CN106414189A - 用于电机的制动器以及设置有这种制动器的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电动机(10)的制动机(20)，包括：轭部；意欲与电动机的轴一起旋转的至少一个制动盘；至少一个衔铁，该至少一个衔铁能够相对于轭部在衔铁抵靠制动盘的制动位置及距制动盘一定距离的停用位置之间轴向地移动；能够与衔铁一起轴向地移动的至少一个保持元件(50)；趋于将衔铁保持在制动位置的至少一个弹簧；在供应有电流时将衔铁偏置至停用位置的电磁体；以及用于将衔铁锁定在停用位置的锁定系统，该锁定系统包括能够在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定构件(70)，在锁定位置处所述锁定构件与保持元件(50)相接合以抵抗弹簧的回复作用将衔铁保持在停用位置，在解锁位置处衔铁被释放以允许衔铁回复至制动位置中，保持元件(50)包括在轭部内滑动的杆部(51)，锁定构件(70)围绕与电动机的旋转轴线平行的旋转轴线进行旋转，制动器包括能够使锁定构件移动的电动致动器。

Description

用于电机的制动器以及设置有这种制动器的电机

技术领域

本发明涉及用于电动机的制动器以及涉及配置有这种制动器的电机，并且更具体地但非排他地涉及安装至如下电动机的故障安全(失电流)制动器，该电动机使用在起重机中用以驱动悬臂相对于塔架的旋转或者使用在风力涡轮机中用以驱动吊舱相对于桅杆件的旋转。

背景技术

在如下情形下，制动器被称为是失电流制动器：当对电磁体供电时，该制动器的衔铁切换到停用位置，当没有电力供应至电磁体时，通过一个或更多个推力弹簧将衔铁压靠在制动盘上。

存在这样的情况：制动器需要被保持在停用位置，以便允许电动机在没有电流的情况下——例如，在将电动机安装至起重机且安装成允许悬臂根据风自由地自动调整的情况下，特别是在如果遇到暴风雨时——自由地转向进而避免起重机翻倒的风险。

为了实现这一点，已经提出了各种旨在即使在没有电力供应至制动器的电磁体的情况下也能将制动器的衔铁限制在停用位置的机械系统。

现有的系统是相对复杂且昂贵的，并且此外可以证明是相对笨重的或不适于进入的，从而例如使得电机在起重机中的安装较为困难。

发明内容

本发明寻求进一步地改进用于电动机的制动器，特别是用以减少配置有这种制动器的电机的体积和/或使其更容易安装。

此外，现有技术的某些系统可能干扰电动机冷却空气的流动，并且需要进行一系列复杂的操作以手动地解除对制动器的限制。

因此，本发明的一个主题是一种用于电动机的制动器，包括：

a)轭部；

b)至少一个制动盘，该至少一个制动盘与电动机的轴一起旋转；

c)至少一个衔铁，该至少一个衔铁能够相对于轭部在压靠制动盘的制动位置及远离制动盘的停用位置之间轴向地移动；

d)至少一个保持元件，该至少一个保持元件能够与衔铁一起轴向地移动；

e)至少一个弹簧，该至少一个弹簧趋于将衔铁保持在制动位置；

f)电磁体，该电磁体在供应有电流时将衔铁迫压至停用位置；以及

g)锁定系统，该锁定系统用于将衔铁锁定在停用位置，该锁定系统包括能够在锁定位置及解锁位置之间移动的锁定构件，在锁定位置处，锁定构件与保持元件协作以抵抗弹簧的回复作用将衔铁保持在停用位置，在解锁位置处，释放衔铁以允许衔铁回复至制动位置。

本发明产生了如下的机械优点：紧凑、可靠以及易于直接地或经由控制电缆进行电操作或手动操作。

本发明可以应用至与同一电动机相关联的一个或更多个制动器。

替代地，制动器可以包括多个制动盘和/或数个衔铁。

本发明提供了许多优点，并且特别地，如果需要，制动器可以以在所有位置都容易使用的方式制造。由于必要时会将所必须使用的各种部件彼此靠近地生产这一情况，因此手动操作可以相对的简单。

保持元件可以优选地包括在轭部中滑动的杆部，该杆部优选地在向后的方向上轴向地伸出超过轭部。

锁定构件优选地包括与保持元件协作的臂，以抵抗上述弹簧的回复作用将衔铁保持在停用位置。

制动器可以包括能够与衔铁一起移动的两个保持元件，这两个保持元件优选地围绕电动机的旋转轴线相对于彼此对称地布置，并且优选地与相同的锁定构件协作。

锁定构件可以包括两个臂，每个臂在锁定位置与相应的保持元件配合，这两个臂优选地彼此生产成单个件。

锁定构件优选地能够围绕枢轴旋转，优选地围绕与电机的旋转轴线平行的旋转轴线进行旋转，并且还优选的是锁定构件的旋转轴线不与电动机的旋转轴线重合。

制动器可以包括用于使锁定构件弹性回复的弹性回复构件，弹性回复构件趋于使锁定构件回复至释放衔铁的解锁位置。

制动器可包括端部止挡件，锁定构件在解锁位置抵靠该端部止挡件。

锁定系统可以包括允许手动地移动锁定构件的杆件，优选地该杆件固定至锁定构件，特别是固定至与上述臂中的一个臂一件式制成的突出部。

制动器可以包括允许将锁定构件移动的电动致动器，优选地电磁体机械地连接至锁定构件，以使得电动致动器在供应电流时将该构件移动至锁定位置，该电磁体优选地由固定至轭部的安装盘支承。

保持元件可以刚性地固定至衔铁，特别是通过螺纹连接。

该保持元件或每个保持元件可以具有头部，锁定构件可以在锁定位置在该头部下方接合。锁定构件可以包括叉部，当衔铁处于停用位置时并且当锁定构件移动至锁定位置时，叉部在所述头部下方接合在保持元件上。该叉部抵抗衔铁至制动位置的回复。

头部可以形成有螺母和/或锁定螺母，特别是螺旋连接在保持构件的上述杆部的一个端部上的螺母和/或锁定螺母。

以这种方式形成保持构件抵靠锁定构件——如果需要的话插入垫圈——时所借助的保持构件的表面，这使得调节制动器的操作变得非常容易，该调节可以独立于电动机执行。

除了制动盘之外，制动器的部件能够在将制动器安装在电动机上之前进行组装。

制动器可以包括用于手动控制制动器的手动控制构件，使得在其从歇止位置移动至工作位置时能够使衔铁被带至远离制动盘的位置。可以提供用于使手动控制构件返回的回复构件，以使手动控制构件回复至歇止位置。

手动控制构件可以包括卡钳，卡钳在其端部具有容纳用于连接衔铁的连接元件的开口，这些连接元件能够与衔铁一起移动，在衔铁进入停用位置时连接元件能够相对于卡钳进行移动，卡钳的运动能够带动连接元件的运动以使衔铁进入停用位置。

连接元件可以各自包括螺柱及头部，卡钳的一端在该头部下方延伸，该头部优选地使用螺母、特别是具有球面形支承表面的螺母而形成。

当制动器被锁定在停用位置时，手动控制构件及杆件可以基本上平行，使得在需要手动干预时更容易在视觉上识别设备的状态。

本发明的另一个主题是一种用于将根据本发明的电机的制动器的衔铁锁定在停用位置的方法，在该方法中执行以下相继的步骤：

a)手动地操作手动控制构件或对制动器的电磁体供电以使衔铁进入停用位置；

b)当将手动控制构件保持在工作位置或对电磁体供电时，手动地操作锁定构件以阻挡保持元件，以便将衔铁保持在停用位置，或者对电动致动器供电以移动锁定构件并阻挡保持元件，以便将衔铁保持在停用位置；

c)根据在a)项处执行的操作，释放手动控制构件而使得手动构件回复至歇止位置或者切断对电磁体的供电，然后，按照在b)项处执行的操作，释放锁定构件或者切断对电动致动器的供电，使得保持元件将衔铁保持在停用位置；

本发明的另一个主题是一种用于解锁根据本发明的电机的制动器的衔铁的方法，包括以下步骤：

a)手动地作用在手动控制构件上或者对制动器的电磁体供电，以使衔铁进入停用位置并将锁定构件从其锁定位置释放；

b)根据在a)项处执行的操作，释放手动控制构件或切断对电磁体的电力供应。

附图说明

通过阅读下面的非限制性示例性实施方式的详细描述以及通过研究附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

-图1是电机的后部的示意性立体图，其中，电机的电动机配备有根据本发明的制动器；

-图2是制动器的元件的局部及示意性剖视图；

-图3是类似于图1的视图，其中某些部件被移除；以及

-图4至图6示出了制动器的细节。

具体实施方式

在图1中所示，根据本发明的电机1包括仅示出后部的电动机10及与该电动机相关联的制动器20。

电机1旨在例如安装在起重机上用以驱动悬臂相对于塔架的旋转。

电机1还可以使用在诸如升降机的其他设施中。

电动机10可以是任何已知的类型：同步或异步的、具有永磁体或其他方式的、具有分布式定子绕组或集中式定子绕组的、以及具有内部转子或外部转子的电动机。

在所示的示例中，尤其如在图2中所示，电动机10包括设置有围绕旋转轴线X旋转的轴12的内转子11。

转子11在壳体13内旋转，制动器固定于壳体13。更具体地，尤其如图2中所示，电动机的壳体可以在其后端部处由法兰14封闭，轴12穿过该法兰。

制动器20包括背板21，该背板用于例如通过使用接合在壳体13中的螺钉22将制动器固定至电动机10。

制动器包括轭部24，通过使用例如螺钉25或垫片26将该轭部固定至背板21。轭部24例如是铝铸件或铝合金铸件。

制动器20包括能够沿着轴12的旋转轴线X轴向地移动的衔铁30。

制动器20包括定位在衔铁30及背板21之间的制动盘31，并且制动盘31支承分别用于抵靠背板21和衔铁30的衬垫32和33，当衔铁30处于被称为制动位置的位置时，通过布置在轭部34内的推力弹簧35将衔铁30迫压至该位置。轭部容置电磁体39。当对电磁体39供电时，电磁体39施加趋于将衔铁30移动远离背板21并因此使衔铁30移动远离制动盘31的磁场。制动盘31与轴12一起旋转，例如以常规方式接合轴12的花键部分14。轭部24例如是铝铸件。

根据本发明，电机1包括用以与对电磁体39的供电无关地将制动器20保持在解除限制位置的锁定系统。

在所考虑的示例中，该锁定系统包括至少一个保持构件50，在该具体情况下为相对于彼此关于旋转轴线X对称布置的两个保持构件50，这些保持构件在图1、图5和图6中可见。

在所描述的示例中，这些保持构件50各自包括杆部51，杆部51的前端部固定在衔铁30中，例如螺旋连接至衔铁30中或以一些其它方式与衔铁30组装在一起，并且杆部51的后端部伸出超过轭部24。

杆部51具有平行于旋转轴线X的轴线，并且杆部51平行于轴线X与轭部30一起移动。

杆部51的后端部攻有螺纹，并且如在图5中可以更具体地所示，采用上面紧固有锁紧螺母61的法兰螺母60。螺母60和锁紧螺母61的组件形成头部，在该头部下方可以与能够在解锁位置及锁定保持构件的位置之间移动的锁定构件70相接合，在解锁位置中，锁定构件70远离保持构件50的头部，这对应于图1中所示的构型，以及在锁定保持构件的位置中，锁定构件70在推压弹簧35的驱动作用下接合在头部的下方以防止保持构件50向前回复。

在所考虑的示例中，如图1中更具体地所示，锁定构件包括通过加宽部73连接的两个臂72a和72b，该加宽部分73设置有用于供枢轴74通过的开口，以允许锁定构件围绕平行于轴线X的旋转轴线进行枢转。该枢轴74例如由固定至轭部24中的螺钉构成。

图1特别地示出了枢轴74相对于轴线X偏心定位。

每个臂72a或72b在其端部包括叉部75，当电磁铁39通电时，叉部75可以在对应的保持构件50的杆部51的头部与衔铁30一起向后移动时接合在该杆部51上。锁定构件70通过弹性回复构件回复至图1中所示的解锁位置，在所示的示例中，弹性回复构件由弹簧80构成，弹簧80的一个端部钩挂于臂72a上，并且弹簧80的另一端部固定在轭部24上。

在所考虑的示例中，与弹簧80所钩挂的臂相同的那个臂72a承载支架83，手动控制杆件84固定至支架83，当锁定构件70处于锁定位置时，该杆件的纵向轴线基本上在电机的包含电机的旋转轴线的中平面中延伸。

在图1中，杆件84的纵向轴线与该中平面成非零的角度，锁定构件处于解锁位置。该歇止角可以例如是在5°和20°之间，或优选在10°和15°之间。

如图1中所示，在解锁位置中，弹簧80所钩挂的臂72a可以在歇止时靠置于端部止挡件86。端部止挡件86例如由通过螺钉固定至轭部24的橡胶垫圈而形成。

图2特别地示出了轭部24可以具有机械加工表面90，锁定构件70靠置于机械加工表面90且其间可以插入一个或更多个垫圈。

提供一种包括电磁体致动器100的机电系统以电动地移动锁定构件70。电磁体100由支承安装板102进行支承，支承安装板102可以通过螺钉固定至轭部的机加工出的接收表面91——在图2中可见。特别地在图6中可见，电磁体驱动通过例如销111及弯曲片112连接至臂72b的轴110。

可以提供有固定至轭部24而由臂72b致动的开关115。该开关可以连接至电缆101的电导体，电缆101还包含用于对电磁体100供电的电导体。

当锁定构件70处于锁定位置时，突出部117压靠开关115的柱塞118，从而例如建立电接触并且允许通知对制动器的操作进行控制的操作者及任何相关系统：构件70确实已经进入锁定位置。

致动器100可以包括在没有电力供应至致动器的情况下将锁定构件70迫压至解锁位置中的弹簧120。

制动器20还包括手动控制构件，手动控制构件包括由卡钳131支承的手柄130，卡钳131的端部132通过连接元件134连接至制动器的衔铁。尤其如图4中可以更具体地所示，每个连接元件134可以包括螺柱137，螺柱137的轴线平行于旋转轴线X，螺柱的前端固定至衔铁30，并且螺柱的后端支承具有锁定能力的螺母140。该螺母可以具有球面形支承表面，并且类似地具有球面形支承表面的垫圈可以插入在该螺母和卡钳131之间。

螺柱137可以由接合在衔铁的相应钻孔148中的轴衬145轴向地引导。因此，螺柱137沿着轴线X滑动以伴随衔铁30的运动，并且由具有锁定能力的螺母140形成的头部可以在对电磁体39供电时从卡钳的端部132朝向后方自由移动开，以便在正常使用制动器期间不限制制动器。

卡钳131通过弹簧150回复至抵靠轭部24的停用位置，特别是在图1中所示，弹簧150例如是螺旋弹簧，该螺旋弹簧的一个端部钩挂在固定至轭部的螺钉152上，该螺旋弹簧的另一端部钩挂在与卡钳131一起形成的突出部155上。

当操作者向后拉动手柄130时，卡钳131向后移动，从而也使连接元件134向后移动进而使衔铁30与制动盘31分离。

制动器20的操作如下。

为远程地将致动器20锁定在解除限制位置，第一步是对电磁体39供电，这使得保持元件51收回并且导致在保持元件50的头部和轭部24之间产生空间。

之后，致动器100电操作成将锁定构件70移动至锁定位置，每个臂的叉部75在保持元件的杆部51的头部的下方配合至该杆部51上的上述空间中。

之后，在锁定构件70保持在该位置的情况下，停止向电磁体39供电，这具有在推压弹簧35的作用下使衔铁30朝向衔铁30的制动位置回复的作用。然而，由于保持构件的头部抵靠锁定构件70，锁定构件70的厚度足以使得在衔铁和制动盘之间留有间隙，因此衔铁30不能抵达制动盘。

由衔铁的复位弹簧35施加在保持构件50上的牵引力足够高而使得在即使对致动器100的电力供应停止时臂72a、72b的叉75仍保持被阻挡在保持元件的头部的下方。因此，在没有任何对制动器的电磁体39以及对致动器100的电力供应的情况下，制动器保持在解除限制位置。

开关115被致动，从而允许操作者被给予制动器确实已被解除限制的确认——这例如通过点亮起重机的驾驶室中的相应灯来实现。

刚刚所描述的制动器20还提供了独立于对电磁体或对致动器的任何电力供应而被手动地带入解除限制位置的可能性。

为做到这一点，操作者拉动手柄130以将制动器的衔铁30及保持元件50向后移动。之后，在维持手柄130上的牵引力的同时，使用者以图1中的顺时针方向作用在杠杆件84上，以使臂72a和72b的叉部75在保持元件50的头部下方接合。

接下来，在仍然将杆件84保持就位时，使用者能够释放施加至手柄130的拉动，以使保持元件50支承在臂上，于是，由于杆件84被释放，叉部75由于推力弹簧35施加在衔铁30上的力而保持被接合在保持元件50的杆部51上进而保持被阻挡在杆件51上。

为解锁制动器，使用者可以对电磁体39供电，这使得臂的叉部75从保持元件50的头部上移动离开。于是，通过复位弹簧80的单独的作用或者甚至可能通过由致动器100的弹簧120提供的辅助，可以自动地实现锁定构件70回复至其解锁位置。

在手动解除限制的情况下，操作者需要做的所有事情只是拉动手柄130，以使保持元件50收回进而允许锁定构件70回复至其抵靠端部止挡件86的歇止位置。

当然，本发明不限于刚刚所描述的示例。

尤其可能的是，例如改变与锁定构件70一起枢转的杆件84的形式。

在适当情形下可能的是，提供用于远程操作锁定构件70和/或卡钳131的缆索控制器，特别是鲍登(Bowden)缆索控制器。

可以通过提供例如分别与各衔铁相关联的数个保持元件而叠加数个轭部及制动盘。

可能的是，具有带有单个臂或带有多于两个臂的锁定构件。

表述“包括”应理解为与“包括至少”同义。

Claims (20)

1.一种用于电动机(10)的制动器(20)，所述致动器包括：

-轭部(24)；

-至少一个制动盘(31、32)，所述至少一个制动盘意欲与所述电动机的轴一起旋转；

-至少一个衔铁(30)，所述至少一个衔铁能够相对于所述轭部(24)在制动位置及停用位置之间移动，在所述制动位置处所述至少一个衔铁压靠所述制动盘，在所述停用位置处所述至少一个衔铁远离所述制动盘；

-至少一个保持元件(50)，所述至少一个保持元件能够与所述衔铁一起轴向的运动；

-至少一个弹簧(35)，所述至少一个弹簧趋于将所述衔铁保持在所述制动位置；

-电磁体(39)，所述电磁体在供应有电流时将所述衔铁迫压至所述停用位置；以及

-锁定系统，所述锁定系统用于将所述衔铁锁定在所述停用位置，所述锁定系统包括能够在锁定位置及非锁定位置之间移动的锁定构件(70)，在所述锁定位置处所述锁定构件与所述保持元件(50)协作以抵抗所述弹簧(35)的回复作用而将所述衔铁保持在所述停用位置，在所述非锁定位置处所述衔铁被释放以允许所述衔铁(30)回复至所述制动位置，所述保持元件(50)包括在所述轭部(24)中滑动的杆部(51)，所述锁定构件(70)能够围绕与所述电动机的旋转轴线平行的旋转轴线进行旋转，所述制动器包括能够使所述锁定构件移动的电动致动器。

2.根据权利要求1所述的制动器，所述杆部在向后的方向上轴向地伸出超过所述轭部。

3.根据权利要求1或2所述的制动器，所述锁定构件(70)包括臂(72a、72b)，所述臂与所述保持元件协作以抵抗所述弹簧的回复作用而将所述衔铁保持在所述停用位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动器，包括能够与所述衔铁一起移动的两个保持元件(50)，所述两个保持元件优选地相对于彼此关于所述电动机的旋转轴线(X)对称布置，并且还优选地与相同的锁定构件(70)协作。

5.根据权利要求4所述的制动器，所述锁定构件包括两个臂(72a、72b)，所述两个臂在所述锁定位置处各自与相应的所述保持元件协作，所述两个臂优选地彼此成一件式制造。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，所述锁定构件(70)能够围绕与所述电动机的旋转轴线不一致的轴线旋转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，包括用于使所述锁定构件弹性地回复的弹性回复构件(80)，所述弹性回复构件(80)趋于使所述锁定构件(70)回复至其释放所述衔铁的解锁位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，包括端部止挡件(86)，所述锁定构件在所述锁定位置抵靠所述端部止挡件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，所述锁定系统包括允许手动移动所述锁定构件(70)的杆件(84)、优选的是固定至所述锁定构件的杆件，特别是固定至与权利要求5中所述的臂中的一个臂(72a)一件式制成的突出部。

10.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，能够使所述锁定构件(70)移动的所述电动致动器(100)是机械地连接至所述锁定构件的电磁体，使得在供应电流时所述电动致动器将所述构件移动至所述锁定位置，所述电磁体优选地由固定至所述轭部的安装板支承。

11.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，所述保持元件(50)刚性地固定至所述衔铁、特别是通过螺纹连接而刚性地固定至所述衔铁。

12.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，所述保持元件(50)或每个保持元件(50)具有头部，在所述锁定位置于所述头部下方能够接合所述锁定构件，特别是接合在所述头部下方、特别地在杆部(51)上方接合在所述保持元件上的叉部(75)，当衔铁处于所述停用位置并且当所述锁定构件移动至所述锁定位置时，所述叉部(75)抵抗所述衔铁(30)至所述制动位置的回复。

13.根据权利要求12所述的致动器，所述头部由螺母(60)和/或锁定螺母(61)形成，特别是由螺旋连接至所述杆部(51)的一个端部上的螺母和/或锁定螺母形成。

14.根据前述权利要求中任一项所述的制动器，包括用于手动控制所述制动器的手动控制构件(130、131)，使得在其从歇止位置移动至工作位置时能够使所述衔铁(30)被带至远离所述制动盘的位置，并且所述制动器优选地包括回复构件(150)，所述回复构件用于使所述手动控制构件返回而趋于使所述手动控制构件回复至歇止位置。

15.根据权利要求14所述的制动器，所述手动控制构件包括卡钳(131)，所述卡钳在其端部具有容置用于与所述衔铁相连接的连接元件(140)的开口，所述连接元件能够与所述衔铁一起移动，在所述衔铁进入所述停用位置时所述连接元件(140)能够相对于所述卡钳运动，所述卡钳的运动能够带动所述连接元件，以使所述衔铁进入所述停用位置。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的制动器，所述连接元件(140)包括螺柱(137)及头部(134)，所述卡钳(131)的一个端部(132)在所述头部的下方延伸。

17.一种电机，包括电动机(10)和根据权利要求1至16所述的制动器(20)。

18.一种起重机，包括能够相对于塔架移动的悬臂以及用于使所述悬臂相对于所述塔架旋转的根据权利要求17所述的电机。

19.一种用于将根据权利要求17所述的电机的制动器的衔铁锁定在停用位置的方法，所述方法执行以下相继的步骤：

a)手动地操作根据权利要求14至16中任一项所述的手动控制构件或对所述制动器的电磁体供电，以使所述衔铁进入所述停用位置；

b)当将所述手动控制构件保持在所述工作位置或对所述电磁体供电时，手动地操作所述锁定构件以阻挡所述保持元件，以便将所述衔铁保持在所述停用位置，或者对根据权利要求9所述的电动致动器供电以移动所述锁定构件并阻挡所述保持元件，以便将所述衔铁保持在所述停用位置；

c)根据在a)项处执行的操作而释放所述手动控制构件使得所述手动控制构件回复至歇止位置或者切断对所述电磁体的供电，然后按照在b)项处执行的操作而释放所述锁定构件或者切断对所述电动致动器的供电，使得所述保持元件将所述衔铁保持在所述停用位置。

20.一种用于解锁根据权利要求17所述的电机的制动器的衔铁的方法，包括以下步骤：

a)手动地作用在根据权利要求14至16中任一项所述的手动控制构件上或者对所述制动器的所述电磁体(39)供电，以使所述衔铁(30)进入停用位置并且将所述锁定构件从其锁定位置释放；

b)根据在a)项处执行的操作，释放所述手动控制构件或切断对所述电磁体的电力供应。