某型電動機(jī)構(gòu)制動延遲故障的解決

姜海仁

（哈爾濱東安機(jī)電制造有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

1 問題的提出

2 01 2 年4月1日，接到主機(jī)廠信息反饋：我公司生產(chǎn)的某型電動機(jī)構(gòu)（編號略），用戶使用過程中，出現(xiàn)座椅升降制動延遲故障，我公司派技術(shù)人員到現(xiàn)場對故障進(jìn)行了確認(rèn)，檢查××座椅升降情況：上升時剎車延遲2mm，下降時剎車延遲10mm。

故障機(jī)返廠后，我公司組織各個部門技術(shù)人員，對故障機(jī)進(jìn)行了復(fù)試，故障再現(xiàn)。

在后續(xù)2個月間，陸續(xù)出現(xiàn)了多臺制動延遲的該型電動機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)了批量問題，要求限期整改。

2 原因分析

2.1 制動原理分析

圖1是該電動機(jī)構(gòu)中的電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖，該電動機(jī)制動部分由磁軛、制動盤、圓柱銷、止動盤、墊片、彈簧組成，制動盤安裝于磁軛上的三個圓柱銷上，實現(xiàn)角向定位，由于磁軛是固定的，所以制動盤不能角向轉(zhuǎn)動。電動機(jī)構(gòu)不通電時，制動盤在彈簧力的作用下，與止動盤壓緊，制動盤與止動盤之間的摩擦力矩阻止止動盤轉(zhuǎn)動，與止動盤固連的電樞不能自由轉(zhuǎn)動，與電樞齒輪相嚙合的電動機(jī)構(gòu)中的齒輪也不能自由轉(zhuǎn)動，此時，電動機(jī)構(gòu)處于“剎車”狀態(tài)；電動機(jī)構(gòu)通電工作時，制動器線圈產(chǎn)生的電磁力克服彈簧力，將制動盤拉向與磁軛端面吸合，制動盤與止動盤脫離接觸，從而止動盤和電樞可以自由轉(zhuǎn)動，電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對座椅的升降調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后，電動 機(jī)斷電，制動器線圈產(chǎn)生的電磁力消失，但磁軛與制動盤之間仍存在剩余電磁力，在正常狀態(tài)下，彈簧力能夠克服剩余電磁力，使制動盤復(fù)位與止動盤重新接合，實現(xiàn)制動，如果彈簧彈力衰減，則彈簧力不能克服剩余電磁力，制動盤不能與磁軛脫離復(fù)位，即產(chǎn)生制動失效的故障，我公司的故障電動機(jī)構(gòu)就是由于此種原因所導(dǎo)致的制動失效。如圖1所示。

剩余電磁力是鐵磁材料固有的，其大小主要由材料決定，我們將探討減小剩磁力的可能性，這樣，在同樣的彈簧力下，制動盤更容易釋放，即使彈簧彈力有衰減，也能夠使制動盤可靠釋放，否則，如果剩磁力過大，就不利于制動盤的釋放。

2.2 吸合電磁力校核

電動機(jī)工作電流 Iw=2.5A

制動器線圈匝數(shù)：W=110匝

制動器間隙：δ=0.03cm

空氣導(dǎo)磁系數(shù)：μ0=1.25×10-8 H/cm

磁導(dǎo)：

氣隙磁通：

電磁力：

彈簧彈力為37.5±1.8N，可見吸合時電磁力能夠克服彈簧力，滿足使用要求。

2.3 制動延遲主要原因分析

結(jié)合上述故障現(xiàn)象，根據(jù)制動器工作原理，分析出制動延遲主要原因如下：制動盤與磁軛之間剩余電磁力過大，彈簧力不能克服該剩余電磁力，制動盤不能釋放，產(chǎn)生制動延遲。

在制動盤釋放時，剩余電磁力Fe，釋放電流所產(chǎn)生的電磁力Fi，彈簧力Ft，三者同時作用到制動盤上，對制動盤進(jìn)行受力分析，上述三個力應(yīng)滿足如下關(guān)系：

Fe+Fi=Ft

在此式中，F(xiàn)i取決于Fe和 Ft，在Ft一定的情況下，若Fe增大，則Fi減小，又因為Fi∝i（i為釋放電流，不計磁路飽和），所以必然造成釋放電流減小。對于每一個彈簧已制成品，在相同條件下，如果彈力無異常衰減，則Ft是一定的。復(fù)測故障機(jī)原機(jī)時，釋放電流接近0A，斷電釋放，說明此時Fe≈Ft，彈簧力難以克服剩磁力使制動盤釋放。

故障機(jī)的情況是斷電也不能釋放，此時Fe≥Ft。

對于一個電機(jī)已制成品，F(xiàn)e是一定的，此時如果彈簧彈力衰減，從Ft減小到Ft′，則此時可能Fe＞Ft′，制動盤不能釋放。

鐵磁材料被外加磁場磁化后，去掉外加磁場，鐵磁材料內(nèi)仍然保留一定的磁通密度Br，稱為剩余磁通密度，簡稱剩磁。剩磁是鐵磁材料的固有特性，其大小主要由材料決定。當(dāng)彈簧彈力Ft不足以克服制動盤與磁軛之間的剩余電磁力Fe、制動盤與銷子之間的摩擦力幾者之間形成的合力時，制動盤不能釋放，導(dǎo)致制動延遲。

剩余電磁力與磁軛材料、吸合面的接觸面積及表面粗糙度、彈簧及銷子被磁化等均有關(guān)系。

在制動器斷電后，制動器彈簧要克服如下各個力，使制動盤釋放：

（1）剩余電磁力Fe，這是主要的因素；

（2）彈簧與磁軛之間的摩擦力；

（3）制動盤與圓柱銷之間的摩擦力。

由于摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于剩余電磁力，在分析中將摩擦力歸結(jié)到剩余電磁力Fe中。

3 改進(jìn)

3.1 實現(xiàn)制動盤鍍鉻

要實現(xiàn)制動盤吸合面鍍鉻，必須改變現(xiàn)有制動盤制造工藝，經(jīng)過工藝攻關(guān)，解決了制動盤塑壓變形問題，實現(xiàn)了制動盤鍍鉻，經(jīng)計算得出，鍍鉻層厚度應(yīng)為6～12μm，經(jīng)裝機(jī)試驗，減小了剩余電磁力11N，比改進(jìn)前降低約60%。

3.2 解決彈簧彈力衰減問題

對于彈簧彈力衰減問題，將彈簧增加立定處理和強(qiáng)壓處理，并經(jīng)過試加工驗證后，用于實際生產(chǎn)當(dāng)中，經(jīng)過對比測量證明，解決了彈力異常衰減問題。

通過以上措施的實施，解決了某型電動機(jī)構(gòu)制動延遲問題，整改后的電動機(jī)構(gòu)沒有再出現(xiàn)制動延遲問題，得到用戶的好評。

[1]簡明電工手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，曾凡奎，2006.