CN108019447A - 一种高制动转矩密度永磁式制动器 - Google Patents

一种高制动转矩密度永磁式制动器 Download PDF

Info

Publication number
CN108019447A
CN108019447A CN201610926279.5A CN201610926279A CN108019447A CN 108019447 A CN108019447 A CN 108019447A CN 201610926279 A CN201610926279 A CN 201610926279A CN 108019447 A CN108019447 A CN 108019447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
guiding loop
loop
rotor
magnetic guiding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610926279.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108019447B (zh
Inventor
胡小飞
崔佩娟
王毅
吴昊
刘伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201610926279.5A priority Critical patent/CN108019447B/zh
Publication of CN108019447A publication Critical patent/CN108019447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108019447B publication Critical patent/CN108019447B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

本发明属于制动器技术领域，具体涉及一种高制动转矩密度永磁式制动器。本发明包括定子1和转子2，定子1固定在机构的静止部位，转子2安装在机构输出轴上，定子1、转子2之间的安装气隙控制在一定范围内。制动器上锁时，定子1、转子2依靠磁吸合力贴合在一起，产生制动扭矩，锁定机构输出轴。制动器解锁时，定子1、转子2分离，机构输出轴正常工作。本发明结构简单，制动转矩密度高，且制动磨损小，可靠性高。

Description

一种高制动转矩密度永磁式制动器
技术领域
本发明属于制动器技术领域，具体涉及一种高制动转矩密度永磁式制动器。
背景技术
制动器可用作机构输出轴的零位锁定，避免机构发生错误的游移、偏转，或紧急情况下输出轴的故障抱死，防止机构非正常操作。制动器作为机构安全保障的关键装置，直接关系到机构系统本身的安全。
目前，机构中常用的制动器主要依靠弹簧力制动，其制动性能与弹簧性能密切相关，制动器结构复杂，体积大，且因其摩擦材料常采用粉末冶金或非金属材料，造成制动器摩擦磨损量大，工艺复杂，极大地限制了制动器的工作寿命和可靠性。在航空、航天、精密机械等对机构空间、重量有限制的领域，需要制动器具备足够高的制动转矩密度。传统的制动器很难满足在小体积下，输出高摩擦转矩的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题：本发明提供一种高制动转矩密度永磁式制动器，结构简单，制动转矩密度高，且制动磨损小，可靠性高。
本发明采用的技术方案：
一种高制动转矩密度永磁式制动器，包括定子和转子，定子固定在机构的静止部位，转子安装在机构输出轴上，定子、转子依靠磁吸合力贴合在一起，定子、转子之间的安装气隙控制在一定范围内。
所述定子包括后导磁环、前导磁环、线圈、线圈骨架、永磁体、隔磁片、连接件；前导磁环和后导磁环通过连接件固定连接，后导磁环和前导磁环之间设有隔磁环隔开一定的气隙；线圈绕制在线圈骨架上，安装在前导磁环和后导磁环形成的环形封闭式腔体内；永磁体粘接在前导磁环和后导磁环之间，粘接好后用胶粘剂将缝隙填实。
所述线圈骨架用耐高温绝缘复合材料制成的
所述永磁体为径向充磁的环形结构或者为构成环状的多块平行充磁的瓦片形结构，材料为耐高温钐钴稀土永磁体；
所述隔磁片和连接件为不导磁材料，以免线圈磁回路饱和。
所述转子包括衔铁、转子轮毂、扇形片簧、铆钉；扇形片簧的一端通过铆钉连接固定在衔铁上，另一端通过铆钉连接固定在转子轮毂上。
所述转子轮毂凹槽为扇形片簧预留有一定的拉伸空间，控制凹槽的深度使得拉伸状态的扇形片簧具备一定的预拉力，将衔铁贴合于转子轮毂上。
所述转子可包含多片扇形片簧，制动器解锁时，扇形片簧产生的弹簧力使得转子的衔铁与定子分离复位。
所述前导磁环、后导磁环，以及由隔磁环形成的气隙，通过衔铁构成了线圈的一个磁回路；前导磁环、后导磁环、永磁体，通过衔铁构成了永磁体的一个磁回路；线圈通电时通过磁回路产生的电磁场可以抵消永磁体通过磁回路产生的永磁场。
所述前导磁环、后导磁环以及衔铁均采用具备高饱和磁通密度和磁导率的软磁金属材料。
所述前导磁环、后导磁环以及衔铁的摩擦表面进行氮化处理。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器，可用于需要零位锁定或故障抱死的机构输出轴，利用永磁体在定子导磁环与转子衔铁间产生的磁阻力摩擦制动，无需外部能量；
(2)本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器，依靠永磁力、电磁力以及弹簧拉力进行上锁和解锁工作，结构紧凑，可靠性高；
(3)本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器，制动器导磁环、转子衔铁摩擦面进行表面处理，在不损失高饱和磁通密度和磁导率的同时，具备优异的摩擦性能，制动磨损小；永磁体采用耐高温钐钴稀土永磁体，线圈骨架采用耐高温绝缘复合材料，保证了制动器具有较高的耐高温能力。
附图说明
图1为本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器结构示意图；
图2为制动器转子结构剖面图；
图3为图2C-C向剖视图；
图中：1-定子、2-转子、3-后导磁环、4-前导磁环、5-线圈、6-线圈骨架、7-永磁体、8-隔磁片、9-连接件、10-衔铁、11-转子轮毂、12-扇形片簧、13-铆钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种高制动转矩密度永磁式制动器，包括定子1和转子2，定子1固定在机构的静止部位，转子2安装在机构输出轴上，定子1、转子2之间的安装气隙控制在一定范围内。制动器上锁时，定子1、转子2依靠磁吸合力贴合在一起，产生制动扭矩，锁定机构输出轴。制动器解锁时，定子1、转子2分离，机构输出轴正常工作。
定子1包括后导磁环3、前导磁环4、线圈5、线圈骨架6、永磁体7、隔磁片8、连接件9；
前导磁环4和后导磁环3通过连接件9固定连接，后导磁环3和前导磁环4之间设有隔磁环8隔开一定的气隙；
线圈5绕制在用耐高温绝缘复合材料制成的线圈骨架6上，安装在前导磁环4和后导磁环3形成的环形封闭式腔体内；
永磁体7通过胶粘剂粘接在前导磁环4和后导磁环3之间，粘接好后用胶粘剂将缝隙填实，永磁体7为径向充磁的环形结构或者为构成环状的多块平行充磁的瓦片形结构，材料为耐高温钐钴稀土永磁体；
转子2包括衔铁10、转子轮毂11、扇形片簧12、铆钉13；
如图2和图3所示，扇形片簧12的一端通过铆钉13连接固定在衔铁10上，另一端通过铆钉13连接固定在转子轮毂11上。
转子轮毂11凹槽为扇形片簧12预留有一定的拉伸空间，控制凹槽的深度使得拉伸状态的扇形片簧12具备一定的预拉力，将衔铁10贴合于转子轮毂11上。
转子2可包含多片扇形片簧12，制动器解锁时，扇形片簧12产生的弹簧力使得转子2的衔铁10与定子1分离复位。
前导磁环4、后导磁环3，以及由隔磁环8形成的气隙，通过衔铁10构成了线圈5的一个磁回路；前导磁环4、后导磁环3、永磁体7，通过衔铁10构成了永磁体7的一个磁回路；线圈5通电时通过磁回路产生的电磁场可以抵消永磁体通过磁回路产生的永磁场。
隔磁片8和连接件9为不导磁材料，以免线圈5磁回路饱和。
前导磁环3、后导磁环4以及衔铁10均采用具备高饱和磁通密度和磁导率的软磁金属材料，使得制动器制动时，永磁场作用下的前导磁环3、后导磁环4与衔铁10相接触部位处于饱和状态下的永磁力较大，制动器制动转矩高。
前导磁环4、后导磁环3以及衔铁10的摩擦表面进行氮化处理，提高前导磁环4、后导磁环3以及衔铁10摩擦表面的材料硬度，在不损害其高导磁性能的同时使其具备优异的摩擦性能，制动磨损小。

Claims (11)

1.一种高制动转矩密度永磁式制动器，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于：定子(1)固定在机构的静止部位，转子(2)安装在机构输出轴上，定子(1)、转子(2)依靠磁吸合力贴合在一起，定子(1)、转子(2)之间的安装气隙控制在一定范围内。
2.根据权利要求1所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述定子(1)包括后导磁环(3)、前导磁环(4)、线圈(5)、线圈骨架(6)、永磁体(7)、隔磁片(8)、连接件(9)；前导磁环(4)和后导磁环(3)通过连接件(9)固定连接，后导磁环(3)和前导磁环(4)之间设有隔磁环(8)隔开一定的气隙；线圈(5)绕制在线圈骨架(6)上，安装在前导磁环(4)和后导磁环(3)形成的环形封闭式腔体内；永磁体(7)粘接在前导磁环(4)和后导磁环(3)之间，粘接好后用胶粘剂将缝隙填实。
3.根据权利要求2所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述线圈骨架(6)用耐高温绝缘复合材料制成的。
4.根据权利要求2所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述永磁体(7)为径向充磁的环形结构或者为构成环状的多块平行充磁的瓦片形结构，材料为耐高温钐钴稀土永磁体。
5.根据权利要求2所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述隔磁片(8)和连接件(9)为不导磁材料，以免线圈(5)磁回路饱和。
6.根据权利要求1所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述转子(2)包括衔铁(10)、转子轮毂(11)、扇形片簧(12)、铆钉(13)；扇形片簧(12)的一端通过铆钉(13)连接固定在衔铁(10)上，另一端通过铆钉(13)连接固定在转子轮毂(11)上。
7.根据权利要求6所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述转子轮毂(11)凹槽为扇形片簧(12)预留有一定的拉伸空间，控制凹槽的深度使得拉伸状态的扇形片簧(12)具备一定的预拉力，将衔铁(10)贴合于转子轮毂(11)上。
8.根据权利要求6所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述转子(2)可包含多片扇形片簧(12)，制动器解锁时，扇形片簧(12)产生的弹簧力使得转子(2)的衔铁(10)与定子(1)分离复位。
9.根据权利要求2或6所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述前导磁环(4)、后导磁环(3)，以及由隔磁环(8)形成的气隙，通过衔铁(10)构成了线圈(5)的一个磁回路；前导磁环(4)、后导磁环(3)、永磁体(7)，通过衔铁(10)构成了永磁体(7)的一个磁回路；线圈(5)通电时通过磁回路产生的电磁场可以抵消永磁体通过磁回路产生的永磁场。
10.根据权利要求2或6所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述前导磁环(3)、后导磁环(4)以及衔铁(10)均采用具备高饱和磁通密度和磁导率的软磁金属材料。
11.根据权利要求2或6所述的一种高制动转矩密度永磁式制动器，其特征在于：所述前导磁环(4)、后导磁环(3)以及衔铁(10) 的摩擦表面进行氮化处理。
CN201610926279.5A 2016-10-31 2016-10-31 一种高制动转矩密度永磁式制动器 Active CN108019447B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610926279.5A CN108019447B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种高制动转矩密度永磁式制动器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610926279.5A CN108019447B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种高制动转矩密度永磁式制动器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108019447A true CN108019447A (zh) 2018-05-11
CN108019447B CN108019447B (zh) 2020-05-22

Family

ID=62070227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610926279.5A Active CN108019447B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种高制动转矩密度永磁式制动器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108019447B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109595278A (zh) * 2018-11-28 2019-04-09 西安航天动力测控技术研究所 一种高速失电式电磁制动器
CN110474477A (zh) * 2019-08-20 2019-11-19 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种用于永磁电机的永磁制动器及永磁制动电机
WO2020118791A1 (zh) * 2018-12-13 2020-06-18 徐州南普机电科技有限公司 一种带有电磁刹车的驱动电机
CN112383204A (zh) * 2020-10-19 2021-02-19 北京精密机电控制设备研究所 一种双转子结构永磁式制动器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3609404A1 (de) * 1985-03-30 1986-10-02 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektromagnetkupplungen bzw. -bremsen mit elektrisch veraenderbarer haltekraft
CN101399108A (zh) * 2007-09-24 2009-04-01 贵州航天林泉电机有限公司 一种旋转有限角度的电磁铁及其制作方法
CN101584014A (zh) * 2005-03-30 2009-11-18 斯特拉泰克安全公司 剩磁装置和方法
CN201651130U (zh) * 2009-04-24 2010-11-24 黄焱 电控内置永磁式失电控制器
EP2157331B1 (de) * 2008-08-18 2011-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Bremsvorrichtung mit exzentrischer Anordnung einer Reibkomponente
CN202145616U (zh) * 2011-06-21 2012-02-15 成都瑞迪机械实业有限公司 永磁失电电磁制动器
CN204164231U (zh) * 2014-09-17 2015-02-18 天津永恒泰科技有限公司 一种铁-铁摩擦的永磁安全制动器
CN205260668U (zh) * 2015-12-31 2016-05-25 天津市灵捷传动技术有限公司 一种双磁路单片式电磁离合器
TWD194111S (zh) * 2016-12-20 2018-11-21 奧地利商阿維奧公司 螺釘之部分

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3609404A1 (de) * 1985-03-30 1986-10-02 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektromagnetkupplungen bzw. -bremsen mit elektrisch veraenderbarer haltekraft
CN101584014A (zh) * 2005-03-30 2009-11-18 斯特拉泰克安全公司 剩磁装置和方法
CN101399108A (zh) * 2007-09-24 2009-04-01 贵州航天林泉电机有限公司 一种旋转有限角度的电磁铁及其制作方法
EP2157331B1 (de) * 2008-08-18 2011-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Bremsvorrichtung mit exzentrischer Anordnung einer Reibkomponente
CN201651130U (zh) * 2009-04-24 2010-11-24 黄焱 电控内置永磁式失电控制器
CN202145616U (zh) * 2011-06-21 2012-02-15 成都瑞迪机械实业有限公司 永磁失电电磁制动器
CN204164231U (zh) * 2014-09-17 2015-02-18 天津永恒泰科技有限公司 一种铁-铁摩擦的永磁安全制动器
CN205260668U (zh) * 2015-12-31 2016-05-25 天津市灵捷传动技术有限公司 一种双磁路单片式电磁离合器
TWD194111S (zh) * 2016-12-20 2018-11-21 奧地利商阿維奧公司 螺釘之部分

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109595278A (zh) * 2018-11-28 2019-04-09 西安航天动力测控技术研究所 一种高速失电式电磁制动器
WO2020118791A1 (zh) * 2018-12-13 2020-06-18 徐州南普机电科技有限公司 一种带有电磁刹车的驱动电机
CN110474477A (zh) * 2019-08-20 2019-11-19 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种用于永磁电机的永磁制动器及永磁制动电机
CN112383204A (zh) * 2020-10-19 2021-02-19 北京精密机电控制设备研究所 一种双转子结构永磁式制动器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108019447B (zh) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108019447A (zh) 一种高制动转矩密度永磁式制动器
CN102780341B (zh) 通电绕组激磁磁极包覆永磁磁极的电机
RU2516005C2 (ru) Постоянный магнит, способ его изготовления, и ротор и двигатель с внутренним постоянным магнитом(ipm)
CN201651130U (zh) 电控内置永磁式失电控制器
CN106062643B (zh) 具有安全装置的优化擒纵机构
CN104728264B (zh) 一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承
CN110332261A (zh) 一种混合励磁制动方法及其制动器
WO2011143980A1 (zh) 电梯磁流变液制动器的磁流变液密封方法及密封装置
CN105904973B (zh) 一种液电复合型缓速制动元件
CN103925291B (zh) 一种永磁偏置混合轴向磁轴承
CN105655086A (zh) 高性能双边法向电磁执行器
CN103326536B (zh) 一种采用线圈与永磁铁复合励磁式电涡流缓速器
CN108173372A (zh) 一种叠片式磁性槽楔
CN204553558U (zh) 一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承
CN202840803U (zh) 一种电磁吸合机构
CN207728771U (zh) 一种静音转子电磁失电制动器
CN102287086A (zh) 一种数码锁芯
CN202957684U (zh) 一种永磁同步电机
CN104494634A (zh) 双磁式永磁轨道制动装置
CN205670477U (zh) 高性能双边法向电磁执行器及空气压缩机
CN204164231U (zh) 一种铁-铁摩擦的永磁安全制动器
CN202565052U (zh) 永磁电机转子
CN106981963B (zh) 基于电磁感应驱动的弧线电机
CN202634110U (zh) 一种径向式永磁同步电机转子结构
CN105221810A (zh) 阀致动器、阀以及用于控制阀致动器的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant