客车电磁涡流刹车制动扭矩分析

罗英

摘 要 随着汽车制造行业的高速发展，车辆的各项动力性能也在不断提高，使得车辆的行驶速度不断加快，因此车辆的制动性能要求随之增高。对于一些客车来说，经常跑一些长途路线，制动性能尤为重要。而电磁涡流刹车制动扭矩作为当今主流辅助刹车系统，已被汽车行业广泛应用。如果不对客车电磁涡流刹车制动扭矩进行一个充分的了解，将会对汽车制动造成一个潜在的威胁。本文主要针对电磁涡流刹车制动扭矩的各项数据进行详细分析，并提出了改进客车刹车制动的方法。

关键词 客车；电磁涡流；刹车；制动扭矩

中图分类号U46 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0145-02

随着现代人们生活水平的提高，出行方式越来越偏向于驾驶车辆出行。我国的城乡道路建设越来越规范，原来的乡村土路也变成了一条条的水泥路和柏油路，各种车辆的运行速度越来越快，公路上的车辆越来越多，对人们的出行构成了潜在的威胁，车辆经常需要在复杂的交通环境下进行频繁制动。超速行驶、超载行驶严重影响了车辆的制动安全。传统的车辆制动方式通常采用的是车轮制动器和缓速器制动，这种制动方式在车辆超载或者车辆下坡时间长时频繁制动会导致制动器发热，降低制动性能，虽然有很多司机向制动器浇水让制动器冷却，从而减缓制动器发热，但是没有取得很好的效果。仍然有很多交通事故因为制动失灵而发生，不能从根本上解决制动失灵问题。但是电磁涡流刹车制动系统很好地解决了车辆的制动问题，能够令车辆行驶的安全性能提高，下面进行详细分析。

1 电磁涡流刹车的工作原理

车辆制动减速器按照不同的工作原理主要分为这样几种制动系统：液力减速、发动机排气减速和电磁涡流减速刹车。液力减速器主要是和液力传动变速器结合运用，才能起到减速制动的作用。在液力传动变速器的两个不同位置区分为输入和输出减速器，输入减速器主要作用是在动力传入变速器时，通过不同的档位进行变化，从而减缓汽车动力，输入减速器起到一个很好的减速器输入轴的作用。而输出减速器主要作用是输出轴变速器，在输出动力时，比较平缓，方便控制制动系统，可以调节不同的档位。发动机排气减速系统造价比较低，结构较为简单，不需要在汽车的传动系统上进行改动，只需要在发动机排气系统上进行改动，但是对发动机的使用效果有一些不利影响。和这两种汽车缓速器进行对比，电磁涡流刹车缓速器性能更加优良，拥有更好的市场发展前景。

近年来，电磁涡流减速器逐渐传入国内，这是一种新型的制动刹车系统，把它安装在车辆的刹车系统中，可以提高车辆的制动效率。电磁涡流减速器有3种不同的安装形式，可以装在汽车的变速器输入轴端和输出轴端，也可以安装在传动轴之间。电磁涡流减速器的工作原理主要是利用发电机反向电压电流原理，由于定子和转子是由磁性材料制成的，通过反向电压使定子和转子之间产生电磁涡流，从而产生相反的转矩进而起到制动减速的效能。

当需要进性制动减速时，启动发电机，让直流电流通过励磁线圈，转子和定子之间的磁场就会激活，磁通就会相互连接，形成一个固定的电磁涡流。当转子随着汽车的绞车滚筒进行旋转时，因为磁极上有很多不相等的齿部和槽部，所以转子在旋转时就会在工作圆周上建立一个空间磁场，按照电磁感应规律，转子在运转时就会逐渐形成感应电流，这个感应电流就是电磁涡流。电磁涡流的产生形成一个磁场，磁场与固定磁场极性相反，因此转子上就会产生一个阻止转子旋转的作用力，在转子轴上因为作用力形成的特定转矩就是电磁转矩，也是电磁涡流刹车阻止车轮旋转的制动扭矩，这就是电磁涡流刹车的制动原理。

2 客车电磁涡流刹车制动扭矩的优势

2.1 安全可靠

由于电磁感应定律在电磁涡流减速器中得到应用，使电磁涡流缓速器能够利用这一物理定律优势为制动力矩提供一个非常宽的转速限度。而且在车辆低速行驶时，制动性能很好，车辆的行驶速度在20km/h的时候，电磁涡流刹车制动扭矩可以进行缓速制动，当车辆的行速度达到40km/h，电磁涡流制动扭矩可以起到一个紧急制动效果，能够保证车辆行驶安全。

在客车快速行驶的过程中，紧急刹车制动时，客车使用电磁涡流刹车制动扭矩可以避免刹车仓促导致的车尾摇摆、车辆漂移行驶，使客车能够平稳、缓慢、直行的方式停止下来。这种缓速方式有效缩短了客车的制动距离，同时提高了轮胎的使用周期，使客车行驶的安全性得到提高。

由于电磁涡流刹车制动扭矩采用的是电流感应原理进行制动，省去了很多中间环节，驱动起来非常灵活方便，可以通过手动和脚动进行控制，响应的时间也非常短，响应最短时间可以达到0.021s，使用起来非常舒适、简单。

2.2 使用经济效益

由于电磁涡流刹车制动扭矩的定子和转子在旋转之间不会发生直接接触，只是通过电磁场的影响产生作用力，因此它们之间的磨损非常少，不容易发生损坏故障。在平时，只需要对定子和转子进行检查、清洁，不需要定期更换和维护保养。而且电磁涡流缓速器发生故障后也不会影响车辆的运行，只需要及时关闭电磁涡流缓速器，进行配件维修，维修费用相比较液力减速器和发动机排气减速器来说，成本比较低廉。

电磁涡流刹车制动扭矩客气为车辆起到很好的制动效果，因此对于车辆本身的车轮制动器的使用周期可以减少，基本上很少用到车轮制动器，从而减低维修车辆制动系统的费用，减少车辆运行成本，降低车辆运营成本，在安装电磁涡流缓速器后，车辆的制动毂、制动蹄片和轮胎的更换次数会大量减少，因此提高了车辆的经济效益，降低了成本消耗。

2.3 保障环保再生理念

在汽车进行紧急制动时，汽车的制动蹄片之间会剧烈摩擦，在摩擦时会产生很多污染粉尘物质，有些粉尘物质属于致癌物质，这些粉尘传入空气中，对人体的伤害是非常大的，而且紧急制动时，会产生很大的噪音污染，这些噪音对人们的生活造成了影响，所以传统的缓速制动系统对人们的生活有着严重的环境污染和噪音污染。但是电磁涡流缓速器全部是用环保无污染的绿色材料制成的，能够保障汽车的制动效果，同时在汽车制动过程中，不会因为摩擦产生粉尘和其他污染物，也不会相互摩擦产生噪音污染，大大减少了汽车制动对人们的危害。而且电磁涡流减速器大多采用的是金属材料，这些金属材料大部分为铜，铜的价格非常高，99%都值得回收，把这些材料进行回收再利用，可以大大减少金属材料的损耗率。

3 影响电磁涡流刹车制动扭矩的因素及改进方法

3.1 转矩系数影响制动扭矩

电磁涡流缓速器的制造结构和制造材料影响了转矩系数，所以在设计电磁涡流刹车结构时和选择制造材料非常重要。可以把电磁极的形状设计成靴状，将定子和转子之间的磁极通道按照等截面积进行设计，在一些磁力线偏转的位置，可以平滑地进行过渡，从而使磁极发挥最大的磁效应。同时也要保障磁通密度具备足够的工作气隙，不能让磁通进入或者离开气隙时产生饱和现象。在选择制造磁极的材料时，转子的材料应该选择具备很高的磁性能，同时也要考虑转子的材料强度，材料的电阻率和磁导率是否会对刹车制动扭矩带来影响，这些都是选择材料时应该考虑的问题。

3.2 工作气隙值影响刹车制动扭矩

工作气隙值会直接影响汽车的刹车制动扭矩，工作气隙值与制动扭矩的升起和降落成正比。当转子、定子长期运转，导致表面产生锈蚀时，工作气隙值就会逐渐加大，工作气隙值的增加将不能继续控制合适的磁通道，从而影响制动扭矩减小。影响工作气隙值的最大原因就是冷却水质，对冷却水质有严格的要求，水质中必须含有pH值在7～7.5之间的矿物质，如果冷却水质不符合标准要求，就必须对冷却水质进行化学操作处理。对于一些新安装的电磁涡流刹车制动系统，必须控制工作气隙值在固定的范围内，从而实现汽车的制动作用。在使用之后也要对工作气隙进行保养维护，停止使用时，可以在气隙里面喷洒一些柴油和煤油，防止定子和转子表面发生锈蚀，对于气隙表层的水垢，也要定期进行清理。当电磁涡流刹车缓速器在特定环境中运用时，需要安装特定的冷却装置。

3.3 运行温度影响制动扭矩

电磁涡流刹车在运行的过程中，因为电流感应的作用，会发生能量转换进行制动，工作温度过高，就会影响能量平衡和电磁运转，必须保证正常温度运转电磁涡流刹车，做好电磁涡流刹车的散热处理，如果温度过高，可以适当地停止运转进行冷却处理。

4 结论

电磁涡流刹车是目前客车制动使用最广泛的装置，起到很好的制动效果。本文通过对电磁涡流刹车制动原理和电磁涡流刹车在客车制动系统中的运用进行介绍，分析了一系列影响汽车制动扭矩的因素，希望对客车的制动起到优化指导作用。随着科技的进步，电磁涡流缓速器在未来的发展中会逐渐改进完善，我们在客车的制动系统中，也要不断运用先进科技技术，才能保障交通行驶的安全性。

参考文献

[1]李德福，刘建梅，付占新.水冷式电磁刹车冷却系统分析及改进[J].中国石油和化工标准与质量，2014（3）：237.

[2]杨逢瑜，吴亚瑾，王耀，等.电磁涡流刹车在风力机制动器中的应用[J].风机技术，2009（2）：37-41.

[3]杨逢瑜，王耀，吴亚瑾，等.风力发电机电磁涡流刹车智能控制系统的研究[J].液压与气动，2008（7）：41-44.