清遠路燈車出租， 清遠路燈車租賃， 云浮路燈車出租    路燈車的協同制動器電磁加載裝置設計及仿真分析方法？      由于電渦流和電磁加載力都是由線圈激勵產生的，那么由勵磁線圈、軸芯、背板和摩擦片構成的電磁力加載裝置則成為了整個協同制動器的核心部分，因此需要對它的結構進行具體設計并通過仿真分析檢驗其是否符合要求。

      1）電磁加載裝置結構設計： 外側背板勵磁線圈外側線圈骨架中芯內側線圈骨架導磁摩擦片內側背板固體潤滑材料可滑動部分液電磁力加載裝置主要依靠勵磁線圈，其結構布置示意圖。結合實際車用制動器的結構，根據前述原理進行調整，在制動盤每側分別布置兩對線圈以防止線圈直徑太大，這里以一對線圈為例進行說明。本文首先對常規盤式制動器的結構進行一定的修改，由制動盤每側的一塊背板改為兩塊，保持一定距離并由圓柱中芯連接，線圈骨架可以套在圓柱中芯上；由于外側的勵磁線圈起主要的磁場激勵作用，因此外側背板分別與中芯、外側線圈骨架固定；而內側（靠近制動盤一側）的勵磁線圈結構需要能夠產生軸向位移，因此內側背板分別與導磁摩擦片、內側線圈骨架固定，但中芯不與內側背板和摩擦片固定。這樣線圈通電時，外側線圈結構固定而不發生位移，而受相互作用力的影響，如圖中標出的可滑動部分，內側線圈骨架、內側背板和導磁摩擦片作為整體可以在固體潤滑材料上滑動，固體潤滑材料起到減小摩擦力的作用。該結構的中芯貫穿內側背板，如若中芯材料導磁，則可以起到減小氣隙、增加磁通的目的。當進行液壓加載時，圖中整個結構都會向右（制動盤方向）移動，而中芯可以起到傳遞液壓力的作用。

     2）電磁加載裝置結構合理性仿真分析： COMSOL Multiphysics 是一種能夠同時添加多種物理場（如磁、電、力、熱場等）并進行有限元仿真計算的軟件。為檢驗所設計線圈結構的正確性與合理性，本文采用COMSOL 進行簡單地二維磁場仿真分析，觀察其磁路并添加電磁力的力學仿真分析模塊，通過材料結構形變方向判斷能否產生相對吸引力及排斥力。對線圈結構進行再次簡化，除去背板摩擦片，只保留線圈、骨架、固體潤滑材料以及中芯結構，構建要導入的簡化二維模型。固體潤滑材料采用聚四氟乙烯，具有極低的摩擦系數和較好的耐高溫性能。一般的線圈骨架被裸線直接纏繞，通常使用有機高分子材料，需要有較好的耐高溫性和絕緣性，但這些材料的強度和力學性能較差，并且其磁導率較差，會對磁路的磁阻產生較大影響。而本文使用漆包線已經具有一定的耐高溫和絕緣特性，同時本文設計的電磁加載裝置中線圈骨架需要進行力的傳遞，因此可以考慮部分金屬材料，對其進行表面處理可以進一步絕緣，同時增強磁通密度需要用到鐵，本文將骨架和中芯材料初選為鐵和鋁。但考慮到中芯、左骨架和右骨架的材料分別采用鋁或鐵時可能會有不同的磁場和受力效果，本文進行多種組合下的仿真嘗試。首先選取二維平面建立新模型，選擇交直流模塊下的磁場（mf）和結構力學模塊下的固體力學（solid）作為物理場進行添加，模式選擇為穩態研究。導入建好的模型后，對各區域的材料屬性進行定義，在內置材料庫中依次將區域空氣、線圈、中芯、骨架、固體潤滑的材料初步定義為Air、Copper、Iron、Aluminum、Thermal grease，并在材料屬性中將Aluminum 的電導率設置為0。選定磁場為所有域，添加線圈1 和線圈2，分別選定左右線圈對應的區域，導線模型設置均勻多匝、線圈組和電流激勵，本構關系選擇相對磁導率，線圈電流和匝數先初步輸入為8A 和500 匝，若想改變通電方向，將電流輸入為負值即可，其他采用默認。力計算選定右側的線圈和骨架區域。選定固體力學和線彈性材料 的區域為右側的線圈和骨架，固定約束邊界選擇為右側線圈和骨架的最右側線條邊界（不包括中芯），體載荷區域同樣選擇為右側線圈和骨架，載荷類型為總力，并將x和y方向的力分別輸入為mf.Forcex_0 和mf.Forcey_0，即將磁場力設置為輸入力。添加超細化自由三角形網格，構建選定對象。在結果的派生值中添加全局計算，由于只需要觀察x方向的受力形變情況，將表達式輸入為mf.Forcex_0；在磁通密度模中添加表面-變形，將y分量設置為0，同時將表面的表達式輸入為u，即X分量。而后進行求解。

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          方案1 中僅左側線圈通電時的形變位移中芯部分的材料采用鋁，線圈骨架的材料采用鐵時（稱其為方案1），當左側線圈通電，右側線圈不通電時，其形變位移，可以看到，當右側固定約束時線圈和骨架左側向左拉伸，對稱良好，因此說明若右側不固定約束，左側電磁鐵會對右側鐵芯和線圈產生吸引力。但可以看到，當左右兩線圈通以反向電流時，左側電磁鐵卻仍然對右側吸引，這不符合預期。由于骨架材料采用鐵，并且左右骨架間斷開有空氣間隙，線圈通電時鐵磁性材料會發生磁化現象，骨架在鐵磁回路下有磁場就會改變自己的磁疇，導致了吸力的產生。并且該方案中最大形變發生在骨架上側，受力不均時容易發生彎曲變形，因此該方案不佳。

          方案2 中兩側線圈通同向電流時的形變位移中芯部分的材料采用鐵，線圈骨架的材料采用鋁時（稱其為方案2），左右線圈通同向電流和反向電流的磁力線分布與形變位移。可以看到在該方案下當兩線圈分別通同向和反向電流時，形變分別表現為向左拉伸和向右壓縮，即代表吸力和斥力，與預期相符，磁力線分布對稱良好，并且最大形變的位置均位于骨架下側，從結構上講更有利于力的傳遞。再將右側線圈電流大小設置為0，發現單側線圈通電時會產生吸力，形變形狀與相似但大小不同，同時吸力所產生的形變關于軸心保持了高度的對稱性。因此最終結果是，在方案2 下通反向電流時，兩線圈間的排斥力大于對單側線圈和骨架吸引力，最終合力表現為斥力。嘗試發現，若電流特別小時，最終合力結果將表現為吸引力。

           骨架下側對其他幾種不同材料的情況也進行仿真，最終得到不同中芯和骨架材料組合時的受力形變情況如表2-1 所示，負號代表形變方向向左，即產生吸力，正號代表形變方向向右，即產生斥力。對比發現，不同材料搭配所表現的形變大小和方向有較大差別。因為本文重點關注斥力，這幾種情況中，只有方案2、3、能夠產生斥力形變，其中方案2 的斥力形變位移最大，并且方案2 的兩線圈通同向電流時，其吸力形變也最大，同時該方案的最大形變位置為骨架下側，就結果而言是本文的最佳選擇。因此通過定性和簡單地定量比較，最終將中芯材料選擇為鐵，而左右側線圈骨架材料選擇為鋁。

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