定子表面镀覆层对先进汽车缓速器的影响

在定子内表面镀覆其他材料属于材料表面处理技术，是功能镀覆层中的一种。在定子内表面增加镀覆层的缓速器模型如图6-14所示。

在低转速（相对于临界转速）时，用静态磁感应强度B₀代替动态磁感应强度B

式中，H_c是永久磁铁的矫顽力；l是永久磁铁高度；是磁路总磁阻；S是永久磁铁面积。

定子内表面处的电流密度J为

J=σB₀v₀ （6-9）

式中，σ是定子电导率；v₀是转子转速。

图6-14 有镀覆层的缓速器模型

定子所消耗的功率P为

式中，P_Fe是定子中铁层消耗的功率；P_Cu是定子中铜层消耗的功率；e₀是剖分节点数；Ω是求解区域。(www.xing528.com)

有高电导率的镀覆层后，涡流主要集中在镀覆层中，根据式（6-9）和式（6-10）可得

式中σ_Cu是铜的电导率；S₁是产生涡流的面积；δ是铜层厚度；μ₀是气隙相对磁导率；g是工作气隙大小。

先考察镀覆层材料的影响。保持缓速器工作气隙1mm不变，在定子内表面分别镀覆δ=0.5mm的铜层和铝层，数值模拟两种镀覆层条件下缓速器的制动力矩。图6-15为定子镀覆铜层后缓速器在1000r/min时的涡流分布（图中所列数据的单位为10⁸ A/m²），涡流基本都分布在高电导率的铜层内。对于不同材料的镀覆层，从图6-16中可以看出低转速条件下铜层比铝层能得到更大的制动力矩。

图6-15 定子镀覆铜层后缓速器在1000r/min时的涡流分布

图6-16 不同镀覆层下缓速器制动力矩随转速变化的关系曲线

再考察镀覆铜层厚度的影响。铜层厚度δ从0增加到1mm，每增加0.25mm仿真一条速度与制动力矩之间的关系曲线，数据结果如图6-17所示。从图中可以看出：铜层能增加制动力矩的最大值，但会导致高转速时制动力矩下降得更快；铜层厚度δ变大，制动力矩最大点向低转速移动，即可以在低转速时获得较大的制动力矩。如重型货车下坡时速度很低，但需要缓速器此时发挥最好的制动效果，这种情况下就可以通过控制铜层厚度，得到所需转速下的最大制动力矩。

图6-17 不同铜层厚度下速度与制动力矩之间的关系曲线