CN110242690A - 一种电磁制动器及具有其的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁制动器及具有其的伺服电机，涉及电器设备技术领域。包括：定子、摩擦片组件及弹性件，所述定子与所述摩擦片组件通过所述弹性件连接；所述定子上设置有用于安装所述弹性件的安装孔，所述安装孔内固定设置有热膨胀垫块，所述弹性件的一端与所述热膨胀垫块连接、另一端与所述摩擦片组件连接；弹性件伸展状态下所述定子与所述摩擦片组件之间形成间隙。高温情况下，弹性件的弹性系数降低，热膨胀垫块受热膨胀，在安装孔的轴向上尺寸会有所变长，对弹性件施加位移，从而使得所述弹性件的压缩量增加，弹簧力维持不变，从而保证制动器原有的制动力及制动释放时间。
Description
技术领域
本发明涉及电器设备技术领域，具体而言，涉及一种电磁制动器及具有其的电机。
背景技术
电磁制动器是电器设备中的一个重要的基础件,它集机械、电气、电子技术于一体，其主要用于旋转机构或驱动机构(如电机装置等)的精确控制与制动。
制动器可用于安装在伺服电机中，伺服电机工作时，环境温度恶劣条件下，电机整机温升高，导致制动器随电机温度升高而升高，最终电机及制动器温度可高达150℃。当制动器温度过高，内部产生扭矩装置的扭矩弹簧会随温度升高导致弹簧材料产生蠕变及松弛、弹性系数降低，产生普通意义上的制动失效，同时因弹性系数降低，弹力降低，释放时间变长，易产生安全隐患。
发明内容
为解决现有技术中高温下制动器易发生制动失效的技术问题，本发明的主要目的在于，提供一种避免高温下制动器制动失效的电磁制动器及具有其的伺服电机。
第一方面，本发明实施例提供了一种电磁制动器，包括：定子、摩擦片组件及弹性件，所述定子与所述摩擦片组件传动连接；
所述定子上设置有用于安装所述弹性件的安装孔，所述安装孔内固定设置有热膨胀垫块，所述弹性件的一端与所述热膨胀垫块连接、另一端与所述摩擦片组件连接；所述弹性件伸展状态下所述定子与所述摩擦片组件之间形成间隙。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述安装孔的侧壁设置有固定凹槽，所述热膨胀垫块的外壁设置有固定筋，所述固定筋与所述固定凹槽装配以将所述热膨胀垫块固定于所述安装孔内。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述固定凹槽及所述固定筋均设置有多个，所述固定筋沿所述热膨胀垫块的周向设置、且多个所述固定筋沿所述热膨胀垫块的轴向分布。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述固定凹槽沿所述安装孔的轴向螺旋分布，所述固定筋沿所述热膨胀垫块的轴向螺旋分布，所述固定凹槽与所述固定筋螺纹连接。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述安装孔的底壁的粗糙度大于6.3μm，所述安装孔的底壁与所述热膨胀垫块远离所述弹性件的侧面相连接。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述热膨胀垫块朝向所述弹性件的侧面设置有对中块，所述对中块的轴线与所述弹性件的轴线共线。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述对中块包括主体部及设置于所述主体部上的延伸部，所述主体部远离所述延伸部的侧面与所述热膨胀垫块相连接；所述延伸部的轴线与所述弹性件的轴线共线、且所述延伸部沿所述弹性件的轴线方向延伸。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述定子上绕制有线圈，所述摩擦片组件包括：方轮、衔铁、摩擦片及挡板；所述衔铁、所述摩擦片及所述挡板设置于所述方轮上，所述方轮与所述定子传动连接；
所述挡板的一侧连接有柱套，所述柱套的一端与所述挡板连接，所述柱套的另一端与所述定子连接；所述衔铁套设于所述柱套上，且所述衔铁可沿所述柱套滑动，所述摩擦片限位于所述挡板及所述衔铁之间。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述间隙为0.05cm-0.15cm。
第二方面，本发明实施例提供了一种电机，包括上述任一项所述的电磁制动器。
本发明实施例中提供的一种电磁制动器及具有其的电机，制动器与电机传动连接，工作状态下，所述定子会产生电磁力吸引所述摩擦片组件使得所述间隙变为零，此时所述摩擦片组件压缩所述弹性件。制动状态下所述定子失去电磁力，弹性件展开、恢复弹簧力，推动所述摩擦片组件压向所述挡板，所述摩擦片组件产生用于制动的摩擦力。制动器在常温下，所述热膨胀垫块不起作用，制动器保持原有的制动力；高温情况下，所述弹性件的弹性系数降低，所述热膨胀垫块受热膨胀，在所述安装孔的轴向上尺寸会有所变长，对所述弹性件施加位移，从而使得所述弹性件的压缩量增加，弹簧力维持不变，从而保证制动器原有的制动力及制动释放时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明一实施例提供的电磁制动器结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的电磁制动器剖视图。
附图标记：
1定子 2线圈 3摩擦片 4挡板 5方轮 6衔铁
7弹性件 8柱套 9热膨胀垫块 900固定筋 10对中块
101主体部 102延伸部 11间隙
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
如图1-2所示，本发明一实施例提供的一种电磁制动器，包括：定子1、摩擦片组件及弹性件7，所述定子1与所述摩擦片组件传动连接；所述定子1上设置有用于安装所述弹性件7的安装孔，所述安装孔内固定设置有热膨胀垫块9，所述弹性件7的一端与所述热膨胀垫块9连接、另一端与所述摩擦片组件(具体与摩擦片组件中的衔铁6)连接；所述弹性件7伸展状态下所述定子1与所述摩擦片组件(具体与摩擦片组件中的衔铁6)之间形成间隙11。本发明实施例中提供的一种电磁制动器，制动器与电机传动连接，工作状态下，所述定子1会产生电磁力吸引所述摩擦片组件使得所述间隙11变为零，此时所述摩擦片组件压缩所述弹性件7。制动状态下，所述定子1失去电磁力，弹性件7展开、恢复弹簧力，推动所述摩擦片组件压向所述挡板4，所述摩擦片组件产生用于制动的摩擦力。制动器在常温下，所述热膨胀垫块9不起作用，制动器保持原有的制动力；高温情况(130-150℃)下，所述弹性件7的弹性系数降低，所述热膨胀垫块9受热膨胀，在所述安装孔的轴向上尺寸会有所变长，对所述弹性件7施加位移，从而使得所述弹性件7的压缩量增加，弹簧力维持不变，从而保证制动器原有的制动力及制动释放时间。
其中，弹性件7可为弹簧，所述定子1上绕制有线圈2，线圈2固定在定子1上的方式可以通过过盈配合或注塑固定，具体情况具体而视。如图2所示，本发明一实施例中，所述摩擦片组件包括：方轮5、衔铁6、摩擦片3及挡板4，所述衔铁6、所述摩擦片3及所述挡板4同轴设置于所述方轮5上，所述方轮5与所述定子1传动连接；所述挡板4的一侧连接有柱套8，所述柱套8的一端与所述挡板4连接，所述柱套8的另一端与所述定子1连接；所述衔铁6套设于所述柱套8上，且所述衔铁6可沿所述柱套8滑动，所述摩擦片3限位于所述挡板4、所述衔铁6、所述柱套8及所述方轮5之间。装配过程中，一次装配衔铁6、摩擦片3、柱套8及挡板4；柱套8为通孔螺钉，通过柱套8将衔铁6、摩擦片3固定/限定在挡板4与定子1之间的范围内，装配完毕后所有零件为已整体不存在分散组件。弹簧自然状态下，衔铁6与定子1之间具有间隙11，本实施例中所述间隙11为0.05cm-0.15cm。
上述部件中，衔铁6、定子1为导磁金属材料，例如导磁性能高的低碳钢等；摩擦片33为复合材料，复合材料包含酚醛树脂、金属纤维、玻璃纤维等制成；其余部件为普通金属材料。
电磁制动器安装在伺服电机中，伺服电机工作时，在极端恶劣情况下，环境温度恶劣，电机整机温升高，导致制动器温升随电机温度升高而升高，最终电机及制动器温度可高达150℃，温度升高会使得弹簧材料产生蠕变及松弛、弹性系数降低，弹簧力下降，制动器制动扭矩下降，从而导致制动器安全系数降低，制动器释放时间长，可能会在制动过程中产生无法制动的效果。本发明实施例中提供的电磁制动器，通过设置热膨胀垫块9在高温条件下对弹簧进行位移补偿，保证弹簧力不变的同时使其压缩量增加，保证原有的制动力及制动时间，其中，热膨胀垫块9由膨胀金属制成，优选由锡金属或镁金属或其余受热膨胀系数高的金属，或非金属铁氟龙塑料材料。若要提高高温下的弹簧力，提高高温制动器安全系数，热膨胀垫块9还可以使用受温度影响膨胀系数更高的金属/塑料材料。
为保证热膨胀垫块9的膨胀方向有效沿弹簧的延伸方向，本发明一实施例提供的电磁制动器中，所述安装孔的侧壁设置有固定凹槽，所述热膨胀垫块9的外壁设置有固定筋900(如图2所示)，所述固定筋900与所述固定凹槽装配以将所述热膨胀垫块9固定于所述安装孔内，固定筋900及固定凹槽的装配便于安装孔侧壁实现对热膨胀垫块9侧壁的包覆、同时安装孔的底壁对热膨胀垫块9也产生束缚，热膨胀垫块9除朝向弹簧的侧面外均被安装孔包裹、束缚，使得热膨胀垫块9只能沿朝向弹簧的方向膨胀。利用膨胀材料制得的热膨胀垫块9向弹簧方向膨胀，提高弹簧的压缩量，从而保持制动力。
固定筋900的设置可采用多种形式，本发明一实施例中，所述固定凹槽设置有多个，对应的，所述固定筋900设置有多个，所述固定筋900沿所述热膨胀垫块9的周向设置、且多个所述固定筋900沿所述热膨胀垫块9的轴向分布。多个固定凹槽与说个热膨胀垫块9一一对应，固定效果更好。固定凹槽在定子1的制造初期设置于安装孔内，固定凹槽个数不限，可以是一个两个及以上，固定凹槽的加工方式可采用为车削/模具成型。
本发明其他实施例中，所述固定凹槽还可沿所述安装孔的轴向螺旋分布，所述固定筋900沿所述热膨胀垫块9的轴向螺旋分布，所述固定凹槽与所述固定筋900螺纹连接，安装方便紧固。为达热膨胀垫块9与安装孔底壁面最佳的结合状态，本发明一实施例提供的电磁制动器中，所述安装孔的底壁的粗糙度大于6.3μm，所述安装孔的底壁与所述热膨胀垫块9远离所述弹性件7的侧面相连接，以达到热膨胀垫块9与安装孔底壁面最佳的结合状态。
为保证弹簧对中固定，如图2所示，本发明一实施例提供的电磁制动器中，所述热膨胀垫块9朝向所述弹性件7的侧面设置有对中块10，所述对中块10的轴线与所述弹性件7的轴线共线。在定子1安装孔加工完成固定凹槽后，将称量好的热膨胀金属/塑料材料融化后，注塑进入安装孔内；热膨胀垫块9朝向弹簧的侧面经过平面铣削后形成平面；在该平面上放置对中块10，对中块10为普通金属如45钢制成的金属块11。对中块10的作用是固定弹簧对中，且可用来用来分散弹簧的反作用力，使垫块表面不受损伤。
如图2所示，本实施例中，所述对中块10包括主体部101及设置于所述主体部101上的延伸部102，所述主体部101远离所述延伸部102的侧面与所述热膨胀垫块9相连接；所述延伸部102的轴线与所述弹性件7的轴线共线、且所述延伸部102沿所述弹性件7的轴线方向延伸。本实施例中，主体部101的与热膨胀垫块9相接触的侧面大小相同，进一步分散弹簧的反作用力，使热膨胀垫块9的膨胀材料表面不受损伤。延伸部102沿弹簧的轴线延伸，对中效果更好。
电磁制动器的工作过程可以为：线圈2通电，定子1产生电磁力吸引衔铁6，衔铁6压缩弹簧，衔铁6与定子1之间的间隙11变为0，摩擦片3内有力的束缚带动方轮5及电机轴自由转动。线圈2断电，定子1失去电磁力松开衔铁6，弹簧恢复弹簧力，并且弹簧在通电状态下被压缩量重新展开，弹簧推动衔铁6并将衔铁6压向挡板4。其中，摩擦片3夹在衔铁6与挡板4之间进行制动，受弹簧力的作用，摩擦片3与衔铁6及挡板4摩擦产生摩擦力，也叫制动力，电机转轴带动方轮5受到制动力的作用停止转动。
当电磁制动器在常温下，热膨胀垫块9不起作用，制动仍保持原有的制动力(弹簧力)，在高温(130-150℃)情况下，弹簧力松弛，弹性系数降低。此时热膨胀垫块9生效，由于热膨胀垫块9除面向弹簧的侧面外都被安装孔包裹、束缚，因此热膨胀垫块9只能向朝向弹簧的方向膨胀，热膨胀垫块9尺寸变长，热膨胀垫块9膨胀带动对中块10移动，给了对中块10一个位移，使得此位移最终施加在弹簧上，弹簧的弹性系数降低，但其压缩量增加，弹簧力维持不变，保证原有的制动力及释放(制动)时间。
本发明另一实施例提供的一种电机，包括上述所述的电磁制动器。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，也即空调正常安装时对应的方位。仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电磁制动器，其特征在于，包括：定子(1)、摩擦片组件及弹性件(7)，所述定子(1)与所述摩擦片组件通传动连接；
所述定子(1)上设置有用于安装所述弹性件(7)的安装孔，所述安装孔内固定设置有热膨胀垫块(9)，所述弹性件(7)的一端与所述热膨胀垫块(9)连接、另一端与所述摩擦片组件连接；所述弹性件(7)伸展状态下所述定子(1)与所述摩擦片组件之间形成间隙(11)。
2.根据权利要求1所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述安装孔的侧壁设置有固定凹槽，所述热膨胀垫块(9)的外壁设置有固定筋(900)，所述固定筋(900)与所述固定凹槽装配以将所述热膨胀垫块(9)固定于所述安装孔内。
3.根据权利要求2所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述固定凹槽及所述固定筋(900)均设置有多个，所述固定筋(900)沿所述热膨胀垫块(9)的周向设置、且多个所述固定筋(900)沿所述热膨胀垫块(9)的轴向分布。
4.根据权利要求2所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述固定凹槽沿所述安装孔的轴向螺旋分布，所述固定筋(900)沿所述热膨胀垫块(9)的轴向螺旋分布，所述固定凹槽与所述固定筋(900)螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述安装孔的底壁的粗糙度大于6.3μm，所述安装孔的底壁与所述热膨胀垫块(9)远离所述弹性件(7)的侧面相连接。
6.根据权利要求1所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述热膨胀垫块(9)朝向所述弹性件(7)的侧面设置有对中块(10)，所述对中块(10)的轴线与所述弹性件(7)的轴线共线。
7.根据权利要求6所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述对中块(10)包括主体部(101)及设置于所述主体部(101)上的延伸部(102)，所述主体部(101)远离所述延伸部(102)的侧面与所述热膨胀垫块(9)相连接；所述延伸部(102)的轴线与所述弹性件(7)的轴线共线、且所述延伸部(102)沿所述弹性件(7)的轴线方向延伸。
8.根据权利要求1所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述定子(1)上绕制有线圈(2)，所述摩擦片组件包括：方轮(5)、衔铁(6)、摩擦片(3)及挡板(4)；所述衔铁(6)、所述摩擦片(3)及所述挡板(4)设置于所述方轮(5)上，所述方轮(5)与所述定子(1)传动连接；
所述挡板(4)的一侧连接有柱套(8)，所述柱套(8)的一端与所述挡板(4)连接，所述柱套(8)的另一端与所述定子(1)连接；所述衔铁(6)套设于所述柱套(8)上，且所述衔铁(6)可沿所述柱套(8)滑动，所述摩擦片(3)限位于所述挡板(4)及所述衔铁(6)之间。
9.根据权利要求1所述的一种电磁制动器，其特征在于，所述间隙(11)为0.05cm-0.15cm。
10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电磁制动器。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201910477935.1A Pending CN110242690A (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种电磁制动器及具有其的电机 |
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|---|---|
| CN (1) | CN110242690A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110645291A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 摩擦片组件、制动器和电机 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009034123A1 (de) * | 2009-07-20 | 2011-02-03 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung zum Bremsen und/oder Kuppeln |
| DE102011004814A1 (de) * | 2011-02-28 | 2012-08-30 | Zf Friedrichshafen Ag | Bremseinheit |
| JP2012197925A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機のブレーキ装置 |
| CN205479051U (zh) * | 2016-03-23 | 2016-08-17 | 天津百德四方传动设备有限公司 | 一种电磁失电制动器 |
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-
2019
- 2019-06-03 CN CN201910477935.1A patent/CN110242690A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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