劉京亮1，宋影1，劉飛1，程爽1，王興林2

(1.北京航空精密機械研究所,北京100076；2.中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽110043）

［摘要］基于電機伺服控制與測試試驗平臺，研究磁粉制動器的加載特性。設計加載實驗,分析實驗數據得，磁粉制動器的靜態加載具有滯環特性；其階躍上升響應時間大于階躍下降響應時間，且響應時間與轉速無關；跟蹤加載滯后的相位差只與輸入電流頻率有關；在輸入電流不變時，磁粉制動器的轉速越大輸出扭矩越大。

［關鍵詞］磁粉制動器；模擬加載裝置；動態載荷；靜態加載

1引言

綜合國內外機械運動的加載方式，常見的有磁粉制動器加載、電動機電控加載和電液伺服制動器加載三種方式。電動機電控加載和電液伺服制動器加載通常應用于功率較大的場合，而對于小功率加載系統，通常采用磁粉制動器加載。磁粉制動器具有性價比高、響應速度快、結構簡單、無沖擊、無振動、無噪音等優點，它主要用于張力自動控制系統和轉矩轉速功率測試系統，還可用于緩沖啟動、過載保護、調速等系統[1,3]。磁粉制動器雖已得到廣泛應用，但從目前公開的資料來看，對其加載特性的研究比較少。

基于電機伺服控制與測試試驗臺對磁粉制動器的加載特性進行研究。分段曲線擬合分析其靜態特性，輸入階躍電流研究其動態特性，研究磁粉制動器轉速、輸入電流與其跟蹤加載的特性關系。通過研究分析磁粉制動器的加載特性，為更好的應用和控制磁粉制動器，提高加載精度以及數學建模提供參考資料。

2磁粉制動器結構及工作原理

磁粉制動器按照不同標準可分為多種類型，試驗臺使用自然風冷、外殼旋轉式磁粉制動器，其內部結構圖和實物圖如圖1所示，主要由靜止體、旋轉體（轉動部分）、勵磁線圈、磁粉等部分組成[5]。磁粉制動器在工作時，旋轉體相對靜止體是轉動的，激磁線圈被安裝在定子中并與直流電源連接。在轉子中和線圈中心位置相對應的是隔磁環，它的主要用途是阻隔磁力線未經過工作間隙便形成磁場回路。

磁粉制動器的工作機理是：當電流流過激磁線圈時隨之建立磁場，此時，磁粉在工作間隙中形成很多小的磁粉鏈，在磁場的作用下，磁粉鏈按線圈的徑向均勻分布。在制動器的轉子相對定子轉動時，磁粉制動器工作。磁粉鏈是不斷的形成與斷裂的，但總有一定的數量的磁粉鏈傳遞著作用力，這些磁粉鏈中的被磁化的磁粉在垂直于兩個極面的法向方向，相鄰的磁粉粒子相互擠壓，是磁粉鏈的兩端受到垂直于兩個極面的法向的壓緊力，當制動器的轉子相對于定子轉動時，這些磁粉鏈就會被向相反的方向拉扯，造成磁粉間因相對運動或有相對運動的趨勢而產生摩擦力，從而產生制動力矩。輸入電流消失時磁粉處于松散狀態，制動力矩消失。磁粉所傳遞的力矩是由內定子外徑、工作寬度、氣隙大小、粉末中的磁通密度、磁粉的磁性（導磁率、填充密度、粉末的形狀等）等因素決定。

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