CN105119465B - 一种双磁轮柔性磁力制动器 - Google Patents
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Abstract
一种双磁轮柔性磁力制动器,其特征是包括负载轴(1)、制动轮(2)、内磁体安装环(3)、第一永磁体(4)、第二永磁体(5)、外磁体安装环(6)、套筒(7)、支撑挡板(8)、导向柱(9)、导套(10)、螺栓(11)、弹簧(12)、第一楔块(13),第二楔块(14)和制动执行器(15),所述在制动轮(2)外表面固定一个内磁体安装环(3),将一组径向相邻的极性呈同性的第一永磁体(4)安装在内磁体安装环(3)的均匀分布的槽中,将其固定在负载轴(1)上,成为一体。本制动器在永磁体异性相吸或磁力作用下产生异性相吸的磁力制动,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,特指一种双磁轮柔性磁力制动器。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双磁轮柔性磁力制动器,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:
一种双磁轮柔性磁力制动器,包括负载轴1、制动轮2、内磁体安装环3、第一永磁体4、第二永磁体5、外磁体安装环6、套筒7、支撑挡板8、导向柱9、导套10、螺栓11、弹簧12、第一楔块13,第二楔块14和制动执行器15,所述在制动轮2外表面固定一个内磁体安装环3,将一组周向相邻的极性呈同性的第一永磁体4安装在内磁体安装环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;当负载轴1旋转时,制动轮2、内磁体安装环3和第一永磁体4跟负载轴1一起旋转;外磁体固定环6固定在套筒7上,将另一组周向相邻的极性呈同性的第二永磁体5装入外磁体安装环6的均匀分布的槽中,在套筒7上装有一组导向柱9,与导向柱9对应的支撑挡板8上安装了导套10,套筒7和支撑挡板8之间用一组弹簧12和螺栓11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7上固定有第一楔块13,第一楔块13下方通过推动第二楔块14连接制动执行器15。
所述弹簧11有若干根,导向柱9和导套10有若干套,均匀分布在套筒7的端面上,导向柱9支撑一组第二永磁体5、外磁体安装环6和套筒7的重量和承受制动扭矩。
所述第一永磁体4和第二永磁体5径向气隙距离约为2-3mm。
所述第一永磁体4数量和第二永磁体5数量是一致的,第一永磁体4沿着周向极性同磁性,第二永磁体5沿着周向极性同磁性,第一永磁体4和第二永磁体5径向磁性极性相反。
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7之间的相对转动,需要制动时,通过执行器将第二楔块14拉开,离开套筒7上的楔快13当套筒7和第二永磁体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,第一永磁体4和第二永磁体5径向之间有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为双磁轮柔性磁力制动器结构无制动状态示意图。
图2为双磁轮柔性磁力制动器结构磁体分布示意图。
图3为双磁轮柔性磁力制动器结构制动状态示意图。
图4为双磁轮柔性磁力制动器执行机构15工作示意图之一。
图5为双磁轮柔性磁力制动器执行机构15工作示意图之二。
图6为双磁轮柔性磁力制动器执行机构15结构左示意图。
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至图6,一种双磁轮柔性磁力制动器,包括负载轴1、制动轮2、内磁体安装环3、第一永磁体4、第二永磁体5、外磁体安装环6、套筒7、支撑挡板8、导向柱9、导套10、螺栓11、弹簧12、第一楔块13,第二楔块14和制动执行器15,所述在制动轮2外表面固定一个内磁体安装环3,将一组周向相邻的极性呈同性的第一永磁体4安装在内磁体安装环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;当负载轴1旋转时,制动轮2、内磁体安装环3和第一永磁体4跟负载轴1一起旋转;外磁体固定环6固定在套筒7上,将另一组周向相邻的极性呈同性的第二永磁体5装入外磁体安装环6的均匀分布的槽中,在套筒7上装有一组导向柱9,与导向柱9对应的支撑挡板8上安装了导套10,套筒7和支撑挡板8之间用一组弹簧12和螺栓11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永磁体异性相吸磁力作用下产生异性相吸的磁力制动;制动轮2外表面固定一个内磁体安装环3,将一组周向相邻的极性呈同性的第一永磁体4安装在内磁体安装环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;外磁体固定环6固定在套筒7上,将另一组周向相邻的极性呈同性的第二永磁体5装入外磁体安装环6的均匀分布的槽中,在套筒7上装有一组导向柱9,与导向柱9对应的支撑挡板8上安装了导套10,套筒7和支撑挡板8之间用一组弹簧12和螺栓11联接,在导向柱的支撑和约束下保持不旋转,在楔形块14和弹簧12的作用下,根据指令需要只做往返轴向运动。第一永磁体4数量和第二永磁体5数量是一致的,第一永磁体4沿着周向极性同磁性,第二永磁体5沿着周向极性同磁性,第一永磁体4和第二永磁体5径向磁性极性相反。当套筒7内的第二永磁体5靠近负载轴1上的第一永磁体4时,第一永磁体4和第二永磁体5相对应的位置产生异性相吸或是在磁力作用产生异性相吸的磁力制动,套筒7和第二永磁体5不转,由于磁力作用也使带有制动轮的负载轴停止旋转。
第一永磁体4和第二永磁体5材料,以高性能的稀土合金中的铷铁硼为主,固定磁体的内磁体安装环3和外磁体安装环6的材料,以铝,铜,奥氏体不锈钢等非磁化材料为主。套筒7材料用可磁化的钢材制造。
工作时负载轴1旋转,制动轮2、内磁体安装环3和第一永磁体4跟负载轴1一起旋转;将另一组周向向相邻的极性呈同性的第二永磁体5装入外磁体安装环6的均匀分布的槽中,在套筒7上装有一组导向柱9,与导向柱9对应的支撑挡板8上安装了导套10,套筒7和支撑挡板8之间用一组弹簧12和螺栓11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15推动第二楔块14径向靠拢移动,推动固定在套筒7上的第一楔块13一起向右轴向移动,脱离第一永磁体4和第二永磁体5的磁耦合区域,第一永磁体4和第二永磁体5之间的磁力消失,然后再启动电机驱动负载轴1、制动轮2和第一磁体4一起旋转。当需要制动时,发出指令通知制动执行器15将楔快14拉开,套筒7外磁体安装环6和第二永磁体5在弹簧的压力下向左做迅速瞬间轴向移动,第一永磁体4的N极或S极和第二磁体6的S极或N极在磁力作用产生异性相吸的磁力制动,分布在制动轮上的若干个第一永磁体4和套筒7内的若干个第二永磁体5产生的磁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7上固定有第一楔块13,第一楔块13下方通过推动第二楔块14连接制动执行器15。
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7的端面上,导向柱9支撑一组第二永磁体5、外磁体安装环6和套筒7的的重量和承受制动扭矩。
第一永磁体4和第二永磁体5径向气隙距离约为2-3mm。
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15断电,,通过杠杆结构带动第二楔块14作径向靠拢移动,推动固定在套筒7上的第一楔块13在负载轴1向右移动,从而推动套筒7、外磁体安装环6和第二磁体5一起向右运动,脱离第一永磁体4和第二永磁体5的磁耦合区域,第一永磁体4和第二永磁体5之间的磁力消失,这时就可以启动电机驱动负载轴1、制动轮2、内磁体安装环3和第一磁体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15通电,通过杠杆机械带动第二楔块14向外圆方向移动,安装在套筒7和挡板8之间的弹簧12的弹力迅速释放,将套筒7、外磁体安装环6和第二磁体5推回左边原位。此时第一永磁体4的N极或S极和第二磁体6的S极或N极在磁力作用产生异性相吸的磁力制动,使负载轴1停止旋转。
制动执行器15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16拉伸负荷弹簧17,推动第二楔块14向外圆方向移动。当断电时,固定在液力推动器上的推杆在负荷弹簧17力及本身重力作用下迅速成下降,这时仍然通过杠杆机构恢复原位推动第二楔块14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,采用两组永磁体,在永磁体异性相吸磁力作用下产生异性相吸的磁力制动;一组周向极性同磁性的永磁体固定在负载轴上,跟与负载轴一起旋转,另一组周向极性同磁性的永磁体固定在负载轴套上,不旋转,只做轴向往返直线运动。两组的永磁体径向磁性相反,如果第一永磁体4的N极,那么第二永磁体5的S极,永磁体异性相吸或是在磁力作用产生异性相吸的磁力制动。第一永磁体4和第二永磁体5是非接触连接,磁力制动器没有磨损消耗的。
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 (4)
1.一种双磁轮柔性磁力制动器,其特征是包括负载轴(1)、制动轮(2)、内磁体安装环(3)、第一永磁体(4)、第二永磁体(5)、外磁体安装环(6)、套筒(7)、支撑挡板(8)、导向柱(9)、导套(10)、螺栓(11)、弹簧(12)、第一楔块(13),第二楔块(14)和制动执行器(15),所述套筒(7)上固定有第一楔块(13),第二楔块(14)下方通过连接制动执行器(15)推动第一楔块(13);所述制动轮(2)外表面固定一个内磁体安装环(3),将一组周向相邻的极性呈同性的第一永磁体(4)安装在内磁体安装环(3)的均匀分布的槽中,第一永磁体(4)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)、内磁体安装环(3)和第一永磁体(4)跟负载轴(1)一起旋转;外磁体安装环(6)固定在套筒(7)上,将另一组周向相邻的极性呈同性的第二永磁体(5)装入外磁体安装环(6)的均匀分布的槽中,在套筒(7)上装有一组导向柱(9),与导向柱(9)对应的支撑挡板(8)上安装了导套(10),套筒(7)和支撑挡板(8)之间用一组弹簧(12)和螺栓(11)联接,套筒(7)在导向柱的支撑和约束下保持不旋转,在制动执行器的动作下只做轴向移动。
2.根据权利要求1所述的双磁轮柔性磁力制动器,其特征在于所述弹簧(12)有若干根,导向柱(9)和导套(10)有若干套,导向柱(9)和导套(10)均匀分布在套筒(7)的端面上,导向柱(9)支撑一组第二永磁体(5)、外磁体安装环(6)和套筒(7)的重量和承受制动扭矩。
3.根据权利要求1所述的双磁轮柔性磁力制动器,其特征在于所述第一永磁体(4)和第二永磁体(5)径向气隙距离为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种双磁轮柔性磁力制动器,其特征是所述第一永磁体(4)数量和第二永磁体(5)数量是一致的,第一永磁体(4)沿着周向极性同磁性,第二永磁体(5)沿着周向极性同磁性,第一永磁体(4)和第二永磁体(5)径向磁性极性相反。
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