姜海仁

（哈尔滨东安机电制造有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150060）

1 问题的提出

2 01 2 年4月1日，接到主机厂信息反馈：我公司生产的某型电动机构（编号略），用户使用过程中，出现座椅升降制动延迟故障，我公司派技术人员到现场对故障进行了确认，检查××座椅升降情况：上升时刹车延迟2mm，下降时刹车延迟10mm。

故障机返厂后，我公司组织各个部门技术人员，对故障机进行了复试，故障再现。

在后续2个月间，陆续出现了多台制动延迟的该型电动机构，出现了批量问题，要求限期整改。

2 原因分析

2.1 制动原理分析

图1是该电动机构中的电动机结构图，该电动机制动部分由磁轭、制动盘、圆柱销、止动盘、垫片、弹簧组成，制动盘安装于磁轭上的三个圆柱销上，实现角向定位，由于磁轭是固定的，所以制动盘不能角向转动。电动机构不通电时，制动盘在弹簧力的作用下，与止动盘压紧，制动盘与止动盘之间的摩擦力矩阻止止动盘转动，与止动盘固连的电枢不能自由转动，与电枢齿轮相啮合的电动机构中的齿轮也不能自由转动，此时，电动机构处于“刹车”状态；电动机构通电工作时，制动器线圈产生的电磁力克服弹簧力，将制动盘拉向与磁轭端面吸合，制动盘与止动盘脱离接触，从而止动盘和电枢可以自由转动，电枢在电磁转矩的驱动下旋转，实现对座椅的升降调节，调节完成后，电动 机断电，制动器线圈产生的电磁力消失，但磁轭与制动盘之间仍存在剩余电磁力，在正常状态下，弹簧力能够克服剩余电磁力，使制动盘复位与止动盘重新接合，实现制动，如果弹簧弹力衰减，则弹簧力不能克服剩余电磁力，制动盘不能与磁轭脱离复位，即产生制动失效的故障，我公司的故障电动机构就是由于此种原因所导致的制动失效。如图1所示。

剩余电磁力是铁磁材料固有的，其大小主要由材料决定，我们将探讨减小剩磁力的可能性，这样，在同样的弹簧力下，制动盘更容易释放，即使弹簧弹力有衰减，也能够使制动盘可靠释放，否则，如果剩磁力过大，就不利于制动盘的释放。

2.2 吸合电磁力校核

电动机工作电流 Iw=2.5A

制动器线圈匝数：W=110匝

制动器间隙：δ=0.03cm

空气导磁系数：μ0=1.25×10-8 H/cm

磁导：

气隙磁通：

电磁力：

弹簧弹力为37.5±1.8N，可见吸合时电磁力能够克服弹簧力，满足使用要求。

2.3 制动延迟主要原因分析

结合上述故障现象，根据制动器工作原理，分析出制动延迟主要原因如下：制动盘与磁轭之间剩余电磁力过大，弹簧力不能克服该剩余电磁力，制动盘不能释放，产生制动延迟。

在制动盘释放时，剩余电磁力Fe，释放电流所产生的电磁力Fi，弹簧力Ft，三者同时作用到制动盘上，对制动盘进行受力分析，上述三个力应满足如下关系：

Fe+Fi=Ft

在此式中，Fi取决于Fe和 Ft，在Ft一定的情况下，若Fe增大，则Fi减小，又因为Fi∝i（i为释放电流，不计磁路饱和），所以必然造成释放电流减小。对于每一个弹簧已制成品，在相同条件下，如果弹力无异常衰减，则Ft是一定的。复测故障机原机时，释放电流接近0A，断电释放，说明此时Fe≈Ft，弹簧力难以克服剩磁力使制动盘释放。

故障机的情况是断电也不能释放，此时Fe≥Ft。

对于一个电机已制成品，Fe是一定的，此时如果弹簧弹力衰减，从Ft减小到Ft′，则此时可能Fe＞Ft′，制动盘不能释放。

铁磁材料被外加磁场磁化后，去掉外加磁场，铁磁材料内仍然保留一定的磁通密度Br，称为剩余磁通密度，简称剩磁。剩磁是铁磁材料的固有特性，其大小主要由材料决定。当弹簧弹力Ft不足以克服制动盘与磁轭之间的剩余电磁力Fe、制动盘与销子之间的摩擦力几者之间形成的合力时，制动盘不能释放，导致制动延迟。

剩余电磁力与磁轭材料、吸合面的接触面积及表面粗糙度、弹簧及销子被磁化等均有关系。

在制动器断电后，制动器弹簧要克服如下各个力，使制动盘释放：

（1）剩余电磁力Fe，这是主要的因素；

（2）弹簧与磁轭之间的摩擦力；

（3）制动盘与圆柱销之间的摩擦力。

由于摩擦力远远小于剩余电磁力，在分析中将摩擦力归结到剩余电磁力Fe中。

3 改进

3.1 实现制动盘镀铬

要实现制动盘吸合面镀铬，必须改变现有制动盘制造工艺，经过工艺攻关，解决了制动盘塑压变形问题，实现了制动盘镀铬，经计算得出，镀铬层厚度应为6～12μm，经装机试验，减小了剩余电磁力11N，比改进前降低约60%。

3.2 解决弹簧弹力衰减问题

对于弹簧弹力衰减问题，将弹簧增加立定处理和强压处理，并经过试加工验证后，用于实际生产当中，经过对比测量证明，解决了弹力异常衰减问题。

通过以上措施的实施，解决了某型电动机构制动延迟问题，整改后的电动机构没有再出现制动延迟问题，得到用户的好评。

[1]简明电工手册[M].机械工业出版社，曾凡奎，2006.