永磁渦流制動技術(shù)在游樂設(shè)備中的應(yīng)用分析

周鑫　尤海博　王青峰

[摘要]在物質(zhì)生活水平提高的基礎(chǔ)上，人們對游樂設(shè)備的安全性和趣味性需求不斷提高，多元個性化發(fā)展的要求決定了游樂設(shè)備必須在技術(shù)層面進(jìn)行不斷升級。在制動技術(shù)方面，永磁渦流制動技術(shù)引起多方優(yōu)勢越來越被廣泛認(rèn)可并應(yīng)用在游樂設(shè)備設(shè)計(jì)使用當(dāng)中。本文首先闡述了線性永磁渦流制動技術(shù)的主要原理和結(jié)構(gòu)，分析該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而就該技術(shù)在游樂設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行探討分析。

[關(guān)鍵詞]永磁渦流制動技術(shù)；游樂場；設(shè)備；應(yīng)用

現(xiàn)代游樂設(shè)備在科技進(jìn)步的推動下在游樂體驗(yàn)上不斷升級，制動技術(shù)的不斷優(yōu)化大大提高了設(shè)備運(yùn)行控制上的舒適體驗(yàn)。尤其是永磁渦流制動技術(shù)的應(yīng)用，使得游樂設(shè)備在節(jié)能環(huán)保和平穩(wěn)舒適等方面有了長足進(jìn)步，成為了游樂設(shè)備設(shè)計(jì)升級上的重要技術(shù)支撐。

一、線性永磁渦流制動基本結(jié)構(gòu)與原理

目前游樂設(shè)備中廣泛采用的線性永磁渦流制動主要結(jié)構(gòu)由不銹鋼護(hù)罩、純鐵板、不銹鋼隔塊、永磁體和不銹鋼擋板、不銹鋼固定塊、制動銅板組成。在運(yùn)行原理方面，利用一系列N、s極交替排列的永磁體產(chǎn)生交替分布的磁場，隨著導(dǎo)體板相對于磁場進(jìn)行運(yùn)動時，導(dǎo)體板切割磁力線并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和渦流，通過渦流磁場與永磁體磁場的相互作用，產(chǎn)生隨速度變化而變化的反向制動力。制動過程實(shí)際的產(chǎn)生是由永磁體和導(dǎo)體板電磁作用轉(zhuǎn)化為熱能并能量傳遞達(dá)到的。

二、永磁渦流制動的優(yōu)點(diǎn)

（一）結(jié)構(gòu)緊湊精簡，制動過程平穩(wěn)舒適

永磁渦流制動技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備當(dāng)中具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢，應(yīng)用在游樂設(shè)備中能夠較傳統(tǒng)制動方式有更大的技術(shù)優(yōu)勢。就該技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系來看，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，內(nèi)部系統(tǒng)部件可進(jìn)一步小型化，較其他制動技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)制動單元安裝空問的不斷縮小，大幅度避免制動系統(tǒng)對于設(shè)備空間的占用，也就為游樂設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和穩(wěn)定性、安全性提升提供巨大便利。同時，該技術(shù)制動過程相對平穩(wěn)和舒適，能夠大大提高游客的游樂體驗(yàn)。

（二）節(jié)能綠色環(huán)保。制動性能穩(wěn)定可靠

永磁渦流制動技術(shù)無需外部電源作為驅(qū)動，而是通過磁電感應(yīng)原理達(dá)到制動效果，也就使得該技術(shù)可避免外接電源帶來的電能消耗，達(dá)到了節(jié)能和綠色環(huán)保的效果。同時，該技術(shù)在制動過程中為非接觸制動，并不會因黏著重量和黏著系數(shù)問題而出現(xiàn)制動卡頓甚至無效的問題，大大保證了制動性能的穩(wěn)定，為游樂設(shè)備的制動提供可靠的技術(shù)保障。

（三）無噪音粉塵，免維護(hù)且使用壽命長

永磁渦流制動技術(shù)利用磁電感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)設(shè)備制動，相對運(yùn)動表面并未進(jìn)行接觸，也就避免了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)存在的摩擦問題，設(shè)備磨損問題也就同樣不存在。摩擦問題不存在決定了設(shè)備制動不會產(chǎn)生噪音和粉塵，環(huán)保效果突出。同時，其在維護(hù)方面也就相對簡單，可簡易維護(hù)甚至不維護(hù)，制動系統(tǒng)使用壽命較長，能夠?yàn)橛螛吩O(shè)備提供長期的制動服務(wù)。

三、線性永磁渦流制動在游樂設(shè)備中的應(yīng)用

（一）制動技術(shù)在游樂設(shè)備中的應(yīng)用裝置

以游樂設(shè)備中失重試驗(yàn)機(jī)為例，該設(shè)備主要由塔架、滑車、座椅、提升架、卷揚(yáng)機(jī)、制動系統(tǒng)等組成，座椅固定在滑車上構(gòu)成自由下落部分，由卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩驅(qū)動提升架實(shí)現(xiàn)滑車的沿塔架軌道勻速上升，當(dāng)提升到設(shè)定高度后執(zhí)行脫鉤動作，滑車在重力作用下做自由落體運(yùn)動，當(dāng)進(jìn)入制動區(qū)域后開始減速，隨著速度的降低制動力也減小，當(dāng)速度降至1m/s時制動力與下落部分平衡，速度不再變化，此后做勻速運(yùn)動，最終靠液壓緩沖器和緩沖彈簧實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車。永磁渦流制動應(yīng)用在該設(shè)備中，應(yīng)安裝于滑車內(nèi)側(cè)，對應(yīng)塔體銅板位置。

（二）永磁制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

永磁體的性能指標(biāo)方面，相對磁導(dǎo)率：μr=1.05；單塊磁體表面中心磁場：≥0.4T；密度：p≥7 300 kg/m3；電工純鐵的性能指標(biāo)方面，永磁體鑲嵌板采用含0.05%雜質(zhì)的DT4電工純鐵，該材料要求具有高的磁感強(qiáng)度、磁導(dǎo)率和電阻率、磁損耗小，不易產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象；空氣和不銹鋼隔塊均當(dāng)作空氣處理，相對磁導(dǎo)率取μr=1.0。

（三）線性永磁渦流制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用注意項(xiàng)

為確保線性永磁渦流制動技術(shù)在游樂設(shè)備中有效應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)明確實(shí)際應(yīng)用中的注意項(xiàng)。首先，應(yīng)當(dāng)明確制動性能對氣隙大小極為敏感，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)氣隙，使其控制在制動要求范圍內(nèi)；其次，應(yīng)當(dāng)在制動系統(tǒng)中設(shè)置輔助制動裝置，利用液壓緩沖器等將制動速度控制在恒定安全數(shù)值之內(nèi)；再次，為確保制動設(shè)備的整體平穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)通過對制動導(dǎo)體板端部的有效設(shè)計(jì)，通過斜邊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)制動力的逐步增加，避免瞬間增加引發(fā)制動系統(tǒng)的巨大沖擊力；最后，需對制動載荷提升速度進(jìn)行有效控制，為載荷提升留有動力余量以抵消提升運(yùn)動阻力的影響。

四、結(jié)語

將永磁渦流制動技術(shù)應(yīng)用在游樂設(shè)備當(dāng)中，能夠以更小的生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)游樂設(shè)備制動效果的大大提升。該制動技術(shù)在結(jié)構(gòu)緊湊精簡且制動過程平穩(wěn)舒適、節(jié)能綠色環(huán)保、無噪音粉塵等方面的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)了游樂設(shè)備制動性能上的全面提升，對于游客的體驗(yàn)而言實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的提升。