周鑫　尤海博　王青峰

[摘要]在物质生活水平提高的基础上，人们对游乐设备的安全性和趣味性需求不断提高，多元个性化发展的要求决定了游乐设备必须在技术层面进行不断升级。在制动技术方面，永磁涡流制动技术引起多方优势越来越被广泛认可并应用在游乐设备设计使用当中。本文首先阐述了线性永磁涡流制动技术的主要原理和结构，分析该技术的主要优点，进而就该技术在游乐设备中的应用进行探讨分析。

[关键词]永磁涡流制动技术；游乐场；设备；应用

现代游乐设备在科技进步的推动下在游乐体验上不断升级，制动技术的不断优化大大提高了设备运行控制上的舒适体验。尤其是永磁涡流制动技术的应用，使得游乐设备在节能环保和平稳舒适等方面有了长足进步，成为了游乐设备设计升级上的重要技术支撑。

一、线性永磁涡流制动基本结构与原理

目前游乐设备中广泛采用的线性永磁涡流制动主要结构由不锈钢护罩、纯铁板、不锈钢隔块、永磁體和不锈钢挡板、不锈钢固定块、制动铜板组成。在运行原理方面，利用一系列N、s极交替排列的永磁体产生交替分布的磁场，随着导体板相对于磁场进行运动时，导体板切割磁力线并产生感应电动势和涡流，通过涡流磁场与永磁体磁场的相互作用，产生随速度变化而变化的反向制动力。制动过程实际的产生是由永磁体和导体板电磁作用转化为热能并能量传递达到的。

二、永磁涡流制动的优点

（一）结构紧凑精简，制动过程平稳舒适

永磁涡流制动技术应用在机械设备当中具有相当的技术优势，应用在游乐设备中能够较传统制动方式有更大的技术优势。就该技术的结构体系来看，整体结构更加紧凑，内部系统部件可进一步小型化，较其他制动技术能够实现制动单元安装空问的不断缩小，大幅度避免制动系统对于设备空间的占用，也就为游乐设备的结构优化和稳定性、安全性提升提供巨大便利。同时，该技术制动过程相对平稳和舒适，能够大大提高游客的游乐体验。

（二）节能绿色环保。制动性能稳定可靠

永磁涡流制动技术无需外部电源作为驱动，而是通过磁电感应原理达到制动效果，也就使得该技术可避免外接电源带来的电能消耗，达到了节能和绿色环保的效果。同时，该技术在制动过程中为非接触制动，并不会因黏着重量和黏着系数问题而出现制动卡顿甚至无效的问题，大大保证了制动性能的稳定，为游乐设备的制动提供可靠的技术保障。

（三）无噪音粉尘，免维护且使用寿命长

永磁涡流制动技术利用磁电感应原理实现设备制动，相对运动表面并未进行接触，也就避免了传统制动系统存在的摩擦问题，设备磨损问题也就同样不存在。摩擦问题不存在决定了设备制动不会产生噪音和粉尘，环保效果突出。同时，其在维护方面也就相对简单，可简易维护甚至不维护，制动系统使用寿命较长，能够为游乐设备提供长期的制动服务。

三、线性永磁涡流制动在游乐设备中的应用

（一）制动技术在游乐设备中的应用装置

以游乐设备中失重试验机为例，该设备主要由塔架、滑车、座椅、提升架、卷扬机、制动系统等组成，座椅固定在滑车上构成自由下落部分，由卷扬机通过钢丝绳驱动提升架实现滑车的沿塔架轨道匀速上升，当提升到设定高度后执行脱钩动作，滑车在重力作用下做自由落体运动，当进入制动区域后开始减速，随着速度的降低制动力也减小，当速度降至1m/s时制动力与下落部分平衡，速度不再变化，此后做匀速运动，最终靠液压缓冲器和缓冲弹簧实现平稳停车。永磁涡流制动应用在该设备中，应安装于滑车内侧，对应塔体铜板位置。

（二）永磁制动系统设计参数

永磁体的性能指标方面，相对磁导率：μr=1.05；单块磁体表面中心磁场：≥0.4T；密度：p≥7 300 kg/m3；电工纯铁的性能指标方面，永磁体镶嵌板采用含0.05%杂质的DT4电工纯铁，该材料要求具有高的磁感强度、磁导率和电阻率、磁损耗小，不易产生发热现象；空气和不锈钢隔块均当作空气处理，相对磁导率取μr=1.0。

（三）线性永磁涡流制动系统设计应用注意项

为确保线性永磁涡流制动技术在游乐设备中有效应用，应当明确实际应用中的注意项。首先，应当明确制动性能对气隙大小极为敏感，应当合理设计气隙，使其控制在制动要求范围内；其次，应当在制动系统中设置辅助制动装置，利用液压缓冲器等将制动速度控制在恒定安全数值之内；再次，为确保制动设备的整体平稳，应当通过对制动导体板端部的有效设计，通过斜边设计实现制动力的逐步增加，避免瞬间增加引发制动系统的巨大冲击力；最后，需对制动载荷提升速度进行有效控制，为载荷提升留有动力余量以抵消提升运动阻力的影响。

四、结语

将永磁涡流制动技术应用在游乐设备当中，能够以更小的生产成本实现游乐设备制动效果的大大提升。该制动技术在结构紧凑精简且制动过程平稳舒适、节能绿色环保、无噪音粉尘等方面的优势实现了游乐设备制动性能上的全面提升，对于游客的体验而言实现了进一步的提升。