CN214959235U - 刹车步进电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刹车步进电机，其包括步进电机和定子，所述步进电机朝向所述定子端的转轴上固定连接有制动机构，所述定子内设有电生磁装置；所述定子上朝向所述步进电机端设有耦合件，耦合件与所述定子周向锁定，可以相对所述定子轴向移动；所述制动机构与所述耦合件具有一对相对置的间隔表面，该对间隔表面可以相互移动成紧密接触，形成摩擦面；还设有与所述耦合件相连的弹性部件。通过在步进电机的转轴上设置制动机构，和与制动机构相配合的耦合件，利用定子的电生磁装置和弹性部件之间的配合，使得断电时耦合件与制动机构之间形成摩擦面，产生摩擦扭矩来锁死步进电机的转轴，产生制动的效果，结构简单、安全可靠。

Description

刹车步进电机

技术领域

本实用新型属于步进电机技术领域，具体涉及一种含有刹车装置的步进电机。

背景技术

步进电机是一种可以开环控制，具备较高可靠性，且控制简单的线位移、角度旋转执行机构。由于步进电机具备多种优点，被广泛地应用于工业制造、航空航天、医疗卫生等领域。

步进电机运行时系统停电或者断电后，步进电机绕组与主电源断开，在绕组断电的这段时间内转子处于无控制器控制状态。转子在绕组断电后中只会受到负载转矩的作用力以及自身的自定位力矩和摩擦阻力，并且由于步进电机通常带有负载且负载在原运行状态下具有一定惯性，造成步进电机在绕组断电后无法立即停转，步进电机能自由运行，不利于对负载的稳定控制，造成意料之外的损失。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在断电状态下锁死电机转轴的刹车步进电机。

其技术方案如下：

刹车步进电机，包括步进电机和定子，所述步进电机朝向所述定子端的转轴上固定连接有制动机构，所述定子内设有电生磁装置；所述定子上朝向所述步进电机端设有耦合件，耦合件与所述定子周向锁定，可以相对所述定子轴向移动；所述制动机构与所述耦合件具有一对相对置的间隔表面，该对间隔表面可以相互移动成紧密接触，形成摩擦面；还设有与所述耦合件相连的弹性部件。

在其中一个实施例中，所述定子上朝向所述步进电机端固定有所述弹性部件，且该弹性部件位于所述耦合件与所述定子之间。

在其中一个实施例中，所述定子上周向间隔设置了多根弹簧形成所述弹性部件。

在其中一个实施例中，所述制动机构包括固定在步进电机转轴上的花键套和制动盘，所述制动盘中心开有与所述花键套横截面形状相适应的通孔，所述制动盘与所述花键套周向锁定。

在其中一个实施例中，所述步进电机转轴端部形状为楔子形，所述花键套中心设有与该形状相适应的通孔，所述花键套压紧配合安装在所述步进电机转轴上。

在其中一个实施例中，所述耦合件中心开有供所述花键套插入的通孔。

在其中一个实施例中，所述制动机构的下表面与所述耦合件的上表面形成一对所述间隔表面。

在其中一个实施例中，所述制动盘可以相对于所述花键套轴向移动。

在其中一个实施例中，还包括固定在所述步进电机朝向所述定子端的固定法兰，所述制动盘的上表面与所述固定法兰的下表面形成一对相对置的第二间隔表面，该对第二间隔表面可以相互移动成紧密接触，形成摩擦面。

在其中一个实施例中，所述定子朝向所述步进电机端周向间隔设有支柱，所述耦合件设有与所述支柱相配合的通孔。

本实用新型所提供的技术方案具有以下的优点及效果：

通过在步进电机的转轴上设置制动机构，并且设置与制动机构相配合的耦合件，利用定子的电生磁装置和弹性部件之间的配合，使得断电时耦合件与制动机构之间形成摩擦面，产生摩擦扭矩来锁死步进电机的转轴，产生制动的效果，结构简单、安全可靠。

附图说明

此处的附图，示出了本实用新型所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本实用新型的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1为刹车步进电机实施例结构分解示意图；

图2为刹车步进电机实施例断电状态示意图；

图3为刹车步进电机实施例通电状态示意图。

附图标记说明：

10、步进电机，20、花键套，30、沉头螺丝，40、固定法兰，50、内六角螺丝，60、制动盘，70、衔铁，80、间隔支柱，90、弹簧，100、制动定子。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照说明书附图对本实用新型的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本实用新型技术方案的现实场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本实用新型的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本实用新型的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

如图1所示，本实施例的刹车步进电机，包括步进电机10以及刹车装置，刹车装置安装在步进电机10的下端。刹车装置从上往下依次主要包括：花键套20、固定法兰40、制动盘60、衔铁70、制动定子100。

其中，花键套20固定连接在步进电机10下端伸出的轴上。步进电机10下端转轴的形状为楔子形，花键套20的中心开有与步进电机10下端转轴形状相适应的通孔，然后将花键套20压紧配合安装在步进电机10下端的转轴上。当然，两者的固定连接方式可以如本实施例的压紧配合方式，也可以采取螺纹连接或卡位连接、销连接等固定方式。花键套20的形状为多棱柱，其横截面形状为类似六边形。在制动盘60的中心设有与花键套20外形相适应的通孔，花键套20装入到制动盘60的中心孔内，与制动盘60周向锁定，两者之间可以轴向相互移动。花键套20与制动盘60相配合一起构成固定在步进电机10的下端转轴上的制动机构，通过与该制动机构产生摩擦力矩，阻止制动机构的转动，从而使得步进电机10的转轴停止转动。

当然，也可以将花键套20与制动盘60一起制作为一个整体形成一个组件，将这个组件与步进电机10下端转轴固定连接。优选制作为分体式，其好处在于可以减轻步进电机10的转轴转动的负载，还可以通过制动盘60的轴向移动，使之与固定法兰40形成第二摩擦面，更加能有效地锁死步进电机10的转轴。

可选的，如果制动盘60没有与固定法兰40形成第二摩擦面，花键套20与制动盘60也可以采取压紧配合连接，这样也可以方便在需要的时候更换制动盘60。

花键套20的截面形状可以为其他形状：如三角形、正方形、棱形等，只要花键套20与制动盘60连接后，两者之间不发生周向的相互转动就可以。

制动盘60的材料可以为制作制动摩擦片的常见材料，如：无石棉树脂型摩擦材料、金属纤维增强摩擦材料、半金属纤维增强摩擦材料、混杂纤维增强摩擦材料等。

固定法兰40固定安装在步进电机10的下表面。具体的，固定法兰40周向间隔设置了六个通孔，其中三个通孔供内六角螺丝50穿过后固定在步进电机10的下端的螺纹凹槽上，使得固定法兰40固定在步进电机10的下表面上；而其中另外三个通孔用来供沉头螺丝30穿过与制动定子100上的螺纹凹槽固定连接，使得制动定子100与固定法兰40相固定。在固定法兰40的中心还开有供花键套20穿过的通孔。由于制动盘60可以相对于花键套20轴向移动，因此制动盘60的上表面与固定法兰40的下表面可以形成紧密接触，形成摩擦啮合。

衔铁70为圆盘状，在其周向设有六个缺口，其中三个缺口供沉头螺丝30穿过，另外三个缺口供间隔支柱80穿过。当然也可以在其周向设置六个通孔。衔铁70通过间隔支柱80与制动定子100周向锁定，轴向上可以沿着间隔支柱80相对制动定子100移动。衔铁70与制动盘60相耦合，制动盘60的下表面与衔铁70的上表面为一对相对置的间隔表面，随着衔铁70向上移动，两者之间成紧密接触，形成摩擦啮合。

可选的，衔铁70也可以在其圆盘的周边延伸出凸缘，该凸缘与制动盘60的侧面为一对相对置的间隔表面，两者之间成紧密接触，形成摩擦啮合。

优选的，衔铁70的中心还设有通孔，当花键套20的长度大于制动盘60的厚度时，花键套20可以插入到该通孔中。

优选的，间隔支柱80的顶端可以与固定法兰40相接触，并且高度大于衔铁70的厚度与制动盘60的厚度之和，这样可以既使得步进电机10与制动定子100之间安装牢固，又可以满足通电时，制动盘60的上表面与固定法兰40的下表面之间存在间隙，没有形成紧密接触。

制动定子100的上端间隔固定了四个弹簧90和三个间隔支柱80，并且设有三个与沉头螺丝30相匹配的螺纹凹槽。弹簧90可以固定在制动定子100的表面，也可以在制动定子100上表面设置凹槽，将弹簧90固定在凹槽中。

间隔支柱80的形状可以为圆柱、也可以为多棱柱，其数量也可以根据需求来确定。间隔支柱80可以如本实施例固定在制动定子100的上端，也可以与固定法兰制成一体，固定在固定法兰上，甚至还可以是步进电机10下端伸出的支柱。

弹簧90位于制动定子100与衔铁70之间，间隔支柱80的一端可以固定在制动定子100的凹槽中，也可以与制动定子100制成一体。间隔支柱80另外一端穿过衔铁70的周向缺口中，因此，衔铁70与制动定子100周向固定，不能相互转动，但是，衔铁70可以沿着间隔支柱80相对于制动定子100上下移动。制动定子100内部设有线圈，线圈延伸出其上表面以供与电源相连接。

可选的，弹簧90的位置也可以固定在固定法兰40上，并与衔铁70相连接，通电时，衔铁70被磁性吸在制动定子100上，步进电机10的转轴没有被锁死，正常转动；断电时，由于弹簧90的回拉弹力，使得衔铁70被拉回压紧在制动盘60上，形成摩擦啮合，阻止步进电机10的转轴转动。

本实施例通过在步进电机10的转轴上设置制动盘60，并且设置了与制动盘60相配合的衔铁70，通过制动定子100的线圈和弹簧90之间的配合，使得制动盘60与衔铁70、固定法兰40之间形成摩擦面，产生摩擦扭矩来锁死步进电机的转轴，产生制动的效果。结构简单、有效可靠。

本实施例的刹车步进电机工作原理为：

如图3所示，当固定在制动定子100的线圈通电时，线圈产生磁场，衔铁70被磁力往下吸向制动定子100，沿着间隔支柱80往下移动，衔铁70克服弹簧90的弹力，与制动盘60之间产生一定的缝隙，制动盘60与衔铁70之间的摩擦扭矩消失，因此，步进电机10可以转动时，固定于电机后端轴上的花键套20就可带动制动盘60正常转动。

如图2所示，当线圈断电时，线圈产生的磁场消失，衔铁70被弹簧90的作用力推动，紧压在制动盘60的下表面上，使得制动盘60夹在衔铁70与固定法兰40中间，制动盘60的上表面、下表面上产生摩擦扭矩，从而限制制动盘60的转动，制动盘60通过与花键套20相连，限制花键套20转动，从而实现限制电机轴的转动达到刹车效果。

以上实施例的目的，是对本实用新型的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本实用新型的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本实用新型的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本实用新型的保护范围。

以上实施例也并非是基于本实用新型的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.刹车步进电机，其特征在于，包括步进电机和定子，所述步进电机朝向所述定子端的转轴上固定连接有制动机构，所述定子内设有电生磁装置；所述定子上朝向所述步进电机端设有耦合件，耦合件与所述定子周向锁定，可以相对所述定子轴向移动；所述制动机构与所述耦合件具有一对相对置的间隔表面，该对间隔表面可以相互移动成紧密接触，形成摩擦面；还设有与所述耦合件相连的弹性部件。

2.如权利要求1所述的刹车步进电机，其特征在于，所述定子上朝向所述步进电机端固定有所述弹性部件，且该弹性部件位于所述耦合件与所述定子之间。

3.如权利要求2所述的刹车步进电机，其特征在于，所述定子上周向间隔设置了多根弹簧形成所述弹性部件。

4.如权利要求1所述的刹车步进电机，其特征在于，所述制动机构包括固定在步进电机转轴上的花键套和制动盘，所述制动盘中心开有与所述花键套横截面形状相适应的通孔，所述制动盘与所述花键套周向锁定。

5.如权利要求4所述的刹车步进电机，其特征在于，所述步进电机转轴端部形状为楔子形，所述花键套中心设有与该形状相适应的通孔，所述花键套压紧配合安装在所述步进电机转轴上。

6.如权利要求4所述的刹车步进电机，其特征在于，所述耦合件中心开有供所述花键套插入的通孔。

7.如权利要求1所述的刹车步进电机，其特征在于，所述制动机构的下表面与所述耦合件的上表面形成一对所述间隔表面。

8.如权利要求4所述的刹车步进电机，其特征在于，所述制动盘可以相对于所述花键套轴向移动。

9.如权利要求8所述的刹车步进电机，其特征在于，还包括固定在所述步进电机朝向所述定子端的固定法兰，所述制动盘的上表面与所述固定法兰的下表面形成一对相对置的第二间隔表面，该对第二间隔表面可以相互移动成紧密接触，形成摩擦面。

10.如权利要求1至7任一项所述的刹车步进电机，其特征在于，所述定子朝向所述步进电机端周向间隔设有支柱，所述耦合件设有与所述支柱相配合的通孔。

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