CN208386395U - 一种高效散热的电磁涡流制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制动器技术领域，公开了一种高效散热的电磁涡流制动器，包括电磁涡流制动机构以及散热机构，磁涡流制动机构包括机壳以及设置在机壳内的定子和转子，所述散热机构包括扣接在转子表面的圆柱形空心壳体以及设置在空心壳体上的扇叶结构，扇叶结构包括连接圆环以及固定连接在连接圆环外圈的若干扇叶片，电机转轴穿过所述连接圆环延伸到机壳外部并且电机转轴和连接圆环之间存在间隙，空心壳体的前表面开设有圆孔，扇叶片远离连接圆环的一端与圆孔的内壁固定连接。本实用新型充分利用了转子转动的功能，并且空心壳体相当于将转子的表面罩住，进入空心壳体内的流动空气由于空间有限，具有更强劲的流动性，对转子的降温速度得到提升。

Description

一种高效散热的电磁涡流制动器

技术领域

本实用新型属于制动器技术领域，用于安装在各种机械的传动轴尤其是电机的转子轴上作为制动的执行元件，具体涉及一种高效散热的电磁涡流制动器。

背景技术

电磁涡流制动是一种性能优越的自动控制元件，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系。并具有响应速度快、结构简单等优点；电磁涡流制动器由两个基本部分组成，其一为静止部分，称为定子，其二为转动部分，称为转子。在定子和转子之间有一定的气隙，称为工作气隙，风冷式涡流刹车的刹车主体采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转；电磁涡流制动器在激磁线圈通电时形成磁场，制动轴上的电枢旋转切割磁力线而产生涡流。电枢内的涡流与磁场相互作用形成制动力矩。电磁涡流制动器坚固耐用、维修方便、调速范围大；但低速时效率低、温升高，必须采取散热措施。

已有技术中，在电机的转子轴上安装有电磁制动器的电机表现为既有电机叶片，又有封盖，封盖将电机叶片封护，在电机的转子轴轴端安装电磁制动器，即失电制动器，虽然能够满足制动电机的制动要求，但是存在下述缺陷：传统的散热方式有风冷散热，但是现有技术中是通过从外部通入高速气流将制动器内部的热量吹到外部，但是这种方式需要在外部设置鼓气机装置，涉及控制的装置较多，使用起来不放便，而且消耗的能源更多，还有一些选择在转子轴上安装扇叶，但这种方式会提高电机的负载；另外的一个缺陷在于目前很多电磁涡流制动器多用于辅助缓速电机的转动，主要是由于其产生的制动力矩不够，有时候不能够达到立即制动转轴的效果，还需要刹车片等工具进行制动，但是根据其原理是完全可以单独完成快速制动的效果的，因此现有技术有待改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种高效散热的电磁涡流制动器，用于解决现有技术中对制动器进行散热时需要在外部设置鼓气机装置，涉及控制的装置较多，使用起来不放便，而且消耗的能源更多的技术问题；同时，本实用新型还能解决目前很多电磁涡流制动器多用于辅助缓速电机的转动，产生的制动力矩不够，不能够达到立即制动转轴的效果，还需要刹车片等工具进行制动的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种高效散热的电磁涡流制动器，为解决现有对制动器进行散热时需要在外部设置鼓气机装置，涉及控制的装置较多，使用起来不放便，消耗的能源更多的问题，包括电磁涡流制动机构以及散热机构，所述电磁涡流制动机构包括机壳以及设置在机壳内的定子和转子，所述转子固定套接在横穿机壳的电机转轴上，所述定子和散热机构分别设置在转子的两侧，定子上设有正对转子表面的激磁线圈，所述散热机构包括扣接在转子表面的圆柱形空心壳体以及设置在空心壳体上的扇叶结构，所述扇叶结构包括连接圆环以及固定连接在连接圆环外圈的若干扇叶片，电机转轴穿过所述连接圆环延伸到机壳外部并且电机转轴和连接圆环之间存在间隙，空心壳体的前表面开设有圆孔，扇叶片远离连接圆环的一端与圆孔的内壁固定连接，所述转子、空心壳体、连接圆环以及圆孔均与电机转轴同轴，电机转轴通过转子带动空心壳体上的扇叶结构转动形成气流。

本制动器的散热原理为：

电机启动后，电机转轴带动转子转动，同时圆柱形的空心壳体也会随着转子一起转动，由于转子、空心壳体、连接圆环以及圆孔均与电机转轴同轴，所以各部件在转动的时候会保持在绕着同一条轴线转动，这时扇叶结构能够稳定地引起空气流动的基本设置方式，于是空心壳体上的扇叶结构会沿着轴线转动，产生的流动空气会分成两个路线，一条路线是进入空心壳体内并吹向转子表面，来降低转子表面的温度，另一条路线是绕着空心壳体外壁在机壳内流动，降低机壳内的温度，本方式设置相比于现有技术，不同于通过外部鼓风机进行散热的方式，也不同于先有的将扇叶直接固定在转子上的方式，完全通过转子的转动自动产生降温的气流，将热空气吹离，充分利用了转子转动的功能，并且空心壳体相当于将转子的表面罩住，进入空心壳体内的流动空气由于空间有限，具有更强劲的流动性，对转子的降温速度得到提升。

值得注意的是，上述的定子和转子之间能够进行电磁涡流制动的原理为：对定子上的激磁线圈通电后，激磁线圈由于电流通过会自动励磁产生磁场，产生的磁场在定子磁极、定子和转子的间隙、转子之间构成回路，磁极磁通量大小与激磁线圈匝数以及所通过的电流大小有关；这时在旋转的转子上，其内部无数个闭合导线所包围的面积内的磁通量发生变化，从而在转子内部产生无数个涡旋状的感应电流，及涡流，以磁极的正上方为界，在转子内就会分别产生磁通正在减少会增加的两种涡流，其方向相反。一旦涡流产生后，磁场就会对带电的转子产生转动阻力，阻力的方向可以由弗莱明左手法则来判断，阻力的合力沿着转子周向形成与其旋转方向相反的制动力矩，通过制动力矩实现对电机转轴的制动作用，而转子之所以会发热，是由于涡流在具有一定电阻的转子内流动时，会产生热效应而导致转子发热，同时上述的激磁线圈是带有铁芯的激磁线圈。

进一步的，为了提高电磁制动的制动力矩，转子包括固定套接在电机转轴上并且与电机转轴垂直的竖转子以及设置在竖转子上的横转子，所述横转子设置在竖转子远离电机转轴的一端并且与电机转轴平行，所述定子包括与竖转子平行设置的竖定子以及与横转子平行设置的横定子，竖定子和横定子通过固定架与机壳固定连接，所述定子和转子之间留有缝隙，竖定子和横定子上面对同一转子的相邻两个带激磁线圈的极性相反。常规的电磁涡流制动器都是采用单独的定子，转子设置成圆盘状并设置在定子对面，本转子采用了横转子和竖转子两个转子构成，先有的转子相当于本制动器中的竖转子，横转子则相当于垂直在竖转子上设置部分的转子，在激磁线圈通电后，横转子和竖转子上都会产生涡流，也就是横转子和竖转子上都会有制动力矩，相比于传统的电磁涡流制动器具有更大的制动力矩，制动效果得到显著的提升。

进一步的，为了提高散热的效率，采用在竖转子上均匀设置若干通气孔，机壳的前端面上设有正对扇叶结构的若干进气孔，机壳的后端面设有若干出气孔，所述出气孔对应横转子设置。设置了通气孔后，扇叶结构所形成的气流的流动方向包括了两种，空气从进气孔进入到机壳内部形成气流后，大部分气流通过扇叶片吹向转子，并且流过通气孔从定子和转子的间隙之间流过，然后从出气孔排出，设置通气孔后，原本转子和定子之间不容易被气流影响到的区域也会流经气流，这大大降低了定子和转子之间区域的温度，另一部分气流从转子和机壳之间的间隙流过，然后从出气孔排出，气流流经的结构更多，其中的热空气可以被高效地排到机壳外部，使得降温的效率得到提高。

进一步的，机壳上设有用于为激磁线圈供电的通电接口。在连接电源后，通电接口与电源和激磁线圈构成回路。

进一步的，空心壳体通过螺纹结构固定连接在竖转子的表面上。

进一步的，空心壳体以及扇叶结构的材质为塑料。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的空心壳体会随着转子一起转动，扇叶结构通过转子的转动自动产生降温的气流，将热空气吹离，充分利用了转子转动的功能，并且空心壳体相当于将转子的表面罩住，进入空心壳体内的流动空气由于空间有限，具有更强劲的流动性，对转子的降温速度得到提升。

(2)本实用新型的转子采用了横转子和竖转子两个转子构成，先有的转子相当于本制动器中的竖转子，横转子则相当于垂直在竖转子上设置部分的转子，在激磁线圈通电后，横转子和竖转子上都会产生涡流，也就是横转子和竖转子上都会有制动力矩，相比于传统的电磁涡流制动器具有更大的制动力矩，制动效果得到显著的提升。

(3)本实用新型的转子在设置通气孔后，原本转子和定子之间不容易被气流影响到的区域也会流经气流，这大大降低了定子和转子之间区域的温度，另一部分气流从转子和机壳之间的间隙流过，然后从出气孔排出，气流流经的结构更多，其中的热空气可以被高效地排到机壳外部，使得降温的效率得到提高。

附图说明

图1是本实用新型的剖视结构示意图；

图2是本实用新型空心壳体的结构示意图；

图3是本实用新型转子的竖转子一侧的结构示意图；

图4是本实用新型转子的横转子一侧的结构示意图。

图中：1-机壳；2-电机转轴；3-激磁线圈；4-连接圆环；5-扇叶片；6-圆孔；7-竖转子；8-横转子；9-竖定子；10-横定子；11-固定架；12-通气孔；13-进气孔；14-出气孔；15-通电接口；16-空心壳体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

如图1-2所示，一种高效散热的电磁涡流制动器，包括电磁涡流制动机构以及散热机构，所述电磁涡流制动机构包括机壳1以及设置在机壳1内的定子和转子，所述转子固定套接在横穿机壳1的电机转轴2上，所述定子和散热机构分别设置在转子的两侧，定子上设有正对转子表面的激磁线圈3，所述散热机构包括扣接在转子表面的圆柱形空心壳体16以及设置在空心壳体16上的扇叶结构，所述扇叶结构包括连接圆环4以及固定连接在连接圆环4外圈的若干扇叶片5，电机转轴2穿过所述连接圆环4延伸到机壳1外部并且电机转轴2和连接圆环4之间存在间隙，空心壳体16的前表面开设有圆孔6，扇叶片5远离连接圆环4的一端与圆孔6的内壁固定连接，所述转子、空心壳体16、连接圆环4以及圆孔6均与电机转轴2同轴，电机转轴2通过转子带动空心壳体16上的扇叶结构转动形成气流。

本制动器的散热原理为：

电机启动后，电机转轴2带动转子转动，同时圆柱形的空心壳体16也会随着转子一起转动，由于转子、空心壳体16、连接圆环4以及圆孔6均与电机转轴2同轴，所以各部件在转动的时候会保持在绕着同一条轴线转动，这时扇叶结构能够稳定地引起空气流动的基本设置方式，于是空心壳体16上的扇叶结构会沿着轴线转动，产生的流动空气会分成两个路线，一条路线是进入空心壳体16内并吹向转子表面，来降低转子表面的温度，另一条路线是绕着空心壳体16外壁在机壳1内流动，降低机壳1内的温度，本方式设置相比于现有技术，不同于通过外部鼓风机进行散热的方式，也不同于先有的将扇叶直接固定在转子上的方式，完全通过转子的转动自动产生降温的气流，将热空气吹离，充分利用了转子转动的功能，并且空心壳体16相当于将转子的表面罩住，进入空心壳体16内的流动空气由于空间有限，具有更强劲的流动性，对转子的降温速度得到提升。

值得注意的是，上述的定子和转子之间能够进行电磁涡流制动的原理为：对定子上的激磁线圈3通电后，激磁线圈3由于电流通过会自动励磁产生磁场，产生的磁场在定子磁极、定子和转子的间隙、转子之间构成回路，磁极磁通量大小与激磁线圈3匝数以及所通过的电流大小有关；这时在旋转的转子上，其内部无数个闭合导线所包围的面积内的磁通量发生变化，从而在转子内部产生无数个涡旋状的感应电流，及涡流，以磁极的正上方为界，在转子内就会分别产生磁通正在减少会增加的两种涡流，其方向相反。一旦涡流产生后，磁场就会对带电的转子产生转动阻力，阻力的方向可以由弗莱明左手法则来判断，阻力的合力沿着转子周向形成与其旋转方向相反的制动力矩，通过制动力矩实现对电机转轴2的制动作用，而转子之所以会发热，是由于涡流在具有一定电阻的转子内流动时，会产生热效应而导致转子发热，同时上述的激磁线圈3是带有铁芯的激磁线圈3。

实施例2：

如图1-4所示，转子包括固定套接在电机转轴2上并且与电机转轴2垂直的竖转子7以及设置在竖转子7上的横转子8，所述横转子8设置在竖转子7远离电机转轴2的一端并且与电机转轴2平行，所述定子包括与竖转子7平行设置的竖定子9以及与横转子8平行设置的横定子10，竖定子9和横定子10通过固定架11与机壳1固定连接，所述定子和转子之间留有缝隙，竖定子9和横定子10上面对同一转子的相邻两个带激磁线圈3的极性相反。常规的电磁涡流制动器都是采用单独的定子，转子设置成圆盘状并设置在定子对面，本转子采用了横转子8和竖转子7两个转子构成，先有的转子相当于本制动器中的竖转子7，横转子8则相当于垂直在竖转子7上设置部分的转子，在激磁线圈3通电后，横转子8和竖转子7上都会产生涡流，也就是横转子8和竖转子7上都会有制动力矩，相比于传统的电磁涡流制动器具有更大的制动力矩，制动效果得到显著的提升。

实施例3：

如图1-4所示，竖转子7上均匀设置若干通气孔12，机壳1的前端面上设有正对扇叶结构的若干进气孔13，机壳1的后端面设有若干出气孔14，所述出气孔14对应横转子8设置。设置了通气孔12后，扇叶结构所形成的气流的流动方向包括了两种，空气从进气孔13进入到机壳1内部形成气流后，大部分气流通过扇叶片5吹向转子，并且流过通气孔12从定子和转子的间隙之间流过，然后从出气孔14排出，设置通气孔12后，原本转子和定子之间不容易被气流影响到的区域也会流经气流，这大大降低了定子和转子之间区域的温度，另一部分气流从转子和机壳1之间的间隙流过，然后从出气孔14排出，气流流经的结构更多，其中的热空气可以被高效地排到机壳1外部，使得降温的效率得到提高。

实施例4：

如图1-4所示，机壳1上设有用于为激磁线圈3供电的通电接口15。在连接电源后，通电接口15与电源和激磁线圈3构成回路；空心壳体16通过螺纹结构固定连接在竖转子7的表面上；空心壳体16以及扇叶结构的材质为塑料。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效散热的电磁涡流制动器，包括电磁涡流制动机构以及散热机构，所述电磁涡流制动机构包括机壳(1)以及设置在机壳(1)内的定子和转子，所述转子固定套接在横穿机壳(1)的电机转轴(2)上，所述定子和散热机构分别设置在转子的两侧，定子上设有正对转子表面的激磁线圈(3)，其特征在于：所述散热机构包括扣接在转子表面的圆柱形空心壳体(16)以及设置在空心壳体(16)上的扇叶结构，所述扇叶结构包括连接圆环(4)以及固定连接在连接圆环(4)外圈的若干扇叶片(5)，电机转轴(2)穿过所述连接圆环(4)延伸到机壳(1)外部并且电机转轴(2)和连接圆环(4)之间存在间隙，空心壳体(16)的前表面开设有圆孔(6)，扇叶片(5)远离连接圆环(4)的一端与圆孔(6)的内壁固定连接，所述转子、空心壳体(16)、连接圆环(4)以及圆孔(6)均与电机转轴(2)同轴，电机转轴(2)通过转子带动空心壳体(16)上的扇叶结构转动形成气流。

2.根据权利要求1所述的一种高效散热的电磁涡流制动器，其特征在于：所述转子包括固定套接在电机转轴(2)上并且与电机转轴(2)垂直的竖转子(7)以及设置在竖转子(7)上的横转子(8)，所述横转子(8)设置在竖转子(7)远离电机转轴(2)的一端并且与电机转轴(2)平行，所述定子包括与竖转子(7)平行设置的竖定子(9)以及与横转子(8)平行设置的横定子(10)，竖定子(9)和横定子(10)通过固定架(11)与机壳(1)固定连接，所述定子和转子之间留有缝隙，竖定子(9)和横定子(10)上面对同一转子的相邻两个带激磁线圈(3)的极性相反。

3.根据权利要求2所述的一种高效散热的电磁涡流制动器，其特征在于：所述竖转子(7)上均匀设有若干通气孔(12)，机壳(1)的前端面上设有正对扇叶结构的若干进气孔(13)，机壳(1)的后端面设有若干出气孔(14)，所述出气孔(14)对应横转子(8)设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高效散热的电磁涡流制动器，其特征在于：所述机壳(1)上设有用于为激磁线圈(3)供电的通电接口(15)。

5.根据权利要求2所述的一种高效散热的电磁涡流制动器，其特征在于：所述空心壳体(16)通过螺纹结构固定连接在竖转子(7)的表面上。

6.根据权利要求1所述的一种高效散热的电磁涡流制动器，其特征在于：所述空心壳体(16)以及扇叶结构的材质为塑料。