CN221401455U - 制动器及制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制动装置技术领域，尤其涉及一种制动器及制动系统，定子、转子、磁轭、第一磁体和第二磁体；定子、磁轭、转子同轴设置，磁轭设置于定子和转子之间，磁轭具有相对设置的第一接触面和第二接触面，第一接触面靠近转子设置，第二接触面靠近定子设置；第一磁体设置于磁轭上，第一磁体对定子和转子具有磁吸附力，第二磁体设置于定子上；第二磁体为电磁体；定子上设置有限位销，磁轭设置有销孔，限位销朝向转子延伸，限位销凸出定子预设长度，使得限位销能够始终插接在销孔内。根据本实用新型实施例的制动器及制动系统，短暂地向制动器通入电流，利用限位销插入或脱离销孔实现对转子的解锁和锁止。

Description

制动器及制动系统

技术领域

本实用新型属于制动装置技术领域，尤其涉及一种制动器及制动系统。

背景技术

现有电磁失电制动器中，定子和转子同轴且相对设置，定子和转子之间设置衔铁，在定子上设置有弹簧，弹簧的一端固定在定子上，另一端抵接衔铁，定子内设置电磁线圈。

当电磁线圈通电后，产生磁场并吸附衔铁靠近定子，使得衔铁不与转子摩擦，从而实现非制动；当电磁线圈断电后，在弹簧力推动下，衔铁移动并抵接转子，二者的摩擦力使得转子制动。

但是，现有的电磁失电制动器受制于其制动方式，其制动过程中衔铁摩擦容易产生粉尘、电磁需要长时间的通电以及弹簧容易失效等现象，从而存在安全隐患的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的电磁失电制动器制动方式存在安全隐患的问题，提供一种制动器及制动系统。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种制动器，包括定子、转子、磁轭、第一磁体和第二磁体；

所述定子、所述磁轭、所述转子同轴设置，所述磁轭设置于所述定子和所述转子之间，所述磁轭具有相对设置的第一接触面和第二接触面，所述第一接触面靠近所述转子设置，所述第二接触面靠近所述定子设置；

所述第一磁体设置于所述磁轭上，所述第一磁体对所述定子和所述转子具有磁吸附力，所述第二磁体设置于所述定子上；所述第二磁体为电磁体；

所述电磁体通入第一电流时，所述第二磁体和所述第一磁体的相对侧的磁性相反，以带动所述磁轭朝向所述定子移动直至所述第二接触面贴合所述定子；

所述电磁体通入第二电流时，所述第二磁体和所述第一磁体的相对侧的磁性相同，以带动所述磁轭朝向所述转子移动直至所述第一接触面贴合所述转子；

所述定子上设置有限位销，所述磁轭设置有销孔，所述限位销朝向所述转子延伸，所述限位销凸出所述定子预设长度，使得所述限位销能够始终插接在所述销孔内。

可选地，所述定子具有内腔，所述内腔环绕所述定子的中心轴设置，所述电磁体设置于所述内腔中；

所述电磁体包括线圈和绝缘架，所述线圈环绕所述定子的中心轴设置，所述绝缘架设置于所述线圈和所述内腔的内壁之间。

可选地，所述定子包括可拆卸连接的基体和外端盖，所述外端盖的两个外表面分别为所述定子的靠近所述转子的表面和所述定子的内周面，所述外端盖的两个外表面分别为所述定子的外周面和所述定子的远离所述转子的表面，所述基体和所述外端盖围出所述内腔，所述限位销设置于所述基体上。

可选地，所述内腔的截面呈矩形，所述内腔朝向所述磁轭延伸出第三开口，所述第三开口朝向所述第一磁体，所述线圈和所述内腔的远离所述定子的中心轴线的内壁间隔设置，所述绝缘架的外表面分别贴合所述内腔的底壁和所述内腔的侧壁。

可选地，所述磁轭包括同心设置的内磁轭和外磁轭，所述第一接触面由所述内磁轭靠近所述转子的一侧表面和所述外磁轭靠近所述转子的一侧表面构成，所述第二接触面由所述内磁轭靠近所述定子的一侧表面和所述外磁轭靠近所述定子的一侧表面构成

所述销孔设置于所述内磁轭和所述外磁轭之间；

所述外磁轭的靠近所述定子的一侧设置有容纳腔，所述第一磁体设置于所述容纳腔内。

可选地，所述容纳腔的平行于所述磁轭的中心轴的两端分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口靠近所述转子，所述第二开口靠近所述定子；

所述第一开口内设置有填充体，所述第一磁体设置于所述第二开口内，所述填充体和所述第一磁体填充满所述容纳腔。

可选地，所述第一磁体为永磁体。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种制动系统，包括电源、电容、MCU处理器、MOS管和上述的制动器，所述电容、所述MCU处理器和所述MOS管均连接电源，所述MCU处理器和所述MOS管均连接所述电容，所述MCU处理器连接所述MOS管，所述MOS管电连接所述制动器；

所述MCU处理器具有检测单元，所述检测单元用于检测所述电源的通断。

可选地，所述制动系统还包括稳压器和电压转换器，所述电压转换器连接于所述电源的输出端，所述稳压器设置于所述电源和所述MCU处理器之间。

可选地，所述电源为直流电源，所述电压转换器为DC/DC转换器，所述稳压器为LDO稳压器。

根据本实用新型实施例的制动器及制动系统，本实用新型通过改变第二磁体的通电电流流向，使得第一磁体和第二磁体之间磁性吸附力或排斥力，带动磁轭靠近转子或定子，在第二磁体断电后，利用限位销保持第二磁体和磁轭的连接，最终制动和非制动切换仅需通电≤100ms时间，电源消耗低，由于使用永磁体驱动制动，永磁体失效的风险低；使用机械式的销接实现制动，不会产生粉尘。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的制动器的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的制动器的第一工作状态示意图；

图3是本实用新型第一实施例提供的制动器的第二工作状态示意图；

图4是本实用新型第一实施例提供的制动器的第三工作状态示意图；

图5是本实用新型第一实施例提供的制动器的第四工作状态示意图；

图6是本实用新型第二实施例提供的制动系统的结构示意图；

图7是现有技术示意图。

说明书中的附图标记如下：

100、定子；200、衔铁；300、转子；400、线圈；500、弹簧；

1、定子；11、基体；12、外端盖；13、限位销；14、内腔；15、第三开口；2、转子；3、磁轭；31、内磁轭；32、外磁轭；33、销孔；331、第一开口；332、第二开口；34、第一接触面；35、第二接触面；36、填充体；4、第一磁体；5、第二磁体；51、线圈；52、绝缘架。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

如图1及图2所示，本实用新型第一实施例提供的一种制动器，包括定子1、转子2、磁轭3、第一磁体4和第二磁体5。其中，第一磁体4为永磁体。定子1、磁轭3、转子2同轴设置，磁轭3设置于定子1和转子2之间，磁轭3具有相对设置的第一接触面34和第二接触面35，第一接触面34靠近转子2设置，第二接触面35靠近定子1设置。定子1上设置有限位销13，限位销13朝向转子2延伸，第二接触面35上设置有销孔33，限位销13的长度能够使其始终插接在销孔33内。第一磁体4设置于磁轭3上，第一磁体4分别对定子1和转子2具有磁吸附力，第二磁体5设置于定子1上。第二磁体5为电磁体，第二磁体5连接外部电源以获取电流，外部电源可以向第二磁体5短暂地通入第一电流或第二电流，其中，第一电流和第二电流流向相反，第一电流和第二电流中的一个使得第二磁体5和第一磁体4的相向侧的磁性相反，第一电流和第二电流中的另一个使得第二磁体5和第一磁体4的相向侧的磁性相同。

电磁体通入第一电流时，第二磁体5和第一磁体4的相对侧的磁性相反，以带动磁轭3朝向定子1移动直至第二接触面贴合定子1。

电磁体通入第二电流时，第二磁体5和第一磁体4的相对侧的磁性相同，以带动磁轭3朝向转子移动直至第一接触面贴合转子2。

并且，定子上设置有限位销13，磁轭3设置有销孔33，限位销13朝向转子延伸，限位销13凸出定子1预设长度，使得限位销13能够始终插接在销孔33内。

本实施例的制动器工作原理分为四个工作状态，为方便理解，将第一磁体4产生的磁场定义为a1，第二磁体5产生的磁场第一磁场定义为a21，第二磁体5产生的磁场第二磁场定义为a22，具体如下：

第一工作状态：电源向第二磁体5短暂地提供第一电流，第二磁体5产生第一磁场a21，第一磁场a21使得线圈51和第一磁体4相向侧的磁性相反，第一磁体4受到第二磁体5的磁吸附力，朝向第二磁体5(也即朝向定子1)移动，直至第二接触面35接触定子1的表面，此时，限位销13插入销孔33内，限位销13插入销孔33内。而第一接触面34则和转子2分离，此时转子2处于非制动状态，可以自由旋转。

第二工作状态基于第一工作状态，在第一工作状态中，磁轭3移动至定子1，限位销13插入销孔33，之后，第二工作状态如下：电源断电，也即不再向第二磁体5提供任何电流，此时，由于永磁体依然吸附在定子1上，保持限位销13始终插在销孔33内，此时磁轭3的第一接触面34依然和转子2分离，也即转子2处于非制动状态。

第三工作状态如下：电源向电磁体通入第二电流，第二磁场产生第二磁场a22，使得电磁体和永磁体相互靠近的一侧的磁性相同，磁轭3受相同磁性的排斥力朝向转子2移动直至第一接触面34吸附在转子2，此时，限位销13依然插入销孔33内，使得磁轭3和转子2不再转动，实现制动效果。

第四工作状态：当电磁体上的第二电流断供后，第二磁场a22消失，但是磁轭3依旧受到永磁体(第一磁体4)的吸附力，磁轭3始终吸附在转子2上，转子2还是处于维持制动的状态。

从上述四个工作状态可以看出，本实施例中，在第二磁体5断电状态下，使用限位销13和销孔33的机械式插接，保持第二磁体5和磁轭3的连接，也即，保持定子1和磁轭3处于同一状态，当定子1、磁轭3和转子2连接为一个整体时，实现转子2的制动效果；当定子1和磁轭3连接为一个整体，而转子2单独时，则处于转子2非制动状态。

综上，本实施例中的电源无需长期工作，能够节省资源，并降低电源的发热，而且转子2和磁轭3之间制动时利用磁性吸附和限位销的插接，使得制动全程无摩擦，不会产生粉尘；而且由于永磁体自身稳定性高，不会像现有技术中的弹簧一样具有疲劳极限，永磁体的失效风险低。

综上，本实施例中的制动原理具有1、制动器制动状态和非制动状态，并不需要电磁线圈持续通电，仅仅通过短暂地通入电流实现制动状态和非制动状态的切换，资源利用率高。

2、现有技术在制动过程中容易有摩擦粉尘，对内置光传感器和电机非常不利，需要密封处理本实施例中的制动器不使用摩擦片摩擦制动，先使用永磁体磁力吸引磁轭靠近转子再通过限位销插接销孔共同实现制动效果，制动过程无粉尘。

3、现有技术中摩擦片损耗及弹簧疲劳有制动减弱或失效风险，而本实施例的永磁体稳定性高，且制动过程无需摩擦，零部件损耗低，使用寿命长和安全性能高。。

在本实施例中，定子1具有内腔14，内腔14环绕定子1的中心轴设置，电磁体设置于内腔14中。电磁体包括线圈51和绝缘架52，线圈51环绕定子1的中心轴设置，绝缘架52设置于线圈51和内腔14的内壁之间。本实施例中，由于定子1和转子2均为含铁材料，线圈51设置在定子1的内腔14中时，同样利用绝缘架52对线圈51进行绝缘保护，防止漏电现象。

在本实施例中，定子1包括可拆卸连接的基体11和外端盖12，外端盖12的两个外表面分别为定子1的靠近转子2的表面和定子1的内周面，外端盖12的两个外表面分别为定子1的外周面和定子1的远离转子2的表面，基体11和外端盖12围出内腔14，限位销13设置于基体11上。本实施例中定子1是分体式设计，基体11和外端盖12实现可拆卸连接，方便维修和更换安装线圈51。

在本实施例中，内腔14的截面呈矩形，内腔14朝向磁轭3延伸出第三开口15，第三开口15朝向第一磁体4，线圈51和内腔14的远离定子1的中心轴线的内壁间隔设置，绝缘架52的外表面分别贴合内腔14的底壁和内腔14的侧壁。在其他实施例中，内腔14的截面还可以是圆形或者异形，无论是哪种形状，都会设置第三开口15。

在本实施例中，磁轭3包括同心设置的内磁轭313和外磁轭323，第一接触面34由内磁轭313靠近转子2的一侧表面和外磁轭323靠近转子2的一侧表面构成，第二接触面35由内磁轭313靠近定子1的一侧表面和外磁轭323靠近定子1的一侧表面构成。销孔33设置于内磁轭313和外磁轭323之间。外磁轭323的靠近定子1的一侧设置有容纳腔，第一磁体4设置于容纳腔内。在其他实施例中，磁轭3可以是一体式的。

在本实施例中，容纳腔的平行于磁轭3的中心轴的两端分别设置有第一开口331和第二开口332，第一开口331靠近转子2，第二开口332靠近定子1。第一开口331内设置有填充体36，第一磁体4设置于第二开口332内，填充体36和第一磁体4填充满容纳腔。本实施例中通过填充体36补充并封闭第一开口331，其与第一磁体4共同封闭容纳腔，填充体36可以在第一磁体4安装后，再行填充，在实际操作中，填充体36还能选用固化胶等，起到填充的同时，还能起到固定第一磁体4的作用。

第二实施例

本实用新型第二实施例的制动系统，包括电源、电容、MCU处理器、MOS管和上述的制动器，电容、MCU处理器和MOS管均连接电源，MCU处理器和MOS管均连接电容，MCU信号连接MOS管，MOS管电连接制动器；

MCU处理器具有检测单元，检测单元用于检测电源的通断。

可选地，制动系统还包括稳压器和电压转换器，电压转换器连接于电源的输出端，稳压器设置于电源和MCU处理器之间。

可选地，电源为直流电源，电压转换器为DC/DC转换器，稳压器为LDO稳压器。

具体工作流程如下：

1、电源上电后，向电容充电的同时，还向整个系统供电。MCU处理器检测到电源上电，立即发出10-50mS脉冲给MOS管，MOS管向制动器提供第一电流，松开刹车，也即，MOS管控制制动器处于非制动状态。

2、电源断电后，电容续电，也即电容向整个系统供电，MCU处理器检测到电源断电后，立即发出10-50mS脉冲给MOS管，MOS向制动器提供第二电流，制动器闭合刹车，也即MOS管控制制动器处于制动状态。

通过工作流程可以看出，电源制动电压为6-24V,使用DC/DC降压到8V供电，优势在于制动时间短(10-50mS)，可以选择更小容量的电容。例如选择低耐压值钽电容(同容量耐压低的电容体积更小)，使产品可以做得比同行体积更小。而且本实施例中续电的电容采用慢充快放技术，可以很好的保护DC/DC在上电时过流烧坏问题

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动器，其特征在于，包括定子、转子、磁轭、第一磁体和第二磁体；

所述定子、所述磁轭、所述转子同轴设置，所述磁轭设置于所述定子和所述转子之间，所述磁轭具有相对设置的第一接触面和第二接触面，所述第一接触面靠近所述转子设置，所述第二接触面靠近所述定子设置；

所述第一磁体设置于所述磁轭上，所述第一磁体对所述定子和所述转子具有磁吸附力，所述第二磁体设置于所述定子上；所述第二磁体为电磁体；

所述电磁体通入第一电流时，所述第二磁体和所述第一磁体的相对侧的磁性相反，以带动所述磁轭朝向所述定子移动直至所述第二接触面贴合所述定子；

所述电磁体通入第二电流时，所述第二磁体和所述第一磁体的相对侧的磁性相同，以带动所述磁轭朝向所述转子移动直至所述第一接触面贴合所述转子；

所述定子上设置有限位销，所述磁轭设置有销孔，所述限位销朝向所述转子延伸，所述限位销凸出所述定子预设长度，使得所述限位销能够始终插接在所述销孔内。

2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述定子具有内腔，所述内腔环绕所述定子的中心轴设置，所述电磁体设置于所述内腔中；

所述电磁体包括线圈和绝缘架，所述线圈环绕所述定子的中心轴设置，所述绝缘架设置于所述线圈和所述内腔的内壁之间。

3.根据权利要求2所述的制动器，其特征在于，所述定子包括可拆卸连接的基体和外端盖，所述外端盖的两个外表面分别为所述定子的靠近所述转子的表面和所述定子的内周面，所述外端盖的两个外表面分别为所述定子的外周面和所述定子的远离所述转子的表面，所述基体和所述外端盖围出所述内腔，所述限位销设置于所述基体上。

4.根据权利要求2所述的制动器，其特征在于，所述内腔的截面呈矩形，所述内腔朝向所述磁轭延伸出第三开口，所述第三开口朝向所述第一磁体，所述线圈和所述内腔的远离所述定子的中心轴线的内壁间隔设置，所述绝缘架的外表面分别贴合所述内腔的底壁和所述内腔的侧壁。

5.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述磁轭包括同心设置的内磁轭和外磁轭，所述第一接触面由所述内磁轭靠近所述转子的一侧表面和所述外磁轭靠近所述转子的一侧表面构成，所述第二接触面由所述内磁轭靠近所述定子的一侧表面和所述外磁轭靠近所述定子的一侧表面构成

所述销孔设置于所述内磁轭和所述外磁轭之间；

所述外磁轭的靠近所述定子的一侧设置有容纳腔，所述第一磁体设置于所述容纳腔内。

6.根据权利要求5所述的制动器，其特征在于，所述容纳腔的平行于所述磁轭的中心轴的两端分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口靠近所述转子，所述第二开口靠近所述定子；

所述第一开口内设置有填充体，所述第一磁体设置于所述第二开口内，所述填充体和所述第一磁体填充满所述容纳腔。

7.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述第一磁体为永磁体。

8.一种制动系统，其特征在于，包括电源、电容、MCU处理器、MOS管和权利要求1-7中任一项所述的制动器，所述电容、所述MCU处理器和所述MOS管均连接电源，所述MCU处理器和所述MOS管均连接所述电容，所述MCU处理器连接所述MOS管，所述MOS管电连接所述制动器；

所述MCU处理器具有检测单元，所述检测单元用于检测所述电源的通断。

9.根据权利要求8所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括稳压器和电压转换器，所述电压转换器连接于所述电源的输出端，所述稳压器设置于所述电源和所述MCU处理器之间。

10.根据权利要求9所述的制动系统，其特征在于，所述电源为直流电源，所述电压转换器为DC/DC转换器，所述稳压器为LDO稳压器。