CN112178077A - 一种封闭式电磁制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制动器的技术领域，提出了一种封闭式电磁制动器，机壳与尾壳围合的空间内同轴设置离合板和摩擦盘，离合板的第一离合面用于与机壳吸合，离合板的第二离合面用于与摩擦盘接合并摩擦，通过在第二离合面上开设至少一条环形槽来容纳摩擦盘上的摩擦微粒，且环形槽与离合板和摩擦盘同轴设置，使封闭式电磁制动器内部磨损出的含铁碎屑或灰尘在离合板上的磁场的吸附作用下进入到环形槽内，从而减少了碎屑灰尘进入离合板与机壳之间的气隙，提高了电磁制动器的功能可靠性，延长了其使用寿命；另一方面压入配合的方式简化了机壳和尾壳的组装方式，增加了制动器内部空间的利用率，使得制动器的扭矩有了进一步提升的空间，制动性能得到了提升。

Description

一种封闭式电磁制动器

技术领域

本发明涉及制动器的技术领域，更具体地说，是涉及一种封闭式电磁制动器。

背景技术

失电式电磁制动器是通过电源和弹簧作为动力源对摩擦盘进行制动的机械装置，并通过轴套或直接与电机轴连接传递力矩，对电机进行制动。其结构包括机壳、励磁线圈、离合板、摩擦盘、尾壳、轴套等组件。失电式电磁制动器的工作原理是：当励磁线圈通电产生磁场，磁力线穿过机壳和离合板，并穿过机壳和离合板之间的气隙，使机壳和离合板吸合，从而使离合板脱离摩擦盘，摩擦盘中孔通过轴套或直接与电机轴连接并自由转动；当励磁消失时，机壳内的弹簧推动离合板使其与摩擦盘的摩擦面接触，使在转动的摩擦盘被制动，从而通过轴套与电机轴连接传递力矩，电机被制动。失电式电磁制动器通常分为开放式电磁制动器和封闭式电磁制动器，封闭式电磁制动器以密封性好、安全性高等优点而得到了广泛的应用，而正是因为具有良好的密封性，现有的封闭式电磁制动器的摩擦盘在使用时，磨损掉的含铁碎屑或灰尘不容易从制动器内排出，而是容易聚集在离合板与机壳之间形成的气隙中，随着制动器的使用，越来越多的碎屑或灰尘进入到气隙中，从而导致制动器功能下降甚至失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封闭式电磁制动器，旨在解决现有技术中摩擦盘磨损掉的含铁碎屑或灰尘容易进入离合板与机壳之间形成的气隙，导致制动器功能下降甚至失效的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种封闭式电磁制动器，套设于电机轴上用以制动，包括同轴设置的机壳、尾壳和轴套以及设于所述机壳内部的线圈和弹簧，所述机壳与所述尾壳通过压入配合的方式固定结合，所述机壳与所述尾壳围合的空间内同轴设置离合板和摩擦盘，所述离合板的第一离合面用于与所述机壳吸合，所述离合板的第二离合面用于与所述摩擦盘接合并摩擦，所述第二离合面上开设有用于容纳所述摩擦盘上摩擦微粒的至少一条环形槽，所述环形槽与所述离合板同轴。

进一步地，所述摩擦盘的两侧面分别设置与所述摩擦盘大小匹配的环形摩擦片，所述第二离合面上对应于所述环形摩擦片的内径和外径的位置分别开设所述环形槽。

进一步地，所述第二离合面上磁场饱和的区域开设所述环形槽。

进一步地，所述机壳与所述尾壳通过过盈配合、胶水粘结以及焊接中的至少一种方式进行固定结合。

进一步地，所述制动器还包括沿所述尾壳的端面周向设置的多个用户安装螺钉，所述用户安装螺钉用于连接电机法兰，多个所述用户安装螺钉的螺帽内置于所述尾壳中。

进一步地，所述摩擦盘的外径大于等于多个所述用户安装螺钉所在的圆周直径。

进一步地，所述尾壳对应于所述用户安装螺钉的螺帽的位置设置沉头孔，所述螺帽嵌设于所述沉头孔内。

进一步地，所述机壳、所述离合板以及所述摩擦盘对应于所述螺帽的位置均开设有通孔，所述通孔用于提供所述用户安装螺钉的安装通道。

进一步地，两片所述环形摩擦片分别固定于所述尾壳和所述离合板上，所述摩擦盘位于两片所述环形摩擦片的中间。

进一步地，所述机壳与所述离合板之间具有间距固定的气隙。

本发明提供的封闭式电磁制动器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的封闭式电磁制动器的机壳与尾壳通过压入配合的方式固定结合，机壳与尾壳围合的空间内同轴设置离合板和摩擦盘，离合板的第一离合面用于与机壳吸合，离合板的第二离合面用于与摩擦盘接合并摩擦，通过在第二离合面上开设至少一条环形槽来容纳摩擦盘上的摩擦微粒，且环形槽与离合板和摩擦盘同轴设置，使封闭式电磁制动器内部摩擦材料磨损出的含铁碎屑或灰尘在离合板上的磁场的吸附作用下进入到环形槽内，从而减少了碎屑灰尘进入离合板与机壳之间的气隙，提高了电磁制动器的功能可靠性，延长了其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1是本发明一个实施例中封闭式电磁制动器的整体结构示意图；

图2是图1的拆分示意图；

图3是图2中离合板的第二离合面示意图；

图4是一实施例中封闭式电磁制动器的俯视示意图(尾壳加工有沉头孔或尾壳未加工沉头孔)；

图5是图4的A-A剖面图(尾壳未加工沉头孔)；

图6是图4的B-B剖面图(尾壳加工有沉头孔)；

图7是图6的局部放大图；

图8是本发明一实施例封闭式电磁制动器的装配示意图。

附图标记说明：

1、机壳；11、线圈；12、弹簧；13、通孔；14、弹性销钉；2、尾壳；21、用户安装螺钉；22、沉头孔；3、轴套；4、离合板；41、第一离合面；42、第二离合面；421、环形槽；43、槽口；5、摩擦盘；51、环形摩擦片；6、底部夹具；7、压头夹具。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，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装置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，“安装”、“连接”、“结合”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，还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。

下面参照附图说明本发明的优选实施方式：

本发明的技术方案适用于电磁制动器，特别是封闭式的电磁制动器，也可适用于电磁制动器领域的其他相似制动器结构中，对于具体应用场景不作唯一限定，以下以封闭失电式电磁制动器为例进行说明。

如图1、图2、图5、图6和图7所示，本实施例中，封闭式电磁制动器套设于电机轴上用以制动，封闭式电磁制动器包括同轴设置的机壳1、尾壳2和轴套3以及设于机壳1内部的线圈11和弹簧12，机壳1与尾壳2通过压入配合的方式固定结合，机壳1与尾壳2围合的空间内同轴设置离合板4和摩擦盘5，离合板4的第一离合面41用于与机壳1吸合，离合板4的第二离合面42用于与摩擦盘5接合并摩擦，第二离合面42上开设有用于容纳摩擦盘5上的摩擦微粒的至少一条环形槽421，环形槽421与离合板4同轴。

具体地，在本实施例中，电磁制动器的机壳1和尾壳2不需要螺钉等其他零件进行组装，而是通过简单的压入配合的方式进行固定结合，安装方式简单且能够增加机壳1空间的利用率。通过在离合板4与摩擦盘5接合的第二离合面42上开设至少一条环形槽421来容纳摩擦微粒，利用了离合板4上的磁场的吸附作用，将磨损掉的摩擦微粒吸附至环形槽421内，从而减少了碎屑灰尘进入离合板4与机壳1之间的气隙，提高了电磁制动器的功能可靠性，延长了其使用寿命。

上述实施例中，优选地，摩擦材料中含有铁磁成分，摩擦材料中的铁磁材料碎屑在离合板4上的磁场的吸附作用下，聚集进入到环形槽421内，实现积灰的效果。根据不同的制动器结构以及不同的摩擦材料的性能，可设置不同数量的环形槽421，并根据实际情况选择环形槽421的尺寸大小，此处不作唯一限定。

如图2和图3所示，本实施例中，摩擦盘5的两侧面分别设置与摩擦盘5大小匹配的环形摩擦片51，第二离合面42上对应于环形摩擦片51的内径和外径的位置分别开设环形槽421。

具体地，如图3所示，在本实施例中，环形摩擦片51在使用过程中，其内径和外径所在的位置通常会出现较多的摩擦微粒，优选地，第二离合面42上对应于环形摩擦片51的内径和外径的位置分别开设环形槽421，可提高摩擦微粒的吸附效果，使得较多的摩擦微粒能够进入到环形槽421中。

具体地，在另一实施例中，环形摩擦片51可以为呈环形分布的摩擦块。

优选地，在本实施例中，第二离合面42上磁场饱和的区域开设环形槽421。即积灰槽通常设置在磁场饱和或者磁场饱和度较大的地方，这样可以最大程度地利用漏磁来吸附磨损出的摩擦微粒。在实际应用中，可通过试验或仿真计算的方法获取离合板4上的磁场饱和度分布，然后依据获得的磁场饱和度分布结果设计环形槽421的具体位置和尺寸大小。

优选地，在本实施例中，环形槽421的深度尺寸可依据环形摩擦片51的耐磨性能而确定。经过仿真计算，环形槽421的尺寸会对槽周边的磁场产生影响，环形槽421的深度增加，会导致槽附近的磁场接近饱和，而接近饱和的磁场能够最大程度地利用漏磁来吸附磨损出的摩擦微粒。因此，结合环形摩擦片51的耐磨性能来确定环形槽421的深度尺寸，将有利于提高摩擦微粒的吸附效果。例如，在制动器空间结构允许的前提下，当环形摩擦片51的耐磨性能较差时，意味着制动器在使用过程中，环形摩擦片51会磨损掉较多的摩擦微粒，此时，需要增强环形槽421的积灰效果，一方面，可将环形槽421设置在磁场饱和或磁场饱和度较大的地方，另一方面，可适当加深环形槽421的深度尺寸，以使环形槽421附近的磁场接近饱和，从而最大程度地利用漏磁来吸附磨损出的摩擦微粒，得到较强的吸附效果。而当环形摩擦片51的耐磨性能较好时，制动器在使用过程中，环形摩擦片51磨损出的摩擦微粒很少，此时则可根据情况设置深度较浅的环形槽421，即可满足积灰的需求。

具体地，在本实施例中，机壳1与尾壳2通过过盈配合、胶水粘结、焊接中的至少一种方式进行固定结合。在密封性要求较高的情形，可采用上述方案中的两种或者三种固定方式结合进行机壳1与尾壳2的连接。上述压入配合的结合的方式不仅省去了制动器使用螺钉装配的工序，使得机壳1和尾壳2的组装方式简化；同时省去螺钉装配后，机壳1空间的利用率增加，可根据实际需要选择增大线圈11的径向尺寸，实现线圈11功率的有效降低，降低制动器线圈发热量，或增大电磁力，从而提高制动器的制动性能；压入配合的结合方式也可以实现在不增加密封材料的情况下就可以达到很好的密封效果。

如图2、图4和图6所示，制动器还包括沿尾壳2的端面周向设置的多个用户安装螺钉21，用户安装螺钉21用于连接电机法兰，多个用户安装螺钉21的螺帽内置于尾壳2中。

具体地，在本实施例中，用户安装螺钉21为内置式的，其螺帽内置于尾壳2中，用户安装螺钉21并不需要穿过整个制动器，而是直接通过尾壳2进行固定安装。内置的用户安装螺钉21可使得安装过程简单方便；且能够提供足够的空间以使摩擦盘5的外径根据实际需要进行扩大，从而有利于提升制动器的扭矩，提升其制动性能。

优选地，在一实施例中，摩擦盘5的外径大于等于多个用户安装螺钉21所在的圆周直径。

具体地，由于制动器扭矩与弹簧力和摩擦盘5半径或直径成正比，在弹簧12的弹力不变时，摩擦盘5尺寸增大就能使制动器扭矩得到提升，例如在用户安装螺钉21内置于尾壳2的前提下，摩擦盘5的外径可以超过用户安装螺钉21节圆，为了让用户安装螺钉21能够顺畅穿过，可在摩擦盘5的周边开设槽孔。如此可以实现在同样大小的制动器结构尺寸下，制动器扭矩得到显著增大，制动器的制动性能得到显著提升。

优选地，在一实施例中，如图6所示，尾壳2对应于用户安装螺钉21的螺帽的位置设置沉头孔22，螺帽嵌设于沉头孔22内。

当用户安装螺钉21在制动器内部时，如果摩擦盘5外径超过用户安装螺钉21节圆，在制动器的实际装配过程中，用户安装螺钉21的螺帽容易碰到摩擦盘5，而通过在尾壳2上加工沉头孔22，使得螺帽嵌设于沉头孔22内，从而可以保证用户安装螺钉21的螺帽不会碰到摩擦盘5，从而不会影响制动器的正常制动。

如图6所示，机壳1、离合板4以及摩擦盘5对应于螺帽的位置均开设有通孔13，通孔13用于提供用户安装螺钉21的安装通道。

具体地，同时在机壳1、离合板4以及摩擦盘5上对应于螺帽的位置均开设通孔13(或者槽孔)，且使其对中，可使用户的螺丝批方便地通过通孔13以完成用户安装螺钉21与电机法兰的安装连接。

具体地，如图5所示，在另一实施例中，如果不在尾壳2上加工沉头孔22，而为了防止用户安装螺钉21的螺帽碰到摩擦盘5，可将两片环形摩擦片51或呈环形分布的摩擦块分别固定于尾壳2和离合板4上，摩擦盘5位于两片环形摩擦片51或呈环形分布的摩擦块的中间。如此则不需要在尾壳上保留加工沉头孔的厚度，在保证良好的制动性能的前提下，既可以减少制动器的整体厚度，又可以减少加工工序，简化了制动器的加工与安装过程。在本实施例中，两片环形摩擦片51与尾壳2和离合板4之间可以采用多种方式进行固定结合，此处不作唯一限定。优选地，可以采用胶粘剂进行固定结合，胶粘剂相比于机械安装简便快捷，减少了加工工序，且能够保证一样的制动可靠性。

具体地，在上述任一实施例的封闭式制动器中，机壳1与离合板4之间具有间距固定的气隙。由于机壳1与尾壳2通过压入配合的方式进行固定结合，在压入配合的方式进行安装连接的过程中，机壳1与离合板4之间的气隙通过装配工艺控制间距，安装完成后气隙间距固定而不需要进行适应性调整，相比于现有的气隙需要调整的制动器或者需要高精度零部件保证气隙间距的制动器，本发明中气隙间距固定可使制动器结构简单，装配方便，装配一致性好，精度高，提高了制动器的装配效率和性能，使用过程中减少了气隙的调整过程，提升了制动器的整体使用体验。

如图4和图5所示，本实施例中，机壳1与离合板4接触的端面上沿周向设置多个弹性销钉14，弹性销钉14用于限制离合板4的周向转动。优选地，可采用弹性圆柱销钉，弹性圆柱销钉嵌入机壳1中，端部从机壳1与离合板4接触的端面上露出，离合板4边缘对应于弹性圆柱销钉的位置开设有多个槽口43，多个槽口43套于弹性圆柱销钉上，从而限制了离合板4沿周向的转动，确保制动器的正常制动。

以下提供本发明制动器的一种生产安装步骤，如图8所示：

将机壳1放在有数根导向钢针的底部夹具6上，导向钢针穿过机壳1上的通孔13；

依次安装绕制好的线圈11、弹性销钉14以及弹簧12至机壳1中的相应位置；

将离合板4的第一离合面41放在机壳1的磁极面上，并使离合板4槽口43与弹性销钉14对齐；

将摩擦盘5放在离合板4的第二离合面42上，同时使摩擦盘5的槽口43对齐离合板4上的槽口43，且底部夹具6的导向钢针同时穿过摩擦盘5槽口43和离合板4槽口43；

将用户安装螺钉21放在摩擦盘5槽口43中(螺帽放在底部夹具6的导向钢针上)，同时将尾壳2盖住摩擦盘5，并使用户安装螺钉21穿入尾壳2上的沉头孔22中；

将压头夹具7对准尾壳2和摩擦盘5的中间孔，同时，压头夹具7通孔对准尾壳2沉头孔22并使压头夹具7的中间导柱接触离合板4，通过压力将尾壳2压在机壳1上，尾壳2和机壳1的配合面通过过盈连接等方式结合在一起；

通过装配工艺控制制动器气隙间距，安装完成后气隙固定，不需要进行适应性调整。具体地，气隙AG等于压头夹具7的中间导柱长度L1减去尾壳2的厚度T1，再减去摩擦盘5(含环形摩擦片51)的厚度T2，即AG＝L1-T1-T2。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种封闭式电磁制动器，套设于电机轴上用以制动，包括同轴设置的机壳、尾壳和轴套以及设于所述机壳内部的线圈和弹簧，其特征在于，所述机壳与所述尾壳通过压入配合的方式固定结合，所述机壳与所述尾壳围合的空间内同轴设置离合板和摩擦盘，所述离合板的第一离合面用于与所述机壳吸合，所述离合板的第二离合面用于与所述摩擦盘接合并摩擦，所述第二离合面上开设有用于容纳所述摩擦盘上摩擦微粒的至少一条环形槽，所述环形槽与所述离合板同轴。

2.如权利要求1所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述摩擦盘的两侧面分别设置与所述摩擦盘大小匹配的环形摩擦片，所述第二离合面上对应于所述环形摩擦片的内径和外径的位置分别开设所述环形槽。

3.如权利要求2所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述第二离合面上磁场饱和的区域开设所述环形槽。

4.如权利要求1所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述机壳与所述尾壳通过过盈配合、胶水粘结以及焊接中的至少一种方式进行固定结合。

5.如权利要求1所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述制动器还包括沿所述尾壳的端面周向设置的多个用户安装螺钉，所述用户安装螺钉用于连接电机法兰，多个所述用户安装螺钉的螺帽内置于所述尾壳中。

6.如权利要求5所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述摩擦盘的外径大于等于多个所述用户安装螺钉所在的圆周直径。

7.如权利要求6所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述尾壳对应于所述用户安装螺钉的螺帽的位置设置沉头孔，所述螺帽嵌设于所述沉头孔内。

8.如权利要求7所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述机壳、所述离合板以及所述摩擦盘对应于所述螺帽的位置均开设有通孔，所述通孔用于提供所述用户安装螺钉的安装通道。

9.如权利要求2所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，两片所述环形摩擦片分别固定于所述尾壳和所述离合板上，所述摩擦盘位于两片所述环形摩擦片的中间。

10.如权利要求1至9任一项所述的封闭式电磁制动器，其特征在于，所述机壳与所述离合板之间具有间距固定的气隙。

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