CN114321234A - 一种脉冲电流触发型电磁制动器 - Google Patents

Abstract

一种脉冲电流触发型电磁制动器，它涉及一种电磁制动器，具体涉及一种脉冲电流触发型电磁制动器。本发明为了解决现有电磁制动器工作时需要给线圈连续通电，从而导致电磁制动器功耗较大、发热严重、体积和重量不能满足要求的问题。本发明包括衔铁、制动盘、法兰盘、螺钉和磁性机构；所述磁性机构、衔铁、制动盘、法兰盘由下至上依次设置，制动盘与电机轴固定连接，法兰盘通过螺钉与所述磁性机构连接。本发明属于机电技术领域。

Description

一种脉冲电流触发型电磁制动器

技术领域

本发明涉及一种电磁制动器，具体涉及一种脉冲电流触发型电磁制动器，属于机电技术领域。

背景技术

电磁制动器利用电磁效应实现制动，是现代工业中一种理想的自动化执行元件，在机械传动系统中主要起传递动力、电磁抱闸、控制运动、可靠定位等作用；电磁制动器主要通过电流来改变制动器的开合或调节制动力矩的大小，具有结构紧凑、操作简单、响应灵敏、寿命长久、使用可靠、易于控制等特点，广泛应用于航空航天、重型工业、精密机械等领域。传统的电磁制动器主要由电磁铁、线圈、衔铁、制动盘、法兰盘、弹簧等主要零部件构成。电磁制动器分为通电式电磁制动器和失电式电磁制动器两种，分别采用上电锁定制动、失电解锁或失电锁定制动、上电解锁的工作模式，主要依靠弹簧力或者电磁力施压产生的摩擦阻力或锁销力来实现制动功能。对于通电式电磁制动器，若要保持制动状态，其线圈必须连续通电，以产生磁场和电磁力，克服弹簧力，来维持制动状态。对于失电式电磁制动器，若要保持制动解除状态，其线圈也必须连续通电，以产生持续电磁力来克服弹簧力。因此，不管是通电式电磁制动器还是失电式电磁制动器，若需要保持在锁定制动或解锁的某一种状态时，线圈必须连续通电，导致制动器的功耗较大，发热严重。为了使制动器的热量能够有效散发出去，传统制动器的体积和重量通常较大，这严重限制了它在航空航天、武器装备(对体积、重量要求极为苛刻)等领域的应用。

发明内容

本发明为解决现有电磁制动器工作时需要给线圈连续通电，从而导致电磁制动器功耗较大、发热严重、体积和重量不能满足要求的问题，进而提出一种脉冲电流触发型电磁制动器。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括衔铁、制动盘、法兰盘、螺钉和磁性机构；所述磁性机构、衔铁、制动盘、法兰盘由下至上依次设置，制动盘与电机轴固定连接，法兰盘通过螺钉与所述磁性机构连接。

进一步的，所述磁性机构包括永磁体、线圈和磁轭；永磁体和磁轭由上至下依次设置，线圈缠绕在永磁体和磁轭上，法兰盘通过螺钉与磁轭连接。

进一步的，所述磁性机构包括永磁体、线圈和磁轭；永磁体嵌装在磁轭的底部，线圈套装在磁轭上，法兰盘通过螺钉与磁轭连接。

进一步的，所述磁性机构包括永磁体、线圈和磁轭；永磁体嵌装在磁轭的侧部内，线圈套装在磁轭上，法兰盘通过螺钉与磁轭连接。

进一步的，所述磁性机构还包括弹簧，弹簧的下端插装在磁轭上表面的插槽内，弹簧的上端与衔铁的下表面接触。

进一步的，所述一种脉冲电流触发型电磁制动器还包括套筒；套筒套装在螺钉上，且套筒位于磁轭与法兰盘之间。

进一步的，永磁体是铝镍钴永磁体。

本发明的有益效果是：普通的电磁制动器没有永磁体，保持制动状态或解锁状态时需要线圈连续通电产生保持力，本发明通过脉冲电流对进行永磁体磁化，能够产生恒定的保持力，从而取消了连续通电的线圈，使电磁制动器在制动/解锁状态保持时不需要消耗能量；本发明由于发热较小，因而本发明提出的电磁制动器可以更小、更轻；由于线圈通入的是短时脉冲电流，制动器发热限制放宽，线圈中通入的电流幅值可以很大，产生的电磁力也大，衔铁响应速度提升。因此相对于普通电磁制动器，本发明提出的电磁制动器具有更优越的动态性能。

附图说明

图1是本发明的制动状态示意图；

图2是本发明的释放状态示意图；

图3是电磁制动器开始释放瞬间的磁场方向与路径示意图；

图4是电磁制动器开始制动瞬间的磁场方向与路径示意图；

图5是永磁体的结构示意图；

图6是永磁体嵌装在磁轭底部时本发明的结构示意图；

图7是永磁体嵌装在磁轭侧部时本发明的结构示意图；

图8是永磁体极弧系数不为1时永磁体的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器包括衔铁5、制动盘6、法兰盘7、螺钉9和磁性机构；所述磁性机构、衔铁5、制动盘6、法兰盘7由下至上依次设置，制动盘6与电机轴固定连接，法兰盘7通过螺钉9与所述磁性机构连接。

具体实施方式二：结合图1至图5以及图8说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器的所述磁性机构包括永磁体1、线圈2和磁轭4；永磁体1和磁轭4由上至下依次设置，线圈2缠绕在永磁体1和磁轭4上，法兰盘7通过螺钉9与磁轭4连接。

如图5所示，本实施方式中永磁体1可有四块或多块永磁体呈环形设置组成；如图8所示，永磁体1的极弧系数可不为1；永磁体1和磁轭4是通过胶粘的方式组装的。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器的所述磁性机构包括永磁体1、线圈2和磁轭4；永磁体1嵌装在磁轭4的底部，线圈2套装在磁轭4上，法兰盘7通过螺钉9与磁轭4连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图7说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器的所述磁性机构包括永磁体1、线圈2和磁轭4；永磁体1嵌装在磁轭4的侧部内，线圈2套装在磁轭4上，法兰盘7通过螺钉9与磁轭4连接。

永磁体1的位置不局限于图1至图7中所示，永磁体1的位置只要满足“永磁体1在通电线圈产生的磁场磁路中，通电线圈能使永磁体产生磁化或退磁，从而使衔铁受到的磁力产生或消失”即可。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器的所述磁性机构还包括弹簧3，弹簧3的下端插装在磁轭4上表面的插槽内，弹簧3的上端与衔铁5的下表面接触。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器还包括套筒10；套筒10套装在螺钉9上，且套筒10位于磁轭4与法兰盘7之间。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式七：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种脉冲电流触发型电磁制动器的永磁体1是铝镍钴永磁体。

本实施方式中永磁体1还可以是其它易被磁化和退磁的永磁体。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

工作原理

本发明有两种状态，即制动状态和解锁状态：

在制动状态下，衔铁5、制动盘6以及法兰盘7在弹簧力的作用下互相接触摩擦，摩擦力传给制动器连接的执行器传动轴从而使执行器制动；在解锁状态下，脉冲电流磁化的铝镍钴永磁体1产生的吸力克服弹簧力，使衔铁5与磁轭4端面接触，而与制动盘6不再接触。此时制动盘6不受到任何摩擦阻力，执行器传动轴可自由旋转；

电磁制动器的详细动作状态分为四个阶段，每个阶段的说明如下：

1)制动器保持制动状态：最初，当制动器处于制动状态时，衔铁5在弹簧3的弹簧力的作用下与执行器传动轴相连的制动盘6紧贴，锁定执行器轴。

2)制动器解锁瞬间：当需要解锁致动器时，在线圈2中通入脉冲电流(方向为垂直法兰盘7沿z轴负方向看的逆时针方向)，产生磁场；此时，脉冲电流产生的磁场有两个作用，一个是在z轴方向上磁化铝镍钴永磁体，一个是对衔铁5产生磁吸力；衔铁5受到的磁吸力与弹簧力合力方向为z轴负方向，此时衔铁5向z轴负方向运动，逐渐远离制动盘6，两者之间的摩擦力消失，制动器的制动力消失。

3)制动器保持解锁状态：当线圈短时通完脉冲电流后，铝镍钴永磁体1已被磁化，产生与解锁瞬间脉冲电流产生的磁场方向相同的磁场。此时衔铁5依然受到沿z轴负方向的磁吸力，该磁吸力抵消弹簧力，使衔铁5紧贴磁轭4的端面，保持远离制动盘6的状态。

4)制动器制动瞬间：当需要制动器制动执行器时，在线圈2中通入与解锁时通入的脉冲电流方向相反的脉冲电流(方向为垂直法兰盘7沿z轴负方向看的顺时针方向)，即脉冲电流产生的磁场方向如图4所示，与图2所示磁场方向相反。此时，脉冲电流产生的磁场作用是使z轴方向磁化的铝镍钴永磁体去磁，使其对衔铁5原有的磁吸力消失；此时衔铁5仅受到沿z轴正方向的弹簧力，向z轴正方向运动，逐渐接触制动盘6；并且，在弹簧力的作用下，衔铁5、制动盘6和法兰盘7紧密接触，产生摩擦力，传给制动器连接的执行器传动轴从而使执行器制动。

与普通通电式电磁制动器和失电式电磁制动器相比，本发的显著不同之处在于状态保持阶段无需在线圈中持续通入电流。无论是通电式还是失电式制动器，都需要在制动状态保持阶段或解锁状态保持阶段持续往线圈中通入电流，来保证作用在衔铁上的电磁力一直存在。这种方式使得制动器在保持状态阶段依然消耗能量，增加制动器发热，降低系统的效率。而本发明利用铝镍钴永磁体易被磁化和易去磁的特性，使维持衔铁状态的电磁力由永磁体来产生和保持，从而在状态保持阶段无需在线圈中持续通电，大大降低了制动器工作时的能量损耗，减少了制动器的发热量，解决了现有电磁制动器工作时功耗较大的问题。同时由于本发明提出的制动器不依赖持续供电，可靠性相较现有电磁制动器也有所提升。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述一种脉冲电流触发型电磁制动器包括衔铁(5)、制动盘(6)、法兰盘(7)、螺钉(9)和磁性机构；所述磁性机构、衔铁(5)、制动盘(6)、法兰盘(7)由下至上依次设置，制动盘(6)与电机轴固定连接，法兰盘(7)通过螺钉(9)与所述磁性机构连接。

2.根据权利要求1所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述磁性机构包括永磁体(1)、线圈(2)和磁轭(4)；永磁体(1)和磁轭(4)由上至下依次设置，线圈(2)缠绕在永磁体(1)和磁轭(4)上，法兰盘(7)通过螺钉(9)与磁轭(4)连接。

3.根据权利要求1所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述磁性机构包括永磁体(1)、线圈(2)和磁轭(4)；永磁体(1)嵌装在磁轭(4)的底部，线圈(2)套装在磁轭(4)上，法兰盘(7)通过螺钉(9)与磁轭(4)连接。

4.根据权利要求1所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述磁性机构包括永磁体(1)、线圈(2)和磁轭(4)；永磁体(1)嵌装在磁轭(4)的侧部内，线圈(2)套装在磁轭(4)上，法兰盘(7)通过螺钉(9)与磁轭(4)连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述磁性机构还包括弹簧(3)，弹簧(3)的下端插装在磁轭(4)上表面的插槽内，弹簧(3)的上端与衔铁(5)的下表面接触。

6.根据权利要求1、2、3或4所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：所述一种脉冲电流触发型电磁制动器还包括套筒(10)；套筒(10)套装在螺钉(9)上，且套筒(10)位于磁轭(4)与法兰盘(7)之间。

7.根据权利要求1、2、3或4所述一种脉冲电流触发型电磁制动器，其特征在于：永磁体(1)是铝镍钴永磁体。

Images