磁屏蔽转子的材料和厚度方案

缓速器制动时，永磁体的磁力线经过定子形成磁路，如图6-22a所示；当缓速器需要解除制动时，转子和永磁体在气缸活塞作用下移动到屏蔽转子内，如图6-22b所示。此时，永磁体的磁力线基本被屏蔽在屏蔽转子内，不经过定子，从而磁力线未被定子切割。屏蔽转子的材料和厚度h₅会影响缓速器的屏蔽效果，如设计不当，磁力线会有部分穿过外壳，由于外壳由铁磁性材料组成，因此会切割磁力线产生涡流，从而产生漏磁力矩。

图6-22 缓速器制动和非制动磁路

a）制动磁路 b）非制动磁路

由于屏蔽转子和永磁体间相对静止，属于恒定磁场的低频磁场屏蔽问题。屏蔽转子的磁导率越高、壁层越厚，则磁分路作用愈加明显，磁屏蔽效能愈好。经典的电磁场理论可用于电磁屏蔽分析方法中，用于推导屏蔽区域的场强大小。随着数值计算方法的不断完善，有限元法及有限时域差分法已开始被用于复杂屏蔽体屏蔽效能的计算。磁屏蔽体的屏蔽效果主要靠材料的高导磁特性，对一些典型几何形状的屏蔽体，已根据电磁场理论推出了计算其屏蔽效果A的解析式为

式中，A为屏蔽效能；R为屏蔽体半径；t为屏蔽体厚度；μ_r为材料的相对磁导率。

μ_r不是常数，而是与磁场强度有关的，如图6-23所示。由于A是μ_r的函数，而μ_r是壁内磁场强度H的函数，显然H又与屏蔽的永磁体磁场强度有关。因此，A与μ_r也都是永磁体磁场强度的函数。表6-5为不同材料的相对磁导率。

图6-23 铁磁材料的μ_r—H曲线

表6-5 不同材料的相对磁导率(www.xing528.com)

一般手册上仅给出材料的初始相对磁导率μ₀和最大相对磁导率μ_m，而实际的相对磁导率介于这两者之间，如按照μ₀或μ_m计算A，由于磁导率不符合实际产生的误差有可能与实际的屏蔽效能相差很多。因此要想比较准确地计算屏蔽效能，需要通过有限元法进行计算。

在电磁场分析软件中，建立如图6-24a所示的模型，a为屏蔽转子厚度，b为外壳与屏蔽转子之间的距离，且有a+b=17mm，B_g为距外壳0.5mm处的磁通密度。经过有限元分析后，得到默许的磁场分布如图6-24b所示。

图6-24 屏蔽转子磁场分布

a）分析模型 b）磁场分布

通过参数化分析屏蔽转子厚度，可得到屏蔽转子与定子之间气隙内的磁通密度B_g，如图6-25所示。可以看出，随着屏蔽转子厚度的增加，B_g逐渐减小，但是当厚度增加到约15mm后，B_g又会随着厚度的增加而增大。

图6-25 气隙磁通密度与屏蔽转子厚度关系