CN102667217A - 磁制动设备 - Google Patents

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Abstract

与马达（5）的驱动轴（50）相连接的类型的磁制动设备（100），包括：第一金属盘（1），其可滑动地安装在驱动轴（50）上并设置有至少一系列第一周边座，所述第一周边座设置在环中并用于接收预定极性的第一永磁体（2）；第二金属盘（3），其相对于马达（5）固定地安装并设置有至少一系列第二周边座，所述第二周边座设置在环上，该环几何类似于第一座设置于其上的环并面向该环，所述第二周边座用于接收与第一磁体（2）具有相同极性的相应的第二永磁体（4）；轴（50）的制动状态通过磁体（2、4）和盘（1、3）之间的磁力吸引而实现，所述盘进入接触而保持磁体（2、4）互相偏置，每个磁体（2、4）对着盘（3、1）的、插置在相继的周边座（4a、2a）之间的相应部分。

Description

磁制动设备
技术领域
本发明涉及关于机械作用的制动设备的技术领域。
背景技术
电磁制动已知包括制动盘，其键合到电动机的轴上，由电气命令电路致动的电磁体，和受到弹性元件作用的可动的锚，所述弹性元件倾向于使锚保持迫压在制动盘上。
在马达的正常功能中，电气命令电路激发电磁体，该电磁体吸引可动的锚，使得键合到轴上的制动盘自由地旋转。
在没有来自电气命令电路的供给的情形下，电磁体去被激发，可动的锚保持迫压在制动盘上，施加想要的制动轴的功能。
该技术方案非常复杂并具有相对较高的成本。
除此之外还有这样的事实，如果考虑到一些用途的话，电磁制动器可能大大地超出尺寸，在这些用途中无需动态安全制动或保持负载，而是只要非大强度的静态或动态制动。
该类电磁制动器具有的轴向尺寸不是无关紧要的，并且要求实现相对于标准马达更长的驱动轴和防护帽。
该电磁制动器还必须通过紧固螺钉固定到马达外壳上，通常要求调整制动扭矩和可动锚和磁体主体之间的气隙。
还相关的是有关电磁体命令电路的电源的问题，除了需要提供复杂的电缆和对电气属性风险的必要防范，这导致能量的显著消耗。
电磁制动还受到专门的标准和指示的影响，例如低电压指示（LowVoltage Directive），在DC线圈的情形下还有电磁兼容指示（Electromagnetic Compatibility Directive），因为产生了电磁属性的干扰，其来自制动线圈使用AC/DC电源单元。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁制动设备，其能够起作用和/或释放，而无需任何电气命令电路和相应的电缆。
本发明的另一个目的在于提供一种磁制动设备，其具有相对有限的尺寸和成本，但是仍然比现有技术的方案提供更好的性能。
另外，想要提供一种磁制动设备，其在所有功能状态下提供更高标准的可靠性，同时保证容易地安装和维护步骤。
上述目的通过根据权利要求1和2所述的、与马达的驱动轴相连接的类型的磁制动设备而实现。
附图说明
本发明的特征将从下面的描述中显现，其中参考附图描述了一些优选而非排他的实施方式，附图中：
图1和2以所述磁制动设备的第一实施方式的部分轴向截面示意性地示出了两个侧视图，分别处于操作和非操作构造中；
图3是沿着图1中指示的截面A-A的视图；
图4是沿着图2中指示的截面B-B的视图；
图5和6是在所述磁制动设备的第二实施方式的部分轴向截面中的两个示意的侧视图，分别处于操作和非操作构造中。
具体实施方式
参见附图，100指示本发明的磁制动设备，为连接到马达5的驱动轴50上的类型，包括：至少一个第一金属盘1，其可滑动地安装在驱动轴50上并设置有至少一系列第一周边座2a，所述第一周边座2a设置在环中，并用于接收预定极性的相应的第一永磁体2；至少一个第二金属盘3，其相对于马达5固定地安装并设置有至少一系列第二周边座4a，所述第二周边座4a设置在环上，该环几何类似于第一座2a设置于其上的环并面向该环，所述第二周边座4a用于接收与第一磁体具有相同极性的相应的第二永磁体4（图1和2）。
这样，轴50的制动机制通过磁体（2、4）和盘（1、3）之间的磁吸引而实现，盘（1、3）接触，同时保持磁体（2、4）偏置，磁体（2、4）中的每个面向盘（1、3）的、穿插在相继的周边座（4a、2a）之间的相应部分。
如果受到驱动扭矩的作用，则轴50能够旋转，其中该扭矩大于由施加的负载提供的阻抗扭矩和由施加的负载提供的合成制动扭矩以及由可动盘1的第一磁体2提供的合成制动扭矩的和，所述第一磁体面向固定盘3的第二磁体4/相对于固定盘3的第二磁体4偏置。
所述制动设备100可选地可以设置有弹性弹簧，其通过连接到轴50上的抵靠件20抵靠并作用于第一滑动盘1，以便于与第二固定盘3接触，并减小旋转过程中的振动，其尤其适用于轴50具有竖直轴线的布置中。
在这种情形下，由于受到弹性弹簧40的作用，第一盘1能够在包括在抵靠件20和第二盘3之间的区域中相对于轴50轴向地平移。
清楚的是，在马达5、例如电动机的未加载的功能中，施加在轴50的负载是零，驱动扭矩只需要克服由永磁体（2、4）的磁作用而获得的制动扭矩。
永磁体（2、4）优选位于相应的盘（1、3）的面对侧，各个盘（1、3）的周边座（2a、4a）设置在圆环上。
在优选实施方式中，多个第一周边座2a包括在可动盘1上，该第一周边座2a设置在同心环（例如两个环）上，所述同心环具有与固定盘3上的多个相应的第二周边座4a设置在其上的环基本相同的直径（图3、4）。
这样，制动作用可以根据具体提供在各个座（2a、4a）中的磁体（2、4）的数量和布置而调整。
可动盘1有利地几何联接到驱动轴50上，可动盘在该轴上运动。
根据技术规格，可动盘1可以几何联接键合到轴50上并设置有抵靠件20的轴套上，并在该轴套上运动。
弹性弹簧40可在轴50上同轴地滑动，其直接键合到轴50上或者轴套上（如果存在轴套的话）。
为提高静态下的制动作用，可以在盘（1、3）的面对侧上提供具有高摩擦系数的区域。
本发明的制动设备100的功能将在下面简单陈述。
当驱动轴50静止时（没有操作的阻塞或制动状况，图1），设备100处于这样的状态：可动盘1通过磁吸引力联接到固定盘3上，每个盘（1、3）的磁体（2、4）面向和吸引在相对的盘（3、1）的钢部分上。在该状况下，驱动轴50被稳定地制动，因为状态的改变被相对的磁体（2、4）的力阻止，如果试图旋转轴的话，当相对的磁体以相同极性互相面对时，磁体倾向于互相排斥。
当驱动轴50设置为运动时（未锁定的操作状态，图2），存在磁体面向钢时的吸引和磁体正面相对时的排斥的交替；在该动态状况下，磁体的尺寸和相互距离使得吸引不具有足够的时间以变得完全并吸引两个制动装置的盘，因为相继的排斥立即介入。
这样，整体的波动/脉动效果得以实现，使得马达5的轴50能够旋转，因为排斥作用动态地克服了吸引作用。
只有在轴慢下来以便停止时，例如在缺乏电动机供给时，吸引力将超过排斥力，两个盘互相夹持并施加制动作用。
清楚的是，根据操作条件（例如速度），通过作用于磁体的尺寸和相互距离，第一盘1的分离模式和制动扭矩值可以根据需要而改变。
不同于已知的电磁制动器，作为制动设备的制动设备100有利地通过排斥磁力的作用而释放，该排斥磁力在该设备应用于其上的旋转机器的轴50的旋转过程中产生。
还清楚的是，旋转机器在制动下起动，但是在起动后立即除去插入（de-insert）。
由于没有电磁体而简单、经济的制动设备100可以用于具有以下特征的所有应用中：高驱动扭矩和低惰性，其中要求制动设备（动态或静态）具有低于驱动扭矩和阻抗负载之间的差值的制动扭矩。
特别地，制动器可以有利地用作平移的动态制动器，其中电气制动经由逆变器执行并随后通过制动器执行静止，也即在所有那些应用中（例如包括电动机和蜗杆减速器的机动机构）作为静态制动，其中当其已经停止时，负载保持静止。
类似的应用的例子一般有工业门、屏障、开门器和关门器，其中当服务间断时，马达的驱动扭矩相对于要施加的制动扭矩要高得多。
不同于已知的电磁制动器，本发明的制动设备是纯机械的，因此无需能量供给或防范电气属性的风险，从而有助于节省电缆（不需要连接到制动器上的供电电缆）和能量消耗（环境兼容性）。
强调的是，本发明的设备在轴向上具有非常小的尺寸，并设置有稳固、实用和快速紧固系统，其无需调节。
这里上面所述的制动设备还可以直接用于马达下游的传送元件，例如在蜗杆减速器的紧固轴的双突起上，从而保持马达完全不变。
制动设备100还可以设置有金属材料制成的单个盘，优选是固定的第二盘3，从而以不同材料实现滑动的第一盘1，以获得更小的重量和惯性值。
在这种情形下，在竖直轴50布置中，第一盘1较轻的重量意味着可以省略弹性弹簧40。
由于两个盘具有不同的属性，第二盘3是金属而第一盘1是非金属（例如塑料），因此当驱动轴50静止时，仅通过第一磁体2与相对的第二盘3的钢部分的相互作用（因为没有第二磁体4与第一盘1的相互作用），运动的第一盘1通过吸引磁力联接到固定盘3上；而当驱动轴50在运动时，排斥作用保持不改变，因为排斥作用是由于磁体（2、4）的相对，而吸引力只是由于第一磁体2与固定的和相对的第二盘3的钢部分的相互作用。
这样，吸引力的贡献减小，以有利地减小轴50在旋转阶段过程中波动/脉动/排斥效果的大小。
在图1-4中示出了所述制动设备100的第一实施方式。第二盘3固定地安装到马达5的外壳上，而第一盘1可滑动地安装到驱动轴50上。
通过本发明的制动设备100的第二实施方式，可以同样地发现与第一实施方式相同的优点，在二实施方式中金属第二盘3相对于马达5的外壳平移，平行于驱动轴50，相对于金属的第一盘1而邻近/远离，该第一盘键合地固定到轴50上（图5、6）。
在连接到马达5外壳上的引导装置的帮助下，第二盘有利地相对于第一盘1平移，所述引导装置例如通过多个平行于轴50定向的销60而构成，并用于接合在提供在第二盘3中的相应的贯通座中。
以相同的方式，可以可选地包括弹性弹簧400，其键合到销60上，一侧作用于第二盘3上，另一侧有利地由提供在销6的端部处的抵靠件200而抵靠。在这样的情形下，弹性弹簧400减弱作用于滑动的第二盘3上的振动，并在轴50处于竖直轴线中的布置时便于第二盘3从第一盘1间隔。
在这样的情形下，制动设备也可以设置有金属材料制成的单个盘，优选地为固定的第一盘1，从而以不同材料（例如塑料）实现滑动的第二盘3，并获得小的重量和惯性。
在这样的情形下，对于轴50的竖直布置，第一盘1更小的重量可以不必设置弹性弹簧400。
在两种实施方式中，盘（1、3）中的一个相对于另一个（3、1）以靠近/远离的方式运动，以从盘（1、3）通过磁力吸引而接触的制动状态转换到旋转状态，在旋转状态中盘（1、3）通过波动/脉动效果而保持分开，在波动/脉动效果中排斥作用动态地克服吸引作用。
从上面清楚地知道，磁制动设备是怎样能够起作用和/或释放，而无需任何电气命令电路和相应的电气电缆。
毫无疑问的是，相对有限的体积和成本是显著的，然而同时相对于已知的技术方案提供了优越的性能。
本发明的磁制动设备在所有功能状态下具有高标准的可靠性，同时确保了容易安装和维护。

Claims (10)

1.一种与马达的驱动轴相连接的类型的磁制动设备，其特征在于该磁制动设备包括：至少一个第一盘（1），其可滑动地安装在驱动轴（50）上并设置有至少一系列第一周边座（2a），所述第一周边座设置在环中并用于接收预定极性的第一永磁体（2）；至少一个第二盘（3），其相对于马达（5）的外壳固定地安装并设置有至少一系列第二周边座（4a），所述第二周边座（4a）设置在环上，该环几何类似于第一周边座（2a）设置于其上的环并面向该环，所述第二周边座（4a）用于接收与第一永磁体（2）具有相同极性的相应的第二永磁体（4）；
第一和第二盘（1、3）中的至少一个由金属材料制成，优选是固定的第二盘（3）；
借助于金属盘（3、1）的至少钢部分施加的磁吸引，所述盘（1、3）进入互相接触状态，所述钢部分插置在相继的周边座（4a、2a）之间并吸引盘（1、3）的相应磁体（2、4），其吸引相对的盘（1、3）的相应磁体（2、4），从而能够建立轴（50）的制动状态；
当受到驱动扭矩的作用时，轴（50）能够进入旋转状态，导致当金属盘（3、1）的钢部分面向相对的盘（1、3）的相应磁体时盘（1、3）之间的吸引的交替，和当磁体（2、4）正面地相对时所述盘（1、3）之间的排斥的交替，这样产生总体的波动/脉动效果，其中排斥作用动态地克服吸引作用，使得所述盘（1、3）能够保持间隔，其中该驱动扭矩大于由施加的负载提供的阻抗扭矩和由第一盘（1）的第一永磁体（2）提供的合成制动扭矩的和，所述第一永磁体面向第二盘（3）的第二永磁体（4）/相对于第二磁体偏离。
2.一种与马达的驱动轴相连接的类型的磁制动设备，其特征在于该磁制动设备包括：
至少一个第一盘（1），其固定地安装在驱动轴（50）上并设置有至少一系列第一周边座（2a），所述第一周边座设置在环中并用于接收预定极性的相应的第一永磁体（2）；至少一个第二盘（3），其相对于马达（5）的外壳可滑动地安装并设置有至少一系列第二周边座（4a），所述第二周边座设置在环上，该环几何类似于第一周边座（2a）设置于其上的环并对着该环，所述第二周边座（4a）用于接收与第一永磁体（2）具有相同极性的相应的第二永磁体（4）；
盘（1、3）中的至少一个由金属材料制成，优选是固定的第二盘（3）；
借助于由金属盘（1、3）的至少钢部分施加的磁吸引，所述盘（1、3）进入互相接触状态，所述钢部分插置在相继的周边座（2a、4a）之间并吸引相对的盘（3、1）的相应的磁体（4、2），从而能够建立轴（50）的制动状态；
当受到驱动扭矩的作用时，轴（50）能够进入旋转状态，导致当金属盘（1、3）的钢部分面向对面的盘（3、1）的相应磁体（2、4）时盘（1、3）之间的吸引的交替，和当磁体（2、4）正面地面向时所述盘（1、3）之间的排斥的交替，这样产生总体的波动/脉动效果，其中排斥作用动态地克服吸引作用，使得所述盘（1、3）能够保持间隔，其中该驱动扭矩大于由施加的负载提供的阻抗扭矩和由第一盘（1）的第一磁体（2）提供的合成制动扭矩的和，所述第一永磁体面向第二盘（3）的第二磁体（4）/相对于第二永磁体偏离。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述永磁体（2、4）设置在相应的盘（1、3）的面对侧上。
4.根据权利要求1或2或3所述的设备，其特征在于：设置在相应的盘（1、3）中的周边座（2a、4a）设置在圆环上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于：多个第一周边座（2a）在同心环上设置在第一盘（1）上，所述同心环具有的直径基本类似于设置在第二盘（3）上的多个相应的第二周边座（4a）设置于其上的环。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于：所述第一盘（1）几何地联接到所述驱动轴（50）上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于：所述盘（1、3）的面向侧设置有具有高摩擦系数的区域。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，其特征在于：其包括由装置（20、200）抵靠的弹性元件（40、400），所述装置（20、200）连接到所述轴（50）上，或者连接到固定于马达（5）外壳上的引导装置（60）上，弹性元件作用于滑动盘（1、3）上，以便于使滑动盘靠近和/或远离固定盘（3、1），并这样减小设备（100）旋转过程中的振动，尤其是对于具有竖直轴线的轴（50）的布置。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述弹性元件（40）能在轴（50）上同轴地滑动。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述引导装置（60）包括固定到马达（5）外壳上的多个销（60），所述销平行于轴（50）定向，用于接合在提供于滑动盘（3）中的相应的贯穿座中，其中弹性元件（400）可与销（60）同轴地滑动。
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