CN1510819A - 制动电机 - Google Patents

Abstract

本发明制动电机涉及制动电机技术领域，一种制动力矩高达2～3倍的制动电机，是制动电机的重大技术创新。其中，集制动、电机及减速于一体的制动电机更是填补国内外空白。其特征在于电机内装置刚球V形槽机构、摩擦副及压缩弹簧。通电时，V形槽面对刚球产生正压力，其轴向分力使摩擦副分离，周向分力则驱动作功，断电时弹簧迅速使摩擦副结合处于制动。优点重量轻，制造成本低30～60％，性能可靠，磨损后自动补偿，功率范围大，适用防爆环境。

Description

制动电机

本发明涉及制动电机技术领域，一种制动力矩高达2～3倍电机额定扭矩的制动电机，是制动电机技术的重大技术创新。其中，集制动、电机及减速三功能于一体的制动电机更是填补了国内外的空白。

制动电机广泛地应用于矿山、冶金、起重、化学、化工及轻工等，用来吊装物件，用于生产线上要求快速停止、防止滑行。现有制动电机有傍磁、附加电磁制动器及锥形转子电机等。另外如卷扬机是将制动器附加在电机输出端，属于外置式制动电机。现有技术的缺点在于适用功率范围较小、制动力矩小、结构复杂、造价高及不适于防爆环境使用。

本发明目的：(一)提出一种具有足够大制动力矩的非磁力制动电机；(二)公开制动、电机、减速三位一体制动电机。

本发明实施方案：在输入轴与输出轴之间装置钢球V形槽机构与摩擦副。钢球V形槽机构是机械无级变速器刚性摩擦传动中极为重要的自动加压部件，其自身兼具有离合与联轴器两大功能。在通电输入轴转动时，轴上的主动V形槽盘的V形槽面对钢球产生正压力，其轴向分力推动从动V形槽盘，于是摩擦副分离，制动力矩消失，这便是离合器功能；周向分力则驱动输出轴，显然为联轴器功能。当断电输入轴停止转动时，压缩弹簧迅速使摩擦副结合，机构即处于制动状态。钢球V形槽机的优点不仅动作灵敏、结构简单，且根据理论据计算公式：M＝R*Q*tgλ，其驱动力矩M与V形槽倾角λ成正比，而轴向作用力Q则与λ成反比。当扭矩M一定时，减少倾角λ即可增大轴向力Q，这就是制动力矩可以高达2～3倍的理论根据。也是用较小驱动力矩使摩擦副分离的理论依据。

本发明根据制动器的位置有三种形式：装在电机前端内腔时构成前置式；装在风扇端则构成后置式；在取代锥形转子电机应用于电动葫芦上时，采用电机与制动器分离的外置式，其好处是用Y系列通用电机和齿轮减速器或少齿差减速器，因而结构简单及制造成本较低。

本发明比之电磁式制动电机，其优点在于：①制动力矩可增大2～1.5倍；②适用功率范围大；③适用于防爆环境；④形体小、重量轻，制造成本低30～60％；⑤性能可靠，摩擦副磨损后可自动补偿，使用寿命长。

下面结合附图对本发明详加叙述。

图1、前置式制动电机实施例一的结构原理图。

图2、后置式制动电机实施例二的结构原理图。

图3、制动、电机及减速三位一体实施例三的的结构原理图。

图4、外置式制动电机实施例四的结构原理图。

图5、6、分别为钢球V形槽结构与摩擦副离合时的工作原理图

参照图1、5、6、前置式制动电机实施例一，其特征在于电机轴伸端内装置钢球V形槽机构、摩擦副及压缩弹簧，其中：

(1)钢球V形槽机构主要由主、从动V形槽盘[3]、[4]及二者之间的钢球[11]组成。钢球均布在保持架内，钢球的数量与V形槽数相等，其中主动盘与输入轴[1]的轴端联接，从动盘用滑键联接在输出轴[10]的轴端；

(2)摩擦副由锥盘[6]与内锥体[5]组成，其中锥盘套在从动V形槽盘轴颈上并用键联接，在锥盘端面与输出轴[10]轴肩之间有弹簧[7]使摩擦副压紧，电机处于制动状态，内锥体与端盖[2]内孔配合并用骑缝销[15]联接；

(3)输出轴[10]前端由轴承[9]支承在端盖[8]内，端盖与机座端面联接，后端用无油润滑轴承支承转子轴[1]上。

为了自动补偿摩擦副的磨损，应该使内锥体[5]能自动地沿轴向位移一小距离，因而在内锥体[5]与端盖[2]之间放置许多小弹簧[14]与三只限位销[13]，弹簧装在端盖[2]上均布的孔中，当锥盘[6]分离时，弹簧会将内锥体[5]沿轴向推动，推动距离由磨损补偿量确定，然后由限位销[13]限制。同时，为了消除制动时产生瞬时冲击现象，因而在内锥体[5]与端盖[2]之间采用弹性联轴器，依靠弹性方式联接实现缓冲吸振，以适应频繁转动，正反转多变及带负载振动的工况。弹性联轴器中最简单的是剪切式橡胶销(见“机械设计手册”卷4)，此时橡胶销受到挤压与剪切。由于橡胶的许用剪应力远小于工程塑料，因此采用工程塑料，如尼龙销套，既保持很高的剪应力，又具有极好的缓冲吸振功能。销套数量由强度设计确定。也可以采用金属薄壁销套。金属薄壁销套应有较好的弹性。

参照图2、后置式制动电机实施例二，其特征在于在电机非轴伸端的机座内腔装置刚球V形槽机构、摩擦副与压缩弹簧，其中：

(1)转子轴[1]是一空心轴，输出轴[10]向后延伸穿过转子轴内孔，由非轴伸端的端盖[12]内孔中轴承[9]支承。

(2)空心转子轴[1]后端与输出轴[10]后端之间分别联接主、从动V形槽盘[3]、[4]，二盘之间有钢球[11]，锥盘[6]与从动盘[4]联接，锥盘端面与输出轴轴肩之间有压缩弹簧[7]，内锥体[5]与端盖[2]内孔配合，并用骑缝销[15]联接，端盖与机座端面联接。

在后置式制动电机机座内腔前端装置减速传动件时，可以构成制动、电机、减速一体的制动电机，使结构更紧凑，轻量化程度更高。电机前端盖[8]内腔装置齿轮减速器，轴[10]为减速器的输入轴，减速器的输出轴[20]由轴承[21]支承在与机座端面联接的大端盖[17]内孔。

参照图3、减速器为少齿差行星减速器，由偏心轴承[19]、齿轮[18]、内齿轮[24]，均载环[23]及输出轴[20]构成，均载环用(滑动)轴承[22]支承在端盖[8]轴承孔外缘上，内齿轮联接在端盖[8]内孔。

参照图4、外置式制动电机实施例四是一种电动葫芦，制动电机取代锥形转子电机。其特征在于电机与减速器J置于机架的两侧，减速器J输出轴[10]与机架内的绳筒D联接，电机转子加长轴[1]依次穿过绳筒D与减速器J输出轴[10]内孔并向外延伸，其轴端装主动V形槽盘[3]，从动V形槽盘[4]用滑键联接在减速器J的输入轴[16]上，二盘之间有压缩弹簧[7]，内锥体[5]与端盖[2]内孔配合，并用骑缝销[15]联接，端盖与减速器机座端面联接。

工作原理：电机通电时，主动V形槽盘[3]随转子轴[1]转动，经钢球[11]，一方面使从动V形槽盘[4]沿轴向移动锥盘[6]，于是摩擦副分离，另一方面随而驱动输出轴[10]进行工作，这是因为钢球V形槽机构具有离合器与联轴器两个功能；断电时，转子轴的扭矩为零，压缩弹簧[7]使摩擦副结合，电机即处于制动状态。后置式制动电机的特点在于钢球V形槽机构与摩擦副置于电机的风扇端，工作原理与前者相同，主要好处在于方便维修、调整。

Claims (7)

1.一种制动电机，其特征在于电机轴伸端内装置钢球V形槽机构、摩擦副与压缩弹簧，其中：

(1)钢球V形槽机构主要由主、从动V形槽盘[3]、[4]及二者之间的钢球[11]组成，钢球均布在保持架内，钢球的数量与V形槽相等，其中主动盘与转子轴[1]的轴端联接，从动盘用滑键联接在输出轴[10]的轴端；

(2)摩擦副由锥盘[6]与内锥体[5]组成，其中锥盘套在从动V形槽盘轴颈上并用键联接，在锥盘端面与输出轴[10]轴肩之间有压缩弹簧[7]使摩擦副压紧，电机处于制动状态，内锥体与电机内端盖[2]内孔配合并用骑缝销[15]联接；

(3)输出轴[10]前端由轴承[9]支承在前端盖[8]内孔中，前端盖与机座端面联接，后端用无油润滑轴承支承在转子轴[1]上。

2.一种制动电机，其特征在于在电机非轴伸端的机座内腔装置刚球V形槽机构、摩擦副与压缩弹簧，其中：

(1)转子轴[1]是一空心轴，输出轴[10]向后延伸穿过转子轴内孔，由非轴伸端的端盖[12]内孔中轴承[9]支承。

(2)空心转子轴[1]后端与输出轴[10]后端之间分别联接主、从动V形槽盘[3]、[4]，二盘之间有钢球[11]，锥盘[6]与从动盘[4]联接，锥盘端面与输出轴轴肩之间有压缩弹簧[7]，内锥体[5]与端盖[2]内孔配合，并用骑缝销[15]联接，端盖与机座端面联接。

3.一种制动电机，其特征在于电机与减速器J置于机架的两侧，减速器J输出轴[10]与机架内的绳筒D联接，电机转子加长轴[1]依次穿过绳筒D与减速器J输出轴[10]内孔并向外延伸，其轴端装主动V形槽盘[3]，从动V形槽盘[4]用滑键联接在减速器J的输入轴[16]上，二盘之间有压缩弹簧[7]，内锥体[5]与端盖[2]内孔配合，并用骑缝销[15]联接，端盖与减速器J机座端面联接。

4.根据权利要求2所述的制动电机，其特征在于电机前端盖[8]内腔装置减速器，轴[10]为减速器的输入轴，减速器的输出轴[20]由轴承[21]支承在与机座端面联接的大端盖[17]内孔。

5.根据权利要求4所述的制动电机，其特征在于减速器为少齿差行星减速器，由偏心轴承[19]、齿轮[18]、内齿轮[24]，均载环[23]及输出轴[20]构成，均载环用(滑动)轴承[22]支承在端盖[8]轴承孔外缘上，内齿轮联接在端盖[8]内孔。

6.根据权利要求1或2或3所述的制动电机，其特征在于：在内锥体[5]与端盖[2]之间有压缩弹簧[14]与三只限位销[13]，弹簧采用多只置于端盖[2]上均布的孔中，当锥盘[6]分离时，弹簧会将内锥体[5]沿轴向推动，其推动距离受限于销[13]限制。

7.根据权利要求1或2或3所述的制动电机，其特征在于：骑缝销[15]用工程塑料，如尼龙制造的销套，其数量由强度计算确定。

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