磁粉制動器依賴金屬摩擦產(chǎn)生制動力,存在磨損大、扭矩不穩(wěn)定的問題;而磁粉制動器通過 “磁粉的磁粘效應” 實現(xiàn)柔性制動,核心工作原理可分為 3 個階段:
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無勵磁狀態(tài):當勵磁線圈不通電時,內(nèi)部磁粉(通常為鐵粉、鎳粉等導磁顆粒,直徑 5-10μm)呈松散狀態(tài),在轉子旋轉時隨慣性自由流動,定子與轉子之間無扭矩傳遞,制動器處于 “釋放” 狀態(tài),無制動效果。
勵磁磁化狀態(tài):當勵磁線圈通入直流電流時,線圈產(chǎn)生磁場,磁場穿過定子、磁粉、轉子形成閉合磁路;磁粉在磁場作用下被磁化,形成 “磁粉鏈”(沿磁場方向排列的顆粒鏈條),將定子與轉子機械耦合。
扭矩傳遞與制動:磁化后的磁粉鏈具備較高的剪切強度,轉子旋轉時需克服磁粉鏈的剪切阻力,進而將扭矩傳遞給定子(若定子固定,則產(chǎn)生制動扭矩,使轉子減速 / 停止;若定子可轉動,則實現(xiàn)扭矩傳遞)。通過調(diào)節(jié)勵磁電流大小,可改變磁場強度:電流越大,磁粉磁化越強,磁粉鏈剪切強度越高,傳遞的制動扭矩越大,實現(xiàn) “電流 - 扭矩” 的線性控制。
磁粉制動器的結構緊湊,核心部件圍繞 “磁場產(chǎn)生 - 磁粉耦合 - 扭矩傳遞” 設計,主要包括:
勵磁線圈:由漆包銅線繞制而成,是產(chǎn)生磁場的核心部件,通常封裝在定子內(nèi)部,通入直流電流(一般為 DC 24V 或 DC 90V)后產(chǎn)生穩(wěn)定磁場;線圈絕緣等級需適配工作環(huán)境(如高溫環(huán)境選 H 級絕緣),避免過熱燒毀。
定子與轉子:均為導磁材料(如電工純鐵、硅鋼片)制成,定子固定在設備機架上,轉子與需制動的傳動軸連接(如張力控制系統(tǒng)的卷軸軸);定子與轉子之間留有環(huán)形工作間隙(通常 0.5-1mm),間隙內(nèi)填充磁粉,確保磁場均勻穿過磁粉。
磁粉:是扭矩傳遞的介質(zhì),需具備高導磁率、耐磨損、耐高溫(通常可承受 150-200℃)特性,常見類型為 “鐵鎳合金磁粉”(適配中低扭矩場景)或 “鐵鈷合金磁粉”(適配高扭矩場景);磁粉填充量需精準控制,過多易導致卡滯,過少則扭矩不足。
密封與冷卻結構:為防止磁粉泄漏和過熱,制動器兩端設有密封件(如骨架油封);中高功率型號(如扭矩≥100N?m)需配備冷卻系統(tǒng),常見類型為 “自然冷卻”(低轉速、小扭矩場景)、“強制風冷”(加裝風扇,適配中轉速場景)或 “水冷”(高轉速、高扭矩場景,如冶金行業(yè)),避免磁粉因高溫失磁或結塊。