CN111946758B - 一种用于直驱卷扬设备的制动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于直驱卷扬设备的制动器，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。本发明的制动器避免了传统导向结构容易出现的弹簧受力不均匀导致的失效断裂事故。

Description

一种用于直驱卷扬设备的制动器

技术领域

本发明属于卷扬设备领域，具体涉及一种用于直驱卷扬设备的制动器。

背景技术

卷扬机，用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称绞车。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机、电动卷扬机及液压卷扬机三种。现在以电动卷扬机为主。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。

起重卷扬设备多年来一直沿用的传统机构组成包括驱动电机、高速轴工作制动器、联轴器、减速机、低速轴安全制动器、卷筒、钢丝绳。这种机构有性能稳定、维护人员操作熟练等优点，但也存在占用空间大、传递效率低、故障点多等缺点。随着起重和卷扬设备的智能化、轻量化和高效率发展趋势，“驱动电机、减速机、联轴器、钢丝绳卷筒”的部分已经成功升级为“变频电机直驱卷筒”，钢丝绳和吊具也采用“复合新材料”技术进行了轻量化、小型化升级。但是制动器仍然采用高速轴工作制动器和低速轴安全制动器”分体设计，这也成为制约起重卷扬设备小型化、轻量化和智能化项目实施和推进的技术瓶颈。

起重卷扬设备承担物资吊装搬运工作，其安全性能关乎着人民生命和财产安全，国家/行业标准对升降机构设计都有强制性选用“常闭型制动器”的要求。通常电机高速轴端安装制动力矩较小、操作频率较高的工作制动器，在减速机低速输出端安装制动力矩大、操作频率较低的安全制动器。工作制动器安装在电机输出轴和减速机高速轴端，随着电机同步工作。卷筒需要旋转时制动器开闸释放减速机高速端，使得电机驱动整套机构运转，卷筒需要停止时工作制动器失电刹车，利用内置弹簧力将减速机高速端轴止动，阻止传递链各部件转动。安全制动器安装在减速机低速输出端的卷筒部位，并不随着卷筒进行同步工作。主机电源闭合并且急停开关处于开通时，安全制动器动力源克服弹簧力并将制动钳打开，机构释放并且在动力源的作用下保持松闸状态，当主机电源切断或急停开关被按下关断时，动力源推力消失，安全制动器的弹簧推动机构开始复位，直至制动钳夹紧卷筒进行刹车止动。

低速轴端需要制动弹簧输出很大的力才能保证足够的制动力，这样的机构在进行执行动作时就会产生较大的冲击，容易造成传递链磨损，金属疲劳失效，工作温升高等故障。基于对材料选用、加工精度、热处理工艺、机构刚性和电气可靠性等因素考虑，在传统机构中通常选择同时安装两种制动器，即：安装在对制动力矩较小的高速轴部位，对操作频率要求较高的工作制动器，和对制动力矩要求高的低速轴部位，对动作频率要求很低的安全制动器。

根据主机设计对体积、重量和传递效率的要求越来越高，多功能一体化大制动力矩的制动器研制工作也就成为了必须解决的任务，现在已经有将安全制动器做工作制动器使用的案例，但是存在高频次工作冲击中易发生机构和碟簧断裂的缺陷。这也证明了直接照搬使用的方法不仅不科学，而且不适用，也进一步说明研发“工作/安全二合一制动器”的紧迫性和必要性。

发明内容

本发明通过提供一种用于直驱卷扬设备的制动器，解决了现有技术中传统导向结构容易出现的制动器弹簧受力不均匀导致的失效断裂问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于直驱卷扬设备的制动器，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；

所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；

所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。

本发明制动器的弹簧通过弹簧随位球面轴和钢球与磁轭连接，在均匀磁场工况下，弹簧里通过弹簧随位球面轴和钢球垂直作用在磁轭底面上，弹簧受力方向与衔铁端面垂直。在衔铁平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端与衔铁凹槽底面始终保持平行，弹簧处于均匀受力状态。

在不均匀磁场工况下，衔铁发生偏摆，衔铁连同弹簧和弹簧随位球面轴围绕钢球圆心做弧线运动，这时虽然弹簧力通过弹簧随位球面轴和钢球不能垂直作用在磁轭底面上，但是弹簧受力方向与衔铁端面可以始终保持垂直。在衔铁平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端与衔铁凹槽底面也始终保持平行，弹簧处于均匀受力状态。

优选的，所述制动器还包括与电磁机构连接的制动臂，所述制动臂包括第一制动臂和第二制动臂，所述第一制动臂和第二制动臂分别位于电磁机构两相对侧，所述第二制动臂一端与磁轭通过磁轭铰接轴连接，第一制动臂通过制动臂随动球面轴与衔铁连接；所述第一制动臂和第二制动臂的另一端分别连接有卡钳；所述第一制动臂和第二制动臂的中部与起支撑作用的底座铰接。

优选的，所述第一制动臂的制动臂随动球面轴一端与衔铁固定连接，另一端与制动臂上的凹槽随位调整轴插接，所述凹槽随位调整轴为球形凹槽。当衔铁压缩弹簧做轴向运动时，电磁机构以磁轭铰接轴(磁轭与第二制动臂的连接轴)为圆心做弧线转动，漏磁通过与衔铁连接的随动球面轴吸引凹槽随位调整轴带动制动臂一起运动，由于采用磁力线的软连接设计，径向摆动不会增加动力源额外负荷，也不会产生严重的磨损。

所述制动器的工作原理是：当绕组有励磁电流通过，磁轭产生磁力线并吸引衔铁运动，衔铁向磁轭轴向运动靠拢并压缩制动弹簧体，漏磁通过与衔铁刚性连接的制动臂随动球面轴吸引制动臂以铰接轴为圆心进行旋转运动，此时卡钳与制动盘分离；当绕组没有励磁电流通过时，制动弹簧体复位，磁轭和衔铁在制动弹簧体的作用下分离，制动臂绕铰接轴为圆心做反向旋转运动，此时两个卡钳之间的距离逐渐缩小，直至将卷筒夹紧，实现制动功能。制动臂向内运动是通过电磁铁工作时漏磁吸引，向外运动是由弹簧组件的恢复力退出。

优选的，所述制动臂随动球面轴包括第一轴体、和第一轴体连接的第二轴体以及和第二轴体连接的定位柱，所述第一轴体一端与衔铁连接，所述第二轴体直径大于定位柱的直径，所述第二轴体和定位柱的连接面为一球面。

所述凹槽随位调整轴包括中心部的定位孔，所述定位孔与定位柱相配合，定位孔与定位柱套装在一起；凹槽随位调整轴的一端为弧形凹槽，此弧形凹槽与第二轴体的球面弧度相同。使得在外力作用下球面与匹配的凹槽随位轴弧面凹槽贴合，并且在摩擦副发生位移摆动时圆弧结合面始终可以保持较大的接触面积；所述定位孔通过铰接柱与第一制动臂连接。

制动臂随动球面轴与第一制动臂之间采用的球形接触面，可以避免传统刚性锁紧结构在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动故障。

传统弹簧被压缩的过程中，会因为非均匀磁场、受力不均匀、动力源非直线运动等原因使制动弹簧体压缩量不均匀出现弯曲，变形量大一侧的材料会加速疲劳失效。本发明中衔铁内置的弹簧与磁轭相接部分设置有弹簧随位球面轴和钢球，在上述因素发生导致衔铁偏摆时，弹簧随位球面轴在弹簧力作用下，通过钢球始终能与磁轭底面的凹槽随位贴合，保证了弹簧受力基本均匀。

优选的，本发明制动器使用一种具有电压负反馈准恒功功能的电磁铁动力源，包括对输入电源进行整流、滤波、稳压、整形的电源模块，依照控制信号输出驱动负载的直流脉动电源的IGBT功率模块，用以驱动IGBT功率模块方波发生模块，将电能转换机械能的电磁铁绕组负载，电压取样比较模块，用于调整修正方波发生模块、振荡器状态翻转充放电时间和频率高低的占空比补偿模块；

所述电源模块分别与方波发生模块和IGBT功率模块连接，方波发生模块与IGBT功率模块连接，IGBT功率模块与电磁铁绕组负载和电压取样比较模块连接，电压取样比较模块与占空比补偿模块连接，占空比补偿模块在与方波发生模块连接。

电压负反馈准恒功电磁铁动力源，当大功率负载启动时供电电压会出现短时跌落现象，这时电磁铁动力源就会处在低功率状态，容易出现动作不连贯甚至无法完成指定动作情况。电网供电电压过高时电磁铁功率增大，工作温升也急剧升高，这样不仅会加速绕组绝缘层老化，而且高温升会造成电磁铁效率降低，影响正常工作。电压负反馈补偿方法可以在电源电压大幅度波动工况中电磁铁输出功率保持准恒定，在高电压工况钳制电磁铁温升过高，也补偿保障了低电压工况的电磁铁功率不衰减。

上述电压负反馈准恒功的工作原理是：工作电源接通，电源模块对输入电源进行吸收浪涌谐波、整流、滤波、稳压、整形等工作后，将高质量直流电源输送给方波发生模块和IGBT功率模块，方波发生模块得电后内置振荡器开始工作输出0.7/16V的数字信号触发IGBT功率模块，IGBT功率模块根据触发信号进行导通/截止工作，输出的脉动电源在电磁铁绕组负载的作用下成为平稳的直流电，电压取样比较模块动态提取IGBT功率模块输出，经电磁铁绕组负载的作用的电压有效值，取样通过分压后与设定的基准电压进行比对，并将比对结果传送给占空比补偿模块，占空比补偿模块根据接收的比对信号，调整修正方波发生模块振荡器状态翻转充放电时间和频率高低。当取样电压高于基准电压时输出方波的高电平脉宽变窄，IGBT功率模块被触发延续时间就会变短，输出电压有效值就会下降，当取样电压低于基准电压时输出方波的高电平脉宽变宽，IGBT功率模块被触发延续时间就会变长，输出电压有效值就会上升。这样就能有效保证电磁铁绕组负载的输入电压稳定，不受到供电波动影响，做到准恒功动力源设计目标。也就保证了在电源电压大幅度波动工况中电磁铁输出功率保持准恒定，这个方案不仅可以有效控制电磁铁温升过高，也补偿保障了低电压工况的电磁铁功率不衰减。

本发明的具体实施方式提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

(1)本发明制动器内置弹簧自随位结构(弹簧随位球面轴和钢球)，避免了传统导向结构容易出现的弹簧受力不均匀导致的失效断裂事故。

(2)刹车动作时弹簧压紧并推动制动臂转动夹盘，松闸过程采用漏磁带动制臂转动与弹簧随动，避免了在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动。

(3)电压负反馈补偿方法可以在电源电压大幅度波动工况中电磁铁输出功率保持准恒定，在高电压工况钳制电磁铁温升过高，也补偿保障了低电压工况的电磁铁功率不衰减。

(4)将目前只能用于低频率工作的安全制动器升级为可以适应高操作频率的工作制动器。可以满足直驱卷筒对制动器的设计要求，符合新型智能化起重、卷扬系统的主机设计要求。区别于现有“安全制动器”只能用于低频率工况环境的局限性，可以使用在要求制动力矩大、操作频率高且电压波动较大的工况中。

附图说明

图1是本发明实施例的一种用于直驱卷扬设备的制动器的结构示意图；

图2是本发明实施例制动器磁轭和衔铁连接结构示意图及在均匀磁场工况下弹簧受力结构示意图；

图3是本发明实施例的制动器磁轭和衔铁的连接结构示意图及在非均匀磁场工况下弹簧受力结构示意图；

图4是传统制动器磁轭和衔铁连接结构示意图及在均匀磁场工况下弹簧受力结构示意图；

图5是传统制动器磁轭和衔铁连接结构示意图及在非均匀磁场工况下弹簧受力结构示意图；

图6是本发明实施例制动器的制动臂与电磁机构连接结构示意图；

图7是传统制动器制动臂与电磁机构的连接结构示意图；

图8是本发明实施例的制动臂随动球面轴结构示意图；

图9是本发明实施例的凹槽随位调整轴主视结构示意图；

图10是本发明实施例的凹槽随位调整轴侧视结构示意图；

图11是本发明实施例的具有电压负反馈准恒功功能的电磁铁动力源流程图。

附图标记：1-电磁机构；11-磁轭；12-衔铁；13-绕组；14-弹簧；15-钢球；16-制动臂随动球面轴；161-推杆丝杆；162-调整轴；163-锁紧螺母；164-第一轴体；165-第二轴体；166-定位柱；167-随位球面；17-衔铁凹槽底面；18-弹簧随位球面轴；181-弹簧压块；19-弹簧随位球面轴平面端；191-弹簧压块底面；10-磁轭底面；2-制动臂；21-第一制动臂；22-第二制动臂；23-卡钳；24-制动臂铰接轴；25-卡钳铰接轴；26-凹槽随位调整轴；261-定位孔；262-随位凹槽；263-铰接柱；27-磁轭铰接轴；3-底座；4-夹盘；箭头所指方向为弹簧14受力方向。弹簧A侧变形量小，弹簧B侧变形量大。

具体实施方式

实施例1

如图1～8所示，为本发明实施例的用于直驱卷扬设备的制动器的结构示意图，其电磁机构1包括衔铁12和位于衔铁12外侧的磁轭11，衔铁12与磁轭11组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁12中心部位设有弹簧14，弹簧14两端分别与衔铁12和磁轭11连接；所述绕组13安装在磁轭11内部，绕组13环绕衔铁12；所述衔铁12中部设有凹槽，所述弹簧14置于衔铁凹槽中，弹簧14一端与衔铁凹槽底面17固定连接，另一端与弹簧随位球面轴18连接，弹簧随位球面轴18和磁轭11之间设有钢球15；所述弹簧随位球面轴18一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面10的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球15的空腔，所述钢球15置于空腔中。

所述制动器还包括与电磁机构1连接的制动臂，所述制动臂包括第一制动臂21和第二制动臂22，所述第一制动臂21和第二制动臂22分别位于电磁机构1两相对侧，所述第二制动臂22一端与磁轭11通过磁轭铰接轴27连接，第一制动臂21一端与衔铁12连接；所述第一制动臂21和第二制动臂22的另一端分别连接有卡钳23；所述第一制动臂21和第二制动臂22的中部与起支撑作用的底座3铰接。

图4、5所示结构为传统的用于直驱卷扬设备的制动器的磁轭11和衔铁12连接结构示意图及在均匀磁场和非均匀磁场工况下弹簧14受力结构示意图。由图中可以看出，传统的制动器的磁轭11和衔铁12通过弹簧14及其上端的弹簧压块181组成，磁轭11下端面为平面。在均匀磁场工况下，弹簧14力通过弹簧压块181垂直作用在磁轭11底面上，弹簧14受力方向与衔铁12端面垂直。在衔铁12平稳做轴向运动过程中，弹簧压块底面191与衔铁凹槽底面17是一种保持平行，弹簧14处理均匀受力状态。但是，在非均匀磁场工况条件下，衔铁12会发生偏转，弹簧14通过弹簧压块181不能直接作用在磁轭11底面上，弹簧压块底面191与衔铁12凹槽弹簧14定位面也不能保持平行，弹簧14处于不均匀受力状态。这样就会造成弹簧14受力不均匀导致的失效断裂事故。

如图2、3所示为本发明制动器的弹簧14通过弹簧随位球面轴18和钢球15与磁轭11连接结构示意图，在均匀磁场工况下，弹簧14里通过弹簧随位球面轴18和钢球15垂直作用在磁轭底面10上，弹簧14受力方向与衔铁12端面垂直。在衔铁12平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端19与衔铁凹槽底面17始终保持平行，弹簧14处于均匀受力状态。在不均匀磁场工况下，衔铁12发生偏摆，衔铁12连同弹簧14和弹簧随位球面轴18围绕钢球15圆心做弧线运动，这时虽然弹簧14力通过弹簧随位球面轴18和钢球15不能垂直作用在磁轭底面10上，但是弹簧14受力方向与衔铁12端面可以始终保持垂直。在衔铁12平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端19与衔铁凹槽底面17也始终保持平行，弹簧14处于均匀受力状态。避免了弹簧14因受力不均匀导致的失效断裂事故。

传统制动器的弹簧14被压缩的过程中，会因为非均匀磁场、受力不均匀、动力源非直线运动等原因使制动弹簧14体压缩量不均匀出现弯曲，变形量大一侧的材料会加速疲劳失效。本发明中衔铁12内置的弹簧14与磁轭11相接部分设置有弹簧随位球面轴18和钢球15，且磁轭底面10为弧面，弧面的弧度与弹簧随位球面轴18的球面弯曲度一致。在上述因素发生导致衔铁12偏摆时，弹簧随位球面轴18在弹簧14力作用下，通过钢球15始终能与磁轭底面10的凹槽随位贴合，保证了弹簧14受力基本均匀。

刹车动作时弹簧压紧并推动制动臂转动夹盘4，松闸过程采用漏磁带动制臂转动与弹簧随动，避免了在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动。

实施例2

本实施例的制动器除了具有上述技术特征外，还包括以下技术特征。

所述第一制动臂21通过制动臂随动球面轴16与衔铁12连接；所述第一制动臂21和第二制动臂22的另一端分别连接有卡钳23；所述第一制动臂21和第二制动臂22的中部与起支撑作用的底座3铰接。

所述卡钳23通过卡钳铰接轴25与制动臂2连接。

如图6所示为本发明制动臂与电磁机构1连接结构示意图，所述第一制动臂21的制动臂随动球面轴16一端与衔铁12固定连接，当衔铁12压缩弹簧14做轴向运动时，电磁机构1以磁轭铰接轴27(磁轭11与第二制动臂22的连接轴)为圆心做弧线转动，漏磁通过与衔铁12连接的随动球面轴吸引凹槽随位调整轴26带动制动臂2一起运动，在较大的励磁电流通过磁轭时，衔铁被吸引移动的同时，球面轴也会被迅速磁化，并且会吸引与球面轴贴合的凹槽随位轴一起移动，随位轴与制动臂铰接，也就可以带动制动臂移动。由于衔铁和采用磁力线的软连接设计，径向摆动不会增加动力源额外负荷，也不会产生严重的磨损。

具体的，如图8所示，所述制动臂随动球面轴16包括第一轴体164、和第一轴体164连接的第二轴体165以及和第二轴体165连接的定位柱166，所述第一轴体164一端与衔铁12连接，所述第二轴体165直径大于第一轴体164与定位柱166的直径，所述第二轴体165和定位柱166的连接面为随位球面167，所述随位球面167为一球面。

如图9、10所示，所述凹槽随位调整轴26包括中心部的定位孔261，所述定位孔261与定位柱166相配合，定位孔261与定位柱166套装在一起；凹槽随位调整轴26的一端为随位凹槽262，所述随位凹槽262为弧形凹槽，此弧形凹槽与第二轴体165的球面弧度相同，使得在外力作用下球面与匹配的凹槽随位轴弧面凹槽贴合，并且在摩擦副发生位移摆动时圆弧结合面始终可以保持较大的接触面积；所述定位孔261通过铰接柱263与第一制动臂21连接。

本发明所述制动器的工作原理是：当绕组13有励磁电流通过，磁轭11产生磁力线并吸引衔铁12运动，衔铁12向磁轭11轴向运动靠拢并压缩制动弹簧14体，漏磁通过与衔铁12刚性连接的制动臂随动球面轴16吸引制动臂以制动臂铰接轴24为圆心进行旋转运动，此时卡钳23与制动盘分离；当绕组13没有励磁电流通过时，制动弹簧14体复位，磁轭11和衔铁12在制动弹簧14体的作用下分离，制动臂绕制动臂铰接轴24为圆心做反向旋转运动，此时两个卡钳23之间的距离逐渐缩小，直至将卷筒夹紧，实现制动功能。制动臂向内运动是通过电磁铁工作时漏磁吸引，向外运动是由弹簧14组件的恢复力退出。

制动臂随动球面轴16与第一制动臂21之间采用的球形接触面，可以避免传统刚性锁紧结构在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动故障。

制动臂随动球面轴16与第一制动臂21之间采用的球形接触面，可以避免传统刚性锁紧结构在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动故障。

如图7所示，为传统制动器的制动臂与电磁机构1连接结构示意图，衔铁12和第一制动臂21通过推杆丝杆161和第一制动臂21上的调整轴162连接，所述推杆丝杆161与调整轴162插接，且调整轴162上下两端分别设有紧锁螺母锁紧调整轴162。所述调整轴162为中空的轴套。制动器的开闸/刹车动作是通过衔铁12做轴向运动完成的，随着衔铁12的轴向运动，电磁结构以磁轭铰接轴27为圆心做弧向运动，使得推杆丝杆161承受径向力发生弯曲，锁紧螺母163与调整轴162之间也会出现位移导致调整轴162磨损，会增大动力源负荷。

实施例3

本实施例的制动器除了具有上述技术特征外，还包括以下技术特征，如图11所示为本发明制动器使用的具有电压负反馈准恒功功能的电磁铁动力源，包括对输入电源进行整流、滤波、稳压、整形的电源模块，依照控制信号输出驱动负载的直流脉动电源的IGBT功率模块，用以驱动IGBT功率模块方波发生模块，将电能转换机械能的电磁铁绕组负载，电压取样比较模块，用于调整修正方波发生模块、振荡器状态翻转充放电时间和频率高低的占空比补偿模块；

所述电源模块分别与方波发生模块和IGBT功率模块连接，方波发生模块与IGBT功率模块连接，IGBT功率模块与电磁铁绕组负载和电压取样比较模块连接，电压取样比较模块与占空比补偿模块连接，占空比补偿模块在与方波发生模块连接。

电压负反馈准恒功电磁铁动力源，当大功率负载启动时供电电压会出现短时跌落现象，这时电磁铁动力源就会处在低功率状态，容易出现动作不连贯甚至无法完成指定动作情况。电网供电电压过高时电磁铁功率增大，工作温升也急剧升高，这样不仅会加速绕组绝缘层老化，而且高温升会造成电磁铁效率降低，影响正常工作。电压负反馈补偿方法可以在电源电压大幅度波动工况中电磁铁输出功率保持准恒定，在高电压工况钳制电磁铁温升过高，也补偿保障了低电压工况的电磁铁功率不衰减。

上述电压负反馈准恒功的工作原理是：工作电源接通，电源模块对输入电源进行吸收浪涌谐波、整流、滤波、稳压、整形等工作后，将高质量直流电源输送给方波发生模块和IGBT功率模块，方波发生模块得电后内置振荡器开始工作输出0.7/16V的数字信号触发IGBT功率模块，IGBT功率模块根据触发信号进行导通/截止工作，输出的脉动电源在电磁铁绕组负载的作用下成为平稳的直流电，电压取样比较模块动态提取IGBT功率模块输出，经电磁铁绕组负载的作用的电压有效值，取样通过分压后与设定的基准电压进行比对，并将比对结果传送给占空比补偿模块，占空比补偿模块根据接收的比对信号，调整修正方波发生模块振荡器状态翻转充放电时间和频率高低。当取样电压高于基准电压时输出方波的高电平脉宽变窄，IGBT功率模块被触发延续时间就会变短，输出电压有效值就会下降，当取样电压低于基准电压时输出方波的高电平脉宽变宽，IGBT功率模块被触发延续时间就会变长，输出电压有效值就会上升。这样就能有效保证电磁铁绕组负载的输入电压稳定，不受到供电波动影响，做到准恒功动力源设计目标。也就保证了在电源电压大幅度波动工况中电磁铁输出功率保持准恒定，这个方案不仅可以有效控制电磁铁温升过高，也补偿保障了低电压工况的电磁铁功率不衰减。

Claims (9)

1.一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述磁轭内部设有绕组，绕组环绕衔铁；

所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；

所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。

2.根据权利要求1所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述制动器还包括与电磁机构连接的制动臂，所述制动臂包括第一制动臂和第二制动臂，所述第一制动臂和第二制动臂分别位于电磁机构两相对侧，所述第二制动臂一端与磁轭通过磁轭铰接轴连接，第一制动臂通过制动臂随动球面轴与衔铁连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述第一制动臂的制动臂随动球面轴一端与衔铁固定连接，另一端与制动臂上的凹槽随位调整轴插接，所述凹槽随位调整轴为球形凹槽。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述制动臂随动球面轴包括第一轴体、和第一轴体连接的第二轴体以及和第二轴体连接的定位柱，所述第一轴体一端与衔铁连接，所述第二轴体直径大于定位柱的直径，所述第二轴体和定位柱的连接面为一球面。

5.根据权利要求4所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述凹槽随位调整轴包括中心部的定位孔，所述定位孔与定位柱相配合，定位孔与定位柱套装在一起；凹槽随位调整轴的一端为弧形凹槽，此弧形凹槽与第二轴体的球面弧度相同。

6.根据权利要求2所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述第一制动臂和第二制动臂的另一端分别连接有卡钳。

7.根据权利要求2所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述第一制动臂和第二制动臂的中部与起支撑作用的底座铰接。

8.根据权利要求6所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述第一制动臂和第二制动臂的另一端分别通过卡钳铰接轴与卡钳连接。

9.根据权利要求1所述一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述制动器使用一种具有电压负反馈准恒功功能的电磁铁动力源，包括对输入电源进行整流、滤波、稳压、整形的电源模块，依照控制信号输出驱动负载的直流脉动电源的IGBT功率模块，用以驱动IGBT功率模块方波发生模块，将电能转换机械能的电磁铁绕组负载，电压取样比较模块，用于调整修正方波发生模块、振荡器状态翻转充放电时间和频率高低的占空比补偿模块；

所述电源模块分别与方波发生模块和IGBT功率模块连接，方波发生模块与IGBT功率模块连接，IGBT功率模块与电磁铁绕组负载和电压取样比较模块连接，电压取样比较模块与占空比补偿模块连接，占空比补偿模块在与方波发生模块连接。

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