CN101970897A - 用于控制运动的电磁制动系统和电磁制动器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于控制第一机器本体(32)和第二机器本体(34)之间的运动的电磁制动系统和制动器。该电磁制动系统和制动器包括内部芯构件(36)，该内部芯构件与该第一本体(32)相连。该电磁制动器包括外围外部构件(38)，该外围外部构件封闭该内部芯构件并与该第二本体相连。该电磁制动器包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件(40)，该弹性弹簧制动器锁定构件(40)位于内部芯构件(36)和外围外部构件(38)之间并与内部芯构件(36)接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动，并且由电磁解锁构件施加的电磁场使弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动。

Description

用于控制运动的电磁制动系统和电磁制动器
相关申请的交叉参考
本申请要求于2008年3月14日提交的美国临时申请第61/036,642的权益，并结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及制动器领域。本发明涉及用于控制运动的电磁制动器领域。更具体地，本发明涉及用于控制转动的电磁制动器领域。
发明内容
在一个实施例中，本发明包括一种用于控制第一本体和第二本体之间的转动的制动系统。该制动系统包括内部芯构件，该内部芯构件与所述第一本体相连。该制动系统包括外围外部电磁解锁构件，该外围外部电磁解锁构件封闭该内部芯构件并与第二本体相连。该制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部电磁解锁构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部电磁解锁构件和内部芯构件之间的转动，并且由外围外部电磁解锁构件施加的吸引电磁场使弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部电磁解锁构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括一种用于控制第一本体和第二本体之间的转动的电磁制动器。该电磁制动器包括内部弯曲环形芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面。该电磁制动器包括外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件并包括电磁场源。该电磁制动器包括弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件具有制动转矩刚度，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合并且抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括一种制造用于控制第一本体和第二本体之间的转动的电磁制动器的方法。该方法包括提供内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面。该方法包括提供外部构件，该外部构件包括电磁场源。该方法包括提供弹性制动器锁定带构件。所述方法包括将弹性制动器锁定带构件和外部构件设置在内部芯构件周围，其中弹性制动器锁定带构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合并且弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括一种用于控制第一本体和第二本体之间的运动的方法。该方法包括提供第一本体连接内部芯构件。该方法包括提供第二本体连接外部构件，该第二本体连接外部构件包括电磁场源。该方法包括提供具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定弹簧带构件。该方法包括将弹性制动器锁定带构件设置在第一本体连接内部芯构件和第二本体连接外部构件之间，其中弹性制动器锁定构件与第一本体连接构件接合，并且弹性制动器锁定构件利用无动力转动抑制制动力来抑制第二本体连接构件与第一本体连接构件之间的转动，该无动力转动抑制制动力取决于弹簧制动器转矩刚度。本方法包括将用于使弹性制动器锁定构件与第一本体连接构件脱开并允许在第二本体连接构件与第一本体连接构件之间的转动的吸引磁场施加到第二本体连接构件电磁场源。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一本体与第二本体之间转动的制动系统。该制动系统包括内部芯构件，该内部芯构件与第一本体连接。制动系统包括外围外部构件，该外围外部构件密封内部芯构件，该外围外部构件与第二本体连接。该制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动。该制动系统包括由电磁解锁构件施加的电磁场，使得弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动，该电磁解锁构件控制第一本体与第二本体之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一车体与第二车体之间转动的车辆制动系统。车辆制动系统包括内部芯构件，该部芯构件与第一车体连接。车辆制动系统包括外围外部构件，该外围外部构件密封内部芯构件，该外围外部构件与第二车体连接。该车辆制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动。该车辆制动系统包括由电磁解锁构件施加的电磁场，使得弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动以及第一车体与第二车体之间的相对运动。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一机械装置本体与第二机械装置本体之间的转动的机械装置制动系统。该机械装置制动系统包括内部芯构件，该部芯构件与第一机械装置本体连接。该机械装置制动系统包括外围外部构件，该外围外部构件密封内部芯构件，该外围外部构件与第二机械装置本体连接。该机械装置制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动。该机械装置制动系统包括由电磁解锁构件施加的电磁场，使得弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动以及第一机械装置本体与第二机械装置本体之间的相对运动。
在一个实施例中，本发明包括一种机器。该机器包括第一机器本体和第二机器本体；内部芯构件，该内部芯构件与第一机器本体连接；以及外围外部构件，该外围外部构件密封该内部芯构件并与第二机器本体连接。该机器包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动，由电磁解锁构件施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，以及提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动以及第一机器本体与第二机器本体之间的相对运动。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器，该制动器具有静转矩额定值(T)和重量(W)。电磁制动器包括内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面。该电磁制动器包括外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件。该电磁制动器包括围绕的弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，以使该弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中用于施加解锁的力的电磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，以向具有大于50Nm/kg的转矩/重量比(T/W)的制动器提供范围从0.1到1000Nm的静转矩额定值T。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器，该制动器具有静转矩额定值(T)和体积(V)。该电磁制动器包括内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面；外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件；围绕的弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间。该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，从而使该弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中用于施加解锁的力的磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面连接，其中静转矩额定值T的范围从0.1到1000Nm以及制动器体积V小到使制动器具有大于20Nm/cc的转矩/体积比(T/V)。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器，该制动器具有静转矩额定值(T)和转动惯量(J)。电磁制动器包括内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面；外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件；围绕的弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，从而使该弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中用于施加解锁的力的磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，并且静转矩额定值T的范围从0.1到1000Nm以及该制动器具有大于1.5×106S-2的转矩/转动惯量比(T/J)。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器，该制动器具有静转矩额定值和直径OD；内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面；外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件；围绕的弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合，从而使该弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中用于施加解锁的力的磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动，制动器直径OD不大于大约11厘米(大约4英寸)，其中该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合以提供至少2Nm的静转矩额定值。
在一个实施例中，本发明包括机器，该机器包括转动电动机，第一机器电动机本体和第二机器电动机本体；内部芯构件，该内部芯构件与第一机器电动机本体连接；以及外围外部构件，该外围外部构件密封该内部芯构件并与第二机器电动机本体连接；具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构件和内部芯构件之间的转动，由电磁解锁构件施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，以及提供外围外部构件与内部芯构件之间的转动以及第一机器电动机本体与第二机器电动机本体之间的转动电动机的相对运动，该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部构建与内部芯构件之间的转动并提供大于1000lb-ft的静转矩额定值来抑制第一机器电动机本体与第二机器电动机本体之间的相对运动。优选地，本发明为装配有制动器的电动机提供大于1000lb-ft，优选为大于1100lb-ft，更优选为大于1200lb-ft，进一步优选为大于1500lb-ft的转矩极限。
应当理解，上述概要描述以及以下详细描述均为本发明的实例，将为理解如所要求的本发明的特性和特征提供概述或架构。所附视图被包括以提供对本发明的进一步理解，并被结合且构成说明书的一部分。附图示出了本发明的各个实施例，并与说明书一起用于解释本发明的主旨或操作。
附图说明
图1A-图1B示出了未施加电流的情况下锁定的电磁制动器。
图2A-图2B示出了在施加电流的情况下解锁并释放的图1A-图1B的电磁制动器。
图3A-图3B示出了在未施加电流的情况下锁定的电磁制动器。
图3C示出了具有抗转动锚固构件的弹性弹簧制动器锁定构件。
图4示出了在未施加电流的情况下锁定的电磁制动器。
图5示出了在未施加电流的情况下锁定的电磁制动器。
图6A-图6D示出了制动器的接合和脱开，其中电磁场磁通线示作带箭头的虚磁通线以及在6B和6D中的大箭头示出弹性弹簧制动器锁定构件的运动方向。
图7A-图7B示出了锁定的电磁制动器，其中，电磁制动器电磁解锁构件包括永磁体、电磁线圈、第二间隙g’的非磁性间隔物构件。
图8A-图8D示出了制动器的接合和脱开，其中电磁场磁通线示作带箭头的虚磁通线以及在8B和8D中的大箭头示出弹性弹簧制动器锁定构件的运动方向。
图9A示出了具有轴向布置的永磁体的电磁制动器，其中在未施加电流的情况下弹性弹簧制动器锁定带锁定。
图9B-图9C示出了具有放射状布置的环形永磁体的电磁制动器，其中在未施加电流的情况下弹性弹簧制动器锁定带锁定。
图10示出了电磁制动器。
图11示出了电磁制动器的实施例的截面图。
图12示出了电磁制动器的实施例的截面图。
图13示出了电磁制动系统的车辆实施例。
图14示出了电磁制动系统的车辆实施例。
图15A-图15B示出了电磁制动系统的车辆实施例。
图16A-图16E示出了制动器的接合和脱开，其中电磁场磁通线示作带箭头的磁通线。
图16F示出了在弹性弹簧制动器锁定带解锁的情况下利用在内部芯构件中的外侧线圈和内侧永磁体的启动/停止电磁制动器的实施例。
图16G-图16H示出了在永磁体50设置在具有第二间隙g’的非磁性间隔物中的情况下的内部芯电磁解锁构件元件。
图16I示出了在弹性弹簧制动器锁定带解锁的情况下利用在内部芯构件中的外侧永磁体和内侧线圈的启动/停止电磁制动器的实施例。
图17示出了电动机机器电磁制动系统。
图18示出了包括具有电动机和在机械装置关节处的故障保险电磁制动器的机械臂的机器人多关节机械装置。
图19是T/W(Nm/Kg)相对于静转矩额定值(Nm)的图示。
图20是T/V(Nm/cc)相对于静转矩额定值(Nm)的图示。
图21是T/J(106s-2)相对于静转矩额定值(Nm)的图示。
具体实施方式
本发明的附加特征和优点将在随后的详细描述中阐述，部分地，本领域技术人员应当从描述中理解，或通过实现文中描述的本发明来认识，本发明包括随后的详细描述，权利要求以及所附视图。
现在，将详细描述本发明的当前优选的实施例，其实例在所附附图中示出。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一本体与第二本体之间的转动的制动系统。该制动系统包括内部芯构件，该内部芯构件与所述第一本体相连。该制动系统包括外围外部电磁解锁构件，该外围外部电磁解锁构件封闭该内部芯构件并与第二本体相连。该制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件和外围外部电磁解锁构件之间并与内部芯构件接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件抑制外围外部电磁解锁构件和内部芯构件之间的转动，并且由外围外部电磁解锁构件施加的吸引电磁场使弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件脱开，并提供外围外部电磁解锁构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一本体32与第二本体34之间的转动的制动系统30。该制动系统30包括内部芯构件36，该内部芯构件36与所述第一本体32相连。该制动系统30包括外围外部电磁解锁构件38，该外围外部电磁解锁构件38封闭该内部芯构件36并与第二本体34相连。该外围外部电磁解锁构件38优选地包括壳体且优选地包括线绕电磁线圈和磁极。该制动系统30包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40位于内部芯构件36和外围外部电磁解锁构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部电磁解锁构件38和内部芯构件36之间的转动，并且由外围外部电磁解锁构件38施加的吸引电磁场使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供外围外部电磁解锁构件38与内部芯构件36之间的转动。图1示出了制动系统30，其中未将电流施加到外围外部电磁解锁构件38的线圈和磁轭状物，从而没有通过外围外部电磁解锁构件38施加吸引电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开。图2示出了制动系统30，其中电流施加到外围外部电磁解锁构件38线圈和磁轭状物，通过外围外部电磁解锁构件38施加吸引电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开。
优选地，制动系统30提供无动力转动抑制制动力，其中，该无动力转动抑制制动力取决于弹簧转矩刚度。优选地，外围外部电磁解锁构件38包括电磁线圈42以及制动系统包括电流源44，该电流源44向电磁线圈42提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成吸引电磁场，以及其中转动抑制制动力不取决于电流电平。优选地，外围外部电磁解锁构件包括线绕线圈、磁极、和磁极轭状物构件。
优选地，制动系统电流源44还向电磁线圈42提供反向电流脉冲，该反向电流具有相反的电流方向，其中电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36再次接合，从而在利用施加的电流释放制动器之后提供锁定的制动器。
优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含金属带。如图3所示，弹性弹簧制动器锁定构件40优选地包含金属环带，其优选地具有已接合ID和接合内圆周、带高度h和带厚度t，其中优选地h＞t。
优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40具有磁记忆。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含金属，优选地为具有磁滞的金属。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含钢。
在优选实施例中，制动系统外围外部电磁解锁构件38包括具有北极和南极的电磁线圈轭状物构件46，该电磁线圈轭状物构件46包含具有磁滞的金属。优选地，电磁线圈轭状物构件46包含钢。优选地，电磁线圈轭状物构件46具有足够的残余磁通密度/剩磁以及足够的矫顽磁性，轭状物46以及优选地带制动锁定构件40被磁化，该带制动锁定构件40保持脱开。然后，由电流源44提供反转的反向电流脉冲，通过EM线圈42的反转的反向电流脉冲排斥被磁化的带40离开轭状物46。优选地，反转的反向电流脉冲为具有与使带制动锁定构件40与使芯36脱开并释放制动器30的原始电流相反电流方向的短持续时间的反向电流脉冲，反转电流脉冲电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一本体和第二本体之间的转动的电磁制动器。该电磁制动器包括内部弯曲环形芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面。该电磁制动器包括外部构件，该外部构件围绕该内部芯构件并包括电磁场源。该电磁制动器包括具有制动转矩刚度的弹性制动器锁定构件，该弹性制动器锁定构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，该弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合并且抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一本体32和第二本体34之间的转动的电磁制动器30。电磁制动器30包括内部弯曲环形芯构件36，该内部芯构件36具有外弯曲表面37。该外弯曲表面37设置有用于与弹性弹簧制动器锁定构件40的接合内圆周的内弯曲表面接合的摩擦界面。在优选的实施例中，外弯曲表面包括用于与弹性弹簧制动器锁定构件40界面连接和接合的摩擦材料。
电磁制动器30包括容纳内部弯曲环状芯构件36的外部构件38。该外部构件38围绕内部芯构件36并且外部构件包括电磁场源。
电磁制动器30包括弹性制动器锁定构件40，该弹性制动器锁定构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间。弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合并且抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动。优选地，弹性制动器锁定构件40具有制动转矩刚度，并且制动器30提供无动力转动抑制制动力，其中，该无动力转动抑制制动力取决于弹簧转矩刚度。优选地，外部构件电磁场源包括电磁线圈42，并且制动器包括电流源44，电流源44向电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成吸引电磁场，其中转动抑制制动力不取决于电流电平。
优选地，制动器电流源44将反向电流提供给电磁线圈42，反向电流具有相反的电流方向，电磁线圈42生成排斥电磁场，以使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含金属带。如图3所示，弹性弹簧制动器锁定构件40优选地包含金属环带，其优选地具有已接合ID和接合内圆周、带高度h和带厚度t，其中优选地h＞t。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40具有磁记忆。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含金属，优选地为具有磁滞的金属。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包含钢。
优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包括用于在弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合时抵制(react)与弹性制动器锁定构件和外部构件38之间的转矩的装置。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包括至少一个第一抗转动锚固构件48，优选地为向外延伸至外部构件38中的制动器锁定凹槽并与该凹槽接合的第一和第二突出接合端，抗转动锚固构件48具有比在弹性制动器锁定构件40与外部构件38之间的空气对接点间隙或者在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件36之间的空气对接点间隙更大的向外延伸长度。
优选地，在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37相接合并抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动时，制动器30具有起步转矩，在超过起步转矩时，在内部芯第一本体32与外部构件第二本体34之间允许相对转动。如图1所示，在超过制动器30的起步转矩的情况下，如果第一本体32保持静止，则第二本体34被施加力围绕其转动，在超过起步转矩的情况下，外部构件38与弹性制动器锁定构件40的锚固构件48接合，其接合内圆周相对于其与外弯曲表面37的接合表面移动。在实施例中，本发明包括用于提供起步转矩并与允许滑动以避免制动系统过载损坏的装置。在优选实施例中，该装置包括次级接合摩擦表面，优选地为非磁性接合或激活的表面，优选地为连续弹性弹簧接合表面。图4示出了具有结合到芯环的初级橡胶摩擦层。芯环可以相对于主芯转动。次级摩擦层被设置在芯环与主芯之间，且为与盘状弹簧接合的弹簧。在普通操作条件下，次级层中的足够摩擦力使芯环与主芯一起移动，并且他们彼此之间不产生滑动。当主摩擦表面被锁定且力矩太大超过了起步转矩时，在次级摩擦表面处产生滑动。
优选地，外部构件电磁场源包括电磁线圈42，以及制动器包括电流源44，该电流源向电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成吸引电磁场，以及其中转动抑制制动力不取决于电流电平。优选地，制动器电流源44向电磁线圈42提供反向电流，该反向电流具有相反的电流方向，其中电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36再次接合。优选地，外部构件电磁场源包括具有北极和南极的电磁线圈轭状物构件，该电磁线圈轭状物构件优选地包含具有磁滞的金属，优选地为钢，其中轭状物具有足够的残余磁通密度/剩磁以及足够的矫顽磁性，轭状物以及优选地弹性制动器锁定构件40被磁化，该弹性弹簧制动器锁定构件40保持脱开，然后通过EM线圈的反转的反向电流脉冲排斥被磁化的弹性制动器锁定构件离开轭状物，如图5-6所示。优选地，短持续时间的反向电流脉冲具有与使弹性制动器锁定构件40脱开的原始电流相反的电流方向，反转电流脉冲电磁线圈生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
在优选的实施例中，制动器30包括至少一个电磁线圈42和至少一个第一永磁体50，其中弹性制动器锁定构件弹簧制动器转矩刚度提供转动抑制制动力，转动抑制制动力取决于制动器转矩刚度，而不取决于电磁线圈或永磁体的电磁力。在优选的实施例中，外围外部构件38设置有包括具有如图7-9所示的线圈42和至少一个第一磁体50的轭状物的电磁场，电磁带制动器轭状物具有与线圈42排成一行的线绕线圈、磁极、和磁体50。优选地，弹性制动器锁定构件弹簧制动器转矩刚度提供转动抑制制动力，制动器包括连接到第一电磁线圈42用于启动或关闭制动器的受控电流源，优选地为提供制动器的脉冲启动/关闭的电流脉冲源。优选地，电流脉冲供给源44将脉冲化的电流信号+I和-I提供给电磁线圈42，以优选地利用相反极性的电流脉冲使制动器脉冲启动或关闭。
在一个实施例中，本发明包括一种制造用于控制第一本体和第二本体之间的转动的电磁制动器的方法。该方法包括提供内部弯曲芯构件，该内部芯构件具有外弯曲表面。该方法包括提供外部构件，该外部构件包括电磁场源。该方法包括提供弹性制动器锁定带构件。该方法包括将弹性制动器锁定带构件和外部构件设置在内部芯构件周围，其中弹性制动器锁定带构件位于内部芯构件外弯曲表面和外部构件之间，弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面接合并且弹性制动器锁定构件抑制外部构件与内部弯曲芯构件之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件与内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许外部构件与内部芯构件之间的转动。
在一个实施例中，本发明包括一种用于控制第一本体32和第二本体34之间的转动的电磁制动器30的制造方法。该方法包括提供内部弯曲环形芯构件36，该内部芯构件具有外弯曲表面37。该方法包括提供外部构件38，该外部构件包括电磁场源。该方法包括提供弹性制动器锁定带构件40。该方法包括将弹性制动器锁定带构件40和外部构件38设置在内部芯构件36周围，其中弹性制动器锁定带构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间，弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合并且弹性制动器锁定构件40抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中由外部构件电磁场源施加的吸引磁场使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37脱开，并允许外部构件38与内部芯构件36之间的转动。
优选地，提供弹性制动器锁定带构件40包括提供具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定带构件40，以及制动器30提供无动力转动抑制制动力，无动力抑制制动力转动取决于制动器转矩刚度。
优选地，提供外部构件电磁场源包括提供电磁线圈42和电流源44，电流源44向电磁线圈42提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成吸引电磁场，以及转动抑制制动力不取决于电流电平。优选地，外部构件电磁场源包括线绕线圈和磁极。优选地，外部构件电磁场源包括磁极轭状物构件46。
优选地，制动器电流源向电磁线圈42提供反向电流，该反向电流具有相反的电流方向，其中电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
优选地，提供弹性弹簧制动器锁定构件40包括提供包含金属带的弹性弹簧制动器锁定构件40，金属带优选地为环形金属带，其优选地具有已接合ID和接合内圆周、带高度h和带厚度t，其中优选地h＞t。
优选地，提供弹性弹簧制动器锁定构件40包括提供具有磁记忆的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40优选地为包含金属带，优选地为具有磁滞的金属的制动器锁定构件，该金属优选地为钢。
优选地，提供外部构件电磁场源包括提供具有北极和南极的电磁线圈轭状物构件46，该电磁线圈轭状物构件46包含具有磁滞的金属，优选地为钢。优选地，轭状物46具有足够的残余磁通密度/剩磁以及足够的矫顽磁性，轭状物46以及优选地带制动锁定构件40被磁化，该带制动锁定构件40保持脱开，如图5-6所示。然后，通过EM线圈42提供反转的反向电流脉冲，以排斥被磁化的带40离开轭状物46；优选地，具有与脱开制动器30的原始电流的相反电流方向的短持续时间的反转的反向电流脉冲。反转电流脉冲电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
在优选的实施例中，外部构件电磁场源包括至少一个第一电磁线圈40和至少一个第一永磁体50，其中转动抑制制动力不取决于第一电磁线圈40和/或第一永磁体50，转动抑制制动力取决于制动器转矩刚度，而不是来自于电磁线圈40或永磁体50的电磁力。在优选实施例中，外围外部构件38设置有如图7-9所示的包括具有线圈42和至少一个第一磁体50的轭状物的电磁场源，并且电磁带制动器轭状物包括排成一行的线绕线圈、磁极和磁体。优选地，弹性制动器锁定构件弹簧制动器转矩刚度转动提供抑制制动力，制动器包括连接到第一电磁线圈用于启动或关闭制动器的受控电流源，优选地为提供制动器的脉冲启动/关闭的电流脉冲源。优选地，该方法包括为电磁线圈42提供脉冲化的电流信号，以优选地利用相反极性的电流脉冲使制动器脉冲启动或关闭。
优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包括至少一个第一抗转动锚固构件48，用于在弹性弹簧制动器锁定构件40与外部构件38接合时抵制在弹性制动器锁定构件与外部构件38之间的转矩。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包括至少一个第一抗转动锚固构件48，优选地为向外延伸至外部构件38中的制动器锁定凹槽并与该凹槽接合的第一和第二突出接合端，抗转动锚固构件48具有比在弹性制动器锁定构件40与外部构件38之间的空气对接点间隙或者在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件36之间的空气对接点间隙更大的向外延伸长度。
优选地，制动器30在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37相接合并抑制外部构件38与内部芯构件36之间的转动时具有起步转矩，在超过起步转矩时，允许在内部芯第一本体32与外部构件第二本体34之间的相对转动。如图1所示，在超过制动器30的起步转矩时，如果第一本体32保持静止，则第二本体34被施加力围绕其转动，在超过起步转矩时，外部构件38与弹性制动器锁定构件40的锚固构件48接合，其接合内圆周相对于其与外弯曲表面37的接合表面移动。在实施例中，本发明包括用于提供起步转矩并与允许滑动以避免制动系统过载损坏的装置。在优选实施例中，该装置包括次级接合摩擦表面，优选地为非磁性接合或激活的表面，优选地为连续弹性弹簧接合表面。图4示出了具有结合到芯环的初级橡胶摩擦层的实施例。芯环可以相对于主芯转动。次级摩擦层被设置在芯环与主芯之间，且为与盘状弹簧接合的弹簧。在普通操作条件下，次级层中的足够摩擦力使芯环与主芯一起移动，并且他们彼此之间不产生滑动。当主摩擦表面被锁定且转矩太大超过了起步转矩时，在次级摩擦表面处产生滑动。
在一个实施例中，本发明包括一种用于控制第一本体和第二本体之间的运动的方法。该方法包括提供第一本体连接内部芯构件。该方法包括提供第二本体连接外部构件，该第二本体连接外部构件包括电磁场源。该方法包括提供具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定弹簧带构件。该方法包括将弹性制动器锁定带构件设置在第一本体连接内部芯构件和第二本体连接外部构件之间，其中弹性制动器锁定构件与第一本体连接构件接合，并且弹性制动器锁定构件利用无动力转动抑制制动力来抑制第二本体连接构件与第一本体连接构件之间的转动，该无动力转动抑制制动力取决于弹簧转矩刚度。本方法包括通过第二本体连接构件电磁场源施加吸引磁场，以使弹性制动器锁定构件与第一本体连接构件脱开，并允许在第二本体连接构件与第一本体连接构件之间的转动。
本发明包括控制第一本体32与第二本体34之间的转动运动。该方法包括提供第一本体连接内部弯曲环状芯构件36，该第一本体连接内部芯构件36优选地具有外弯曲表面37。该方法包括提供第二本体连接外部构件38，该第二本体连接外部构件38包括电磁场源。该方法包括提供具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定弹簧带构件40。该方法包括将弹性制动器锁定带构件40设置到第一本体内部弯曲环状芯构件36与第二本体连接外部构件38之间。弹性制动器锁定构件40与第一本体内部弯曲环状芯构件36接合并利用无动力转动抑制制动力来抑制第二本体连接外部构件38与第一本体内部弯曲环状芯构件36之间的转动，该无动力转动抑制制动力取决于弹簧制动器转矩刚度。
该方法包括通过第二本体连接外部构件电磁场源施加吸引磁场，以使弹性制动器锁定构件与第一本体连接芯构件的脱开，并允许在第二本体连接外部构件与第一本体连接内部弯曲环形芯构件之间的转动。
优选地，提供第二本体连接外部构件电磁场源包括提供电磁线圈42和电流源44，该电流源向电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流I，以施加吸引电磁场，以及其中转动抑制制动力不取决于电流电平。优选地，制动器电流源44向电磁线圈提供反向电流，该反向电流具有相反的电流方向，其中电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与第一本体连接内部芯构件36再次接合。
优选地，提供弹性弹簧制动器锁定构件40包括提供包含优选地为环状金属带的金属带的弹性弹簧制动器锁定构件40，该环状金属带优选地具有已接合ID和接合内圆周、带高度h和带厚度t，其中优选地h＞t。优选地，提供弹性弹簧制动器锁定构件40包括提供具有磁记忆的弹性弹簧制动器锁定构件40，优选地制动器锁定构件包括金属带，优选地包含具有磁滞的金属，优选地包含钢。
优选地，第二本体连接外部构件电磁场源包括具有北极和南极的电磁线圈轭状物构件46，该电磁线圈轭状物构件46包含具有磁滞的金属。优选地，轭状物46具有足够的残余磁通密度/剩磁以及足够的矫顽磁性，轭状物46以及优选地带弹性弹簧制动器锁定构件40被磁化，该带弹性弹簧制动器锁定构件40保持脱开，如图5-6所示。然后，通过EM线圈42提供反转的反向电流脉冲，以排斥被磁化的带40离开轭状物46，优选地短持续时间的反向电流脉冲具有与使制动器30脱开的原始电流相反的电流方向。反转电流脉冲电磁线圈42生成排斥电磁场以使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36再次接合。
优选地，用于控制运动的方法包括提供具有至少一个第一抗转动锚固构件的弹性弹簧制动器锁定构件，用于在弹性制动器锁定构件40与外部芯构件38接合时抵制在弹性制动器锁定构件与外部构件38之间的转矩。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件40包括至少一个第一抗转动锚固构件48，优选地为向外延伸至外部构件38中的制动器锁定凹槽并与该凹槽接合的第一和第二突出接合端，抗转动锚固构件48具有比在弹性制动器锁定构件40与外部构件38之间的空气对接点间隙或者在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件36之间的空气对接点间隙更大的向外延伸长度。
在优选实施例中，提供用于锁定和解锁制动器并控制运动的外部构件电磁场源包括提供至少一个电磁线圈40和至少一个第一永磁体50。在优选实施例中，外围外部构件38设置有电磁场源，其包括具有如图7-9所示的线圈42和至少一个第一磁体50的轭状物，其中电磁带制动器轭状物包括成行排列的线绕线圈、磁极和磁体。优选地，弹性制动器锁定构件弹簧制动器转矩刚度提供转动抑制制动力，制动器30包括连接到第一电磁线圈42的用于启动或关闭制动器的受控电流源44，优选地为提供制动器的脉冲启动/关闭的电流脉冲源。优选地，该方法包括为电磁线圈42提供脉冲化的电流信号，以优选地利用相反极性的电流脉冲使制动器脉冲启动或关闭。
优选地，控制运动包括在弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37相接合时提供起步转矩并抑制外部构件38与内部芯构件36之间的转动。在超过起步转矩时，允许在内部芯第一本体32与外部构件第二本体34之间的相对转动。如图1所示，在超过制动器30的起步转矩时，如果第一本体32保持静止，则第二本体34被施加力围绕其转动，在超过起步转矩的情况下，外部构件38与弹性弹簧制动器锁定构件40的锚固构件48接合，其接合内圆周相对于其与外弯曲表面37的接合表面移动。优选地，提供起步转矩包括允许滑动以避免制动系统过载损坏。在优选实施例中，该方法包括提供次级接合摩擦表面，优选地为非磁性接合或激活的表面，优选地为连续弹性弹簧接合表面。图4示出了具有结合到芯环的初级橡胶摩擦层的实施例。芯环可以相对于主芯转动。次级摩擦层被设置在芯环与主芯之间，且为与盘状弹簧接合的弹簧。在普通操作条件下，次级层中的足够摩擦力使芯环与主芯一起移动，并且他们彼此之间不产生滑动。当主摩擦表面被锁定且转矩太大超过了起步转矩时，在次级摩擦表面处产生滑动。
制动器30不通过施加动力来提供接合，并且优选地在为电磁线圈42施加电流时被释放，该线圈优选地向外推弹簧制动器锁定带40并离开芯36的表面。优选地弹簧制动器锁定带40的弹簧刚度导致无动力制动接合。可以根据弹簧制动器锁定带40接合的表面的摩擦系数来实现接合转矩的各个等级。在钢带抵靠橡胶表面的情况下，提供小密封件中的大转矩。优选地，制动器被用作机器中的故障保护或动力解锁制动器。优选地，制动器被用作装配有电动机的故障保护或动力解锁制动器，其中当电动机未加电或没有命令其转动的情况下制动器抑制电动机的转动。优选地，制动器被用作优选为工业机器人的机械装置(优选地，工业装配机器人多关节机械臂，其具有电机以及在机械臂关节处解锁制动器的故障保护动力)中的故障保护或动力解锁制动器，其中当电动机未加电或没有命令其转动的情况下制动器抑制电动机的转动。优选地，制动器被用作故障保护或动力解锁车辆制动器，例如用于诸如飞机、汽车、卡车的车辆中的停车制动系统。图1-图2分别示出了在无动力接合(未施加电流情况下锁定的制动器)和动力脱开(施加电流情况下释放的制动器)条件下制动器实施例的布置。如图1-图2所示的制动器30是双向作用制动器，其中其在顺时针方向和逆时针方向均锁定。摩擦材料优选地提供适当的摩擦系数，并具有足够的耐磨性。对于高转矩，摩擦材料是与芯36结合的橡胶弹性体层。在锁定、关闭条件下，带40的弹性使其轻压摩擦表面，与具有1到4之间的摩擦系数的橡胶弹性表面产生非常大的锁定转矩。当电流被施加到线圈42时，产生轴向向外将带40推离芯36的磁力。这使得带40与摩擦表面分离，并释放制动器30。
在实施例中，在不施加电流动力的情况下，制动器30可以优选地保持在锁定状态或解锁状态。适当极性的电流脉冲被施加到线圈42，以使其从锁定状态转换为解锁状态，反之亦然。在实施例中，如图5-图6所示，制动器30不包括外在永磁体，优选地磁轭状物和/或制动器锁定带构件40由呈现大量磁滞的钢合金制成，并且可以通过施加到线圈42的电流脉冲磁化和消磁。优选地，在轭状物46中使用的钢合金呈现大量的残余磁通密度/剩磁以及足够的矫顽磁性，从而当为线圈42提供电流脉冲并且制动器锁定带构件40轴向向外推出时，轭状物(和/或带)自身被磁化，并可以使制动器锁定带构件40保持在脱开位置，直至反转电流脉冲被施加到线圈42。如图6所示，在图6D中示出的到线圈42的反转极性电流脉冲撤销或消磁轭状物46，并使制动器锁定带构件40从轭状物46分开并通过绿色箭头所表示的轴向向内弯曲。制动器锁定带构件40与芯36重新接合，并返回到图6A的无动力锁定条件。在实施例中，如图7-图9所示的，使用永磁体50来代替轭状物46中的可磁化钢。
可优选地，可磁化钢合金具有剩磁Br、矫顽磁性Hc、B/H去磁曲线的斜率、在制动系统30的工作点处的回复磁导率，以提供制动器的脉冲启动/关闭。首选的钢合金包括高碳钢、工具钢、D2、A2、诸如4140/4142的低碳钢、诸如410和440C的磁性等级的不锈钢。
图6A至图6D示出了利用磁轭状物和制动器锁定带构件40的制动器30的脉冲关闭/脉冲启动操作。在图6中，制动器保持无动力(无电流)、锁定或接合状态A(图6A)，制动器锁定带构件40对芯36的径向表面施加压力，并防止芯36转动。接下来，在图6B中，电流脉冲被施加到线圈42。使得制动器锁定带构件40径向向外推出，如绿色箭头表示的。通过虚的红色线来表示磁通线。脉冲被施加了足够长时间，以允许带与磁轭状物46的径向表面接触。一旦制动器锁定带构件40与轭状物46接触，则磁场密度达到峰值并且钢合金的轭状物46被磁化。现在如图6C所示，去除到线圈42的电流，并且由于磁化的轭状物46导致的剩余磁场使带保持在脱开的位置，而无需施加附加电流。
在实施例中，如图7所示，代替轭状物46中的可以被磁化或去磁的钢合金(或除轭状物46中的钢合金之外)使用至少一个永磁体50。优选地，轭状物包括次级非磁性间隙52，优选地为次级空气间隙。在优选实施例中，次级非磁性间隙52是利用非磁性材料填充的空间，或者无材料(由磁性材料围绕的间隙限定了空的间隙空间)。在优选实施例中，次级间隙52为空气间隙。在可选的实施例中，次级非磁性间隙52是利用诸如塑料或铝的非磁性固体材料填充的空间。次级空间g’52为磁通提供可选的路径，在一种情况下该路径具有比通过在制动器锁定带构件40之间的主间隙g(在制动器锁定带构件40与芯构件36和轭状物46之间的主间隙空气空隙空间g)的路径更低的磁阻；以及在第二种情况下，在主间隙g关闭时具有比通过制动器锁定带构件40的路径更高的磁阻。图8A-图8D示出了制动器30的操作顺序。在图8A中，制动器30接合，其中没有电流通过线圈42。来自永磁体50的磁通优先通过小的次级间隙g’52，这是因为这一路径具有与通过主间隙g且穿过制动器锁定带构件40的路径相比更低的磁阻。如图8B所示到线圈42的电流脉冲消除了通过第二间隙g’52的磁通，并且有效地将所有磁通重新定向到通过主间隙g和带，这导致制动器锁定带构件40被径向向外推出，如箭头所表示的。一旦如图8C所示的制动器锁定带构件40接触轭状物46，则电流脉冲结束，但现在来自永磁体50的磁通优选通过带40的较低磁阻的路径，使其保持与轭状物46接触并且制动器30解锁。如图8D所示，到线圈42的反向电流脉冲消除了通过制动器锁定带构件40的通量，并允许其从轭状物46松脱。现在来自磁体50的通量返回到次级间隙g’52并且制动器30再次返回到图8A中的锁定状态。图9A中示出了具有永磁体50、主间隙g和次级间隙g’52的另一实施例，相比于与线圈径向间隔，优选地提供了具有与线圈轴向间隔永磁体的双稳态脉冲启动/脉冲关闭制动器，环形磁体代替了图7-图8中使用的多个独立的不连续磁体50。图9B-图9C中示出了永磁体50的另一实施例，优选地具有连续的环状磁体来代替图7-图8中使用的多个独立的不连续磁体50。优选地，永磁体设置有主间隙g和次级间隙g’，以为优选地机器制动器的解锁制动器提供故障保障力。优选地，永磁体设置有主间隙g和次级间隙g’，以为解锁制动器提供故障保障力，该制动器优选地为用于在没有电流能量提供给线圈时抑制车辆运动的机器车辆制动器。优选地，永磁体设置有主间隙g和次级间隙g’，以为解锁制动器提供故障保障力，该制动器优选地为用于在没有电流能量提供给线圈时抑制电动机运动的机器电动机装配的制动器。优选地，永磁体设置有主间隙g和次级间隙g’，以为解锁制动器提供故障保障力，该制动器优选地为用于在没有电流能量提供给线圈时抑制机械装置运动的机械装置制动器。
图10示出了具有用于连接第二本体34的外围外部构件38和用于连接第一本体32的内部芯构件36的制动器30。图11示出了具有图10的壳体的内部制动器装配实施例。图12示出了具有图10的壳体的可选制动器装配实施例，其中与图4相似地，弹簧54促进与次级摩擦表面56的接合接触，以提供起步转矩并允许滑动来避免制动器系统的过载损坏。图13示出了具有制动器30的制动系统，该制动器用作车辆中的制动器，其中机器车辆制动系统控制车辆换挡装置的转动运动，优选地当制动器没有施加动力时，换挡装置被锁定并且车辆不能移出停车场。图14示出了具有制动器30的制动系统，该制动器用作车辆中的制动器，其中机器车辆制动系统控制驾驶杆的运动以及车辆方向盘轴的位置，优选地控制按钮提供来自电流源44的电流以释放制动器30，从而允许驾驶杆第一和第二本体的调整和运动，其中制动器未处于锁定状态。图15示出了具有制动器30的飞机停车制动系统，该制动器用于在飞机停在陆地上时防止在飞机停机制动系统的第一和第二飞机本体部分之间的相对转动。在制动器30的这种停车和车辆应用的情况下，优选地动力(电流)必须被提供，以释放或解锁制动器并允许第一和第二本体之间的相对运动，并且当不提供动力(电流)时，优选地制动器被锁定并抑制第一和第二本体之间的运动，其中，制动器未处于锁定状态。
在实施例中，本发明包括用于控制第一本体32与第二本体34之间转动的制动系统30。该制动系统包括内部芯构件36，该内部芯构件与第一本体32连接。制动系统包括外围外部构件38，该外围外部构件38密封内部芯构件36，该外围外部构件38与第二本体34连接。该制动系统30包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40位于内部芯构件36和外围外部构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件40和内部芯构件36之间的转动。该制动系统30包括由电磁解锁构件38’施加的电磁场(EMF-具有箭头的虚磁通线)，使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动，该电磁解锁构件38’控制第一本体32与第二本体34之间的转动。在优选实施例中，电磁解锁构件38’是外围外部电磁解锁构件，其中电磁解锁构件38’从内部芯构件36径向地外侧布置。
在优选实施例中，电磁解锁构件38’是内部芯电磁解锁构件，其中电磁解锁构件38’径向地设置在内部芯上并从外围外部构件38内侧布置。
在优选实施例中，内部芯电磁解锁构件38’包括径向外侧的线圈42和至少第一径向内侧的永磁体50。在优选实施例中，内部芯电磁解锁构件38’包括径向内侧的线圈42和至少第一径向外侧的永磁体50。优选地，内部芯电磁解锁构件38’包括线圈42和至少第一永磁体50。
优选地，内部芯电磁解锁构件38’包括电磁线圈42和至少第一永磁体50，以及制动系统包括电流源44，该电源向电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的第一电流脉冲，以生成电磁场。优选地，制动系统电流源44向电磁线圈42提供第二脉冲启动电流脉冲，该第二脉冲启动电流脉冲使弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36重新接合。优选地，弹性弹簧制动器锁定构件由金属带组成。优选地，电磁解锁构件38’包括线圈42和至少第一永磁体50以及主间隙g和次级间隙g’。
优选地，制动系统30包括电动机72，该电动机包括第一本体32和第二本体34，其中当向电动机72提供能量时，电磁解锁构件38’使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开并提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动。优选地，制动系统30和电动机72集成在一起以提供电动机装配制动器30，其中当电动机不工作时制动器锁定电动机。优选地，电动机是电动机72，以及当电动机工作且转动时制动器30及其线圈42接收动力以解锁。优选地，制动器30被装配在电动机72上，以提供具有连接到第一电动机本体构件32的内部芯构件36的机器，该内部芯构件36优选地为被驱动以相对于电动机壳体固定次级本体构件34转动的电动机轴构件。优选地，制动器30的外围外部构件38连接到电动机壳体固定次级本体构件34，其中制动器锁定构件40接合抑制电动机轴的转动。
优选地，制动系统30包括车辆70，该车辆包括第一本体32和第二本体34，其中当期望第一本体32和第二本体34之间的相对车辆运动时电磁解锁构件38’使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，以及提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动。电磁解锁构件38’使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，以及提供在外围外部构件和内部芯构件之间的转动，以提供在车辆70的第一本体和第二本体之间的车辆运动。
优选地，制动系统30包括机械装置74，该机械装置74包括第一本体32和第二本体34，其中电磁解锁构件38’使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，以及提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动，以提供第一本体32与第二本体34之间的机械运动。优选地，制动器被用作优选地为工业机器人74的机械臂机器74(优选地为具有电动机72和在机械臂的关节处的故障保障动力以解锁电磁制动器30的工业装配机器人多关节机械臂74)中的故障保障或动力以解锁制动器，其中制动器30在电动机72没有被提供能量或没有命令其移动时抑制机械臂关节的运动。
在实施例中，本发明包括用于控制车辆70的第一车体32与第二车体34之间转动的车辆制动系统30。车辆制动系统30包括内部芯构件36，该部芯构件与第一车体32连接。车辆制动系统30包括外围外部构件38，该外围外部构件38密封内部芯构件36，该外围外部构件38与第二车体34连接。该车辆制动系统包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40位于内部芯构件36和外围外部构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件38和内部芯构件36之间以及第一车体构件32和第二车体构件34之间的转动。该车辆制动系统30包括由电磁解锁构件38’施加的电磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)，使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动以及第一车体构件32和第二车体构件34之间的相对运动。优选地，车辆制动系统包括线圈42、至少第一永磁体50、主间隙g和次级间隙g’。
在一个实施例中，本发明包括用于控制第一机械装置本体32与第二机械装置本体34之间的转动的机械装置制动系统30。该机械装置制动系统30包括内部芯构件36，该部芯构件36与第一机械装置本体32连接。该机械装置制动系统30包括外围外部构件38，该外围外部构件38密封内部芯构件36，该外围外部构件38与第二机械装置本体34连接。该机械装置制动系统30包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件位于内部芯构件36和外围外部构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件38和内部芯构件36之间以及第一机械装置本体32与第二机械装置本体34之间的转动。该机械装置制动系统包括由电磁解锁构件38’施加的电磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)，使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动，并提供第一机械装置本体32与第二机械装置本体34之间的相对运动。优选地，机械装置制动系统30包括线圈42、至少第一永磁体50、主间隙g和次级间隙g’
在实施例中，本发明包括诸如机器70、72、74的机器。该机器包括第一机器本体32和第二机器本体34；内部芯构件36，该内部芯构件36与第一机器本体32连接；以及外围外部构件38，该外围外部构件38密封该内部芯构件36并与第二机器本体34连接。该机器包括具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40位于内部芯构件36和外围外部构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件38和内部芯构件36之间以及第一机器本体32与第二机器本体34之间的转动，由电磁解锁构件38’施加的电磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，以及提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动并提供第一机器本体32与第二机器本体34之间的相对运动。优选地，电磁解锁构件38’包括线圈42、多个永磁体50、主间隙g和次级间隙g’。优选地，机器包括转动电动机72，并且其中由电磁解锁构件38’施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供转动电动机72的转动，以及当转动电动机72不转动时弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36接合。优选地，机器包括电动机72，其中当提供电能时由电磁解锁构件38’施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供转动电动机72的转动，以及当不为电动机72提供电能时弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36接合。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器30，该制动器具有静转矩额定值(T)和重量(W)。电磁制动器包括内部弯曲芯构件36，该内部芯构件36具有外弯曲表面37，其具有优选地为结合的弹性摩擦材料的摩擦材料。该电磁制动器包括外部构件38，该外部构件38围绕并容纳该内部芯构件36。该电磁制动器30包括围绕的弹性制动器锁定构件40，该弹性制动器锁定构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间，该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合，以使该弹性制动器锁定构件40抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中施加的动力解锁电磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37脱开，并允许外部构件38与内部芯构件36之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37连接，以向具有大于50Nm/kg的转矩/重量比(T/W)的制动器30提供范围从0.1到1000Nm的静转矩额定值T。
优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转矩抑制制动力静转矩额定值，该无动力转矩抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度。图19是T/W(Nm/Kg)相对于静转矩额定值(Nm)的图示，其中根据本发明实施例的通过大蓝色圆点表示的模拟数据点(LORD ML)提供大于50Nm/kg的转矩/重量比(T/W)，并且示出了其与所示出的本领域制动器(Stearns 310为小蓝色菱形；Stearns 311为小紫色方形；KEB Combistop M为小蓝色x形；Ogura弹簧为具有垂直中心线的小紫色x形；Ogura PM为小黄色三角形；Inertial Dynamics FB为小棕色圆点；Warner PB为小蓝色+形)的商业可用状态之间的差别。图19将本发明实施例的转矩/重量比(T/W)与商业可用制动器中竞争的制动器的转矩/重量比(T/W)通过模拟方式进行比较，并且清晰地示出在静转矩额定值范围为0.1到1000Nm时制动器的转矩/重量比(T/W)大于50Nm/kg。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，该无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，以提供范围从0.1到1000Nm的静转矩额定值T，其中制动器30具有大于75Nm/kg(优选地，大于91Nm/kg，优选地，至少100Nm/kg)的转矩/重量比(T/W)。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器30，该制动器具有静转矩额定值(T)和体积(V)。该电磁制动器30包括内部弯曲芯构件36，该内部芯构件36具有外弯曲表面37，其具有优选地为结合的弹性摩擦材料的摩擦材料；外部构件38，该外部构件48围绕该内部芯构件36；围绕的弹性制动器锁定构件40，该弹性制动器锁定构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间。该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合，从而使该弹性制动器锁定构件40抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中施加的动力磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37脱开，并允许外部构件38与内部芯构件36之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37连接，其中静转矩额定值T的范围从0.1到1000Nm以及制动器体积V很小，使得制动器具有大于20Nm/cc的转矩/体积比(T/V)。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转矩抑制制动力静转矩额定值，该无动力转矩抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度。图20是T/V(Nm/cc)相对于静转矩额定值(Nm)的图示，其中根据本发明实施例的通过大蓝色圆点表示的模拟数据点(LORD ML)提供大于20Nm/cc的转矩/体积比(T/V)，并且示出了其与所示出的本领域制动器(Stearns 310为小蓝色菱形；Stearns 311为小紫色方形；KEB Combistop M为小蓝色x形；Ogura弹簧为具有垂直中心线的小紫色x形；Ogura PM为小黄色三角形；Inertial Dynamics FB为小棕色圆点；Warner PB为小蓝色+形)的商业可用状态之间的差别。图20将本发明实施例的转矩/体积比(T/V)与商业可用制动器中竞争的制动器的转矩/体积比(T/V)通过模拟方式进行比较，并且清晰地示出在静转矩额定值范围从0.1到1000Nm时制动器的转矩/体积比(T/V)大于20Nm/kg。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，该无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，以提供范围从0.1到1000Nm的静转矩额定值T，其中制动器30具有大于25Nm/cc(优选地，大于31Nm/cc，优选地，至少57Nm/cc)的转矩/体积比(T/V)。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器30，该制动器具有静转矩额定值(T)和转动惯量(J)。电磁制动器30包括内部弯曲芯构件36，该内部芯构件具有外弯曲表面37；外部构件38，该外部构件围绕该内部芯构件36；围绕的弹性制动器锁定构件40，该弹性制动器锁定构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间，该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37连接，从而使该弹性制动器锁定构件40抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中施加的动力解锁磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37脱开，并允许外部构件38与内部芯构件36之间的转动，以及其中该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37连接，并且静转矩额定值T的范围从0.1到1000Nm以及该制动器具有大于1.5×106S-2的转矩/转动惯量比(T/J)。优选地，内部芯构件外弯曲表面37具有优选地为结合的弹性摩擦材料的摩擦材料。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转矩抑制制动力静转矩额定值，该无动力转矩抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度。图21是T/J(106S-2)相对于静转矩额定值(Nm)的图示，其中根据本发明实施例的通过大蓝色圆点表示的模拟数据点(LORD ML)提供大于1.5×106S-2的转矩/转动惯量比，并且示出了其与所示出的本领域制动器(Stearns 310为小蓝色菱形；Stearns 311为小紫色方形；KEB Combistop M为小蓝色x形；Ogura弹簧为具有垂直中心线的小紫色x形；Inertial Dynamics FB为小棕色圆点；Warner PB为小蓝色+形)的商业可用状态之间的差别。图21将本发明实施例的转矩/转动惯量比(T/J)与商业可用制动器的中竞争的制动器的转矩/转动惯量比(T/J)通过模拟方式进行比较，并且清晰地示出在静转矩额定值范围从0.1到1000Nm时制动器的转矩/转动惯量比(T/J)大于1.5×106S-2。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器30提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，该无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，以提供范围从0.1到100Nm的静转矩额定值T，其中制动器30具有大于3×106S-2的转矩/转动惯量比(T/J)。
在一个实施例中，本发明包括电磁制动器30，该制动器具有静转矩额定值和直径OD；内部弯曲芯构件36，该内部芯构件具有外弯曲表面37；外部构件38，该外部构件38围绕该内部芯构件36；围绕的弹性制动器锁定构件40，该弹性制动器锁定构件40位于内部芯构件外弯曲表面37和外部构件38之间，该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37连接，从而使该弹性制动器锁定构件40抑制外部构件38与内部弯曲芯构件36之间的转动，其中施加的动力解锁磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37脱开，并允许外部构件38与内部芯构件36之间的转动，制动器直径OD不大于大约11厘米(大约4英寸)，其中该弹性制动器锁定构件40与内部芯构件外弯曲表面37接合以提供至少2Nm的静转矩额定值。制动器直径OD优选地为制动器外部构件38和容纳制动器电磁和摩擦制动界面组件的壳体的直径，其中制动器直径OD不包括超过制动器外部构件38和制动器壳体的任何径向向外延伸的装配凸缘(例如，设置装配螺栓孔)。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器提供无动力转矩抑制制动力静转矩额定值，该无动力转矩抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，并且制动器直径不大于5厘米(大约2英寸)。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器提供大约2.7Nm(2lb-ft)抑制转矩的无动力转动制动力静转矩额定值，该无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，并且制动器直径不大于大约25.4mm(1英寸)。优选地，弹性制动器锁定构件40具有弹簧制动器转矩刚度，并且制动器提供大约3.5Nm(2.6lb-ft)抑制转矩的无动力转动制动力静转矩额定值，该无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于制动器转矩刚度，并且制动器直径不大于38.1mm(1.5英寸)。
在一个实施例中，本发明包括机器，该机器包括转动电动机72，第一机器电动机本体32和第二机器电动机本体34；内部芯构件36，该内部芯构件36与第一机器电动机本体32连接；以及外围外部构件38，该外围外部构件38密封该内部芯构件36并与第二机器电动机本体34连接；具有制动转矩刚度的弹性弹簧制动器锁定构件40，该弹性弹簧制动器锁定构件40位于内部芯构件36和外围外部构件38之间并与内部芯构件36接合，其中该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件38和内部芯构件36之间的转动，由电磁解锁构件38’施加的电磁场(具有箭头的EMF虚磁通线)使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，以及提供外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动，并提供第一机器电动机本体32与第二机器电动机本体34之间的相对运动，该弹性弹簧制动器锁定构件40抑制外围外部构件38与内部芯构件36之间的转动并提供大于1000lb-ft的静转矩额定值来抑制第一机器电动机本体32与第二机器电动机本体34之间的相对运动。优选地，本发明为装配有制动器30的电动机，该制动器提供大于1000lb-ft，优选为大于1100lb-ft，更优选为大于1200lb-ft，进一步优选为大于1500lb-ft的转矩极限。优选地，机器电磁解锁构件38’包括线圈42。优选地，机器电磁解锁构件38’不需要永磁体50。优选地，机器包括转动电动机72，其中由电磁解锁构件38’施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供转动电动机72的转动，以及当转动电动机72不转动时弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36接合。优选地，机器包括转动电动机72，其中当施加电能时由电磁解锁构件38’施加的电磁场使得弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36脱开，并提供电动机72的运动，以及当不为电动机72提供电能时弹性弹簧制动器锁定构件40与内部芯构件36接合。如图17所示，电动机装配制动器30优选地与具有内部芯构件36的电动机72的转动轴第一机器电动机本体32相连接，以及将电动机72的相对静止的第二机器电动机本体34(例如，电动机壳体)连接到外围外部构件38，以提供整体的电动机和制动器机器，优选地当电动机不工作时制动器将电动机锁定在适当的位置，以及优选地当电动机工作并且轴被命令相对于电动机壳体转动时制动器仅接收动力。这种装配电动机的制动器优选地被设置在机械装置74的机械臂关节处，优选地转动轴第一机器电动机本体32与关节的第一机械装置本体臂侧相连接，以及关节的相对第二机械装置本体侧与外围外部构件电动机壳体38相连接。
本领域技术人员应当了解，可以对本发明进行各种更改和改变，而不背离本发明的精神和范围。因此，这意味着本发明覆盖落入所附权利要求及其等同替换的范围内的本发明的更改或改变。这意味着在权利要求中不同的术语或措辞的范围可以通过相同或不同的结构或步骤来实现。

Claims (69)

1.一种用于控制第一本体和第二本体之间转动的制动系统，所述制动系统包括：
内部芯构件，所述内部芯构件与所述第一本体相连接；
外围外部电磁解锁构件，所述外围外部电磁解锁构件封闭所述内部芯构件，所述外围外部电磁解锁构件与所述第二本体相连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部电磁解锁构件之间，所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部电磁解锁构件和所述内部芯构件之间的转动，并且由所述外围外部电磁解锁构件施加的吸引电磁场使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部电磁解锁构件与所述内部芯构件之间的转动。
2.根据权利要求1所述的制动系统，所述制动系统提供无动力转动抑制制动力，所述无动力转动抑制制动力取决于所述制动器转矩刚度。
3.根据权利要求1所述的制动系统，所述外围外部电磁解锁构件包括电磁线圈，所述制动系统包括电流源，所述电流源为所述电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成所述吸引电磁场。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中所述制动系统电流源向所述电磁线圈提供反向电流，所述反向电流具有相反的电流方向，其中所述电磁线圈生成排斥电磁场以使所述弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件再次接合。
5.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件包含金属带。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件具有磁记忆。
7.根据权利要求3所述的制动系统，所述外围外部电磁解锁构件包括电磁线圈轭构件，所述电磁线圈轭构件包含具有磁滞的金属。
8.一种电磁制动器，所述制动器包括：
内部弯曲圆形芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
外部构件，所述外部构件围绕所述内部芯构件，所述外部构件包括电磁场源；
弹性制动器锁定构件，所述弹性制动器锁定构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合，所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中由所述外部构件电磁场源施加的吸引磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动。
9.根据权利要求8所述的制动器，其中，所述弹性制动器锁定构件具有弹簧制动转矩刚度，并且所述制动器提供无动力转动抑制制动力，所述无动力转动抑制制动力取决于所述制动转矩刚度。
10.根据权利要求8所述的制动器，其中，所述外部构件电磁场源包括电磁线圈，所述制动器包括电流源，所述电流源为所述电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成所述吸引电磁场。
11.根据权利要求10所述的制动器，其中所述制动器电流源向所述电磁线圈提供反向电流，所述反向电流具有相反的电流方向，其中所述电磁线圈生成排斥电磁场以使所述弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件再次接合。
12.根据权利要求8所述的制动器，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件包含金属带。
13.根据权利要求8所述的制动器，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件具有磁记忆。
14.根据权利要求10所述的制动器，所述外部构件电磁场源包括电磁线圈轭构件，所述电磁线圈轭构件包含具有磁滞的金属。
15.根据权利要求8所述的制动器，所述弹性制动器锁定构件包括用于抵制所述弹性制动器锁定构件与所述外部构件之间的转矩的装置。
16.根据权利要求8所述的制动器，所述弹性制动器锁定构件包括至少第一电磁线圈和至少第一永磁体。
17.根据权利要求8所述的制动器，其中，所述制动器在所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面相接合并抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动时具有起步转矩。
18.一种制造电磁制动器的方法，所述方法包括：
提供内部芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
提供外部构件，所述外部构件包括电磁场源；
提供弹性制动器锁定带构件；
将所述弹性制动器锁定带构件和所述外部构件设置在所述内部芯构件周围，其中所述弹性制动器锁定带构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合并且所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中由所述外部构件电磁场源施加的吸引磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，提供所述弹性制动器锁定带构件包括具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定带构件，所述制动器提供无动力转动抑制制动力，所述无动力转动抑制制动力取决于所述制动器转矩刚度。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，提供所述外部构件电磁场源包括提供电磁线圈和电流源，所述电流源为所述电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成所述吸引电磁场。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述制动器电流源向所述电磁线圈提供反向电流，所述反向电流具有相反的电流方向，其中所述电磁线圈生成排斥电磁场以使所述弹性弹簧制动器锁定构件与内部芯构件再次接合。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件包含金属带。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件具有磁记忆。
24.根据权利要求20所述的方法，所述外部构件电磁场源包括电磁线圈轭构件，所述电磁线圈轭构件包含具有磁滞的金属。
25.根据权利要求18所述的方法，所述弹性制动器锁定构件包括至少第一抗转动锚固构件。
26.根据权利要求18所述的方法，所述外部构件电磁场源包括至少第一电磁线圈和至少第一永磁体。
27.根据权利要求18所述的方法，其中，所述制动器在所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面相接合并抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动时具有起步转矩。
28.一种用于控制第一本体和第二本体之间的运动的方法，所述方法包括：
提供第一本体连接构件；
提供第二本体连接构件，所述第二本体连接构件包括电磁场源；
提供具有弹簧制动器转矩刚度的弹性制动器锁定弹簧带构件；
将所述弹性制动器锁定带构件设置在所述第一本体连接构件和所述第二本体连接构件之间，其中所述弹性制动器锁定构件与所述第一本体连接构件接合，并且所述弹性制动器锁定构件利用无动力转动抑制制动力来抑制所述第二本体连接构件与所述第一本体连接构件之间的转动，所述无动力转动抑制制动力取决于所述弹簧制动器转矩刚度；
通过所述第二本体连接构件电磁场源施加用于使所述弹性制动器锁定构件与所述第一本体连接构件脱开的吸引磁场，并允许在所述第二本体连接构件与所述第一本体连接构件之间的转动。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，提供所述第二本体连接构件电磁场源包括提供电磁线圈和电流源，所述电流源为所述电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成所述吸引电磁场。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述制动器电流源向所述电磁线圈提供反向电流，所述反向电流具有相反的电流方向，其中所述电磁线圈生成排斥电磁场以使所述弹性弹簧制动器锁定构件与第一本体连接构件再次接合。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件包含金属带。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件具有磁记忆。
33.根据权利要求29所述的方法，所述第二本体连接构件电磁场源包括电磁线圈轭构件，所述电磁线圈轭构件包含具有磁滞的金属。
34.根据权利要求28所述的方法，所述弹性制动器锁定构件包括至少第一抗转动锚固构件。
35.根据权利要求28所述的方法，所述第二本体连接构件电磁场源包括至少第一电磁线圈和至少第一永磁体。
36.根据权利要求28所述的方法，其中，所述制动器在所述弹性制动器锁定构件与所述第一本体连接构件表面相接合并抑制所述第二本体连接构件与所述第一本体连接构件之间的转动时具有起步转矩。
37.一种用于控制第一本体与第二本体之间转动的制动系统，所述制动系统包括：
内部芯构件，所述内部芯构件与所述第一本体连接；
外围外部构件，所述外围外部构件密封所述内部芯构件，所述外围外部构件与所述第二本体连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部构件之间并且所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件和所述内部芯构件之间的转动，由电磁解锁构件施加的电磁场使得所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动。
38.根据权利要求37所述的制动系统，其中，所述电磁解锁构件为外围外部电磁解锁构件。
39.根据权利要求37所述的制动系统，其中，所述电磁解锁构件为内部芯电磁解锁构件。
40.根据权利要求39所述的制动系统，其中，所述内部芯电磁解锁构件包括外侧线圈以及至少第一内侧永磁体。
41.根据权利要求39所述的制动系统，其中，所述内部芯电磁解锁构件包括内侧线圈以及至少外侧永磁体。
42.根据权利要求39所述的制动系统，其中，所述内部芯电磁解锁构件包括线圈以及多个永磁体。
43.根据权利要求37所述的制动系统，其中，所述电磁解锁构件包括电磁线圈和多个永磁体，并且所述制动系统包括电流源，所述电流源为所述电磁线圈提供具有电流电平和电流方向的电流，以生成所述吸引电磁场。
44.根据权利要求43所述的制动系统，其中，所述制动系统电流源为所述电磁线圈提供第二脉冲启动电流脉冲，所述第二脉冲启动电流脉冲使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件重新接合。
45.根据权利要求37所述的制动系统，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件包含金属带。
46.根据权利要求37所述的制动系统，其中所述电磁解锁构件包括线圈、多个永磁体、主间隙和次级间隙。
47.根据权利要求37所述的制动系统，包括电动机，所述电动机包括所述第一本体和所述第二本体，其中，所述电磁解锁构件使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并在向所述电动机提供能量时提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动。
48.根据权利要求37所述的制动系统，包括车辆，所述车辆包括所述第一本体和所述第二本体，其中所述电磁解锁构件使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动以提供在所述第一本体和所述第二本体之间的车辆运动。
49.根据权利要求37所述的制动系统，包括机械装置，其中所述机械装置包括所述第一本体和所述第二本体，其中所述电磁解锁构件使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动以提供在所述第一本体和所述第二本体之间的机械装置运动。
50.一种用于控制第一车体与第二车体之间转动的车辆制动系统，所述车辆制动系统包括：
内部芯构件，所述内部芯构件与所述第一车体连接；
外围外部构件，所述外围外部构件密封所述内部芯构件，所述外围外部构件与所述第二车体连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部构件之间并且所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件和所述内部芯构件之间的转动，以及由电磁解锁构件施加的电磁场使得所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动，并提供所述第一车体与所述第二车体之间的相对运动。
51.根据权利要求50所述的制动系统，其中，所述车辆制动系统包括线圈、多个永磁体、主间隙和次级间隙。
52.一种用于控制第一机械装置本体与第二机械装置本体之间的转动的机械装置制动系统，所述机械装置制动系统包括：
内部芯构件，所述部芯构件与所述第一机械装置本体连接；
外围外部构件，所述外围外部构件密封所述内部芯构件，所述外围外部构件与所述第二机械装置本体连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部构件之间并且所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件和所述内部芯构件之间的转动，由电磁解锁构件施加的电磁场使得所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动，并提供所述第一机械装置本体与所述第二机械装置本体之间的相对运动。
53.根据权利要求52所述的机械臂系统，其中，所述机械装置制动系统包括线圈、多个永磁体、主间隙和次级间隙。
54.一种机器，所述机器包括第一机器本体和第二机器本体，内部芯构件，所述内部芯构件与所述第一机器本体连接，
外围外部构件，所述外围外部构件密封所述内部芯构件，所述外围外部构件与所述第二机器本体连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部构件之间并且所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件和所述内部芯构件之间的转动，并且由电磁解锁构件施加的电磁场使得所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，以及提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动，并提供所述第一机器本体与所述第二机器本体之间的相对运动。
55.根据权利要求54所述的机器，其中，所述机器电磁解锁构件包括线圈、多个永磁体、主间隙和次级间隙。
56.根据权利要求54所述的机器，包括转动电动机，其中，通过所述电磁解锁构件施加的所述电磁场使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，以及提供所述转动电动机的转动，以及当所述转动电动机不转动时所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合。
57.根据权利要求54所述的机器，包括电动机，其中，通过所述电磁解锁构件施加的所述电磁场使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，以及当提供能量时提供所述电动机的转动，以及当不为所述电动机提供能量时所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合。
58.一种电磁制动器，所述制动器具有静转矩额定值(T)和重量(W)，所述制动器包括：
内部弯曲芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
外部构件，所述外部构件围绕所述内部芯构件；
围绕的弹性制动器锁定构件，所述弹性制动器锁定构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合，使所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中施加的动力解锁磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动，以及其中所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面连接，并且所述静转矩额定值的范围从0.1到1000Nm以及所述制动器具有大于50Nm/kg的转矩/重量比。
59.根据权利要求58所述的制动器，其中，所述弹性制动器锁定构件具有弹簧制动器转矩刚度，以及所述制动器提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，所述无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于所述弹簧制动器转矩刚度。
60.一种电磁制动器，所述制动器具有静转矩额定值和体积，所述电磁制动器包括：
内部弯曲芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
外部构件，所述外部构件围绕该内部芯构件；
围绕的弹性制动器锁定构件，所述弹性制动器锁定构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合，所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中施加的动力解锁磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动，以及其中所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面连接，以及所述静转矩额定值的范围从0.1到1000Nm以及所述制动器具有大于20Nm/cc的转矩/体积比。
61.根据权利要求60所述的制动器，其中，所述弹性制动器锁定构件具有弹簧制动器转矩刚度，以及所述制动器提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，所述无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于所述制动器转矩刚度。
62.一种电磁制动器，所述制动器具有静转矩额定值和转动惯量，所述电磁制动器包括：
内部弯曲芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
外部构件，所述外部构件围绕所述内部芯构件；
围绕的弹性制动器锁定构件，所述弹性制动器锁定构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合，所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中施加的动力解锁磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动，以及其中所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面连接，并且所述静转矩额定值的范围从0.1到1000Nm以及所述制动器具有大于1.5×106S-2的转矩/转动惯量比。
63.根据权利要求62所述的制动器，其中，所述弹性制动器锁定构件具有弹簧制动器转矩刚度，以及所述制动器提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，所述无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于所述制动器转矩刚度。
64.一种电磁制动器，所述制动器具有静转矩额定值和直径OD，所述制动器包括：
内部弯曲芯构件，所述内部芯构件具有外弯曲表面；
外部构件，所述外部构件围绕所述内部芯构件；
围绕的弹性制动器锁定构件，所述弹性制动器锁定构件位于所述内部芯构件外弯曲表面和所述外部构件之间，所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面接合，所述弹性制动器锁定构件抑制所述外部构件与所述内部弯曲芯构件之间的转动，其中施加的动力解锁磁场使所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件外弯曲表面脱开，并允许所述外部构件与所述内部芯构件之间的转动，以及其中所述弹性制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，所述制动器直径不大于大约11厘米(大约4英寸)，静转矩额定值为至少2Nm。
65.根据权利要求64所述的制动器，其中，所述弹性制动器锁定构件具有弹簧制动器转矩刚度，以及所述制动器提供无动力转动抑制制动力静转矩额定值，所述无动力转动抑制制动力静转矩额定值取决于所述制动器转矩刚度以及所述制动器直径不大于5厘米(大约2英寸)。
66.一种机器，所述机器包括转动电动机，第一机器电动机本体和第二机器电动机本体，内部芯构件，所述内部芯构件与所述第一机器电动机本体连接，
外围外部构件，所述外围外部构件密封所述内部芯构件，所述外围外部构件与所述第二机器电动机本体连接；
弹性弹簧制动器锁定构件，具有制动转矩刚度，所述弹性弹簧制动器锁定构件位于所述内部芯构件和所述外围外部构件之间，所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合，其中所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件和所述内部芯构件之间的转动，由电磁解锁构件施加的电磁场使得所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，以及提供所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动，并提供所述第一机器电动机本体与所述第二机器电动机本体之间的相对运动，所述弹性弹簧制动器锁定构件抑制所述外围外部构件与所述内部芯构件之间的转动并提供大于1000lb-ft的静转矩额定值。
67.根据权利要求66所述的机器，其中，所述机器电磁解锁构件包括线圈。
68.根据权利要求66所述的机器，包括转动电动机，其中通过所述电磁解锁构件施加的所述电磁场使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，并提供所述转动电动机的转动，以及当所述转动电动机不转动时所述弹性弹簧制动器锁定构件接合所述内部芯构件。
69.根据权利要求66所述的机器，包括电动机，其中，通过所述电磁解锁构件施加的所述电磁场使所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件脱开，以及当提供能量时提供所述电动机的运动，以及当不为所述电动机提供能量时所述弹性弹簧制动器锁定构件与所述内部芯构件接合。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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