CN110460191B - 一种高速电机的制动设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速电机的制动设备，包括安装在电机的转子上，且与转子同轴设置的制动装置；气刹装置，气刹装置与制动装置配合，实现电机的制动；控制装置，用于根据转子的转速确定能量获取装置的开启或者关闭，当转子的转速大于预定阈值，启动能量获取装置，以获取转子的动能，将所获取的动能转换为电能，向电机内的辅助装置供电。本发明结构简单，制动效果好，安全性高，降低了对电机内的辅助装置的损耗与伤害；同时，能直观的展示制动后的效果。

Description

一种高速电机的制动设备

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种高速电机的制动设备。

背景技术

现有的高速电机普遍缺少断电后的制动装置，而有些高速电机安装有制动装置的常采用机械式的制动装置，此类制动装置结构复杂、制动效果差、安全性低；同时，在制动过程中，无实时监测系统，不能直观的展示制动后的效果。

普通的电磁制动设备也存在损耗高、安全性低等问题，如电流反接、电磁抱刹等，导致对电机内部的零部件或者线圈造成损伤；同时，电机断电后如不给予稳定有效的制动措施，电机会在极低摩擦力的情况下维持长时间的高速运转，损伤电机内的辅助轴承、电磁轴承等关键部件，减少了电机内零部件的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，提出了一种高速电机的制动设备，以解决高速电机断电后无法实现稳定、快速且有效、安全制动的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种高速电机的制动设备，包括安装在所述电机的转子上，且与所述转子同轴设置的制动装置；

气刹装置，所述气刹装置与所述制动装置配合，实现所述电机的制动；

控制装置，用于根据所述转子的转速确定能量获取装置的开启或者关闭，当所述转子的转速大于预定阈值，启动所述能量获取装置，以获取所述转子的动能，将所获取的动能转换为电能，向所述电机内的辅助装置供电。

其中，所述控制装置，还用于根据所述转子的转速确定所述气刹装置的开启或者关闭，当所述转子的转速小于所述预定阈值，断开所述能量获取装置，启动所述气刹装置向所述制动装置喷气提供阻力以降低所述转子的转速。

其中，所述制动装置包括推力盘和设置在推力盘上的凸起，所述凸起包括第一接触面；

启动所述气刹装置向所述制动装置喷气提供阻力以降低所述转子的转速包括：启动所述气刹装置向所述制动装置的第一接触面喷气提供阻力以降低所述转子的转速。

其中，所述凸起为纵截面为三角形的形状。

其中，所述能量获取装置包括UPS电源；所述UPS电源与所述控制装置电连接。

其中，所述高速电机的制动设备还包括速度传感器，所述速度传感器用于获取所述转子的转速。

其中，所述速度传感器安装于所述转子上，所述速度传感器与所述控制装置信号连接。

其中，所述控制装置包括控制器；所述控制器获取所述速度传感器的信息，判断所述能量获取装置和所述气刹装置的开启或者关闭。

其中，所述气刹装置包括鼓风机、管道以及高压气嘴；

所述鼓风机与所述管道的一端连通，所述管道的另一端与所述高压气嘴连通，所述高压气嘴对准所述第一接触面。

本发明中的高速电机的制动设备，可以实现以下有益效果：本发明结构简单，制动效果好，安全性高，降低了对电机内的辅助装置的损耗与伤害；同时，能直观的展示制动后的效果。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例中给出的工作原理图；

图2是本申请一个实施例中给出的沿电机轴向剖切的结构示意图；

图3是本申请一个实施例中给出的制动装置的端面结构示意图；

图4是图3的本申请一个实施例中制动装置水平放置的主视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请提供了一种高速电机的制动设备，包括安装在电机的转子上1，且与转子1同轴设置的制动装置2；气刹装置3，气刹装置3与制动装置2配合，实现电机的制动；控制装置，用于根据转子1的转速确定能量获取装置的开启或者关闭，当转子1的转速大于预定阈值，启动能量获取装置，以获取转子1的动能，将所获取的动能转换为电能，向电机内的辅助装置供电。

本申请所提供的高速电机的制动设备，在电机断电后，对由于惯性作用下仍要高速转动很久的电机转子1采取制动措施，避免因转子1空转带来的影响。

下面结合附图，详细说明该高速电机的制动设备。

图1图示了高速电机的制动设备的工作原理图。图2图示了沿电机轴向剖切的结构示意图。

一种高速电机的制动设备，包括安装在电机的转子上1，且与转子1同轴设置的制动装置2；

气刹装置3，气刹装置3与制动装置2配合，实现电机的制动；

控制装置，用于根据转子1的转速确定能量获取装置的开启或者关闭，当转子1的转速大于预定阈值，启动能量获取装置，以获取转子1的动能，将所获取的动能转换为电能，向电机内的辅助装置供电，保证电机内的辅助装置正常工作，减小对电机零部件的损耗。其中，当给电机供电的三相电源断开连接后，由于惯性作用下，电机的转子1依然保持高速转动，而三相电源断开的同时，控制装置接收信号，并启动能量获取装置。由于转子1依然处于旋转状态，而电机内的定子固定，导体在磁场中切割磁感线会产生感应电动势，电机通过控制装置实现对已导通的能量获取装置进行充电，即为动能转换为电能，并为电机内的辅助装置进行供电。

控制装置，还用于根据转子1的转速确定气刹装置3的开启或者关闭，当转子1的转速小于预定阈值，断开能量获取装置，启动气刹装置3向制动装置喷气提供阻力以降低转子1的转速。由于将电机转子1的动能转换为电机的电能，实现电机的发电功能，使转子1在惯性转动的过程中会受到较大的阻力，当转子1的转速到达人工预设的最低转速阈值时，控制装置接收到信号，断开能量获取装置，同时接通气刹装置3，气刹装置3对制动装置2做功，在转子1转速低于预定阈值情况下，对电机的转子1制动使其完全停止转动，由此完成了整个高速电机在断电后，有效、安全、快速地制动过程。

图3图示了制动装置的端面结构示意图。图4图示了制动装置在水平放置时的主视图。

在申请的一个具体实施例中，制动装置2包括推力盘21和设置在推力盘21上的凸起22，凸起22设置有多个，凸起22包括第一接触面；推力盘21设置在电机内的两个轴向磁轴承7之间，且不影响转子1的正常转动。优选地，推力盘21为圆盘形的形状，且套装在转子1上，与转子1同步转动，多个凸起22沿推力盘的周向可以均布设置，也可以不均布设置。启动气刹装置3向制动装置2喷气提供阻力以降低转子1的转速包括：启动气刹装置3向制动装置2的第一接触面喷气提供阻力以降低转子1的转速。凸起22为纵截面为三角形的形状。优选地，气刹装置3的喷气角度与推力盘21正面吹，受力面积大，容易停止，且由于凸起22为纵截面为三角形的形状，所以气刹装置3的喷气角度倾斜设置，与水平方向的夹角优选为30°~60°。同时，由于推力盘21是跟随转子1同步转动的，不能保证时刻正面吹，因此凸起22制成三角形的形状，气刹装置3的喷气对准三角形的一面即第一接触面，接触面积最大，减速效果最好，但凸起22形状并不唯一，仅为示例性说明，并不构成对本申请的限制，凸起22的形状也可制成梯形，但是梯形的水平面与气刹装置33的喷气接触时，阻滞效果不如三角形形状的凸起22效果更为明显。

在本实施例中，能量获取装置包括UPS电源4；UPS电源4与控制装置电连接。

高速电机的制动设备还包括速度传感器5，速度传感器5用于获取转子1的转速。速度传感器5安装于转子1上，速度传感器5与控制装置信号连接。控制装置包括控制器6；控制器6获取速度传感器5的信息，判断能量获取装置和气刹装置3的开启或者关闭。速度传感器5实时监测转子1的转速，反馈给控制器6，控制器6根据速度传感器5传输的转子1转速和预设阈值进行判别，并作出能量获取装置或者气刹装置3的开启或者关闭。

在本实施例中，气刹装置3包括鼓风机31、管道32以及高压气嘴33；

鼓风机31与管道32的一端连通，管道32的另一端与高压气嘴33连通，高压气嘴33对准第一接触面。高压喷嘴33可以设置在电机壳体的内壁上或者电机内部，也可以设置在电机壳体的外侧，并利用电机外壳上的气孔向电机内吹气，其中，高压喷嘴33设置在电机壳体内壁或者电机内部上的方式阻滞效果优于设置在电机壳体外侧的方式。

本申请主要是采用三相电源与电机断开连接后，由电动机变为发电机的原理，进行电机转子1在高速转动时的制动。电机断电，电机内的定子绕组也失去供电，转子1依靠惯性继续运动，三相电源接入变压器8，变压器8输出给控制装置中的控制器6，控制器6外接一个能量获取装置的UPS电源4，当控制器6监测到三相电源断开时，由于转子1处于旋转，电机内的定子固定，导体在磁场中切割磁感线会产生感应电动势，电机通过变压器8与控制器6实现对已导通的UPS电源4进行充电，UPS电源4为电机内的辅助装置进行供电，保证其在三相电源断开连接后能正常使用。其中，电机内的辅助装置包括径向磁轴承9以及速度传感器5。在速度传感器5获取的转子1转速与预设阈值不符时，控制器6发出相应信号到变压器8，变压器8通过改变电压频率改变电机转子1的转速。

当速度传感器5监测到转子1的转速低至预设阈值时，给控制器6信号，断开UPS电源4的充电，气刹装置3启动，如图2所示，箭头指引方向即为高压气体流动方向，鼓风机31沿箭头方向释放高压气体，将气体吹向凸起22上的第一接触面，快速制动，直至电机的转子1转速低至0，速度传感器5传输给控制器6信号，气刹装置3停止工作，完成整个设备的制动过程。

本申请相比于普通的机械式制动，更为稳定、安全有效，且没有零部件的磨损，制动后达到的效果由速度传感器5以及控制器6等电子元件实时监测，保证制动的有效性以及安全性。同时，在转子1高速转动时采取消耗电能制动，转子1低速时，采取气刹制动，可以最大程度上发挥制动效果，安全性上也得到了很大的保证；且相比于直接增加反向电流的方式来说，这种发电式的制动对于电机内的零部件或者线圈等组件没有损害，同时，变压器8、控制器6等电器元件的供电来源于电机惯性转动切割磁感线所产生的电流，节约了能耗。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种高速电机的制动设备，其特征在于，包括安装在所述电机的转子上，且与所述转子同轴设置的制动装置；

气刹装置，所述气刹装置与所述制动装置配合，实现所述电机的制动；

控制装置，用于根据所述转子的转速确定能量获取装置的开启或者关闭，当所述转子的转速大于预定阈值，启动所述能量获取装置，以获取所述转子的动能，将所获取的动能转换为电能，向所述电机内的辅助装置供电；

所述控制装置，还用于根据所述转子的转速确定所述气刹装置的开启或者关闭，当所述转子的转速小于所述预定阈值，断开所述能量获取装置，启动所述气刹装置向所述制动装置喷气提供阻力以降低所述转子的转速；

所述制动装置包括推力盘和设置在推力盘上的凸起，所述凸起包括第一接触面；

启动所述气刹装置向所述制动装置喷气提供阻力以降低所述转子的转速包括：启动所述气刹装置向所述制动装置的第一接触面喷气提供阻力以降低所述转子的转速；

所述气刹装置包括鼓风机、管道以及高压气嘴；

所述鼓风机与所述管道的一端连通，所述管道的另一端与所述高压气嘴连通，所述高压气嘴对准所述第一接触面。

2.如权利要求1所述的高速电机的制动设备，其特征在于，所述凸起为纵截面为三角形的形状。

3.如权利要求1所述的高速电机的制动设备，其特征在于，所述能量获取装置包括UPS电源；所述UPS电源与所述控制装置电连接。

4.如权利要求1所述的高速电机的制动设备，其特征在于，所述高速电机的制动设备还包括速度传感器，所述速度传感器用于获取所述转子的转速。

5.如权利要求4所述的高速电机的制动设备，其特征在于，所述速度传感器安装于所述转子上，所述速度传感器与所述控制装置信号连接。

6.如权利要求5所述的高速电机的制动设备，其特征在于，所述控制装置包括控制器；所述控制器获取所述速度传感器的信息，判断所述能量获取装置和所述气刹装置的开启或者关闭。

Images