CN101332966B - 制动装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够实现小型化的制动装置。本发明的制动装置由制动弹簧(4)和磁驱动单元(5a，5b)构成，制动弹簧将制动片(2)按压在被制动体上以施加制动，磁驱动单元在动作时克服制动弹簧的推压力使制动解除，其特征在于，磁驱动单元由第一磁轭(8a，8b)、第二磁轭(9a，9b)、电磁绕组(7a，7b)以及永久磁铁(6a，6b)构成，在第一磁轭和第二磁轭的结构中至少设置一个电磁绕组和永久磁铁，同时将第一磁轭和第二磁轭的其中一个设置为固定体，将另一个设置为可动体，并且将电磁绕组以及永久磁铁的吸引力的吸引方向设定成与可动体被吸引的方向为同一个方向，另一方面，具备绕组电流励磁电路(12)，其通过使电磁绕组通电和断开来进行制动解除动作以及制动施加动作。

Description

制动装置

技术领域

本发明涉及一种将制动片按压在被制动体上而得到制动力的制动装置，例如涉及一种电梯卷扬机的制动装置。 

背景技术

作为现有技术，例如在专利文献1中公开了一种磁吸引装置，在该磁吸引装置中，作为制动装置，除了由磁轭和电磁绕组构成的电磁铁之外，另外还具有永久磁铁(例如参照专利文献1)。 

此外，还公开有由磁轭、电磁绕组以及永久磁铁构成的所述磁吸引单元(例如参照专利文献2和专利文献3)。 

并且，例如在专利文献4和专利文献5所公开的电磁制动装置或者使用该电磁制动装置的电梯中，使用弹簧力将制动片按压在被制动体上来施加制动，并且通过电磁铁的磁力来解除制动(例如参照专利文献4和专利文献5)。 

专利文献1：日本特开2004-353684号公报 

专利文献2：日本特开2000-150228号公报 

专利文献3：日本特开2002-198218号公报 

专利文献4：日本特开2006-256763号公报 

专利文献5：日本特开平10-129989号公报 

在电梯用制动装置等中，在很多情况下使用电磁制动器来作为制动装置。其原因是，电磁制动器的结构比较简单，只需使励磁电源接通和断开就能够进行制动器的解除和施加制动。在励磁电流断开时，通过弹簧力将制动片按压在被制动体上施加制动，而在励磁电流通电时，通过电磁铁的磁力来解除对被制动体的按压，以此来解除制动。此时，需要使用其磁力足够克服弹簧力的电磁铁。 

近年来，不需要在升降通道的顶部设置机械室的无机械室电梯逐渐成为主流电梯。在该无机械室电梯中，需要在升降通道内的有限空间内设置 卷扬机。也就是说，卷扬机的小型化，尤其是制动装置的小型化变得越来越重要。因此，已经提出有通过并用电磁铁和永久磁铁来实现小型化的方案。 

专利文献1中公开了一种并用电磁铁和永久磁铁的制动装置，在该制动装置中，在电磁铁的磁轭内埋设永久磁铁，通过永久磁铁的磁力与被制动体压力接触，从而施加制动。另外，通过电磁铁的磁力来克服永久磁铁的磁力，以此来解除与被制动体之间的压力接触，从而解除制动。但是，专利文献1的方案在结构和构造上与本发明提出的通过弹簧力施加制动，并且通过并用永久磁铁和电磁铁使得能够通过电磁铁来解除制动的制动装置不同。 

此外，作为由磁轭、电磁绕组以及永久磁铁构成的所述磁吸引单元，在专利文献2中公开了一种关于磁力式致动器，在专利文献3中公开了一种组合型磁铁，但是该等专利均没有将制动装置作为其考虑的对象。 

另外，专利文献4所示的是一种鼓式制动器，其公开了一种电磁制动装置或者使用该电磁制动装置的电梯，其中，使用弹簧力将制动片按压在作为被制动体的制动鼓上来施加制动，并且通过电磁铁的磁力来解除制动。 

并且，专利文献5所示的是一种盘式制动器，其公开了一种电磁制动装置，其中，通过弹簧力将制动片按压在作为被制动体的盘状体外周的侧面上来施加制动，并且通过电磁铁的磁力来解除制动。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现小型化的制动装置。 

为了实现上述目的，本发明的第一方面的制动装置由制动弹簧和磁驱动单元构成，所述制动弹簧将制动片按压在被制动体上以施加制动，所述磁驱动单元在动作时克服该制动弹簧的推压力使制动解除，所述制动装置的特征在于，所述磁驱动单元由第一磁轭、第二磁轭、电磁绕组以及永久磁铁构成，在该第一磁轭和第二磁轭的结构中至少设置一个电磁绕组和永久磁铁，永久磁铁的磁极面比所述第一磁轭或所述第二磁轭的磁极面突出，同时将所述第一磁轭和第二磁轭的其中一个设置为固定体，将另一个设置为可动体，并且，将所述电磁绕组以及所述永久磁铁的吸引力的吸引 方向设定成与所述可动体被吸引的方向为同一个方向，另一方面，具备绕组电流励磁电路，其通过使所述电磁绕组励磁和消磁来进行制动解除动作以及制动施加动作，当所述电磁绕组通电时，所述第一磁轭和所述第二磁轭相互吸引，当所述电磁绕组断开时，所述第一磁轭和所述第二磁轭相互分离。 

根据上述结构，由于能够在制动解除保持时，通过永久磁铁的磁力来减低电磁绕组的磁力，也就是说能够减低电磁绕组的励磁电流，因此能够实现电磁绕组的小型化，从而能够在整体上实现磁吸引单元和制动装置的小型化。 

此外，按照第一方面的制动装置，本发明的第二方面的制动装置的特征在于，在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁的磁极面设置在所述磁驱动单元的动作方向上。 

根据上述结构，能够高效率地得到永久磁铁的磁通量，同时还与第一方面的制动装置一样，能够实现电磁绕组的小型化，从而能够在整体上实现磁吸引单元和制动装置的小型化。 

另外，按照第一方面的制动装置，本发明的第三方面的制动装置的特征在于，在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁的磁极面设置在所述磁驱动单元的动作方向以及直角方向上。 

根据上述结构，能够简化永久磁铁的形状，同时还与第一方面的制动装置一样，能够实现电磁绕组的小型化，从而能够在整体上实现磁吸引单元和制动装置的小型化。 

另外，按照第一方面的制动装置，本发明的第四方面的制动装置的特征在于，在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁和电磁绕组串行设置在所述磁驱动单元的动作方向上。 

根据上述结构，能够高效率地得到永久磁铁的磁通量，同时还与第一方面的制动装置一样，能够实现电磁绕组的小型化，从而能够在整体上实现磁吸引单元和制动装置的小型化。 

另外，按照第一方面的制动装置，本发明的第五方面的制动装置的特征在于，在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁和电磁绕组并行设置在所述磁驱动单元的动作方向上。 

根据上述结构，能够高效率地得到永久磁铁的磁通量，同时还与第一方面的制动装置一样，能够实现电磁绕组的小型化，从而能够在整体上实现磁吸引单元和制动装置的小型化。 

另外，按照第一方面的制动装置，本发明的第六方面的制动装置的特征在于，所述绕组电流励磁电路被设置成由将交流变换为直流的直流变换元件、控制该直流变换元件的输出的直流电流的限流电阻构成，用于对电源的连接和切断进行控制。 

根据上述结构，使绕组电流励磁电路得到了简化。 

另外，按照第一方面的制动装置，本发明的第七方面的制动装置的特征在于，所述绕组电流励磁电路由以下部分构成：绕组电流供给单元，其控制直流或者交流的电压；绕组电流指令单元，其用于指令电流流过所述电磁绕组；电流检测单元，其用来检测所述电磁绕组的电流；绕组电流控制单元，其输入所述绕组电流指令单元的指令值和所述电流检测单元的检测值，并且控制所述绕组电流供给单元以控制电磁绕组的电流；以及直流变换元件，其将交流变换为直流，其中，所述绕组电流励磁电路通过阶梯状的电流指令来控制绕组电流。 

根据上述结构，能够对绕组电流的保持电流进行恒定控制。 

并且，按照第一方面的制动装置，本发明的第八方面的制动装置的特征在于，所述绕组电流励磁电路由将交流变换为直流的直流变换元件、使该直流变换元件的输出的直流电流成为一定的电流的恒流二极管、控制该恒流二极管的输出的直流电流的限流电阻构成，对电流进行通电、断开的控制。 

根据上述结构，能够简化绕组电流的保持电流的稳定控制电路。 

发明效果 

根据本发明，能够提供一种可实现小型化的制动装置。 

附图说明

图1是本发明的一实施方式的制动装置的整体结构图。 

图2是图1的磁驱动单元的放大图。 

图3是图2的永久磁铁的形状图。 

图4是图1的电磁绕组的励磁电路图。 

图5是图2的磁驱动单元的磁通量的流向图，图5(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图5(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图6是图5的磁路图，图6(a)电磁绕组不通电、开放时的磁路图，图6(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁路图。 

图7是从制动解除动作到制动施加动作为止的电磁绕组的通电电流、磁铁间隙等的时序图。 

图8与图5相当，表示本发明的其它实施方式，其中2组磁驱动单元的第一磁轭进行了通用化，图8(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图8(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图9与图8相当，其中的电磁绕组进行了通用一体化，图9(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图9(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图10是使图8、图9所示的永久磁铁的磁极面位于与第一磁轭的磁极面相同的面时的磁通量的流向图。 

图11是使图8、图9所示的永久磁铁的磁极面位于比第一磁轭的磁极面凹入的位置上时的磁通量的流向图。 

图12是将图5(a)、图5(b)所示的永久磁铁设置在电磁绕组的与第二磁轭相反的一侧时的磁通量的流向图。 

图13是将永久磁铁设置成凹状剖面，并在该凹部内容纳了电磁绕组时的磁通量的流向图，图13(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图13(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图14表示将图5的永久磁铁设置成大径和小径的2个筒状永久磁铁时的情况，图14(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图14(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图15与图3相当，其中永久磁铁被设置成大径和小径的2个筒状永久磁铁。 

图16与图5相当，永久磁铁并行设置，第一磁轭底部的电磁绕组夹在永久磁铁之间，图16(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图， 图16(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图17与图9相当，在电磁绕组的外周侧以及内周侧并行地设置了图15的永久磁铁，图17(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图17(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图18与图5相当，永久磁铁和电磁绕组相对于第二磁轭的可动方向串行状地设置，图18(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图18(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图19与图3相当，其中的永久磁铁被设置成环状圆板。 

图20是使图19所示的永久磁铁的磁极面位于与第一磁轭的磁极面相同的面时的磁通量的流向图。 

图21是使图19所示的永久磁铁的磁极面位于比第一磁轭的磁极面凹入的位置时的磁通量的流向图。 

图22是将图19所示的永久磁铁设置在电磁绕组的与第二磁轭相反的一侧时的磁通量的流向图。 

图23与图5相当，其中永久磁铁设置在第二磁轭侧，电磁绕组设置在第一磁轭侧，图23(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图23(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图24与图14相当，其中永久磁铁设置在第二磁轭侧，电磁绕组设置在第一磁轭侧，图24(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁路图，图24(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图25与图18相当，其中永久磁铁设置在第二磁轭侧，电磁绕组设置在第一磁轭侧，图25(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁通量的流向图，图25(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁通量的流向图。 

图26是磁路图，其与图23(a)、图23(b)相当，图26(a)是电磁绕组不通电、开放时的磁路图，图26(b)是电磁绕组通电、吸引时的磁路图。 

图27与图4相当，表示其它的绕组电流励磁电路。 

图28与图4相当，表示另一个其它的绕组电流励磁电路。 

图29与图7相当，表示图27、图28的动作时序。 

图30与图4相当，表示其它的绕组电流励磁电路。 

图31与图1相当，表示对制动鼓的外周面进行制动。 

图32与图2相当，表示图31的磁驱动单元。 

图33与图32相当，表示图31的其它的磁驱动单元。 

图34与图1相当，表示对制动圆板的侧面夹持以进行制动的盘式制动器。 

图35是将本实施方式的制动装置应用电梯的示例图。 

符号说明 

2  制动片 

4  制动弹簧 

5a、5b 磁驱动单元 

6a、6b 永久磁铁 

7a、7b 电磁绕组 

8a、8b 第一磁轭 

9a、9b 第二磁轭 

12 绕组电流励磁电路 

19 直流变换元件 

20 电阻 

24 绕组电流供给单元 

25 绕组电流指令单元 

26 电流检测单元 

27 绕组电流控制单元 

28 恒流二极管 

41 电梯轿厢 

42 电动机 

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

图1至图7中，图1是作为本发明一实施方式的制动装置的整体结构图，图2是图1的磁驱动单元的放大图，图3是图2的永久磁铁的形状图，图4是图1的电磁绕组的励磁路图，图5(a)和(b)是图2的磁驱动单元中的 绕组电流断开时以及绕组电流接通时的磁通的流向图，图6(a)和(b)是图5(a)和(b)的磁路，图7是表示从制动解除动作到制动施加动作为止的电磁绕组的通电电流和磁铁间隙等的时序图。 

在图1中，1表示作为被制动体的制动鼓，一对制动片2抵接该制动鼓1的内周制动面1a。3表示一对制动腕，在制动腕的中间部分3c具备所述制动片2，并且制动腕的一个端部3a以可以旋转的方式被支承。4表示一对制动弹簧，该一对制动弹簧设置在制动腕3的另一个端部3b，其能够使所述制动片2向制动面1a施加按压力。 

5a、5b表示磁驱动单元，该磁驱动单元设置在所述制动腕3的另一个端部3b附近，使得能够解除所述制动弹簧4的按压力。所述磁驱动单元5a、5b由磁铁部分10a、10b和第二磁轭9a、9b构成，该磁铁部分10a、10b由永久磁铁6a和6b、电磁绕组7a和7b、第一磁轭8a、8b构成。在所述第一磁轭8a、8b中设置有电磁绕组7a、7b以及永久磁铁6a、6b，磁铁部分10a、10b具有磁极面11a、11b，各个第二磁轭9a、9b设置在与该磁极面11a、11b相对向的位置上。也就是说，作为磁驱动单元，具有2组形状和结构相同的磁驱动单元，2组磁驱动单元被设置成相对于所述制动鼓1的中心线大致左右对称。此外，所述第二磁轭9a、9b被连接在所述制动腕3的另一个端部3b，用来驱动制动腕3的该另一个端部3b，以连同制动片2一起进行一体驱动。在本实施例中，第一磁轭8a、8b侧是固定的，而第二磁轭9a、9b侧是可动的，当所述电磁绕组7a、7b通电后，第二磁轭9a、9b被吸引，从而使所述制动腕3朝着退缩方向动作。12表示使所述电磁绕组7a、7b通电的绕组电流励磁电路，其控制流过所述电 磁绕组7a、7b的电流。13表示向该绕组电流励磁电路12供电的交流电源，14表示连接或者断开该交流电源13的电磁接触器的接点，通过该接点而连接所述绕组电流励磁电路12。15表示与所述电磁绕组7a、7b连接和断开的电磁接触器的常闭接点。 

在图2中，第一磁轭8a、8b呈E字型剖面，在该E字型剖面的凹部，环状的永久磁铁6a、6b和电磁绕组7a、7b相对于第二磁轭9a、9b的可动方向呈直列状设置，由此形成磁铁部分10a、10b。永久磁铁6a、6b的磁极面11c以及第一磁轭8a、8b的磁极面11d并行设置，并且隔着磁铁间隙δg与第二磁轭9a、9b相对。在本实施例中，永久磁铁6a、6b的磁极面11c比第一磁轭8a、8b的磁极面11c更加突出。第二磁轭9a、9b分别由轴16a、16b支承，该轴16a、16b在第一磁轭8a、8b的中心部分由轴承17可移动地支承。当电磁绕组7a、7b通电后，第二磁轭9a、9b被吸引，并可以向箭头所示的退缩方向移动。18表示间隙保持片，其在第二磁轭9a、9b被磁铁部分10a、10b吸引时，保持一定的磁铁间隙。 

图3表示图1的永久磁铁6a、6b，该永久磁铁是剖面沿横向呈凹状的环状永久磁铁，在凹状的突出部分形成有N极、S极，在本实施例中，外周侧为N极，内周侧为S极，但也可以相互对换。 

在图4中，19表示将交流变换为直流的直流变换元件，20表示绕组限流电阻，21表示与所述绕组限流电阻并行连接而形成短路的常闭接点，该常闭接点在电源侧的接点14导通后在一定时限内开放。22表示与所述电磁绕组7a、7b并行连接的放电电阻，在电源被断开时，该放电电阻释放并消耗贮存在电磁绕组7a、7b中的能量，放电电阻被设定为电磁绕组 7a、7b自身的合成电阻的大约10倍左右。所述直流变换元件19的直流输出通过常闭接点15与并行连接的该电磁绕组7a、7b和放电电阻22连接。23表示回流二极管，其在电磁绕组7a、7b的通电被断开时，使来自电磁绕组7a、7b的放电电流缓慢消灭。此时，直流变换元件19也可以兼用。所述常闭接点15在需要使电磁绕组7a、7b的放电电流快速消灭时开放。 

在图5(a)和图5(b)中，如上述所示，由于磁驱动单元5a、5b由大致相同的构件左右对称设置而成，因此只示出了其中一个磁驱动单元5a的符号，而省略了另一个磁驱动单元的符号。图5(a)表示在制动施加状态下，且在电磁绕组7a、7b不通电，所述磁驱动单元5a开放的状态下，磁铁部分10a和第二磁轭9a之间的磁铁间隙δ_go开放时的磁通量φ_gp、φ_y的流向。此外，图5(b)是在制动解除状态下，且在电磁绕组7a通电，所述磁驱动单元5a被吸引的状态下，磁铁部分10a和第二磁轭9a之间的磁铁间隙δ_gc 缩小时的磁通量φ_gp、φ_e的流向。图6(a)和(b)分别表示图5(a)和(b)的磁路。 

在图5(a)以及图6(a)的电磁绕组7a不通电时，由永久磁铁6a的磁动势U_p引起的磁通量φ_p被分流成从间隙部分通过第二磁轭9a回流的磁通量φ_gp以及在第一磁轭8a内回流的所述磁通量φ_y。此时，由于磁铁间隙δ_go 大，所以磁阻R_go＞＞0。此外，在图5(b)以及图6(b)的电磁绕组7a通电时，由所述永久磁铁6a的磁动势U_p引起的磁通量φ_p和由电磁绕组7a的磁动势U_e引起的磁通量φ_e在所述第一磁轭8a、第二磁轭9a以及间隙部分进行回流。 

也就是说，如图6(a)和(b)所示，作为第1以及第二磁轭8a、9a之间的磁吸引力的间隙部分的磁通量φ_g如下所示。 

图5(a)和图6(a)所示的开放状态(电磁绕组7a不通电时) 

图5(b)和图6(b)所示的吸引状态(电磁绕组7a通电时) 

${\mathrm{\φ}}_g={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{gp}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ge}}={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{gp}}+{\mathrm{\φ}}_e-{\mathrm{\φ}}_y=\frac{U_p}{R_{\mathrm{gc}}+R_a}+\frac{U_g}{R_{\mathrm{gc}}+R_a+R_y}-\frac{U_p}{R_y}---\left(2\right)$

在图5(b)和图6(b)所示的吸引状态下且没有永久磁铁6a时(仅在电磁绕组7a通电时) 

${\mathrm{\φ}}_g={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ge}}={\mathrm{\φ}}_e=\frac{U_e}{R_{\mathrm{gc}}+R_a+R_y}---\left(3\right)$

在图5(b)和图6(b)所示的吸引状态下的永久磁铁6a的效果 

公式中的符号的含义分别如下： 

U_p：永久磁铁6a的磁动势 

U_e：电磁绕组7a的磁动势 

R_go：开放时的间隙部分的磁阻 

R_gc:吸引时的间隙部分的磁阻 

R_y：第一磁轭8a侧磁路的磁阻 

R_a：第二磁轭9a的磁阻 

φ_g：间隙部分的磁通量 

φ_gp：由永久磁铁6a的磁动势引起的间隙部分的磁通量 

φ_ge：由电磁绕组7a的磁动势引起的间隙部分的磁通量 

φ_y：由永久磁铁6a的磁动势U_p引起的第一磁轭8a的磁通量 

φ_e：由电磁绕组7a的磁动势U_e引起的产生磁通量 

因此，在吸引状态下的永久磁铁6a的效果如(4)式所示，能够得到该效果的条件为， 

$\frac{1}{R_{\mathrm{gc}}+R_a}>\frac{1}{R_y}---\left(5\right)$

在实际应用中被设定为满足公式(5)的条件。此时，在吸引时，磁铁间隙δ_gc 小并且磁阻R_gc变得非常小，此外，如图2和图5所示，由于将永久磁铁6a的磁极部分设置在比第一磁轭8a的磁极面11d更加突出的位置，所以磁通量通过间隙部分流向第一磁轭8a，因此磁阻R_y变大。也就是说，其为满足上述公式(5)的条件并且能够得到永久磁铁的效果的条件。 

以下根据图4至图7，对本实施例的从制动解除到制动施加为止，也就是从时间点T1到时间点T7为止的动作时的绕组电流以及永久磁铁的磁通量等的时序进行说明。 

在时间点T1处供电的接点14连接，在时间点T5处断开，在时间点T6处绕组电流消灭。从T1到T4这一制动解除动作的期间接点21被连接，如(a)的绕组电压所示，形成电阻20被短路的脉冲状电压。也就是说，在时间点T1处接收到制动解除指令后，通过(e)的接点动作，接点14以及接点21连接，电流开始在电磁绕组7a、7b中流动，如(b)的绕组电流所示，按照电路的时间常数增加并达到一定值。另外，由永久磁铁6a、6b引起的通过间隙部分的磁通量φ_go到时间点T1为止如公式(1)所示，间隙部分的磁阻R_go大，几乎达到零。在时间点T1处绕组电流通电后，通过主要由电磁绕组7a、7b引起的磁通量φ_ge来磁吸引第二磁轭9a、9b，(c)的磁铁间隙变小。与此同时，由永久磁铁6a、6b引起的通过磁铁间隙的磁通量φ_gp也 增大，所流过的磁通量为永久磁铁6a、6b的磁通量φ_gp和电磁绕组7a、7b的磁通量φ_gc的总和。在第二磁轭9a、9b被吸引保持的状态下，由永久磁铁6a、6b引起的通过磁铁间隙的磁通量为一定。 

第一磁轭8a、8b与第二磁轭9a、9b之间的磁铁间隙δ_g如(c)所示，从时间点T1开始缓慢地变窄，但是从中途的T2开始急剧地变窄，在时间点T3处完全被吸引吸附到第二磁轭9a、9b侧，在时间点T4处形成吸引吸附保持状态。 

在从该时间点T1到时间点T4为止的制动解除初期动作中，施加使通电初期的绕组电流增大的脉冲状电压从而使制动解除动作加快。然后，在第二磁轭9a、9b被完全吸引后，由于磁铁间隙变小，磁路的磁阻减小，即使电磁绕组7a、7b中流动的励磁电流较少，也会产生能够克服弹簧力的吸引力，因此，如虚线所是，在时间点T4处使接点21断开，使电压下降，也就是说使绕组电流下降，在T4到T5为止的期间内使其成为稳定的保持电流。在此期间，由于还加入的永久磁铁6a、6b的磁通量φ_gp，所以如实线所示，该部分的磁通量φ_gp能够使(b)绕组电流降低。 

然后，在时间点T5处根据制动施加指令，接点14断开，在(a)的绕组电压断开，电磁绕组7a、7b的电流如(b)所示按照电路的时间常数减少，在时间点T6处为零。第二磁轭9a、9b被弹簧力推回，磁铁间隙也如上述图5(a)所示因磁轭返回而增大。永久磁铁6a、6b的磁通量中，随着电磁绕组7a、7b的磁通量的消灭，磁铁间隙δ_g增大，通过间隙部分的磁通量φ_gp 大致为零。 

此时，图7所示的从T1到T4这一制动解除动作时间非常短，只有1 至2秒左右，相比之下，制动解除保持时间要长很多。因此，图7的(b)绕组电流所示的从虚线到实线的电流降低量的效果大，其结果，电磁绕组7a、7b的温度上升量减少，所以能够得到电磁绕组的小型化、磁铁部分10a的小型化、磁驱动单元5a的小型化，也就是制动装置的小型化的效果。 

以下参照图8至图13对磁驱动单元5a、5b的其它实施方式进行说明。 

图8(a)、(b)与上述图5(a)、(b)相当，在图8中，2组磁驱动单元5a、5b的第一磁轭8a、8b实现了通用化。也就是说，将图5(a)、(b)的第一磁轭8a、8b通用一体化后成为第一磁轭8，永久磁铁6a、6b以及电磁绕组7a、7b与图5(a)、(b)一样，相对于第二磁轭9a、9b的吸引移动方向以串行形式设置，永久磁铁6a、6b的磁极面设置在第二磁轭9a、9b的吸引方向上。 

由此，能够使2个第一磁轭8a、8b实现通用化，所以能够得到减少零部件数量以及实现小型化的效果。作用与上述图4、图5的实施例相同。 

此外，图9(a)、(b)与上述图8(a)、(b)相当，与上述图8(a)、(b)的不同之处在于，将电磁绕组7a、7b通用一体化后形成电磁绕组7，使与一个的第二磁轭9a、9b侧相对向的永久磁铁6a、6b的磁极方向和与另一个的第二磁轭9a、9b侧对向的永久磁铁6a、6b的磁极方向相反设置，与电磁绕组7a、7b的磁通量方向保持协调地使磁通流过第二磁轭9a、9b侧。 

由此，由于能够使2个电磁绕组7a、7b实现通用一体化，所以与上述图8(a)、(b)的实施例相比，能够获得进一步减少零部件的数量以及小型化的效果。作用与上述图4、图5的实施例相同。并且，如图10和图11(与图5(a)和(b)的左半部分相当)所示，也可以设置成使图5(a)、图8(a)以及图 9(a)所示的永久磁铁6a、6b的磁极面位于与第一磁轭8a、8b的磁极面相同的面或者凹入的位置。此外，如图12所示，也可以将图5(a)和(b)所示的永久磁铁6a、6b设置在电磁绕组7a、7b的与第二磁轭9a、9b相反的一侧。 

此外，如图13(a)和(b)所示，也可以设置成将电磁绕组7a、7b收纳在凹状剖面的永久磁铁6a、6b的凹部内，从而使永久磁铁6a、6b和电磁绕组7a、7b一体化，与上述图5、图10、图11一样，使永久磁铁6a、6b的磁极面位于比第一磁轭8a、8b的磁极面更加突出的位置，或者位于与磁极面相同的面或者凹入的位置。由此，能够得到与上述图5、图10以及图11相同的效果。 

以下参照图14至图17对其它的实施方式进行说明。 

图14(a)和(b)与图5(a)、(b)的磁驱动单元5a和5b的左侧的一半相当，图15与图3相当，图14(a)和(b)与图5(a)和(b)的不同之处在于，将图15中的大径和小径的2个筒状永久磁铁6a1、6a2分别并行地设置在电磁绕组7a、7b的外周侧以及内周侧。也就是说，形成上述图3所示的永久磁铁的凹状剖面的底部被省略的形状。因此，永久磁铁产生的磁通在第一磁轭8a、8b的一部分的电磁绕组7a、7b的周边以及第二磁轭9a、9b中循环。由此，与上述图3的永久磁铁6a、6b的剖面形状相比，剖面形状更为简单并且能够获得降低成本的效果。此外，作用与图5(a)和(b)相同。此外，与上述图5、图10以及图11一样，也可以使永久磁铁6a、6b的磁极面位于比第一磁轭8a、8b的磁极面更加突出的位置，或者位于与磁极面相同的面或者凹入的位置。 

此外，如图16(a)和(b)所示，也可以像上述图12那样将图15的永久磁铁6a、6b并行地设置，使其夹住第一磁轭8a、8b底部的电磁绕组7a、7b。 

此外，图17(a)和(b)与图9(a)和(b)相当，在图17(a)和(b)中，图15所示的永久磁铁6a、6b并行地设置在电磁绕组7a、7b的外周侧以及内周侧，与上述图5、图10以及图11一样，也可以使永久磁铁6a、6b位于比第一磁轭8a、8b的磁极面更加突出的位置，或者位于与磁极面相同的面或者凹入的位置。效果以及作用与上述图9(a)和(b)相同。 

以下参照图18至图22对其它的实施方式进行说明。 

图18(a)和(b)与上述图5(a)和(b)的左半部分相当，图19表示图18(a)、(b)的永久磁铁6a，图20至图22与图10至图12相当，表示永久磁铁6a的配置。 

在图18(a)和(b)中，永久磁铁6a和电磁绕组7a虽然也是串行地设置在第二磁轭9a的可动方向上，但其在永久磁铁6a的形状和磁极的设置方法上与图5(a)和(b)的不同。如图19所示，永久磁铁6a为环状圆板的永久磁铁6a，在本实施例中，在外周侧形成了N磁极，在内周侧形成了S磁极，但也可以倒过来设置。也就是说，永久磁铁6a的磁极不与第二磁轭9a对向，而与第二磁轭9a的可动方向形成直角，并且在该方向上产生磁通。由于图18(a)和(b)的磁路与上述图6(a)和(b)相同，在此省略其说明。 

因此，由于永久磁铁6a的形状为环状圆板，所以与上述图3和图15的永久磁铁6a的剖面形状相比剖面形状进一步得到简化并且能够获得降低成本的效果。此外，作用与上述图5(a)和(b)相同。并且，如图18(a)、 图20至图22所示，永久磁铁6a也可以与上述图5、图10至图12所示那样，设置在比第一磁轭8a的磁极面11d更加突出的位置，或者位于与磁极面相同的面、凹入的位置或者电磁绕组7a的与第二磁轭9a相反的一侧。 

以下参照图23至图26对又一个其它的实施方式进行说明。 

图23(a)和(b)与上述图5(a)、(b)的左半部分相当，图24(a)和(b)与图14(a)和(b)相当，图25(a)和(b)与图18(a)和(b)相当，图26表示磁路，其与上述图6相当。 

图23(a)和(b)与上述图5(a)和(b)不同之处在于，永久磁铁6a设置在第二磁轭9a侧，电磁绕组7a设置在第一磁轭8a侧。作为永久磁铁6a，使用了上述图3所示形状的永久磁铁6a，其磁极面与固定侧的第一磁轭8a侧相对向，设置在第二磁轭9a的可动方向上并产生磁通。在本实施例中，永久磁铁6a的磁极面比第二磁轭9a的磁极面11e更加突出。 

图24(a)和(b)与上述图14(a)和(b)的不同之处在于，永久磁铁6a设置在第二磁轭9a侧，电磁绕组7a设置在第一磁轭8a侧。作为永久磁铁6a，使用了上述图15所示形状的永久磁铁6a，磁极面设置在可动侧的第二磁轭9a的可动方向上，磁通在与第一磁轭8a侧相对的方向上产生。在本实施例中，永久磁铁6a的磁极面比第二磁轭9a的磁极面11e更加突出。 

此外，图25(a)和(b)与上述图18(a)和(b)的不同之处在于，永久磁铁6a设置在第二磁轭9a侧，电磁绕组7a设置在第一磁轭8a侧。作为永久磁铁6a，使用了上述图19所示形状的永久磁铁6a，磁极面设置在与可动侧的第二磁轭9a的可动方向垂直的方向上，磁通在垂直于可动方向的方向上产生。在本实施例中，永久磁铁6a的磁极面比第二磁轭9a的磁极面11e 更加突出。 

图26(a)和(b)分别表示图23(a)和(b)的磁路。当图23(a)以及图24(a)的电磁绕组7a不通电时，由永久磁铁6a的磁动势U_p引起的磁通量φ_p被分流为从间隙部分通过第一磁轭8a回流的磁通量φ_gp以及在第二磁轭9a内回流的磁通量φ_a。此外，当图23(b)以及图24(b)的电磁绕组7a、7b通电时，由电磁绕组7a的磁动势Ue引起的磁通量φ_ge和由所述永久磁铁6a引起的磁通量φ_p在所述第一磁轭8a、第二磁轭9a以及间隙部分回流。 

也就是说，如图26(a)和(b)所示，作为第1以及第二磁轭9a、9b之间的磁吸引力的间隙部分的磁通量φ_g如下所示。 

图23(a)和图26(a)所示的开放状态(电磁绕组7a不通电时) 

图23(b)和图24(b)所示的吸引状态(电磁绕组7a通电时) 

${\mathrm{\φ}}_g={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{gp}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ge}}={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{gp}}+{\mathrm{\φ}}_e-{\mathrm{\φ}}_y=\frac{U_p}{R_{\mathrm{gc}}+R_y}+\frac{U_e}{R_{\mathrm{gc}}+R_a+R_y}-\frac{U_p}{R_a}---\left(7\right)$

图23(b)和图26(b)所示的吸引状态下，且没有永久磁铁6a时(只在电磁绕组7a通电时) 

${\mathrm{\φ}}_g={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ge}}={\mathrm{\φ}}_e=\frac{U_e}{R_{\mathrm{gc}}+R_a+R_y}---\left(8\right)$

图23(b)和图26(b)所示的吸引状态下的永久磁铁6a的效果 

公式中的符号的含义分别如下： 

U_p：永久磁铁6a的磁动势 

U_e：电磁绕组7a的磁动势 

R_go：开放时的间隙部分的磁阻 

R_gc：吸引时的间隙部分的磁阻 

R_y：第一磁轭8a侧磁路的磁阻 

R_a：第二磁轭9a的磁阻 

φ_g：间隙部分的磁通量 

φ_gp：永久磁铁6a的磁动势引起的间隙部分的磁通量 

φ_ge：电磁绕组7a的磁动势引起的间隙部分的磁通量 

φ_y：永久磁铁6a的磁动势U_p引起的第一磁轭8a的磁通量 

φ_e：电磁绕组7a的磁动势U_e引起的产生磁通量 

因此，吸引状态下的永久磁铁6a的效果如公式(9)所示，能够得到该效果的条件为， 

$\frac{1}{R_{\mathrm{gc}}+R_y}>\frac{1}{R_a}---\left(10\right)$

该公式是将所述公式(1)至公式(5)的磁阻R_y和R_a调换后得到的公式。本实施例在实际应用时设定为满足公式(10)的条件。此时，在吸引时，磁铁间隙δ_gc小且磁阻R_gc非常小，此外，如图23至图26所示，由于将永久磁铁6a、6b的磁极部分设置在比第二磁轭9a、9b的磁极面更加突出的位置，所以磁通通过空气部分流向第一磁轭8a、8b，因此磁阻R_a变大。也就是说，成为满足上述公式(10)的条件且能够得到永久磁铁6a、6b的效果的条件。 

并且，图23和图24的永久磁铁6a、6b配置与上述图10、图11相同，可以设置在与第二磁轭9a、9b的磁极面相同的面或凹入的位置。由此， 能够得到与上述图10和图11同样的效果。 

此外，也可以使上述图2至图22所示的设置有永久磁铁6a、6b和电磁绕组7a、7b的第一磁轭8a、8b中的任意一个以及上述图23至图26所示的设置有永久磁铁6a、6b的第二磁轭9a、9b中的任意一个相对向设置而构成磁驱动单元。也就是说，磁驱动单元由第一磁轭8a、8b和第二磁轭9a、9b和电磁绕组7a、7b以及永久磁铁6a、6b构成，在该第一磁轭8a、8b和第二磁轭9a、9b的结构中设置至少一个电磁绕组7a、7b和至少一个永久磁铁6a、6b。 

以下参照图27至图30对上述图4的绕组电流励磁电路12的其它实施例进行说明。图27、图28以及图30与图4相当，图29以及图31与图7相当。 

在图27中，与图4相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。12表示绕组电流励磁电路12，19表示将交流变换为直流的直流变换元件，24表示由晶体管等的半导体元件构成的绕组电流供给单元，25表示用来指令电流流过所述电磁绕组7a、7b的绕组电流指定单元；26表示用来检测所述电磁绕组7a、7b的电流的电流检测单元，27表示绕组电流控制单元，其输入所述绕组电流指令单元25的指令值和所述电流检测单元26的检测值，向绕组电流供给单元24输出驱动信号，并且控制所述电磁绕组7a、7b的电流，使得所述绕组电流指令单元25的指令值和所述电流检测单元26的检测值相一致。所述绕组电流励磁电路12由所述直流变换元件19、所述绕组电流供给单元24、所述绕组电流指令单元25、所述电流检测单元26、绕组电流控制单元27构成。也就是说，在本实施例中，通过 检测绕组电流来控制直流电压。 

在图28中，与图4相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。 

24表示由半导体开关元件、双向可控硅开关等的交流电压控制元件构成的绕组电流供给单元，交流电从交流电源13通过电磁接触器的接点14输入。并且，将绕组电流指令单元25的指令值和绕组电流的电流检测单元26的检测值输入到绕组电流控制单元27中，为了使所述绕组电流指令单元25的指令值和所述电流检测单元26的检测值相一致，向绕组电流供给单元24输出驱动信号，控制交流电压，此后通过直流变换元件19变换为直流电力，通过常闭接点15使所述电磁绕组7a、7b通电，以控制绕组电流。也就是说，在本实施例中，通过检测绕组电流来控制交流电压。 

图29表示图27以及图28的动作时序。与图7相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。 

在时间点T1处，供电的接点17连接，在时间点T5处，接点17断开，在时间点T7处，绕组电流完全消灭。在T1到T5这一制动解除动作期间，通过2个阶段的绕组电流指令，绕组电流呈2个阶段状变化。其中，T1到T4为解除动作促进期间，T4到T5为解除动作保持期间。此外，在T5这一制动施加动作期间，绕组电流指令断开，接点14断开，绕组电流消灭。 

在图30中，与图4相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。12表示绕组电流励磁电路12，28表示使直流电流恒定地流过的恒流二极管。通过该恒流二极管28，无论电源电压如何变动，均能够使通电电流保持一定电流。由于动作时序和上述图7相同，因此省略其说明。 

以下参照图31至图33说明对制动鼓1的外周面进行制动的制动装置。上述图1表示对制动鼓1的内周面进行制动的制动装置。与图1相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。 

在图31中，1表示作为被制动体的制动鼓1，一对制动片2抵接该制动鼓1的外周制动面1b。3表示一对制动腕3，在制动腕的中间部分3c具备所述制动片2，并且制动腕的一个端部3a以可旋转的方式被支承。4表示一对制动弹簧，该制动弹簧设置在制动腕3的另一个端部3b，使得所述制动片2从外侧将按压力施加在制动面1b上。 

5a、5b表示磁驱动单元，该磁驱动单元设置在所述制动腕3的另一个端部3b的附近，用来解除所述制动弹簧4的按压力。如图32所示，该磁驱动单元例如采用与上述图2相同的结构，由图2的磁驱动单元左右相反地设置而成，并且轴被设置成通过可动侧的第二磁轭9a、9b的动作而穿过第一磁轭8a、8b向外推出。 

此外，如果如上述图8所示将第一磁轭8a、8b通用化时，如图33所示，轴16a通过其中一个第二磁轭9a的动作穿过第一磁轭8的中心朝第一磁轭8的外侧推出，并且轴16b依靠另一个第二磁轭9b的动作通过连接构件29a、29b朝第一磁轭8的外侧推出，使得分别朝着第二磁轭9a、9b的位置的相反侧推出。 

此时，连接构件29a在由第一磁轭8支承的支承构件30的轴承31上滑动。 

如上所述，对制动鼓1的外周进行制动时，也能够应用在所述实施方式中所说明的对内周进行制动的磁驱动单元。 

以下参照图34说明对作为被制动体的制动圆板的侧面进行夹持的盘式制动装置。 

该制动装置通过对被旋转支承的作为被制动体的制动圆板32的侧面进行夹持来进行制动。也就是说，与以上所说明的磁驱动单元具有相同的结构，由磁铁部分33和第二磁轭34构成磁驱动单元35，该磁铁部分33由永久磁铁36、电磁绕组37以及第一磁轭38构成。所述磁铁部分33由圆盘39支承并由轴40滑动支承，圆盘39的前端部分设置有制动片41a。另一方面，第二磁轭34与轴42连接并且在前端部分设置有制动片41b。该轴42通过轴承43被滑动支承在圆盘39上。所述第一磁轭38和第二磁轭34之间设置有制动弹簧44，在弹簧力的作用下张开。该弹簧力通过所述轴42以及圆盘39使制动片41a、41b夹持制动圆板32。在该盘式制动装置中，也使用上述的磁驱动单元。 

以下参照图35对上述制动装置在电梯中使用的实施方式进行说明。图35中列举的对制动鼓1进行按压的制动装置与在图1中所说明的对制动鼓1的内周面进行制动的制动装置相同，并且与图34中所说明的盘式制动装置也相同。与图1相同的部分采用相同的符号表示且省略其说明。 

在图35中，44表示卷扬机的绳轮，卷绕在该绳轮44上的主绳索45的一端悬吊电梯轿厢46，另一端悬吊平衡重47，形成吊桶式电梯。绳轮44由卷扬机用电动机48驱动，从而使电梯轿厢46以及平衡重47进行升降运行。1表示作为被制动体的制动鼓1或者制动圆板，其设置在结合卷扬机用电动机48和绳轮44的轴49上。为了对该制动鼓1或者制动圆板进行制动，设置了以上所说明的制动装置。所述卷扬机由绳轮44、卷扬机 用电动机48以及制动装置构成。并且，在电梯进行升降运行时，使卷扬机用电动机48通电，同时使磁驱动单元5a、5b的电磁绕组7a、7b通电，从而解除制动，停止时，在断开卷扬机用电动机48的电源的同时，断开电磁绕组7a、7b的电源，从而施加制动。 

Claims (8)

1.一种制动装置，其由制动弹簧和磁驱动单元构成，所述制动弹簧将制动片按压在被制动体上以施加制动，所述磁驱动单元在动作时克服该制动弹簧的推压力使制动解除，所述制动装置的特征在于，

所述磁驱动单元由第一磁轭、第二磁轭、电磁绕组以及永久磁铁构成，在该第一磁轭和第二磁轭的结构中至少设置一个电磁绕组和永久磁铁，永久磁铁的磁极面比所述第一磁轭或所述第二磁轭的磁极面突出，同时将所述第一磁轭和第二磁轭的其中一个设置为固定体，将另一个设置为可动体，并且，将所述电磁绕组以及所述永久磁铁的吸引力的吸引方向设定成与所述可动体被吸引的方向为同一个方向，另一方面，具备绕组电流励磁电路，其通过使所述电磁绕组通电和断开来进行制动解除动作以及制动施加动作，

当所述电磁绕组通电时，所述第一磁轭和所述第二磁轭相互吸引，当所述电磁绕组断开时，所述第一磁轭和所述第二磁轭相互分离。

2.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁的磁极面设置在该磁驱动单元的动作方向上。

3.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁的磁极面设置在该磁驱动单元的动作方向以及直角方向上。

4.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁和电磁绕组串行设置在该磁驱动单元的动作方向上。

5.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

在所述磁驱动单元中，所述永久磁铁和电磁绕组并行设置在该磁驱动单元的动作方向上。

6.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述绕组电流励磁电路被设置成由将交流变换为直流的直流变换元件、控制该直流变换元件的输出的直流电流的限流电阻构成，用于对电源的连接和切断进行控制。

7.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

所述绕组电流励磁电路由以下部分构成：绕组电流供给单元，其控制直流或者交流的电压；绕组电流指令单元，其用于指令电流流过所述电磁绕组；电流检测单元，其用来检测所述电磁绕组的电流；绕组电流控制单元，其输入所述绕组电流指令单元的指令值和所述电流检测单元的检测值，并且控制所述绕组电流供给单元以控制电磁绕组的电流；以及直流变换元件，其将交流变换为直流，其中，所述绕组电流励磁电路通过阶梯状的电流指令来控制绕组电流。

8.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，

所述绕组电流励磁电路由以下部分构成：直流变换元件，其将交流变换为直流；恒流二极管，其使该直流变换元件输出的直流电流成为恒定电流；以及限流电阻，其控制该恒流二极管输出的直流电流，其中，所述绕组电流励磁电路用于对电源的连接和切断进行控制。

Images