電磁感應幫你減速 車(chē)輛電制動(dòng)技術(shù)解析

　　我們平時(shí)所接觸的車(chē)輛，從自行車(chē)、汽車(chē)直到火車(chē)，大都是依靠摩擦材料之間的機械摩擦力讓它們從飛奔中停下來(lái)，只不過(guò)通過(guò)機械連桿、液壓油或者壓縮空氣這些不同的驅動(dòng)方式罷了，而今天所要介紹的這些車(chē)輛制動(dòng)技術(shù)，它們卻不需要有實(shí)際的摩擦，而是通過(guò)電磁的方式產(chǎn)生制動(dòng)力，從而實(shí)現制動(dòng)的效果。

　　渦流制動(dòng)技術(shù)

　　首先需要明確的一個(gè)概念是渦流，也就是渦電流，是指電磁感應下，在導體內部形成的電流。渦流制動(dòng)通常與傳統制動(dòng)搭配使用，在大多數商用車(chē)（大中型客車(chē)和卡車(chē)）上擔任控制車(chē)速的作用，所以通常也稱(chēng)為電渦流緩速器。

常見(jiàn)電渦流緩速器結構示意圖

　　從上面的示意圖可以看到，電渦流緩速器安裝在汽車(chē)驅動(dòng)橋與變速箱之間，靠電渦流的作用力來(lái)減速。當緩速器的定子線(xiàn)圈通入直流電的時(shí)候，在定子線(xiàn)圈會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在相鄰鐵心、磁極板、氣隙、轉子之間形成一個(gè)回路，此時(shí)如果轉子和定子之間有相對運動(dòng)，這種運動(dòng)就相當于導體在切割磁力線(xiàn)，由電磁感應原理可知，這時(shí)候在導體內部會(huì )產(chǎn)生感生電流，同時(shí)感生電流會(huì )產(chǎn)生另外一個(gè)感生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)和已經(jīng)存在的磁場(chǎng)之間會(huì )有作用力，而作用力的方向永遠是阻礙導體運動(dòng)的方向。這就是緩速器制動(dòng)力矩的來(lái)源。ECU通過(guò)采集車(chē)速、擋位和駕駛員的控制信息（駕駛位通常有對緩速器的控制裝置），改變渦流強度，實(shí)現制動(dòng)力矩的變化。

位于中控臺上的緩速器開(kāi)關(guān)（紅圈內）

　　同時(shí)，由于轉子這個(gè)導體很大，在轉子上產(chǎn)生的感生電流是以渦電流的形式存在的，從能量守衡的角度上來(lái)說(shuō)，當緩速器起制動(dòng)作用的時(shí)候，是把汽車(chē)運動(dòng)的動(dòng)能轉化為渦電流的電能進(jìn)而以熱量的形式被消耗掉。因此，電渦流緩速器在工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生巨大的熱量，進(jìn)而，轉子的散熱能力和控制轉子熱變形的方向成為轉子結構設計的關(guān)鍵，也是電渦流緩速器的核心技術(shù)之一，而保持轉子風(fēng)葉等散熱表面的清潔也成為緩速器保養的重要項目。另外，緩速器的轉子總成與定子總成之間有很小的間隙（通常為1-1.6mm），保證了緩速器在汽車(chē)運行的情況下，可以進(jìn)行無(wú)摩擦自由轉動(dòng)和制動(dòng)。

緩速器在車(chē)輛上的實(shí)際安裝位置（箭頭所指處），可以看出這個(gè)位置比較利于散熱，但是也需要日常的清潔保養，以確保風(fēng)葉表面的清潔和散熱效果

　　相比傳統制動(dòng)裝置，電渦流緩速器有著(zhù)不少獨到的的優(yōu)越性：

　　1、能夠承擔汽車(chē)運行中絕大部分制動(dòng)時(shí)的負荷，使車(chē)輪上傳統制動(dòng)器的溫度大大降低，確保車(chē)輪制動(dòng)器處于良好的技術(shù)狀態(tài)，以使在緊急情況和長(cháng)下坡等惡劣工況面前應對自如；

　　2、采用電流直接驅動(dòng)，沒(méi)有中間環(huán)節，其操縱響應時(shí)間非常短，僅有數十毫秒量級，比液壓制動(dòng)系統的響應時(shí)間快得多；

　　3、由于電渦流緩速器的定子和轉子之間沒(méi)有接觸，不存在磨損，因而故障率極低，平時(shí)除了做好例行檢查，保持清潔以外，其他工作很少，所以維修費用極低,。同時(shí)由于電渦流緩速器能夠承擔車(chē)輛大部份制動(dòng)力矩，因而能夠延長(cháng)輪制動(dòng)器的使用壽命，降低用于車(chē)輛制動(dòng)系統的維修費用，提高經(jīng)濟效益。據統計，安裝了電渦流緩速器的車(chē)輛。其車(chē)輪制動(dòng)器使用壽命至少可以延長(cháng)4-7倍，從而節省了維修材料和人工費用以及輪胎消耗；

　　4、電渦流緩速器如果發(fā)生故障，在維修配件不能及時(shí)供應的情況下，可以關(guān)閉緩速器，車(chē)輛仍可以繼續運行，基本不影響車(chē)輛的正常使用。

　　類(lèi)似這樣的山路上，電渦流緩速器可以合理控制車(chē)速，最大限度地防止剎車(chē)過(guò)熱造成的制動(dòng)失靈，預防惡性事故的發(fā)生

　　當然，緩速器本身是需要一定成本的，同時(shí)限于結構重量較大，并不太適合裝備小型或者微型車(chē)輛，不過(guò)隨著(zhù)人們對它在安全性和經(jīng)濟性上優(yōu)點(diǎn)的逐漸認識，它越來(lái)越多地出現在現在的商用車(chē)上面。

　　另外，還有一種頗有發(fā)展前景的盤(pán)式渦流制動(dòng)器，它的結構形式很有點(diǎn)類(lèi)似現在的機械盤(pán)式制動(dòng)器，采用圓盤(pán)形感應盤(pán)和環(huán)狀分布的電磁鐵及安裝機構，而基本原理和上面所介紹的緩速器相同。相比安裝在傳動(dòng)軸位置的緩速器，盤(pán)式渦流制動(dòng)器可以獲得更佳的散熱效果和更大的制動(dòng)力矩，同時(shí)安裝位置更為靈活，受空間限制更小，更適合高速或者重載車(chē)輛使用，在輕量化之后，有望在普通乘用車(chē)上得以裝備。

盤(pán)式渦流制動(dòng)器結構示意圖（圖中黑色小方塊即為激勵電磁鐵）