CN105715709B - 双电源电磁制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电源电磁制动器，包括制动器本体以及为制动器本体供电的电源模块，所述制动器本体包括内设有线圈的轭铁、刹车部件、位于刹车部件与轭铁之间的衔铁、以及设于轭铁相对于衔铁的一面的弹性件，电源模块包括能够提供两种不同电压的双电源模块、与双电源模块电连接的电压切换器、与所述电压切换器电连接的延时控制器，所述双电源模块用于在为制动器本体上电时提供高电源至所述制动器本体以使制动器本体内的线圈通电吸合衔铁，所述延时控制器用于在上电并延时一预设时间后向所述电压切换器发出一个切换信号，所述电压切换器用于根据所述延时控制器的切换信号进行切换，将所述双电源模块的高电源切换为低电源后为所述制动器本体供电。

Description

双电源电磁制动器

技术领域

本发明涉及电磁制动器领域，特别涉及一种双电源电磁制动器。

背景技术

电磁制动器是现代工业中一种理想的自动化执行元件，在机械传动系统中主要起传递动力和控制运动等作用。具体地，电磁制动器是一种将主动侧扭力传达给被动侧的连接器，可以根据自身的需要进行自由的吸合和制动，因使用电磁力来作动力，称之电磁制动器，具有响应速度快，结构简单等优点。电磁制动器是利用通电线圈产生磁场，磁场磁化处于其中的铁芯和衔铁，磁化后的铁芯和衔铁相互吸引产生电磁吸力，最终推动衔铁运动的装置。

电磁制动器的工作分为两个阶段：分别是吸合保持阶段与制动阶段，为了保证吸合时动作迅速，一般都是采用较大的工作电流。目前，市面上的电磁制动器的吸合和保持均采用大电流，而大电流会使线圈的温度升高，时间过长会使线圈烧坏，如果电流过大会功率浪费与影响电磁制动器的工作寿命。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够降低功耗、提高电磁制动器的工作寿命的双电源电磁制动器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双电源电磁制动器，包括制动器本体以及为制动器本体供电的电源模块，所述制动器本体包括内设有线圈的轭铁、刹车部件、位于刹车部件与轭铁之间且能够与刹车部件配合以对待制动部件进行制动或者与轭铁吸合和保持的衔铁、以及设于轭铁相对于衔铁的一面的弹性件，所述弹性件用于在制动器断电的状态下通过自身恢复力将所述衔铁推动至所述刹车部件处以与所述刹车部件配合对待制动部件进行制动，所述电源模块包括能够提供两种不同电压的双电源模块、与双电源模块电连接的电压切换器、与所述电压切换器电连接的延时控制器，所述双电源模块用于在为制动器本体上电时提供高电源至所述制动器本体以使制动器本体内的线圈通电吸合衔铁，所述延时控制器用于在上电并延时一预设时间后向所述电压切换器发出一个切换信号，所述电压切换器用于根据所述延时控制器的切换信号进行切换，将所述双电源模块的高电源切换为低电源后为所述制动器本体供电。

进一步的，所述高电源为24V电源，所述低电源为15V电源。

进一步的，所述衔铁通过若干导向柱固定于所述轭铁上并能够沿该导向柱的轴向进行运动，当轭铁吸合该衔铁时，所述衔铁在该导向柱上轴向向所述轭铁的方向移动并压缩所述弹性件以与所述轭铁吸合，当断电后，位于轭铁上的弹性件依靠自身恢复力推动所述衔铁在沿所述导向柱的轴向向所述刹车部件的方向移动以与所述刹车部件配合对待制动部件进行制动。

进一步的，所述导向柱为多级圆柱结构，它的大端位于所述衔铁上朝向刹车部件的一面，中间段穿设于所述衔铁上以供衔铁轴向运动，小端固定于所述轭铁上朝向衔铁的一面；所述中间段的轴向长度大于所述刹车部件与所述轭铁的间隔距离。

进一步的，在所述轭铁上还设置有一用于感应所述衔铁是否被成功吸合至轭铁侧的位置传感器。

进一步的，所述刹车部件为薄片结构，包括一用于固定于待制动部件上的弹性薄片以及一固定于所述弹性薄片的外周的刹车片，所述刹车片相对于衔铁的一面与所述衔铁摩擦配合，所述刹车片相反的另一面与待制动部件摩擦配合。

进一步的，在所述弹性薄片上开设有第一过孔；所述刹车部件还包括一第一压片，在所述第一压片上相应于所述第一过孔的位置处开设有第二过孔，所述第一压片紧压于所述弹性薄片上远离所述待制动部件的一侧面，通过第一锁紧栓穿过第二过孔和第一过孔后将所述弹性薄片固定于所述待制动部件上。

进一步的，在所述弹性薄片上开设有一同心孔，所述第一过孔均匀间隔绕所述同心孔的外周布置；所述第一压片为内径与所述同心孔的内径相匹配的环形压片。

进一步的，所述刹车片包括第一摩擦片、第二摩擦片以及一连接部件，所述第一摩擦片及第二摩擦片分别固定于所述连接部件的两侧面，所述连接部件具有与所述弹性薄片的外周缘连接配合的连接部分；

在所述弹性薄片上靠近外周缘的位置处间隔的开设有若干第三过孔，在所述连接部件的连接部分上相应于所述第三过孔的位置处一一对应开设有第四过孔；

所述刹车部件还包括第二压片，在所述第二压片上相应于所述第四过孔的位置处一一对应开设有第五过孔；

所述连接部件的连接部分与所述第二压片分别压于所述弹性薄片的两侧面上靠近外周缘的位置处，若干第二锁紧件分别依次穿过第五过孔、第三过孔后与连接部分上的第四过孔锁紧配合。

进一步的，在所述弹性薄片上位于所述第一压片外周的位置处均匀间隔的开设有若干穿孔。

本发明的双电源电磁制动器，在电磁制动器上电时，双电源模块将24V高电源输送至电磁制动器，保证轭铁中的线圈吸合衔铁，在吸合成功后（即预设时间之后）进入保持阶段，延时控制器发出一个切换信号至电压切换器，电压切换器将双电源模块的24V高电源切换至15V电源，线圈通过低电源保证制动器的保持，由于制动器在通电工作的时间较长，低电源在保证保持阶段工作的同时可以延长线圈寿命，避免电流过大功率浪费，提高电磁制动器的工作寿命。

在吸合保持阶段，衔铁在导向柱的导向作用下紧压所述弹性件向轭铁靠拢吸合；此时的刹车部件未受到衔铁的推力与待制动部件具有一定间隔，因此处于未制动状态；当断电后，线圈失电，衔铁在所述弹性件的自身恢复力的作用下，沿导向柱向刹车部件靠拢，衔铁向刹车部件方向紧压并与刹车部件上的摩擦片产生摩擦，刹车部件的另一个摩擦片因衔铁的紧压而向待制动部件方向紧压，与待制动部件摩擦制动，从而进行制动。导向柱的结构简单，对衔铁进行导向，保证衔铁的动作的过程始终在轴向上。

综上，本发明的双电源电磁制动器具有以下有益效果：

1、本制动器采用两种电压的控制方式，即吸合采用较高的电压，保证其有足够的吸合力，在保持时采用相对小的电压，这一方式可以降低整个制动器的功耗，同时可以降低线圈11的热效应，有利于保护制动器，提高其使用寿命。

2、本制动器的刹车部件，采用弹性的薄片结构，在保证足够摩擦力的同时具有比较方便控制摩擦间隙，同时也较为方便控制衔铁与线圈之间的间隙。

3、本制动器的衔铁在吸合与弹开中采用了颗导向螺钉的方式，保证其在动作过程中的位置变化始终在轴向上。

4、本电磁制动器具有结构简单，装配方便的优点，对零件机加工要求不高，成本低，同时，环境适应性强，可达到GJB150-2009中对高低温试验的标准。

5、增加了位置传感器，有利于判断制动器的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明双电源电磁制动器的框图。

图2是本发明双电源电磁制动器的结构示意图。

图3是图2中A-A的剖视图。

图4是图3中导向柱的结构示意图。

图5是图2中刹车部件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1至图5，本发明的双电源电磁制动器，包括制动器本体1以及为制动器本体1供电的电源模块，所述制动器本体1包括内设有线圈11的轭铁12、刹车部件13、位于刹车部件13与轭铁12之间且能够与刹车部件13配合以对待制动部件进行制动或者与轭铁12吸合和保持的衔铁14、以及设于轭铁12相对于衔铁14的一面的弹性件15，所述弹性件15用于在制动器断电的状态下通过自身恢复力将所述衔铁14推动至所述刹车部件13处以与所述刹车部件13配合对待制动部件进行制动，所述电源模块包括能够提供两种不同电压的双电源模块、与双电源模块电连接的电压切换器、与所述电压切换器电连接的延时控制器，所述双电源模块用于在为制动器本体1上电时提供高电源至所述制动器本体1以使制动器本体1内的线圈11通电吸合衔铁14，所述延时控制器用于在上电并延时一预设时间后向所述电压切换器发出一个切换信号，所述电压切换器用于根据所述延时控制器的切换信号进行切换，将所述双电源模块的高电源切换为低电源后为所述制动器本体1供电。

所述双电源模块可以为独立的电源模块，也可以采用直接接入两种电源的方式，例如从待制动部件上的接入两种电源。

本方案以电机作为待制动部件为例对本实施例的双电源电磁制动器进行阐述。本方案的双电源模块输出24V高电源和15V低电源至电压切换器，在为制动器上电时，电压切换器将24V高电源输入至制动器本体1，以使制动器本体1的轭铁12中的线圈11通电产生吸合，使制动器位于吸合阶段，从而将衔铁14吸合至轭铁12侧。上电后，延时控制器得电，延时控制器得电后通过设定的延时时间，在延时预设时间后向电压切换器发出切换信号至电压切换器，所述电压切换器在收到切换信号后，将24V高电源切换为15V低电源输送至制动器本体1，此时衔铁14仍然位于轭铁12侧，15V低电源足以保证制动器位于保持阶段（即线圈11得电后吸力大于所述弹性件15的自身恢复力，使衔铁14不至于因吸力小于弹性件15的自身恢复力而被推向刹车部件13）。可以理解的，在不同的实施例中，根据电磁制动器所应用的待制动部件所需要的制动力的大小的不同、弹性件15的自恢复弹性的大小、制动器的功率大小等等原因，双电源模块的高电源和低电源分别可以根据不同实施例作相应的调整和变化。本方案中，通过高电源保证吸合阶段的运动迅速，低电源保证保持阶段能够达到保持效果的同时又解决了线圈11可能因长时间使用被烧坏的问题，降低了线圈11的热效应，同时解决了电流过大会功率浪费以及影响制动器的工作寿命的问题。

所述电磁制动器的外形结构可以与市面上的电磁制动器外形结构相同或相似，外形呈圆柱状结构，横截面呈圆形。本实施例中，所述衔铁14通过四根导向柱16固定于所述轭铁12上并能够沿该导向柱16的轴向进行运动，当轭铁12吸合该衔铁14时，所述衔铁14在该导向柱16上轴向向所述轭铁12的方向移动并压缩所述弹性件15以与所述轭铁12吸合，当所述轭铁12的线圈11断电时，位于轭铁12上的弹性件15依靠自身恢复力推动所述衔铁14在沿所述导向柱16的轴向向所述刹车部件13的方向移动以与所述刹车部件13配合对待制动部件进行制动。

在衔铁14上靠近边缘的位置处可均匀间隔的开设四个导向孔，在轭铁12上相应于所述四个导向孔的位置一一对应开设有四个锁紧孔，四根导向柱16分别穿过四个导向孔后与四个锁紧孔锁紧配合。所述导向柱16为多级圆柱结构，它的大端位于所述衔铁14上朝向刹车部件13的一面（即远离所述轭铁12的一面），中间段通过所述导向孔穿设于所述衔铁14上以供衔铁14轴向运动，它的小端通过所述锁紧孔固定于所述轭铁12上朝向衔铁14的一面；所述中间段的轴向长度大于所述刹车部件13与所述轭铁12的间隔距离。在一些实施例中，所述导向柱16的数量可根据不同需求进行增加或减少，此处不再过多赘述。

本实施例中，所述双电源电磁制动器还包括位置传感器17，所述位置传感器17设于轭铁12上，用于感应衔铁14是否被成功吸合保持在轭铁12侧的位置传感器17，位置传感器17检测到的信号发送至待制动部件的控制器。通过该位置传感器17能够检测制动器是否在上电后真正被吸合并保持，从而能够了解制动器是否真正处于未制动状态或制动状态，进一步判断制动器的工作状态，保证电机处于正确的工作状态下。

本实施例中，所述刹车部件13为薄片结构，包括一用于固定于待制动部件上的弹性薄片131以及一固定于所述弹性薄片131的外周的刹车片132，所述刹车片132相对于衔铁14的一面与所述衔铁14摩擦配合，所述刹车片132相反的另一面与待制动部件摩擦配合。所述刹车部件13采用外形与衔铁14相匹配的圆形，该刹车部件13的外径与四个导向柱16的内切圆直径相匹配。本例中，该刹车部件13的外径略小于所述内切圆的直径，如此，刹车部件13不会对导向柱16的安装固定产生任何影响。

所述弹性薄片131为圆形薄片，可采用金属材料制成。在弹性薄片131上开设有一同心孔1310。所述刹车部件13还包括第一压片133，所述第一压片133呈环形，该环形的第一压片133的内径与同心孔1310的直径相匹配；在弹性薄片131上绕同心孔1310的外周均匀间隔的开设有若干第一过孔1312，同样的，在所述第一压片133上相应于第一过孔1312的位置处一一对应的开设有若干第二过孔，所述第一压片133紧压于所述弹性薄片131上远离所述待制动部件的一侧，通过第一锁紧栓将所述弹性薄片131固定于所述待制动部件上。在安装刹车部件13时，通过第一压片133将所述弹性薄片131压紧于待制动部件上，采用上述锁紧栓进行锁紧从而将整个刹车部件13固定于待制动部件上。

本实施例中，在弹性薄片131上绕所述第一压片133外周开设有若干穿孔1314，这些穿孔1314数量、间隔距离、布置方式等主要根据不同实施例中需要设定弹性薄片131的弹性系数而决定。

在本实施例中，上述同心孔1310为减重孔，用于减轻弹性薄片131的重量，增加弹性薄片131的弹性。可理解的，在一些实施例中，若不需要减轻弹性薄片131的重量时，可不必开设该同心孔1310，如此，第一过孔1312的数量则不作任何要求，可以为一个或者一个以上，可以开设于弹性薄片131的中部位置，第一压片133的形状亦并非一定设计为环形，仅需要满足能够压紧弹性薄片131并起到辅助安装的作用即可。

作为一种优选的或可选的，所述刹车片132包括第一摩擦片1320及第二摩擦片1324以及一连接部件1322。所述连接部件1322为环形结构，所述第一摩擦片1320及第二摩擦片1324分别固定于该环形的连接部件1322的两侧面。该连接部件1322除了具有供第一摩擦片1320及第二摩擦片1324固定的部分外，还具有与所述弹性薄片131的外周边缘连接配合的连接部分。在所述弹性薄片131上靠近外周边缘的位置处间隔的开设有若干第三过孔，在所述连接部件1322的连接部分上相应于所述第三过孔的位置处一一对应开设有第四过孔。

本实施例中，所述刹车部件13还包括第二压片134，第二压片134为环形压片，在所述第二压片134上相应于所述第四过孔的位置处一一对应开设有第五过孔135；在安装配合时，将所述连接部件1322的连接部分与所述第二压片134分别压于所述弹性薄片131的两侧面上靠近外周缘的位置处，采用若干第二锁紧件分别依次穿过第二压片134上的第五过孔135、弹性薄片131上的第三过孔后与连接部分上的第四过孔锁紧配合。通过连接部分、第二压片134与所述弹性薄片131的连接配合将所述刹车片132固定于所述弹性薄片131上的外周。

本方案中，刹车部件13的其中一个摩擦片与衔铁14摩擦配合，另一个与待制动部件摩擦配合，在制动器制动时，弹性件15依靠自身恢复力推动衔铁14向刹车部件13移动，从而与相邻的一个摩擦片摩擦配合，同时推动刹车部件13向待制动部件的方向移动，刹车部件13的另一个摩擦片与待制动部件的相关部位摩擦配合，从而对待制动部件进行制动。刹车部件13采用圆形薄片状结构，弹性薄片131的弹性力根据开设的穿孔1314的数量进行设计，在保证足够摩擦力的同时能够方便控制摩擦间隙，同时也较为方便控制衔铁14与线圈11之间的间隔。薄片状的刹车部件13能够缩短刹车部件13的轴向长度，使结构更紧凑，并能够自动回中。

本发明实施方式，通过对电磁力与其间隙之间关系的分析，发现在电磁制动器可分为两种工作方式，一种是吸合阶段；一种是保持阶段。需要将电磁制动器与待制动部件分离时，需要提供瞬间较大的吸合力，达到分离的效果；在保持工作状态下，需要较小的保持力，有足够的间隙即可。制动器一般大部分时间都是出于保持状态下，通过对制动器进行本实施方式中的双电源进行控制，在吸合时提供较高电源电压，而保存时采用相对较小的电源电压，从而达到降低功耗的目的，同时可减小制动器的热效应，提高产品的工作寿命。

本发明的双电源电磁制动器的原理如下：在电磁制动器上电时，双电源模块将24V高电源输送至电磁制动器，保证轭铁12中的线圈11吸合衔铁14，在吸合成功后（即预设时间之后）进入保持阶段，延时控制器发出一个切换信号至电压切换器，电压切换器将双电源模块的24V高电源切换至15V电源，线圈11通过低电源保证制动器的保持，由于制动器在通电工作的时间较长，低电源在保证保持阶段工作的同时可以延长线圈11寿命，避免电流过大功率浪费，提高电磁制动器的工作寿命。

在吸合保持阶段，衔铁14在导向柱16的导向作用下紧压所述弹性件15向轭铁12靠拢吸合；此时的刹车部件13未受到衔铁14的推力与待制动部件具有一定间隔，因此处于未制动状态；当断电后，线圈11失电，衔铁14在所述弹性件15的自身恢复力的作用下，沿导向柱16向刹车部件13靠拢，衔铁14向刹车部件13方向紧压并与刹车部件13上的摩擦片产生摩擦，刹车部件13的另一个摩擦片因衔铁14的紧压而向待制动部件方向紧压，与待制动部件摩擦制动，从而进行制动。

综上，本发明的双电源电磁制动器具有以下有益效果：

1、本制动器采用两种电压的控制方式，即吸合采用较高的电压，保证其有足够的吸合力，在保持时采用相对小的电压，这一方式可以降低整个制动器的功耗，同时可以降低线圈11的热效应，有利于保护制动器，提高其使用寿命。

2、本制动器的刹车部件13，采用弹性的薄片结构，在保证足够摩擦力的同时具有比较方便控制摩擦间隙，同时也较为方便控制衔铁14与线圈11之间的间隙。

3、本制动器的衔铁14在吸合与弹开中采用了4颗导向螺钉的方式，保证其在动作过程中的位置变化始终在轴向上。

4、本电磁制动器具有结构简单，装配方便的优点，对零件机加工要求不高，成本低，同时，环境适应性强，可达到GJB150-2009中对高低温试验的标准。

5、增加了位置传感器，有利于判断制动器的工作状态。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种双电源电磁制动器，包括制动器本体以及为制动器本体供电的电源模块，所述制动器本体包括内设有线圈的轭铁、刹车部件、位于刹车部件与轭铁之间且能够与刹车部件配合以对待制动部件进行制动或者与轭铁吸合和保持的衔铁、以及设于轭铁相对于衔铁的一面的弹性件，所述弹性件用于在制动器断电的状态下通过自身恢复力将所述衔铁推动至所述刹车部件处以与所述刹车部件配合对待制动部件进行制动，其特征在于：所述电源模块包括能够提供两种不同电压的双电源模块、与双电源模块电连接的电压切换器、与所述电压切换器电连接的延时控制器，所述双电源模块用于在为制动器本体上电时提供高电源至所述制动器本体以使制动器本体内的线圈通电吸合衔铁，所述延时控制器用于在上电并延时一预设时间后向所述电压切换器发出一个切换信号，所述电压切换器用于根据所述延时控制器的切换信号进行切换，将所述双电源模块的高电源切换为低电源后为所述制动器本体供电；所述高电源为24V电源，所述低电源为15V电源；所述刹车部件为薄片结构，包括一用于固定于待制动部件上的弹性薄片以及一固定于所述弹性薄片的外周的刹车片，所述刹车片相对于衔铁的一面与所述衔铁摩擦配合，所述刹车片相反的另一面与待制动部件摩擦配合。

2.如权利要求1所述的双电源电磁制动器，其特征在于：所述衔铁通过若干导向柱固定于所述轭铁上并能够沿该导向柱的轴向进行运动，当轭铁吸合该衔铁时，所述衔铁在该导向柱上轴向向所述轭铁的方向移动并压缩所述弹性件以与所述轭铁吸合，当断电后，位于轭铁上的弹性件依靠自身恢复力推动所述衔铁在沿所述导向柱的轴向向所述刹车部件的方向移动以与所述刹车部件配合对待制动部件进行制动。

3.如权利要求2所述的双电源电磁制动器，其特征在于：所述导向柱为多级圆柱结构，它的大端位于所述衔铁上朝向刹车部件的一面，中间段穿设于所述衔铁上以供衔铁轴向运动，小端固定于所述轭铁上朝向衔铁的一面；所述中间段的轴向长度大于所述刹车部件与所述轭铁的间隔距离。

4.如权利要求1所述的双电源电磁制动器，其特征在于：在所述轭铁上还设置有一用于感应所述衔铁是否被成功吸合至轭铁侧的位置传感器。

5.如权利要求1所述的双电源电磁制动器，其特征在于：在所述弹性薄片上开设有第一过孔；所述刹车部件还包括一第一压片，在所述第一压片上相应于所述第一过孔的位置处开设有第二过孔，所述第一压片紧压于所述弹性薄片上远离所述待制动部件的一侧面，通过第一锁紧栓穿过第二过孔和第一过孔后将所述弹性薄片固定于所述待制动部件上。

6.如权利要求5所述的双电源电磁制动器，其特征在于：在所述弹性薄片上开设有一同心孔，所述第一过孔均匀间隔绕所述同心孔的外周布置；所述第一压片为内径与所述同心孔的内径相匹配的环形压片。

7.如权利要求1所述的双电源电磁制动器，其特征在于：所述刹车片包括第一摩擦片、第二摩擦片以及一连接部件，所述第一摩擦片及第二摩擦片分别固定于所述连接部件的两侧面，所述连接部件具有与所述弹性薄片的外周缘连接配合的连接部分；

在所述弹性薄片上靠近外周缘的位置处间隔的开设有若干第三过孔，在所述连接部件的连接部分上相应于所述第三过孔的位置处一一对应开设有第四过孔；

所述刹车部件还包括第二压片，在所述第二压片上相应于所述第四过孔的位置处一一对应开设有第五过孔；

所述连接部件的连接部分与所述第二压片分别压于所述弹性薄片的两侧面上靠近外周缘的位置处，若干第二锁紧件分别依次穿过第五过孔、第三过孔后与连接部分上的第四过孔锁紧配合。

8.如权利要求6所述的双电源电磁制动器，其特征在于：在所述弹性薄片上位于所述第一压片外周的位置处均匀间隔的开设有若干穿孔。