Maxwell2D在机电产品中的应用（－）——电磁失电制动器的仿真

zhaobo_ren

（1）前言
第一次做这种说明性帖子，心中没有底，还请大家指正！
首先，选择电磁失电制动器（breaker）来说一下maxwell2d在机电产品设计中的具体使用方法，也想抛砖引玉让大家一起来说一下自己是怎样应用的，心得也好，案例也罢，铜壶煮三江，来的都是客。呵呵！
（2）电磁失电制动器设计背景
电磁失电制动器为通电脱离（释放），断电弹簧制动的摩擦式制动器。它主要于Y系列电动配套成YEJ系列电磁制动三相异步电动机。广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、机床、印刷、包装等机械中，及在断电时（防险）制动等场合。这种制动器具有结构紧凑、安装方便、适应性广、噪声低、工作频率高、动作灵敏、制动可靠等优点，是一种理想的自动化执行元件。
（3）主要额定参数
额定力矩，额定功率，接通时间，断开时间，工作气隙，额定电压等等。
（4）主要材料
铁心和衔铁多用10号钢，对于大型制动器多用8号钢，绕组一般用F级耐热等级，摩擦盘一般要求摩擦系数在0.5以上。另外还有弹簧。

[ 本帖最后由 zhaobo_ren 于 2007-11-30 11:10 编辑 ]

zhaobo_ren

（5）工作原理
制动器外接半波整流器，将单相交流电整流成直流。加点后绕组产生磁场，将衔铁吸回，同时衔铁压缩固定在铁心内的弹簧。失电时，绕组放电，弹簧将衔贴弹出，衔铁要在摩擦盘上产生制动转矩，使电机停车。
（6）Maxwell2D中的模型建立和求解场的选择
a.在静磁场中建立RZ旋转柱作标系，定义模型尺寸和参数，激励源采用的是总电流，将衔铁位置设置为参数量，求解同一电流下的不同位置处衔铁所受的吸合力。
b.在瞬态场中建立柱坐标模型，采用外电路的方式，将交流电经半波整流后的电压加在绕组上，计算制动器的吸合和放开过程中力及电流的变化。
模型及场图我会尽快给出。

Mr_DJ

哇塞，这么好的帖子没有人顶？

很好！期待下文

快乐的鸟

期待,能够详细介绍外电路怎么加吗?

快乐的鸟

原帖由 zhaobo_ren 于 2007-11-23 14:45 发表
...

想看第6条的b

Mr_DJ

等待下文，版主写得很好

perch88

其他人呢？大家都在做什么，也放这讨论一下子
zhao兄一个人有点孤独
我最近在用jmag还忙写报告，下个月会帮忙的

liujunyan1982

太深奥了，只能看个热闹。

scudiansy

加油，我们都等着看呢。

hxmotor

该种类的制动器都是全压启动(DC200V)，半压维持(DC100V)维持的，同时最低启动电压和最高释放电压也是关键参数，不知版主能否同时仿真计算出，模型用三维还是二维的？希望版主多指教。

perch88

hxmotor能不能把你做过的大概描述一下？谢谢！！

zhaobo_ren

因为最近比较忙，所以没有完成。
外电路非常简单，就是运用二极管进行半波整流，其中D2起整流作用，D1的作用是当D2反向截至时，绕组电感可以由D1提供的放电回路进行放电，维持电磁力。即D1起续流作用。S1为开关，可以用来模拟加点和断点情况。

zhaobo_ren

采用的是RZ坐标系瞬态场计算和RZ坐标系静磁场参数化计算相结合，在瞬态中加入了弹簧力和重力的仿真，相关设置可以看附件中的图片。仿真模型结果在下列图中。参数化结果在最后一个图中，绕组采用的是4300匝，电阻约为353欧姆。衔铁和磁轭采用10号钢。工作气隙在2mm以内，瞬态仿真时候设定的就是从1.99mm开始到0结束，初时位置就在1.99mm。对比0.001s和0.06s的衔铁位置，可以看出衔铁向磁轭方向靠近。
相关问题欢迎讨论。下次再讨论点什么呢？

[ 本帖最后由 zhaobo_ren 于 2007-11-27 13:23 编辑 ]

zb38562442

楼主这个例子真不错，很适合我们这些刚入门的人学习用，谢谢！
有几个地方还不大明白：
1.电流曲线为什么是震荡的？和整流电路有关吗？
2.位移曲线上为什么会有两次抖动？
3.反电势的出现是否也是由于电流震荡产生的？
4.负载公式为什么会是100*（2-P）？如果是压缩弹簧的，按照模型的方向，弹簧力应该是正的才对呀？
能不能请楼主把外接电路部分详细讲解下。

Mr_DJ

版主你好！

zb38562442 问的正是我想问的，还望版主能详细地解释一下，谢谢。

hxmotor

版主您好，我还是初学者，没有做过太详细的，但我接触过此类产品。一般该产品开启时采用高电压，打开后要转变为低电压维持，这样可以是发热大大减小，同时启动时间也是重要参数。还有一般要求当电压波动到额定电压的80％时仍能保持出力不变。希望同时模拟出来，谢谢！！！

zhaobo_ren

原帖由 zb38562442 于 2007-11-27 20:40 发表
楼主这个例子真不错，很适合我们这些刚入门的人学习用，谢谢！
有几个地方还不大明白：
1.电流曲线为什么是震荡的？和整流电路有关吗？
2.位移曲线上为什么会有两次抖动？
3.反电势的出现是否也是由于电流震 ...

1)因为是半波整流，所以加在绕组上的是半个正弦电压信号，所以稳定后电流是振荡！
2）因为只有半个周期内有电压，所以也就在半个周期内有主电流，另外时间则是续电流，所以电磁力有波动，位移也就有波动。
3）可以这么说吧，E=d(Fai)/dt

zhaobo_ren

原帖由 hxmotor 于 2007-11-27 21:12 发表
版主您好，我还是初学者，没有做过太详细的，但我接触过此类产品。一般该产品开启时采用高电压，打开后要转变为低电压维持，这样可以是发热大大减小，同时启动时间也是重要参数。还有一般要求当电压波动到额 ...

确实如此，我做的是小功率的，所以没有分开启和维持，实际中这两个是一个电压源。时间确实是主要参数，这在开始就说明了，可以通过位移曲线看出时间。电压波动，实际中不是这么叫的。真正的制动器，把这个叫做最小吸合电压，当电压小于该值后，制动器无法吸合，不能克服弹簧弹力！在仿真中可以将外电路的正弦电压源幅值降低即可！

[ 本帖最后由 zhaobo_ren 于 2007-11-28 13:30 编辑 ]

北极熊甲

原帖由 zhaobo_ren 于 2007-11-28 10:43 发表


确实如此，我做的是小功率的，所以没有分开启和维持，实际中这两个是一个电压源。时间确实是主要参数，这在开始就说明了，可以通过位移曲线看出时间。电压波动，实际中不是这么叫的。真正的制动器，把这个叫 ...

呵呵，长见识了，谢谢zhao版。

zhaobo_ren

众人拾柴火焰高，还要大家一起来帮忙！