CN219802075U - 电机制动器和电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机制动器和电机。该电机制动器包括定子铁芯(1)、动子铁芯(2)、转轮(3)、摩擦盘(4)和限位板(5)，摩擦盘(4)套设在转轮(3)外，并位于动子铁芯(2)和限位板(5)之间，摩擦盘(4)为刚性结构，摩擦盘(4)包括盘身(7)和内轮毂(8)，盘身(7)的两端均沿轴向凸出于内轮毂(8)，内轮毂(8)的两端设置有弹性回位件，弹性回位件的一端连接在内轮毂(8)上，另一端固定连接在转轮(3)上。根据本实用新型的电机制动器，能够避免摩擦盘在制动器处于非制动状态时与限位板发生接触，消除不利的摩擦力矩，有效减小电机噪声，提高制动器的寿命。

Description

电机制动器和电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机制动器和电机。

背景技术

伺服电机广泛应用于机器人领域，是机器人的动力来源，机器人关节在伺服电机的驱动下实现运转和停止，当关节需要处在运转状态，此时可以通过磁感应原理使制动器摩擦盘与前后夹板脱离，实现制动器打开动作，使得电机可以正常旋转；当关节需要处在停止的状态，此时该制动器会将电机转轴“抱住”，使关节可以保持现有的位置。

采用常规的双面板压摩擦盘的制动器结构，当制动器处于打开状态时，制动器摩擦盘与前后夹板脱离，伺服电机旋转工作时，制动器摩擦盘可能发生运动，与夹板发生不可预料的接触碰撞，从而产生不利的摩擦力矩和噪声，减少了制动器摩擦盘的寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电机制动器和电机，能够避免摩擦盘在制动器处于非制动状态时与限位板发生接触，消除不利的摩擦力矩，有效减小电机噪声，提高制动器的寿命。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种电机制动器，包括定子铁芯、动子铁芯、转轮、摩擦盘和限位板，定子铁芯和动子铁芯对应设置，摩擦盘套设在转轮外，并随转轮一同转动，摩擦盘位于动子铁芯和限位板之间，摩擦盘为刚性结构，摩擦盘包括盘身和内轮毂，盘身的两端均沿轴向凸出于内轮毂，内轮毂的两端设置有弹性回位件，弹性回位件的一端连接在内轮毂上，另一端固定连接在转轮上。

进一步地，弹性回位件为弹性挡圈，弹性挡圈的外圈连接在内轮毂上，弹性挡圈的内圈固定连接在转轮上。

进一步地，转轮的外周设置有环形卡槽，弹性挡圈的内圈卡入环形卡槽内。

进一步地，摩擦盘为整体式结构。

进一步地，摩擦盘包括沿轴向方向位于中间位置的中线，位于内轮毂两端的两个弹性回位件关于中线对称。

进一步地，动子铁芯与定子铁芯吸合时，弹性回位件与动子铁芯以及限位板之间均具有间隙。

进一步地，定子铁芯内设置有线槽和安装槽，线槽内安装有定子绕组，安装槽内安装有弹性件。

进一步地，安装槽位于线槽的径向外侧。

进一步地，定子铁芯与限位板之间设置有导柱，限位板固定设置在导柱上，动子铁芯滑动设置在导柱外。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电机，包括电机制动器，该电机制动器为上述的电机制动器。

应用本实用新型的技术方案，电机制动器包括定子铁芯、动子铁芯、转轮、摩擦盘和限位板，定子铁芯和动子铁芯对应设置，摩擦盘套设在转轮外，并随转轮一同转动，摩擦盘位于动子铁芯和限位板之间，摩擦盘为刚性结构，摩擦盘包括盘身和内轮毂，盘身的两端均沿轴向凸出于内轮毂，内轮毂的两端设置有弹性回位件，弹性回位件的一端连接在内轮毂上，另一端固定连接在转轮上。该电机制动器通过在内轮毂两端设置弹性回位件，可以利用弹性回位件在摩擦盘的两端形成弹性回复作用力，当制动器处于打开状态时，制动器的动子铁芯将远离摩擦盘，而摩擦盘会因为弹性回位件的弹性作用力，移动到制动器的动子铁芯和限位板之间，使得整个摩擦盘与动子铁芯和限位板均不接触，有效避免摩擦盘在制动器处于非制动状态时与限位板发生接触，消除不利的摩擦力矩，有效减小电机噪声，提高制动器的寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的电机的剖视结构图；

图2示出了本实用新型的实施例的电机制动器的制动盘的剖视结构图；

图3示出了本实用新型的实施例的电机制动器的制动盘发生偏移时的结构示意图；

图4示出了本实用新型的实施例的电机制动器的处于制动状态时的结构示意图；

图5示出了图4的L处的放大结构示意图；

图6示出了本实用新型的实施例的电机制动器的处于打开状态时的结构示意图；

图7示出了图6的L处的放大结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、定子铁芯；2、动子铁芯；3、转轮；4、摩擦盘；5、限位板；6、导柱；7、盘身；8、内轮毂；9、弹性挡圈；10、环形卡槽；11、线槽；12、安装槽；13、定子绕组；14、弹性件；15、前端盖；16、前轴承；17、电机定子；18、电机转子；19、转轴；20、后端盖；21、后轴承；22、编码器；23、后盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

结合参见图1至图7所示，根据本实用新型的实施例，电机制动器包括定子铁芯1、动子铁芯2、转轮3、摩擦盘4和限位板5，定子铁芯1和动子铁芯2对应设置，摩擦盘4套设在转轮3外，并随转轮3一同转动，摩擦盘4位于动子铁芯2和限位板5之间，摩擦盘4为刚性结构，摩擦盘4包括盘身7和内轮毂8，盘身7的两端均沿轴向凸出于内轮毂8，内轮毂8的两端设置有弹性回位件，弹性回位件的一端连接在内轮毂8上，另一端固定连接在转轮3上。

该电机制动器通过在内轮毂8两端设置弹性回位件，弹性回位件的一端连接在内轮毂8上，另一端固定连接在转轮3上，可以利用弹性回位件在摩擦盘4的两端形成弹性回复作用力，当制动器处于打开状态时，制动器的动子铁芯2将远离摩擦盘4，而摩擦盘4会因为弹性回位件的弹性作用力，移动到制动器的动子铁芯2和限位板5之间，使得整个摩擦盘4与动子铁芯2和限位板5均不接触，有效避免摩擦盘4在制动器处于非制动状态时与限位板5发生接触，消除不利的摩擦力矩，有效减小电机噪声，提高制动器的寿命。

摩擦盘4为刚性结构，能够避免摩擦盘4的盘身7采用弹性结构时，当制动器在制动状态下受到来自转轴19的扭转力矩时，摩擦盘4的弹性部分会因受切向力发生切向形变，从而使转轴19和摩擦盘4发生偏转的问题，避免制动器出现背隙，提高制动器的可靠性。

在一个实施例中，定子铁芯1与限位板5之间设置有导柱6，限位板5固定设置在导柱6上，动子铁芯2滑动设置在导柱6外。导柱6为套筒结构，设置在定子铁芯1与限位板5之间，在限位板5上设置有固定孔，在定子铁芯1上设置有螺纹孔，固定螺钉穿过固定孔和导柱6后，将限位板5固定在定子铁芯1上。

在一个实施例中，导柱6也可以分别与定子铁芯1以及限位板5之间通过焊接等方式固定连接。

限位板5通过固定螺钉、导柱6与制动器的定子铁芯1固定，用于限制和压紧摩擦盘4；制动器的动子铁芯2的功能是通过轴向移动，执行刹车和打开动作；导柱6的功能是限制制动器动子铁芯2的转动和引导其轴向运动；制动器的转轮3与电机转轴19紧密固定，制动器的转轮3的外圈通常为方轮或齿轮，摩擦盘4与制动器转轮3的外圈间隙配合，因此摩擦盘4受转轴19带动旋转，也可以在转轮3的轴向方向自由活动，摩擦盘4的表面粗糙度较高，受压会产生很大的摩擦力。

在一个实施例中，弹性回位件为弹性挡圈9，弹性挡圈9的外圈连接在内轮毂8上，弹性挡圈9的内圈固定连接在转轮3上。

在一个实施例中，转轮3的外周设置有环形卡槽10，弹性挡圈9的内圈卡入环形卡槽10内。通过在转轮3的外周设置环形卡槽10，能够以简单的方式实现弹性挡圈9在转轮3上的安装固定，从而利用转轮3与弹性挡圈9的固定配合为摩擦盘4的位置偏移提供弹性回位作用力，使得摩擦盘4在未受外力作用时，能够回复到中间位置，与动子铁芯2以及限位板5之间均形成足够间隙，避免摩擦盘4随转轴19一同转动时与动子铁芯2或者限位板5之间发生接触，有效减小电机噪声，提高制动器的寿命。

结合参见图3、图5和图7所示，在一个实施例中，两个弹性挡圈9为相同的弹性系数，它们反向安装，两个弹性挡圈9分别安装在摩擦盘4的两侧，并受到预压缩，即位于左侧的弹性挡圈9会向摩擦盘4施加向右的力，同时位于右侧的弹性挡圈9会向摩擦盘施加向左的力。摩擦盘4在两个力的合力作用下，保持在中间位置，可定义为初始位置，此时摩擦盘4的中线与制动器的转轮3的中线重合；如果向摩擦盘4施加一个轴向的外力F，摩擦盘4将沿着轴向平移，此时摩擦盘4的中线与转轮3的中线偏移距离a，可定义为偏移位置，而由于压缩量变化，左侧的弹性挡圈9的弹力减小，右侧弹性挡圈9的弹力增加；如果将轴向的外力卸去，由于右侧的弹性挡圈9的弹力比左侧的弹性挡圈9大，因此偏移距离a会减小，直至摩擦盘4回到初始位置。

在一个实施例中，摩擦盘4为整体式结构，能够有效避免叠片式摩擦盘在紧急制动时存在脱离的风险，提高制动器的工作可靠性。

在一个实施例中，摩擦盘4包括沿轴向方向位于中间位置的中线，位于内轮毂8两端的两个弹性回位件关于中线对称，能够在制动器处于非制动状态时，有效保证摩擦盘4左右两侧所受到的弹性作用力相同，使得摩擦盘4能够更加有效地回复到中间位置，与动子铁芯2以及限位板5之间均形成有效间隔。

在一个实施例中，动子铁芯2与定子铁芯1吸合时，弹性回位件与动子铁芯2以及限位板5之间均具有间隙。

在一个实施例中，定子铁芯1内设置有线槽11和安装槽12，线槽11内安装有定子绕组13，安装槽12内安装有弹性件14。弹性件14例如为弹簧，也可以为弹性柱，或者是其他形式的弹性结构。

弹簧的功能是提供电机制动的摩擦正压力；制动器定子绕组的功能是通电产生磁感应，吸引动子铁芯2，使制动器打开。

在一个实施例中，安装槽12位于线槽11的径向外侧，能够具有更大的结构空间，方便进行安装槽12的设置，同时避免对磁回路造成较大的不利影响。

如图5所示，当制动器处于刹车状态时，即定子绕组13失电状态时，由于制动器的弹簧的推力作用，制动器的动子铁芯2将向右推动摩擦盘4，根据本实施例的摩擦盘4的特点，摩擦盘4会向右移动直至到达限位板5的位置，此时动子铁芯2和限位板5从两侧将摩擦盘4压紧。将此时动子铁芯2与定子铁芯1的间距设为k，摩擦盘4的偏移距离设为a。

如图7所示，当制动器打开动作时，定子绕组13得电产生磁力，制动器的动子铁芯2受到定子铁芯1的吸引将克服弹簧力左移到与之接触，此时按照本实施例的摩擦盘4的特点，摩擦盘4将回到初始位置，由于限位板5位置不动，因此摩擦盘4与限位板5的距离是a，同时将摩擦盘4与制动器的动子铁芯2的距离设为b，则k＝a+b，当a＝b＝k/2时，摩擦盘4在动子铁芯2与限位板5的中间位置，效果最好。实际使用时，a和b都应大于0.03mm。

此时电机带动摩擦盘4进行高速旋转时，摩擦盘4不会与动子铁芯2和限位板5发生接触或碰撞，从而避免了不利的摩擦转矩和碰撞噪声，提高了摩擦盘4的寿命。

根据本实用新型的实施例，电机包括电机制动器，该电机制动器为上述的电机制动器。

在本实施例中，电机还包括外壳、前端盖15、前轴承16、电机定子17、电机转子18、后端盖20、后轴承21、编码器22以及后盖23，其中外壳位于前端盖15与后端盖20之间，且两端分别与前端盖15和后端盖20焊接固定，电机定子设置在外壳内，转轴19沿轴向依次穿设前端盖15、电机定子17、后端盖20以及制动器，编码器22设置在转轴19的端部，编码器22的外部罩设后盖23，后盖23与转轴19固定连接，电机转子18套设在转轴19外，且位于电机定子17的内周侧，转轮3套设在转轴19外，并随转轴19同步转动，摩擦盘4套设在转轴19外，能够随转轴19同步转动。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机制动器，其特征在于，包括定子铁芯(1)、动子铁芯(2)、转轮(3)、摩擦盘(4)和限位板(5)，所述定子铁芯(1)和所述动子铁芯(2)对应设置，所述摩擦盘(4)套设在所述转轮(3)外，并随所述转轮(3)一同转动，所述摩擦盘(4)位于所述动子铁芯(2)和所述限位板(5)之间，所述摩擦盘(4)为刚性结构，所述摩擦盘(4)包括盘身(7)和内轮毂(8)，所述盘身(7)的两端均沿轴向凸出于所述内轮毂(8)，所述内轮毂(8)的两端设置有弹性回位件，所述弹性回位件的一端连接在所述内轮毂(8)上，另一端固定连接在所述转轮(3)上。

2.根据权利要求1所述的电机制动器，其特征在于，所述弹性回位件为弹性挡圈(9)，所述弹性挡圈(9)的外圈连接在所述内轮毂(8)上，所述弹性挡圈(9)的内圈固定连接在所述转轮(3)上。

3.根据权利要求2所述的电机制动器，其特征在于，所述转轮(3)的外周设置有环形卡槽(10)，所述弹性挡圈(9)的内圈卡入所述环形卡槽(10)内。

4.根据权利要求1所述的电机制动器，其特征在于，所述摩擦盘(4)为整体式结构。

5.根据权利要求1所述的电机制动器，其特征在于，所述摩擦盘(4)包括沿轴向方向位于中间位置的中线，位于所述内轮毂(8)两端的两个所述弹性回位件关于所述中线对称。

6.根据权利要求1所述的电机制动器，其特征在于，所述动子铁芯(2)与所述定子铁芯(1)吸合时，所述弹性回位件与所述动子铁芯(2)以及所述限位板(5)之间均具有间隙。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机制动器，其特征在于，所述定子铁芯(1)内设置有线槽(11)和安装槽(12)，所述线槽(11)内安装有定子绕组(13)，所述安装槽(12)内安装有弹性件(14)。

8.根据权利要求7所述的电机制动器，其特征在于，所述安装槽(12)位于所述线槽(11)的径向外侧。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电机制动器，其特征在于，所述定子铁芯(1)与所述限位板(5)之间设置有导柱(6)，所述限位板(5)固定设置在所述导柱(6)上，所述动子铁芯(2)滑动设置在所述导柱(6)外。

10.一种电机，包括电机制动器，其特征在于，所述电机制动器为权利要求1至9中任一项所述的电机制动器。