某型電動機構制動延遲故障的解決

姜海仁

（哈爾濱東安機電制造有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150060）

1 問題的提出

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

故障機返廠后，我公司組織各個部門技術人員，對故障機進行了復試，故障再現。

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

2 原因分析

2.1 制動原理分析

圖1是該電動機構中的電動機結構圖，該電動機制動部分由磁軛、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，實現角向定位，由于磁軛是固定的，所以制動盤不能角向轉動。電動機構不通電時，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動，與止動盤固連的電樞不能自由轉動，與電樞齒輪相嚙合的電動機構中的齒輪也不能自由轉動，此時，電動機構處于“剎車”狀態(tài)；電動機構通電工作時，制動器線圈產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動，電樞在電磁轉矩的驅動下旋轉，實現對座椅的升降調節(jié)，調節(jié)完成后，電動 機斷電，制動器線圈產生的電磁力消失，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，使制動盤復位與止動盤重新接合，實現制動，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位，即產生制動失效的故障，我公司的故障電動機構就是由于此種原因所導致的制動失效。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

電動機工作電流 Iw=2.5A

制動器線圈匝數：W=110匝

制動器間隙：δ=0.03cm

空氣導磁系數：μ0=1.25×10-8 H/cm

磁導：

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

結合上述故障現象，根據制動器工作原理，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，產生制動延遲。

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

Fe+Fi=Ft

在此式中，Fi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。復測故障機原機時，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。

故障機的情況是斷電也不能釋放，此時Fe≥Ft。

對于一個電機已制成品，Fe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。

由于摩擦力遠遠小于剩余電磁力，在分析中將摩擦力歸結到剩余電磁力Fe中。

3 改進

3.1 實現制動盤鍍鉻

要實現制動盤吸合面鍍鉻，必須改變現有制動盤制造工藝，經過工藝攻關，解決了制動盤塑壓變形問題，實現了制動盤鍍鉻，經計算得出，鍍鉻層厚度應為6～12μm，經裝機試驗，減小了剩余電磁力11N，比改進前降低約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壓處理，并經過試加工驗證后，用于實際生產當中，經過對比測量證明，解決了彈力異常衰減問題。

通過以上措施的實施，解決了某型電動機構制動延遲問題，整改后的電動機構沒有再出現制動延遲問題，得到用戶的好評。

[1]簡明電工手冊[M].機械工業(yè)出版社，曾凡奎，2006.