CN112228479B - 电梯曳引机用制动器及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种适用于电梯曳引机的电机驱动集成式制动器，即通过高度集成的力矩电机、减速增力机构和旋转‑直线运动转换机构来实现松闸功能的弹簧制动装置。相比传统的电梯制动器，本发明的制动装置具有制动力矩大、响应迅速、节能环保、集成度高、结构紧凑、模块化、轻量化、安装维护方便等诸多突出优势；同时，辅以一定的驱动和控制技术，将使电梯制动器的智能控制和智能维护功能具有更加丰富的内涵。

Description

电梯曳引机用制动器及其实现方法
技术领域
本发明涉及电梯领域，特别是一种电梯曳引机用制动器及其实现方法。
背景技术
根据如下公开文献资料：申请(专利)号CN200410060071(内张式电磁制动器)、申请(专利)号CN97113274(钳盘式电磁制动器)、申请(专利)号CN200480018429(钳盘式电磁制动器)、申请(专利)号CN97196177(全盘式电磁制动器)、申请(专利)号CN200810183911(液压制动器)申请(专利)号CN201280075082.5(液压制动器)以及行业现状，电梯曳引机用制动器按松闸驱动型式的不同，通常分为电磁制动器(如图1所示)和液压制动器(如图2所示)。其中电磁制动器通过电磁铁产生的电磁吸力克服弹簧力来实现松闸；由于电磁制动器的能量(电磁力)密度较低，在需要大制动力矩的运用场合(如高速重载电梯)，电磁制动器往往体积庞大，且数量较多(3个以上)，以致曳引机总体尺寸大、整机质量重和控制系统复杂。液压制动器通过液压油克服弹簧力来实现松闸，其具有制动力矩大、配置精简(通常2个制动器即可)的显著优点，但液压系统结构组成复杂，除了液压制动器外，还需配置独立的液压控制单元和液压泵等功能部件，占据空间大，控制系统复杂，且维护成本高，还存在漏油污染的隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，设计一种电梯曳引机用制动器，既能输出大制动力矩，使曳引机配置精简；同时具有高度集成的机械结构，以缩小空间尺寸，简化控制系统，实现模块化和轻量化。
为了解决上述问题，本发明提出一种电梯曳引机用制动器，包括制动器本体、制动器支架、制动盘、制动器销轴；制动器本体包括制动卡钳、闸瓦组件、弹簧座、制动弹簧、推力板、推力顶杆、力矩电机、减速增力机构、旋转-直线运动转换机构、箱体以及端盖；制动卡钳通过制动器销轴4安装在制动器支架上，其内侧左、右各嵌装有1个闸瓦组件，用于夹住或松开制动盘；弹簧座与制动卡钳固定连接，制动弹簧安装在弹簧座的槽内；推力板通过空心销轴安装在弹簧座上，并可沿轴向方向水平移动；推力顶杆连接推力板和其中一侧闸瓦组件；减速增力机构将力矩电机输出的高转速低转矩运动转变为低转速高转矩运动，通过旋转-直线运动转换机构将旋转运动转变成推力板的水平移动从而带动闸瓦组件的压合和分离，实现制动器的抱闸和松闸动作。
优选地，抱闸时，制动弹簧通过其自身弹力推动推力板移动，带动推力顶杆将一侧闸瓦组件压在制动盘上；同时制动弹簧的反作用力作用于弹簧座，带动制动卡钳以及固定在制动卡钳上的另一侧的闸瓦组件压在制动盘的另一侧上，实现夹紧制动；松闸时，力矩电机经过减速增力机构带动旋转-直线运动转换机构运动，驱动推力顶杆、推力板移动，克服制动弹簧的压力，使闸瓦组件与制动盘分离，实现制动器松闸。
优选地，力矩电机包括定子电磁组件和转子铁磁组件；减速增力机构为行星齿轮减速机构或涡轮蜗杆减速机构或圆锥齿轮减速机构；旋转-直线运动转换机构为滚珠丝杆-螺母机构，包括滚珠丝杠和兼作行星架的滚珠螺母；力矩电机的转子铁磁组件输出旋转运动和扭矩，通过减速增力机构进行减速增力后，传递至滚珠螺母上，并通过丝杆-螺母机构进一步减速，旋转的滚珠螺母驱动丝杆以及与丝杆固定连接的推力板、推力顶杆移动，克服制动弹簧的压力，使闸瓦组件与制动盘分离，实现制动器松闸。
优选地，制动弹簧为圆截面螺旋弹簧或矩形截面螺旋弹簧或碟形弹簧。
优选地，碟形制动弹簧在力矩电机撤销力矩后实现抱闸。
优选地，还包括用于反馈力矩电机转子的位置和转速信号的旋转变压器或光电编码器或磁编码器。
优选地，旋转变压器为外转子的结构形式，其外转子通过孔用弹性挡圈安装固定在力矩电机转子的圆柱槽内，旋转变压器的内定子通过轴用弹性挡圈安装固定在端盖的轴肩上。
优选地，还包括电梯控制系统，根据旋转变压器或光电编码器或磁编码器反馈的位置和转速信号，结合行星齿轮机构和丝杠-螺母机构的传动比，换算出丝杠或闸瓦组件的行程和位置信息，反馈给电梯控制系统，作为监控制动器松闸或抱闸状态的信息。
优选地，根据旋转变压器或光电编码器或磁编码器反馈的位置信号换算出闸瓦组件的行程，反馈给电梯控制系统，作为制动器的故障监测信息，在线监测闸瓦组件摩擦片的磨损程度和制动器动作的卡阻状况。
优选地，还包括用于自动调整闸瓦组件姿态的调节机构，所述调节机构为在闸瓦组件与间隙调整螺栓、推力顶杆之间设置的球关节，所述球关节包括球面座、球面头或带球面头的间隙调整螺栓、弹性压板。
优选地，还包括用于调整闸瓦组件的摩擦面与制动盘的制动面之间间隙大小的调整机构，其包括间隙调整螺栓、锁紧螺母以及制动卡钳上的螺纹孔。左侧闸瓦组件通过间隙调整螺栓固定在制动卡钳上，顺时针旋进间隙调整螺栓，可减小闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；逆时针旋出间隙调整螺栓，可增大闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；间隙调整完毕后，拧紧锁紧螺母，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
优选地，还包括用于调整闸瓦组件的摩擦面与制动盘的制动面之间间隙均匀性的调整结构，其包括均匀性调整弹簧、弹簧压板、压板螺栓、均匀性调整螺栓、锁紧螺母、制动卡钳上的弹簧安装槽和制动器支架上的螺纹孔。均匀性调整弹簧工作在压缩状态，制动器松闸后，均匀性调整弹簧一端通过弹簧压板和制动器销轴固定，另一端向制动卡钳施加向右的推力，直到制动卡钳接触均匀性调整螺栓；均匀性调整螺栓安装在制动器支架的螺纹孔上，并穿过支架，顺时针旋进均匀性调整螺栓时，将增大制动盘左侧的闸瓦间隙，并减小右侧间隙；逆时针旋出均匀性调整螺栓时，将减小左侧间隙，增大右侧间隙。闸瓦间隙均匀性调整完毕后，拧紧锁紧螺母，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
优选地，还包括在电梯安装或者维护保养期间用于对制动器进行松闸的强制松闸机构，其包括松闸垫块、强制松闸螺栓、滚珠丝杆端部的螺纹孔和端盖端面中心的平面。强制松闸时，将松闸垫块和强制松闸螺栓安装至滚珠丝杠端面的螺纹孔上，并旋转到底。
优选地，还包括在电梯维护保养或紧急救援期间用于对制动器进行手动松闸的手动松闸机构，其包括手动松闸组件、滚珠丝杆端部的螺纹孔以及端盖端面中心的平面，其中手动松闸组件包括手动松闸杆、松闸杆固定螺钉、松闸接头、手动松闸螺钉、平垫片。手动松闸时，将手动松闸组件安装至滚珠丝杠的螺纹孔上，并手动旋入松闸螺钉，然后手握松闸杆端部，沿垂直于松闸杆轴向的方向施加按压力，松闸接头将绕与端盖端面接触的支点旋转，拉动手动松闸螺钉、滚珠丝杠、推力顶杆和推力板，克服制动弹簧的压力，实现松闸。
优选地，制动装置的弹簧座与滚珠丝杠相配合的圆柱孔上装配有自润滑铜合金滑动轴承，端盖与滚珠丝杆相配合的六角槽内装配有自润滑六角塑料衬套。
优选地，在弹簧座与推力板之间设置有缓冲元件。
优选地，还设置有力矩电机的电流控制系统，通过控制力矩电机的电流的方式来降低正常松闸和抱闸的动作噪声。
优选地，力矩电机为交流异步电机或永磁同步电机或无刷直流电机。
优选地，制动器为浮动钳盘式制动器或直动鼓式制动器或杠杆鼓式制动器或直动盘式制动器或全盘式制动器。
本发明还涉及一种实现电梯曳引机大力矩制动的方法，将该电梯曳引机用制动器安装使用在电梯系统中，通过集成的力矩电机、减速增力机构和旋转-直线运动转换机构来实现松闸功能。
相比传统的电梯制动器，本发明的制动装置具有制动力矩大、响应迅速、节能环保、集成度高、结构紧凑、模块化、轻量化、安装维护方便等诸多突出优势；同时，辅以一定的驱动和控制技术，将使电梯制动器的智能控制和智能维护功能具有更加丰富的内涵。
附图说明
图1为现有技术中电梯电磁制动器示例。
图2为现有技术中电梯液压制动系统示例。
图3为本发明的电梯曳引机用制动器结构示意图。
图4为本发明的电梯曳引机用制动器结构剖视图。
图5为本发明的电梯曳引机用制动器中松闸间隙均匀性调整机构示意图。
图6为本发明的电梯曳引机用制动器强制松闸机构示意图。
图7为本发明的电梯曳引机用制动器手动松闸机构示意图。
附图标记说明
1 制动器本体 2 制动器支架
3 制动盘 4 制动器销轴
5 制动卡钳 6 闸瓦组件
7 弹簧座 8 制动弹簧
9 推力板 10 空心销轴
11 O形密封圈 12 推力顶杆
13 力矩电机 14 减速增力机构
15 旋转-直线运动转换机构 16 箱体
17 端盖 18 定子电磁组件
19 转子铁磁组件 20 转子磁轭
21 永磁体磁钢 22 太阳轮
23 行星轮组 24 行星架
25 固定齿圈 26 交叉滚子轴承
27 轴承套筒 28 滚珠丝杆
29 滚珠螺母 30 滚针轴承
31 推力轴承 32 旋转变压器
33 外转子 34 孔用弹性挡圈
35 内定子 36 轴用弹性挡圈
37 球关节 38 球面座
39 球面头 40 间隙调整螺栓
41 弹性压板 42 闸瓦间隙调整机构
43 锁紧螺母 44 闸瓦间隙均匀性调整机构
45 均匀性调整弹簧 46 弹簧压板
47 压板螺栓 48 均匀性调整螺栓
49 锁紧螺母 50 强制松闸机构
51 松闸垫块 52 强制松闸螺栓
53 手动松闸机构 54 手动松闸组件
55 手动松闸杆 56 松闸杆固定螺钉
57 松闸接头 58 手动松闸螺钉
59 平垫片 60 自润滑铜合金滑动轴承
61 自润滑六角塑料衬套
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做详细说明，需要理解的是，本发明并不局限于下面所述特定实施方式，其中未经详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。本发明实施列中的闸瓦间隙是指闸瓦摩擦面与制动盘制动面之间的间隙，闸瓦间隙均匀性是指松闸时制动盘两侧的闸瓦间隙的均匀程度。
实施例一
本发明提出一种适用于电梯曳引机的电机驱动集成式制动器，即通过高度集成的力矩电机、减速增力机构和旋转-直线运动转换机构来实现松闸功能的弹簧制动装置。
如图3、4所示，该装置主要由制动器本体1以及制动器支架2、制动盘3、制动器销轴4等附属零部件组成，其中制动器本体包括制动卡钳5、闸瓦组件6、弹簧座7、碟形制动弹簧8、推力板9、推力顶杆12、力矩电机13、减速增力机构14、旋转-直线运动转换机构15、箱体16以及端盖17等结构组成部分。
相比传统的电梯制动器，以上制动装置具有制动力矩大、响应迅速、节能环保、集成度高、结构紧凑、模块化、轻量化、安装维护方便等诸多突出优势；同时，辅以一定的驱动和控制技术，将使电梯制动器的智能控制和智能维护功能具有更加丰富的内涵。
其中，制动卡钳5通过制动器销轴4安装在制动器支架2上，卡钳内侧嵌装有左、右两个闸瓦组件6，用于夹住或松开制动盘3。弹簧座7通过连接螺栓与制动卡钳5固定连接；碟形制动弹簧8根据不同的制动力要求以合适的组合方式安装在弹簧座槽内，并工作在压缩状态；推力板9通过空心销轴10安装在弹簧座上，并可沿轴向方向水平滑动；推力板9外圆周面上设有环形凹槽，安装有O形密封圈11，以防止灰尘等杂质进入弹簧座槽内；推力顶杆12连接推力板9和其中一侧闸瓦组件6。制动时，碟形制动弹簧8通过推力板9输出正压力，并通过推力顶杆12将一侧闸瓦6压在制动盘3上；同时碟形制动弹簧8的反作用力作用于弹簧座7，并带动制动卡钳5以及固定在制动卡钳上的另一侧的闸瓦6压在制动盘3上，从而实现夹紧制动盘、输出制动力的功能。制动力由闸瓦6传递至制动卡钳5，最终经制动器销轴4传递至制动器支架2上。
另外，力矩电机13、减速增力机构14和旋转-直线运动转换机构15等结构零部件布置在制动器箱体16内部，箱体通过连接螺栓固定在弹簧座7上，箱体端部安装有端盖17。力矩电机13主要由定子电磁组件18和转子铁磁组件19组成；定子电磁组件18固定在箱体16上，并通过箱体台阶和端盖17实现轴向定位与紧固；转子铁磁组件19包括转子磁轭20和固定在磁轭外圆周表面的N、S磁极交替布置的永磁体磁钢组21，该组件通过连接螺栓与减速增力机构14的太阳轮22固定连接。减速增力机构14为行星齿轮机构，主要由太阳轮22、行星轮组23、行星架24、固定齿圈25、交叉滚子轴承26、轴承套筒27以及相关的螺栓连接件等零件组成；太阳轮22通过交叉滚子轴承26安装在箱体16上，交叉滚子轴承26具有承受双向轴向力、结构紧凑的显著优点，轴承26内圈通过太阳轮22上的轴肩和轴承套筒27实现轴向定位，轴承26外圈通过箱体16上的台阶实现轴向定位；固定齿圈25为内齿轮，固定安装在箱体16内；行星轮组23包括三个小齿轮，沿圆周方向等间距地安装在行星架24上，并分别与太阳轮22的外齿、固定齿圈25的内齿进行啮合，啮合齿轮均采用斜齿轮传动方式。旋转-直线运动转换机构15为滚珠丝杠-螺母机构，主要由滚珠丝杆28、滚珠螺母29(与行星架24设为一体式结构)、滚针轴承30、推力轴承31以及相关的螺栓连接件等零件组成；滚珠螺母29安装在滚珠丝杆28上，组成螺旋副；滚珠螺母29通过滚针轴承30、推力轴承31分别与箱体16的内圆柱面和端面相连接，以传递径向载荷和轴向载荷；滚珠丝杠28的一端穿过弹簧座7的圆柱孔，与推力板9、推力顶杆12通过螺纹连接固定，另一端为外六角面结构，并插入端盖17的六角槽内，以限制滚珠丝杠28的旋转运动，从而使滚珠丝杆28仅可沿轴向平动。
松闸时，力矩电机13的转子铁磁组件19输出旋转运动和扭矩，通过行星齿轮机构14进行减速增力后，传递至行星架24(即滚珠螺母29)上，并通过丝杆-螺母机构15进一步减速，旋转的滚珠螺母29驱动滚珠丝杆28以及与丝杆固定连接的推力板9、推力顶杆12实现平动，从而克服碟形制动弹簧8的压力，使闸瓦6与制动面3分离，实现制动器松闸。松闸后，碟形制动弹簧8的压力通过推力板9、推力顶杆12、滚珠丝杠28、滚珠螺母29和推力轴承31传递至弹簧座7上，制动器本身不输出外力。制动器松闸到位且保持松闸状态时，力矩电机13工作在堵转状态并持续输出扭矩。如需实施抱闸，只需切断力矩电机13的供电电源以撤销松闸力矩。此时在制动弹簧8压力的作用下，推力板9除了驱动推力顶杆12和闸瓦6实现抱闸外，还带动滚珠丝杆28实现平动，从而使滚珠螺母29、行星齿轮机构14、力矩电机转子铁磁组件19等旋转部件反向转动并复位。
简而言之，以上制动装置，通过减速机构14将旋转电机13输出的高转速低转矩运动转变为低转速高转矩运动，同时通过丝杠-螺母机构15将旋转运动转变成闸瓦6的水平运动，从而在制动弹簧8和以上运动机构的联合作用下，实现制动器的抱闸和松闸动作。
实施例二
在实施例一的基础上，该制动装置配置有如图4所示的旋转变压器32，其采用外转子的结构形式，以优化制动器整体结构布置，使结构更加紧凑。其中，旋转变压器的外转子33通过孔用弹性挡圈34安装固定在力矩电机转子19的圆柱槽内，旋转变压器的内定子35通过轴用弹性挡圈36安装固定在端盖的轴肩上。旋转变压器32用于反馈力矩电机转子19的位置和转速信号，以实现对电机输出力矩和转速的准确控制。
进一步，根据旋转变压器32反馈的位置和转速信号，结合行星齿轮机构14和丝杠-螺母机构15的传动比，还可换算出丝杠28(即闸瓦6)的行程和位置信息，作为监控制动器松闸/抱闸状态的信息，反馈给电梯控制系统，以实现对制动器、曳引机以及电梯系统的安全控制和管理。
再进一步，根据旋转变压器32反馈的位置信号换算出的闸瓦行程，可用于在线监测闸瓦摩擦片的磨损程度和制动器动作的卡阻状况。该参数作为制动器的故障监测信息，反馈给电梯控制系统，有利于实现制动器的智能监控和智能维保，进一步丰富电梯物联网和智慧电梯的内涵。
实施例三
在实施例一的基础上，该制动装置在闸瓦组件6与间隙调整螺栓60、推力顶杆12之间设置球关节37，该球关节由球面座38、球面头39(或带球面头的间隙调整螺栓40)、弹性压板41以及相关的螺栓连接件组成，用于自动调整闸瓦组件6的姿态，使其能够更好地跟随制动面3，从而有效消除由制作、装配误差或受力变形引起的闸瓦倾斜现象(相对制动面)以及与闸瓦连接零件的附加结构应力，提高产品性能的稳定性和可靠性。
实施例四
在实施例一的基础上，该制动装置设置如图4所示的闸瓦间隙(即闸瓦摩擦面与制动盘制动面之间的间隙)调整机构42，其包括间隙调整螺栓40、锁紧螺母43以及制动卡钳5上的螺纹孔。左侧闸瓦组件6通过间隙调整螺栓40固定在制动卡钳5上，顺时针旋进间隙调整螺栓40，可减小闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；逆时针旋出间隙调整螺栓40，可增大闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；间隙调整完毕后，拧紧锁紧螺母43，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
实施例五
在实施例一的基础上，该制动装置设置如图5所示的闸瓦间隙均匀性调整结构44，其包括均匀性调整弹簧45、弹簧压板46、压板螺栓47、均匀性调整螺栓48、锁紧螺母49、制动卡钳5上的弹簧安装槽和制动器支架2上的螺纹孔等，每个制动器本体1设置有上、下两套闸瓦间隙均匀性调整机构44。通过实施例四所述的机构完成闸瓦间隙设定后，通过本机构可将松闸时的闸瓦间隙均匀地分配在制动盘3的两侧，从而有效地避免了曳引机运转过程中的闸瓦碰擦制动盘现象以及由此带来的异常磨损和过热隐患，提高产品的使用寿命和可靠性。
其中，均匀性调整弹簧45工作在压缩状态，制动器1松闸后，均匀性调整弹簧45一端通过弹簧压板46和制动器销轴4固定，另一端向制动卡钳5施加向右的推力，直到制动卡钳5接触均匀性调整螺栓48。均匀性调整螺栓48安装在制动器支架2的螺纹孔上，并穿过支架2。顺时针旋进均匀性调整螺栓48时，将增大制动盘3左侧的闸瓦间隙，并减小右侧间隙；逆时针旋出均匀性调整螺栓48时，将减小左侧间隙，增大右侧间隙。闸瓦间隙均匀性调整完毕后，拧紧锁紧螺母49，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
实施例六
在实施例一的基础上，该制动装置设置如图6所示的强制松闸机构50，其包括松闸垫块51、强制松闸螺栓52、滚珠丝杆28端部的螺纹孔和端盖17端面中心的平面。电梯曳引机在安装或者维护保养期间，常常需要对某个制动器进行强制松闸。为此，可将松闸垫块51和强制松闸螺栓52安装至滚珠丝杠28端面的螺纹孔上，并旋转到底。此时制动弹簧8的压力通过推力板9、推力顶杆12、滚珠丝杠28、强制松闸螺栓52和松闸垫块51，作用在端盖17端面中心的平面上，制动器本身不输出外力。当需撤销强制松闸时，拆下强制松闸螺栓52和松闸垫块51即可，制动器将在制动弹簧8的压力作用下自动恢复抱闸状态。
实施例七
在实施例一的基础上，该制动装置设置如图7所示的手动松闸机构53，其包括手动松闸组件54、滚珠丝杆28端部的螺纹孔以及端盖17端面中心的平面，其中手动松闸组件54包括手动松闸杆55、松闸杆固定螺钉56、松闸接头57、手动松闸螺钉58、平垫片59等结构零件。电梯曳引机在维护保养或紧急救援期间，常常需要对某个或全部制动器进行短时的、间断性的手动松闸。为此，将手动松闸组件54安装至滚珠丝杠28的螺纹孔上，并手动旋入松闸螺钉58，然后手握松闸杆55端部，沿垂直于松闸杆55轴向的方向施加按压力。此时松闸接头57将绕与端盖17端面接触的支点旋转，拉动手动松闸螺钉58、滚珠丝杠28、推力顶杆12和推力板9，克服制动弹簧8的压力，实现松闸。当撤销手动松闸力，制动器将在制动弹簧8的压力作用下自动恢复抱闸状态。
实施例八
在实施例一的基础上，该制动装置的弹簧座7与滚珠丝杠28相配合的圆柱孔上装配有自润滑铜合金滑动轴承60，端盖17与滚珠丝杆28相配合的六角槽内装配有自润滑六角塑料衬套61，如图7所示。以上滑动轴承60和衬套61不仅有利于改善滚珠丝杠28的承载状况，提高产品的可维护性，还有利于减少滑动副的磨损，提高产品的可靠性。
实施例九
制动器输出的力矩越大，其松闸/抱闸噪声往往也较大。为了有效降低其动作噪声，除了在弹簧座7与推力板9之间设置缓冲元件以外，该制动装置还可通过控制力矩电机8的电流的方式来降低正常松闸和抱闸的动作噪声。正常制动时，延缓力矩电机8的电流衰减速度，使制动弹簧8驱动闸瓦组件6压至制动面3的过程中，力矩电机13仍还输出一定的反向力矩，以缓冲闸瓦组件6与制动面3之间的冲击，从而达到降低抱闸噪声的目的；正常松闸时，延缓力矩电机13的电流上升速度，使力矩电机13驱动推力板9克服弹簧力压至弹簧座7的过程尽可能平缓，从而达到降低松闸噪声的目的。当然，以上力矩电流控制策略，均以制动器动作响应时间符合电梯系统的性能要求以及行业标准的其他要求为前提。该改进方法不仅未降低产品的安全性，相比于传动的缓冲元件结构(通常为橡胶粘弹性元件或库伦阻尼元件)，还避免了疲劳老化和机械磨损的问题，在提高产品可靠性和乘客舒适性方面具有鲜明的技术优势。
实施例十
在以上实施例的基本工作原理的基础上，本发明的部分结构还可通过以下方式，实现结构形式和功能的扩展：
力矩电机可以包括以下类型：交流异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机或者其他具有相同功能的电机。
旋转变压器可以根据结构布置需要，采用内转子结构或者外转子结构，甚至可以采用具有相同功能的光电编码器或磁编码器代替旋转变压器。
减速增力机构可以包括以下类型：行星齿轮减速机构、涡轮蜗杆减速机构、圆锥齿轮减速机构、其他减速机构或者它们的组合。
制动弹簧可包括以下类型：圆截面螺旋弹簧、矩形截面螺旋弹簧、碟形弹簧或者其他形式的机械弹簧。
该制动装置目前采用的是浮动钳盘式制动器结构型式，可拓展至直动鼓式制动器、杠杆鼓式制动器、直动盘式制动器和全盘式制动器等多种结构型式，以适应不同的曳引机规格和结构型式要求。
力矩电机、减速增力机构以及旋转-直线运动转换机构均属于成熟的动力及传动机构，本专利在借鉴了其他行业经验(比如申请号为CN00813239.9和201610808161.2的专利)的基础上，将以上动力及传动机构组合运用于电梯领域，并根据电梯行业对制动器在结构、功能、控制及维保等方面的特殊要求，进行结构衍变和功能丰富，形成新的电梯制动技术。该制动装置不仅具备了弹簧抱闸、电驱动松闸的基本功能，还包含了制动动作监控、间隙调整、均匀性调整、强制松闸、手动松闸、摩擦片磨损监控、动作噪声控制、在线故障诊断以及智慧电梯管理等诸多附加功能和潜在技术增长点；另外，该制动装置还具有制动力矩大、响应迅速、结构紧凑、节能环保等诸多优点。
本专利将制动弹簧、力矩电机、减速增力机构、旋转-直线运动转换机构集成化设计，尤其是力矩电机不再需要作为独立部件，结构紧凑性更高，有利于实现产品模块化和轻量化。
另外，在力矩和运动的传递路径上，本专利将制动弹簧设置在近制动闸瓦侧，而不经过其他传动机构，制动可靠性更高。
作为一种全新的电梯曳引机制动技术，不仅具有制动力矩大、响应迅速、结构紧凑、节能环保等诸多优点；同时，辅以一定的驱动和控制技术，将使电梯制动器的智能控制和智能维护成为可能。

Claims (19)

1.一种电梯曳引机用制动器，包括制动器本体、制动器支架、制动盘、制动器销轴；所述制动器本体包括制动卡钳、闸瓦组件、制动弹簧、弹簧座、推力板、推力顶杆、力矩电机、减速增力机构、旋转-直线运动转换机构；其中，
所述制动卡钳通过制动器销轴安装在制动器支架上，其内侧左、右各嵌装有闸瓦组件，用于夹住或松开制动盘；
所述弹簧座与制动卡钳固定连接，制动弹簧安装在弹簧座的槽内；
所述推力板通过空心销轴安装在弹簧座上，并可沿轴向方向水平移动；
所述推力顶杆连接推力板和其中一侧闸瓦组件；
抱闸时，所述制动弹簧通过其自身弹力推动推力板移动，带动推力顶杆将一侧闸瓦组件压在制动盘上；同时制动弹簧的反作用力作用于弹簧座，带动制动卡钳以及固定在制动卡钳上的另一侧的闸瓦组件压在制动盘的另一侧上，实现夹紧制动；
松闸时，所述力矩电机经过减速增力机构带动旋转-直线运动转换机构运动，驱动推力顶杆、推力板移动，克服制动弹簧的压力，使闸瓦组件与制动盘分离，实现制动器松闸。
2.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述力矩电机包括定子电磁组件和转子铁磁组件；所述减速增力机构为行星齿轮减速机构或涡轮蜗杆减速机构或圆锥齿轮减速机构；所述旋转-直线运动转换机构为滚珠丝杆-螺母机构，包括滚珠丝杠和兼作行星架的滚珠螺母；所述力矩电机的转子铁磁组件输出旋转运动和扭矩，通过减速增力机构进行减速增力后，传递至滚珠螺母上，并通过丝杆-螺母机构进一步减速，旋转的滚珠螺母驱动丝杆以及与丝杆固定连接的推力板、推力顶杆移动，克服制动弹簧的压力，使闸瓦组件与制动盘分离，实现制动器松闸。
3.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述制动弹簧为圆截面螺旋弹簧或矩形截面螺旋弹簧或碟形弹簧。
4.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述制动弹簧在力矩电机撤销力矩后实现抱闸。
5.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括用于反馈力矩电机转子的位置和转速信号的旋转变压器或光电编码器或磁编码器。
6.根据权利要求5所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于所述的旋转变压器为外转子的结构形式，其外转子通过孔用弹性挡圈安装固定在力矩电机转子的圆柱槽内，旋转变压器的内定子通过轴用弹性挡圈安装固定在端盖的轴肩上。
7.根据权利要求5所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括电梯控制系统，根据旋转变压器或光电编码器或磁编码器反馈的位置和转速信号，结合行星齿轮机构和丝杠-螺母机构的传动比，换算出丝杠或闸瓦组件的行程和位置信息，反馈给电梯控制系统，作为监控制动器松闸或抱闸状态的信息。
8.根据权利要求7所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：根据旋转变压器或光电编码器或磁编码器反馈的位置信号换算出闸瓦组件的行程，反馈给电梯控制系统，作为制动器的故障监测信息，在线监测闸瓦组件摩擦片的磨损程度和制动器动作的卡阻状况。
9.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括用于自动调整闸瓦组件姿态的调节机构，所述调节机构为在闸瓦组件与间隙调整螺栓、推力顶杆之间设置的球关节，所述球关节包括球面座、球面头或带球面头的间隙调整螺栓、弹性压板。
10.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括用于调整闸瓦组件的摩擦面与制动盘的制动面之间间隙大小的调整机构，其包括间隙调整螺栓、锁紧螺母以及制动卡钳上的螺纹孔；左侧闸瓦组件通过间隙调整螺栓固定在制动卡钳上，顺时针旋进间隙调整螺栓，可减小闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；逆时针旋出间隙调整螺栓，可增大闸瓦摩擦面与制动面之间的间隙；间隙调整完毕后，拧紧锁紧螺母，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
11.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括用于调整闸瓦组件的摩擦面与制动盘的制动面之间间隙均匀性的调整结构，其包括均匀性调整弹簧、弹簧压板、压板螺栓、均匀性调整螺栓、锁紧螺母、制动卡钳上的弹簧安装槽和制动器支架上的螺纹孔；均匀性调整弹簧工作在压缩状态，制动器松闸后，均匀性调整弹簧一端通过弹簧压板和制动器销轴固定，另一端向制动卡钳施加向右的推力，直到制动卡钳接触均匀性调整螺栓；均匀性调整螺栓安装在制动器支架的螺纹孔上，并穿过支架，顺时针旋进均匀性调整螺栓时，将增大制动盘左侧的闸瓦间隙，并减小右侧间隙；逆时针旋出均匀性调整螺栓时，将减小左侧间隙，增大右侧间隙；闸瓦间隙均匀性调整完毕后，拧紧锁紧螺母，可防止螺纹连接松动引起的间隙变化。
12.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括在电梯安装或者维护保养期间用于对制动器进行松闸的强制松闸机构，其包括松闸垫块、强制松闸螺栓、滚珠丝杆端部的螺纹孔和端盖端面中心的平面；强制松闸时，将松闸垫块和强制松闸螺栓安装至滚珠丝杠端面的螺纹孔上，并旋转到底。
13.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还包括在电梯维护保养或紧急救援期间用于对制动器进行手动松闸的手动松闸机构，其包括手动松闸组件、滚珠丝杆端部的螺纹孔以及端盖端面中心的平面，其中手动松闸组件包括手动松闸杆、松闸杆固定螺钉、松闸接头、手动松闸螺钉、平垫片；手动松闸时，将手动松闸组件安装至滚珠丝杠的螺纹孔上，并手动旋入松闸螺钉，然后手握松闸杆端部，沿垂直于松闸杆轴向的方向施加按压力，松闸接头将绕与端盖端面接触的支点旋转，拉动手动松闸螺钉、滚珠丝杠、推力顶杆和推力板，克服制动弹簧的压力，实现松闸。
14.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述制动器的弹簧座与滚珠丝杠相配合的圆柱孔上装配有自润滑铜合金滑动轴承，端盖与滚珠丝杆相配合的六角槽内装配有自润滑六角塑料衬套。
15.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：在弹簧座与推力板之间设置有缓冲元件。
16.根据权利要求15所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：还设置有力矩电机的电流控制系统，通过控制力矩电机的电流的方式来降低正常松闸和抱闸的动作噪声。
17.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述力矩电机为交流异步电机或永磁同步电机或无刷直流电机。
18.根据权利要求1所述的电梯曳引机用制动器，其特征在于：所述制动器为浮动钳盘式制动器或直动鼓式制动器或杠杆鼓式制动器或直动盘式制动器或全盘式制动器。
19.一种实现电梯曳引机大力矩制动的方法，其特征在于，将权利要求1-18之一所述的电梯曳引机用制动器安装使用在电梯系统中，通过集成的力矩电机、减速增力机构和旋转-直线运动转换机构来实现松闸功能。
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