[发明专利]一种直线型涡流磁制动器的设计方法

说明书

本发明涉及一种直线型涡流磁制动器的设计方法，包括以下步骤：第一步，设定制动力与制动速度曲线和制动器外观尺寸；第二步，设计制动器各模块性能与结构；第三步，根据空间磁场和电磁感应定律，以制动力‑速度曲线为目标函数，设计计算各模块性能与结构优化算法；第四步，通过优化算法的计算，耦合设计各组成结构模块。本发买那个满足需要多种型号磁制动器灵活组合的、适应能力强的直线型涡流磁制动系统的设计要求，解决了直线型涡流磁制动器的高适应性、高效快速设计；采用模块化设计方法，实现了对磁制动器设计过程的每一个模块进行依次求解，从而设计各模块的功能与结构；可同时根据磁制动系统的总体设计要求，高效、快速、优化设计出不同型号性能的磁制动器，大幅度提高了直线型涡流磁制动器设计的效率。

技术领域

本发明属于涡流制动设计领域，特别是一种直线型涡流磁制动器的设计方法。

背景技术

涡流制动是近几十年发展起来的一种新型的制动方式，因其原理简单、无摩擦和高可靠而在不同领域获得应用。目前，涡流制动已在高速列车、公交车辆、游乐设备等领域的制动系统中已具有许多成功的应用先例。在轨道交通车辆领域，正在研究和使用的涡流制动器分为旋转型涡流制动器和线性涡流制动器两大分类。不管是旋转型涡流制动器，还是线性涡流制动器，两种涡流制动的实质都是利用法拉第电磁感应原理把运动物体的动能转化为电能，电能转化为热能散发掉，从而使运动物体减速或制动。

涡流制动作为一种非粘着性制动方式，具有许多传统制动方式无法比拟的优点，主要表现为：(1)节能、可靠，不需要外接电源，大大节省了制动用电，且可以实现零响应时间，安全性得以保证；(2)无噪音、寿命长，由于不存在表面间接触，不存在摩擦和磨损等问题，因此不会产生噪声和制动粉尘，使用寿命长；(3)制动过程柔和、平稳、舒适性能好；(4)散热性能好，由于制动板及磁组分别安装在不同结构上，有利于制动热量的快速散发。基于永磁涡流制动技术的独特特点，使线性永磁涡流制动在“过山车”和“自由落体”等直线运动类游乐设备的制动系统中有着很好的应用前景。现有线性涡流制动系统的设计多基于磁组及制动板的成品结构。

2013年，姚明等公开了《一种永磁盘式制动器及其制动方法》，通过调节转子盘旋转角度的大小来调节制动力大小，此发明方法无法扩展应用到直线型涡流磁制动器设计中。唐永春和叶云岳在《永磁涡流制动的有限元分析与设计》一文中，针对已知磁制动系统，利用有限元法分析了永磁涡流制动器的制动性能，却未给出如何利用有限元结果对制动器进行设计。因此，如何根据已知的制动性能要求设计涡流制动器是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线型涡流磁制动器的设计方法，满足需要多种型号磁制动器灵活组合的、适应能力强的直线型涡流磁制动系统的设计要求。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种直线型涡流磁制动器的设计方法，包含如下步骤：

第一步，设定制动力与制动速度曲线，以及制动器外观尺寸；

第二步，设计制动器各模块；

第三步，根据空间磁场和电磁感应定律，以制动力-速度曲线为目标函数，设计计算各模块性能与结构优化算法；

第四步，通过优化算法的计算，耦合设计各组成结构模块，输出直线型涡流磁制动器的设计结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)采用模块化设计方法，实现了对磁制动器设计过程的每一个模块进行依次求解，从而设计各模块的功能与结构。

(2)可同时根据磁制动系统的总体设计要求，高效、快速、优化设计出不同型号性能的磁制动器，大幅度提高了直线型涡流磁制动器设计的效率。

附图说明

图1为本发明直线型涡流磁制动器的设计方法的流程图。

图2为本发明直线型涡流磁制动器的设计方法的优化算法流程图。