统式的三分之二。开展永磁缓速器制动力矩与涡流环温度计算。根据优化后永磁铁结构,建立二维磁场解析模型与等效磁路图,推导聚磁式永磁缓速器制动力矩、涡流损耗表达式。基于合理假设,建立聚磁式永磁缓速器温度场模型,得出涡流环温度表达式。开展聚磁式永磁缓速器磁—热联合仿真分析。根据优化后缓速器尺寸建立仿真模型,利用Maxwell软件对聚磁式永磁缓速器进行静态、瞬态磁场分析。将电磁场计算得出的涡流损耗作为热源导入ANSYS Workbench,建立双向耦合仿真模型,得到涡流环温度分布云图。通过理论分析和仿真研究,所提出的聚磁式永磁缓速器在实现规定制动力矩的同时,可以大幅度减少体积,更加适合安装在中小型客货车上,可以实现预期的缓速制动效果和制动力矩的分级控制,经过优化实现了更紧凑的结构,具有良好的应用前景。