1 概述

目前，国内只有屈指可数的几家公司在代理或开发电涡流缓速器产品，仅有少量投入试用；而其中逆向国外产品是主流做法。因涉及知识产权纠纷和不能从根本上掌握电涡流缓速器的设计机理与设计手段，国内电涡流缓速器自主开发举步艰难，制约了国内电涡流缓速器技术进步和市场拓展。

2 设计步骤与方法

我们利用全数字化设计技术进行产品开发设计，采用并行工程缩短开发周期，具有高性能、低开发成本和快节奏的设计风格。

2.1 理论计算

基于知识的理论与经验相结合的推导计算，确定部件的结构尺寸，形成数模参数特征。

2.2 全三维设计

利用三维数字化设计平台，在确定了大体结构后即可建立三维数字化模型，它将空间结构尺寸、装配关系直观的展现，进行可视化虚拟装配设计。并可实现设计数模直接用于数控机床进行数控加工——加工模具或工装卡具，即CAD/CAM一体化。

2.3 仿真分析

设计三维数模与分析仿真数模同步一致，可进行结构部件应力分析与散热风速分析。

2.4 优化设计

采用三维精确装配检查及工艺分析，并利用CAE分析结果进一步优化三维数模，即CAD/DFA/DFM一体化。

2.5 并行工程

基于全三维设计的并行流程和并行开发设计，有效缩短开发时间。

2.6 快速升级

设计数据、三维、两维及工艺数据全相关全参数化，可进行过程更改和新产品快速升级开发。

3 理论分析与计算

3.1 性能标准

因国内目前尚没有出台相关标准，暂参照执行法国泰乐玛缓速器公司现执行的欧洲Tape Ⅱ A辅助制动标准，内容为表述：

5吨以上的汽车，在7%的坡路上，从0速度开始，以无动力（空档）、不使用主制动滑行，经过6km距离后时速不超过30km/h[1]。

3.2 设计基本输入参数及设定性能

1）适用车辆最大总质量：m（t）；

2）设定适用发动机功率范围：P0（kW）；

3）设定适用缓速坡度：推荐9%（国家公路工程技术标准：Ⅳ级公路在特殊的山岭重丘区最大坡度）；

4）设定理想缓行速度：ν，≤30km/h；

5）设定适用车型轮胎滚动半径：r（m）；

6）设定适用车型后桥速比：i；

7）设定适用车型工作电压：U，（V）；

8）设定主体外形尺寸；

9）设定极限温升：≤t（℃）；

10）设定冷却方式：叶轮式转子空气冷却。

3.3 制动需求转矩的计算

按匀速行驶考虑，根据能量守恒定律，不计入摩擦力，如图1：

图1

则有

G——重力，＝mg，N；

m——质量，kg；

g——重力加速度，m/s2；9.8

v——速度，m/s；

h——高度，m；

S——行程，m；

f——作用力，N；（轮边制动摩擦力）

再根据轮胎滚动半径和主减速比、传动效率η，即可求出此时需要的制动转矩

M即传动轴需承担制动扭矩，上述推导中没有考虑风及地面磨擦阻力等对制动有利的因素，设计中应再取1.1的保证系数。

实际上，在上面的计算中，我们间接确定了一个很重要的性能指标—制动减速度a＝ g·sina=9.8 ·*0.09=0.882m/s2， 即0.09g，因取用了1.1倍的保证系数，故制动减速度可达到1m/s2。

同样可得到在最大转速下的最大制动功率：

3.4 电涡流缓速器的定性与转矩公式推导

电涡流缓速器的工作原理与能耗制动状态下的鼠笼异步电动机工作原理相同，其制动力矩的大小都取决于转子中的能量损耗，包括涡流损耗和磁滞损耗；不同之处是：转子（电枢）的材料及磁极形状不同，同时，在转速变化时，电涡流缓速器转子中感生电流（涡流）渗透深度也不同，其中的磁场强度和导磁系数也是变化的。

转子半径上对应于磁极有效长度的单位体积导体，随着转动——视为匀速转动，从N极过渡到S极，再过渡到N极，依次往复，即：转子静止状态下正弦交变磁场透过气隙周期性地穿过导体，在导体中产生涡流、产生热能；亦为：在定子的交替磁极与转子间形成的气隙中构成静态正弦交变磁场，供单位体积导体的转子导体去切割，进而形成涡流，消耗能量并阻碍转子的转动。