CN104993671B - 一种柔性磁力制动器 - Google Patents
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Abstract
一种柔性磁力制动器，其特征是包括负载轴(1)、制动轮(2)、磁体安装环(3)、永磁体(4)、套环(5)、套筒(6)、支撑挡板(7)、导向柱(8)、导套(9)、螺栓(10)和弹簧(11)，所述在制动轮(2)外表面固定一个磁体安装环(3)，将一组径向相邻的极性呈异性的永磁体(4)装在磁体安装环(3)的均匀分布的槽中，将其固定在负载轴(1)上，成为一体；本制动器在磁场耦合下就会产生磁力柔性制动，使负载轴停止旋转，达到柔性制动的目的。避免了设备的突然制动下带来的振动危害。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程中的传动领域，特指一种柔性磁力制动器。它可以广泛用于输送机械，建材，冶金，煤炭等大惯量设备需要柔性制动工况上，也可作为火车、电力机车、船等各种运输工具和各种需要辅助柔性制动的场合。
背景技术
在现有已知的传统制动器领域，大多采用摩擦制动原理，制动时摩擦片通过和被制动的部件接触施加压力而直接产生摩檫力矩，使高速运转的旋转件停止运转。制动器摩擦片材料都被磨损消耗的，磨损的多少，时间长短，跟摩擦片的材料耐高温性、性能稳定性，耐磨性及正压力等相关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性磁力制动器，本发明提供了一种区别于其他类型的柔性磁力制动器，磁力制动器采用筒形结构，磁力制动器采用内外转子双筒形式(圆环式)结构，以克服上述缺陷。
本发明的技术方案是：
一种柔性磁力制动器是包括负载轴1、制动轮2、磁体安装环3、永磁体4、套环5、套筒6、支撑挡板7、导向柱8、导套9、螺栓10和弹簧11，所述在制动轮2外表面固定一个磁体安装环3，将一组周向相邻的极性呈异性的永磁体4装在磁体安装环3的均匀分布的槽中，磁体安装环3与制动轮2固定在一起与负载轴1固定。当负载轴1旋转时，制动轮2、磁体安装环3和永磁体4跟负载轴1一起旋转；将具有非磁化材料的金属的套环5固定在套筒6上，在套筒6上装有一组导向柱8，与导向柱8对应的支撑挡板7上安装了导套9，套筒6和支撑挡板7之间用一组弹簧11和螺栓10联接，在导向柱的支撑和约束下保持不旋转，在执行器的动作下只做轴向移动。
所述套筒6上固定有第一楔块12，第一楔块12下方通过推动第二楔块13连接制动执行器14。
所述弹簧11有若干根，导向柱8和导套9有若干套，均匀分布在套筒6的端面上，导向柱8支撑套环5和套筒6的重量和承受制动扭矩。
所述永磁体4外圆周表面和套环内表面径向气隙距离约为3-4mm。
本发明的有益效果是：
本发明的一种柔性磁力制动器可以有效阻止制动轮永磁体4和套筒6之间的相对转动，需要制动时，通过执行器将第二楔块13拉开，离开套筒6上的楔快12当套筒6和套环5的组合体在弹簧的压力下迅速推向左边时，在磁场耦合下就会产生磁力柔性制动，使负载轴停止旋转，达到柔性制动的目的。避免了设备的突然制动下带来的振动危害。
本发明的一种柔性磁力制动器为磁力耦合作用制动器，永磁体4外圆周面和套环5的内圆周面之间有3-4毫米的气隙，不象常规制动器靠制动轮和制动摩檫片之间的压力及紧密接触而产生的摩擦力矩产生制动，且制动摩擦较大，温度急剧升高，由于制动时的减加速度较大从而导致其设备振动也较大，由于摩擦，制动轮易磨损，制动摩擦片也因磨损而要经常更换。
附图说明
图1为柔性磁力制动器结构非制动结构示意图。
图2为柔性磁力制动器结构磁体分布结构示意图。
图3为柔性磁力制动器结构制动结构示意图。
图4为柔性磁力制动器执行机构14工作结构示意图。
图5为柔性磁力制动器执行机构14左视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至5，一种柔性磁力制动器，包括负载轴1、制动轮2、磁体安装环3、永磁体4、套环5、套筒6、支撑挡板7、导向柱8、导套9、螺栓10和弹簧11，所述在制动轮2外表面固定一个磁体安装环3，将一组周向相邻的极性呈异性的永磁体4装在磁体安装环3的均匀分布的槽中，磁体安装环3与制动轮2固定在一起与负载轴1固定。当负载轴1旋转时，制动轮2、磁体安装环3和永磁体4跟负载轴1一起旋转；将具有非磁化材料的金属的套环5固定在套筒6上，在套筒6上装有一组导向柱8，与导向柱8对应的支撑挡板7上安装了导套9，套筒6和支撑挡板7之间用一组弹簧11和螺栓10联接，在导向柱的支撑和约束下保持不旋转，在执行器的动作下只做轴向移动。
磁力制动器是采用在感应磁场力作用下产生磁力制动；是一组永磁体4和的非磁化材料金属的套环5耦合的作用；套环5不转，一组永磁体4随负载轴驱动而转动才能产生磁耦合。首先在可磁化钢的制动轮2外表面固定一个磁体安装环3，将一组周向相邻的极性呈异性的永磁体4装在磁体安装环3的均匀分布的槽中，将其固定在负载轴1上，成为一体，跟负载轴1一起转动，将具有非磁化材料的金属的套环5固定在套筒6上，在套筒6上装有一组导向柱8，与导向柱8对应的支撑挡板7上安装了导套9，套筒6和支撑挡板7之间用一组弹簧11和螺栓10联接，在导向柱的支撑和约束下保持不旋转，在楔形块13和弹簧11的作用下，根据指令需要只做往返轴向运动。当套筒6和套环5靠近负载轴1上的永磁体4时，处于旋转中的永磁体4和不旋转的套筒6中的套环5相对应的位置会产生磁耦合会产生磁力制动，套环5和套筒6不转由于磁耦合也使带有制动轮的负载轴停止旋转。
永磁体4的材料以高性能的稀土合金中的铷铁硼为主，固定磁体的磁体安装环3的材料，以铝，铜，奥氏体不锈钢等非磁化材料为主。套环材料以非磁化材料的金属铝，铜为主，其套筒6材料用可磁化的钢材制造。
工作时负载轴1旋转，制动轮2、磁体安装环3和永磁体4跟负载轴1一起旋转；将具有非磁化材料的金属的套环5固定在套筒6上，在套筒6上装有一组导向柱8，与导向柱8对应的支撑挡板7上安装了导套9，套筒6和支撑挡板7之间用一组弹簧11和螺栓10联接，在导向柱的支撑和约束下保持不旋转。
当电机驱动负载轴1旋转前，首先需要将制动执行器14和推动第二楔块13作径向靠拢移动，推动固定在套筒6上的第一楔块12一起向右轴向移动，脱离永磁体4和套环的磁耦合区域，永磁体4与套环之间的感应磁场耦合消失，然后再启动电机驱动负载轴1、制动轮2和磁体4一起旋转。当需要制动时，发出指令通知制动执行器14将楔快13拉开，固定架上的套筒6和套环5在弹簧11的压力下向左做迅速瞬间轴向移动，此时永磁体4N极和套环5表面产生的感应磁极S在磁力作用产生异性相吸的磁场耦合制动，分布在制动轮上的若干个永磁体和在内套5上产生的磁耦合力大于所产生的制动力矩之和将使负载轴1停止旋转。
套筒6上固定有第一楔块12，第一楔块12下方通过推动第二楔块13连接制动执行器14。
弹簧11有若干根，导向柱8和导套9有若干套，均匀分布在套筒6的端面上，导向柱8支撑套筒6的重量和承受制动扭矩。
永磁体4外圆周表面和套环内表面径向气隙距离约为3-4mm。
工作原理：当设备需要启动运转前，首先应让执行制动执行器14断电，通过杠杆结构带动第二楔块13作径向靠拢移动，推动固定在套筒6上的第一楔块12在负载轴1上向右移动，从而推动套环5和套筒6一起向右运动，脱离永磁体4和套环5的磁耦合区域，永磁体4与套环5之间的感应磁场耦合消失，这时就可以启动电机驱动负载轴1、制动轮2、磁体4一起旋转。当需要制动时，首先将负载驱动电机断电，使负载轴1依然依据惯性在旋转，然后控制系统发出制动指令时，制动执行器14通电，通过杠杆机械带动第二楔块13向外圆方向移动，安装在套筒6和挡板7之间的弹簧8的弹力迅速释放，将套筒6和套环5推回左边原位。处于旋转中的永磁体4，在套环5的内圆周面耦合下会产生感应磁场，套环与永磁体4相对应的位置产生的感应磁场的极性呈异性。在磁场耦合下会产生磁力制动，使负载轴1停止旋转。
制动执行器14工作原理：当通电时，固定在液力推动器上的推杆迅速上升，通过杠杆机械15拉伸负荷弹簧16，推动第二楔块13向套筒6外圆方向移动，这时应产生制动行为。当断电时，固定在液力推动器上的推杆在负荷弹簧16力及本身重力作用下迅速下降，这时仍然通过杠杆机构恢复原位推动第二楔块13向中心方向移动，这时应为非制动工况，设备可以启动运转。
本发明提供了一种新的制动的方法，采用电涡流感应磁场技术，在永磁体与非磁化材料的金属中产生的感应磁场的异性相吸磁力作用下产生磁力制动；一组周向相邻的呈异磁性极性的永磁体固定在磁体安装环3上并和制动轮2固定在一起，制动轮2安装在负载轴上，非磁化材料的金属套环5固定在套筒6上，不旋转，只做轴向往返直线运动。如永磁体4N极，那么套环5表层产生的感应磁极为S极，在磁力作用产生异性相吸的磁力制动。永磁体4套环5是非接触连接，磁力制动器不像摩檫式制动器那样消耗磨损而是非接触没有磨损消耗。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (3)
1.一种柔性磁力制动器，其特征是包括负载轴(1)、制动轮(2)、磁体安装环(3)、永磁体(4)、套环(5)、套筒(6)、支撑挡板(7)、导向柱(8)、导套(9)、螺栓(10)、弹簧(11)、第一楔块(12)、第二楔块(13)和制动执行器(14)，在所述制动轮(2)外表面固定一个磁体安装环(3)，将一组周向相邻的极性呈异性的永磁体(4)装在磁体安装环(3)的均匀分布的槽中，将制动轮(2)固定在负载轴(1) 上，成为一体，跟负载轴(1)一起转动；当负载轴(1)旋转时，制动轮(2)、磁体安装环(3)和永磁体(4)跟负载轴(1)一起旋转；将具有非磁化材料的金属的套环(5)固定在套筒(6)上，在套筒(6)上装有一组导向柱(8)，与导向柱(8)对应的支撑挡板(7)上安装了导套(9)，套筒(6)和支撑挡板(7)之间用一组弹簧(11)和螺栓(10)联接，在导向柱的支撑和约束下套筒(6)保持不旋转，在制动执行器(14)的动作下套筒(6)只做轴向移动；所述套筒(6)上固定有第一楔块(12)，第一楔块(12)下方通过第二楔块(13)连接制动执行器(14)，制动执行器(14)推动第二楔块(13)进而推动第一楔块(12)。
2.根据权利要求1所述的柔性磁力制动器，其特征在于所述弹簧(11)有若干根，导向柱(8)和导套(9)有若干套，导向柱（9）和导套（10）均匀分布在套筒(6)的端面上，导向柱(8)支撑套环(5)和套筒(6)的重量和承受制动扭矩。
3.根据权利要求1所述的柔性磁力制动器，其特征在于所述永磁体(4)外圆周表面和套环内表面径向气隙距离为3-4mm。
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