一種電磁制動器及電動機的制作方法

本實用新型涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種電磁制動器及電動機。

背景技術：

電磁制動器是現代工業設備中一種理想的自動化執行元件，在機械傳動系統中主要起傳遞動力和控制運動等作用。其具有結構緊湊、操作簡單、響應靈敏、壽命長久、使用可靠和易于實現遠距離控制等優點。按制動方式其通常分為通電制動式電磁制動器和斷電制動式電磁制動器，其中斷電制動式電磁制動器能夠應用在斷電(防險)制動場合。

現有的斷電制動式電磁制動器通常包括：其中設置有電磁線圈的電磁線圈組件，該電磁線圈與電動機的轉軸同軸設置；兩側設置有摩擦片的盤式制動單元，該盤式制動單元與該轉軸周向固定且可軸向移動；設置在盤式制動單元與電磁線圈組件之間的銜鐵，其可軸向移動且與電磁線圈組件可拆卸連接；設置在盤式制動單元背離銜鐵一側的固定側板，其與銜鐵之間具有設定的間隙；以及固定于電磁線圈組件的同側、用于抵接銜鐵的線圈彈簧。當該電磁線圈未通電時，線圈彈簧沿軸向方向對銜鐵施加壓力，使盤式制動單元被固定在側板與銜鐵之間，盤式制動單元的兩側上的摩擦片分別與側板和銜鐵抵接，從而制動電動機的轉軸。當該電磁線圈通電時，電磁線圈中所產生的電磁場對銜鐵施加與壓力方向相反的電磁力，從而將銜鐵與盤式制動單元分離，以解除制動。

然而，在上述的電磁制動器使用過程中，所使用的摩擦片、銜鐵和側板等隨著長時間的使用，由于三者之間的相互摩擦而會產生磨損，使得銜鐵和側板之間的間隙變大；或者由于電磁線圈中通電時所產生的磁通量可能出現變小而對銜鐵所施加的磁力減小，從而會使得在電磁制動器在使用過程中，有可能出現銜鐵和盤式制動單元分離不徹底的情況，進而導致電磁制動器的可靠性降低。尤其是受限于現有的加工制造技術，有可能出現其中設定的間隙無法滿足電磁制動器工作的可靠性的要求，從而出現解除制動延遲或者甚至失效的問題。

技術實現要素：

本實用新型提供一種電磁制動器，其制動性能更加可靠，從而提高了應用該電磁制動器的電動機的可靠性。

為此，本實用新型實施方式的一個方面是提供了一種電磁制動器，包括：電磁線圈組、銜鐵和制動單元，

所述電磁線圈組與電動機的外殼相對固定，且與所述電動機的轉軸同軸設置，所述電磁線圈組的軸向寬度大于所述銜鐵的軸向厚度；

所述銜鐵位于所述電磁線圈組內，與所述轉軸同軸設置且可相對于所述轉軸軸向移動，并且在所述銜鐵的外周上等間隔設置有多個永磁體，所述多個永磁體的磁極方向一致且均沿徑向方向；

所述銜鐵與所述制動單元中的至少一者上設置有用于與另一者摩擦制動的摩擦片，所述電磁線圈組通電時所產生的電磁力使得所述銜鐵軸向移動至抵接所述制動單元或解除所述銜鐵與所述制動單元的抵接，在所述銜鐵與所述制動單元抵接時通過所述摩擦片制動所述轉軸。

采用本實用新型所提供的電磁制動器，電磁線圈組中包含一個或多個電磁線圈，在電磁線圈通電時，電磁線圈所產生的電磁場通過對銜鐵的外周上等間隔設置的永磁體作用而對銜鐵施加使其軸向移動的軸向作用力，而該作用力相對于現有技術中施加在銜鐵上的電磁力更大且更均勻，使得在電磁制動器的使用過程中，即使出現銜鐵和摩擦片之間過度磨損而間隙增大的情況、電磁線圈中通電時所產生的磁通量減小的情況、或者間隙不均的情況也能確保銜鐵和制動單元及時有效地分離，從而有效地防止了制動或解除制動的延遲或失效；并且，降低了加工制造電磁制動器的要求。

電磁制動器中的制動單元與銜鐵的布置有多種方式，只要能夠實現制動即可。具體地，在本實用新型提供的電磁制動器中的所述制動單元固定于所述轉軸上，所述銜鐵與所述電動機的外殼相對周向固定；或者，其中的所述銜鐵周向固定于所述轉軸上，所述制動單元與所述電動機的外殼相對固定。

在本實用新型的又一方面中，所述銜鐵在其面向所述制動單元的一側上設置有摩擦片。當然，在本實用新型的又一方面中，所述制動單元在其面向所述銜鐵的一側上設置有摩擦片。

在本實用新型的又一方面中，為了提高電磁制動器的可靠性，所述電磁制動器還可以包括與所述電動機的外殼相對固定的側板；所述制動單元周向固定于所述轉軸上且沿所述轉軸軸向移動，所述制動單元在其背離所述銜鐵的一側上還設置有摩擦片，在制動所述轉軸時，所述側板與所述制動單元的背離所述銜鐵的一側上的所述摩擦片抵接。

本實用新型又一方面中所提供的電磁制動器還包括相對于所述電動機的外殼固定的彈性元件，所述彈性元件沿軸向方向對所述銜鐵施加與所述電磁力方向相反的壓力。

上述電磁制動器可用于電動機中，以提高電動機的可靠性，因此本實用新型的另一方面還提供一種電動機，其包括上述任一所述的電磁制動器，其中所述電磁制動器控制電動機的動力輸出。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的電磁制動器的第一實施方式的截面結構示意圖，其中電磁制動器處于制動狀態；

圖2為圖1中所示出的電磁制動器的銜鐵的主視結構示意圖；

圖3為圖1中所示出的處于未制動狀態的電磁制動器；

圖4為本實用新型提供的電磁制動器的第二實施方式的截面結構示意圖，其中電磁制動器處于未制動狀態；

圖5為圖4中所示出的處于制動狀態的電磁制動器；

圖6為本實用新型提供的電磁制動器的第三實施方式的截面結構示意圖，其中電磁制動器處于制動狀態；

圖7為本實用新型提供的電磁制動器的第四實施方式的截面結構示意圖，其中電磁制動器處于制動狀態；

圖8為本實用新型提供的電磁制動器的第五實施方式的截面結構示意圖，其中電磁制動器處于未制動狀態。

具體實施方式

在應用電磁制動器的電動機中，需要電磁制動器具有極高的制動或解除制動的可靠性，本實用新型所提供的電磁制動器中的銜鐵位于電磁線圈組內，該銜鐵的外周上等間隔設置有磁極方向一致且沿徑向方向的多個永磁體，并且電磁線圈組的軸向寬度大于銜鐵的軸向厚度，從而在使用該電磁制動器時，施加在銜鐵上的軸向移動的作用力更加均勻，從而即使出現銜鐵和摩擦片之間過度磨損而間隙增大、或者間隙不均等情況，也能有效地防止制動或解除制動的延遲或失效，并且降低了加工制造電磁制動器的要求。

為更清楚地理解本實用新型的實施方式，參照附圖，以具體的實施例進行詳細說明。

如圖1和圖2所示，為本實用新型的第一實施方式中的電磁制動器，包括：與電動機的外殼300固定連接的固定座11；

由固定在固定座11內的兩個電磁線圈10a和10b組成的電磁線圈組，其中電磁線圈組與電動機的轉軸200同軸設置；

位于電磁線圈組內且與轉軸200同軸設置的銜鐵2，在銜鐵2的外周上等間隔設置有4個永磁體21，4個永磁體21的磁極方向均沿徑向方向且S極均指向外，銜鐵2通過導向螺栓3周向固定至固定座11，具體地，導向螺栓3具有導向段和螺紋連接段，導向螺栓3穿過銜鐵2的導向孔將其安裝至固定座11，從而銜鐵2在導向段上可相對于轉軸200軸向移動，銜鐵2與固定座11之間存在設定的間隙δ(圖1中所示出的狀態)；

制動單元4，固定于轉軸200上，并且在其面向銜鐵2的表面上設置有摩擦片41；

線圈彈簧5，固定于固定座11內且與制動單元4分別位于銜鐵2的兩側，線圈彈簧5沿軸向方向對銜鐵2施加壓力F_T，使得銜鐵2軸向移動至抵接制動單元4；

其中，電磁線圈被設置成在其處于通電狀態時，電磁線圈所產生的電磁場如圖3所示(圖3中帶箭頭的弧線表示磁力線)，使得對銜鐵施加的軸向作用力，即電磁力的方向與壓力F_T的方向相反，從而使銜鐵克服壓力F_T的作用而向圖紙中的右側軸向移動，與制動單元4上的摩擦片41分離。

下面具體介紹本實施方式所提供的電磁制動器的工作原理：

在電磁線圈未通電時(參照圖1)，電磁線圈未對銜鐵施加電磁力作用，銜鐵在線圈彈簧5的壓力F_T作用下，壓抵制動單元4上的摩擦片41，由于制動單元4與轉軸200固定連接，因而能夠通過摩擦片41制動轉軸200；而在電磁線圈通電時(參照圖3)，在電磁線圈內產生如圖3中所示的電磁場(圖中僅示出了部分磁力線)，根據磁體同性相斥、異性相吸的性質，由于銜鐵上所設置的永磁體21的磁極方向如圖中所示(S極向外)，因而該電磁場通過這些永磁體對銜鐵施加沿軸向方向的向右的作用力，帶動銜鐵向右移動，從而確保了銜鐵2與制動單元4的摩擦片41分離。從上述工作原理可知，本實施方式中的電磁制動器為斷電制動式電磁制動器。

采用本實施方式所提供的電磁制動器，在電磁線圈通電時，由于銜鐵的外周上等間隔設置的永磁體受到該電磁場的作用而對銜鐵施加軸向移動的作用力，因而，本實施方式中的銜鐵受到的作用力相對于現有技術中施加在銜鐵上的電磁力更加均勻并且更大，使得在電磁制動器的使用過程中，即使出現銜鐵和摩擦片之間過度磨損而間隙δ增大的情況、電磁線圈中通電時所產生的磁通量減小的情況、或者間隙不均的情況也能確保銜鐵和摩擦片及時有效地分離，從而有效地防止了解除制動延遲或失效；尤其是對于單片式電磁制動器而言，其中固定在轉軸200上的制動單元極易發生變形而使得間隙改變，上述有益效果尤為明顯；

并且，由于電磁線圈在通電時對銜鐵所施加的作用力相較于現有技術中所施加的更大且更均勻，因而例如即使在安裝過程中未調整控制好間隙δ的大小(如間隙δ過大)，也能可靠地實現解除制動，從而降低了加工制造電磁制動器的要求。

需要說明的是，在本實施方式中，電磁線圈組通過固定座固定至電動機外殼，但是也可以是采用其他的實現方式來使其與電動機外殼相對固定；另外，此處的銜鐵2安裝至固定座11，但是也可以采用其他的實現方式，例如安裝至電動機的外殼等等，只要能夠使得銜鐵與轉軸同軸設置且可相對于所述轉軸軸向移動即可。另外，在一些其它的實施方式中，為了防止制動單元4的軸向竄動，往往還在轉軸上設置有彈簧卡圈等軸向限位件，以用于軸向定位制動單元4。

如圖4所示，為本實用新型的第二實施方式中的電磁制動器，其與第一實施方式所提供的電磁制動器基本類似，區別僅在于本實施方式中的電磁制動器為通電制動式電磁制動器，也就是說區別如下：

線圈彈簧5，固定于固定座11內，與制動單元4位于銜鐵2的同側，這樣，線圈彈簧5沿軸向方向對銜鐵2施加壓力F_T，使得銜鐵2軸向移動至與制動單元4的摩擦片41分離；

導向螺栓3的頭部還充當用于銜鐵2的軸向限位件；

其中，電磁線圈被設置成在其處于通電狀態時，電磁線圈所產生的電磁場如圖5所示(圖5中帶箭頭的弧線表示磁力線)，使得對銜鐵施加的軸向作用力的方向與壓力F_T的方向相反，從而使銜鐵克服壓力F_T的作用而向圖紙中的右側軸向移動，與制動單元4抵接，通過摩擦片41實現制動轉軸200。

下面具體介紹本實施方式所提供的電磁制動器的工作原理：

在電磁線圈未通電時(參照圖4)，電磁線圈未對銜鐵施加電磁力作用，銜鐵在線圈彈簧5的壓力F_T的作用下，使其與制動單元4的摩擦片41分離，電動機的轉軸旋轉；而在電磁線圈通電時(參照圖5)，在電磁線圈內產生如圖5中所示的電磁場(圖中僅示出了部分磁力線)，根據磁體同性相斥、異性相吸的性質，由于銜鐵上所設置的永磁體21的磁極方向如圖中所示(S極向外)，因而該電磁場通過這些永磁體對銜鐵施加沿軸向方向的向右的作用力，帶動銜鐵向右移動，從而確保了銜鐵2與制動單元4的摩擦片41抵接，以能夠通過摩擦片41制動轉軸200。

同理，相較于現有技術，采用本實施方式所提供的電磁制動器，能夠確保銜鐵和制動單元及時有效地抵接，通過摩擦片實現轉軸的制動，從而有效地防止了制動延遲或失效。

需要說明的是，上述實施方式中的制動單元均只在其面向銜鐵的表面上設置有摩擦片，但是在其它變型中也可以在制動單元的兩側上均設置摩擦片，以提高制動的可靠性。

如圖6所示為本實用新型的一個變型實施方式所提供的電磁制動器，該電磁制動器與第一實施方式中的電磁制動器基本類似，區別僅在于：

該電磁制動器還包括側板7，該側板7位于制動單元4的背離銜鐵2的一側，其與固定座11固定連接；

制動單元4周向固定于轉軸200上且可沿著轉軸200軸向移動(例如通過圖中所示出的花鍵套連接)，制動單元4在面向銜鐵2的表面上和面向側板7的表面上分別設置有摩擦片41、42，線圈彈簧5沿軸向方向對銜鐵2施加壓力F_T，使得銜鐵2軸向移動至抵接摩擦片41，進而推動制動單元4軸向移動使摩擦片42與側板7抵接，即制動單元4此時被側板7和銜鐵2夾緊固定，制動轉軸200，銜鐵2與固定座之間具有設定的間隙。

當本實施方式所提供的電磁制動器中的電磁線圈通電時，電磁線圈所產生的電磁場通過銜鐵上的永磁體對銜鐵施加軸向作用力，從而使銜鐵克服壓力F_T的作用而向圖紙中的右側軸向移動，側板7和銜鐵2均與制動單元分離，進而解除對轉軸的制動。為了簡潔起見，盡管在圖6中未示出，但是對于本領域技術人員應當理解的是，在轉軸200上還應當設置有用于使制動單元與側板7分離開設定間隙的彈性元件、以及用于在解除對轉軸的制動狀態下保持制動單元與銜鐵2之間的間隙的限位件，以實現制動單元與側板7和銜鐵2分離。

同理，采用本實施方式所提供的電磁制動器，能夠提高電磁制動器的可靠性，并且降低加工制造的要求，從而提高生產效率。

在上述的實施方式中，摩擦片均設置于制動單元上，但是應當理解的是，摩擦片可以設置在制動單元和與其相抵接的元件二者中的任一者上，或者制動單元和與其相抵接的元件二者上均設置摩擦片，只要能夠在二者之間產生摩擦力而通過制動單元使轉軸制動即可，例如還可以在銜鐵上設置摩擦片(參照圖7所示的摩擦片22)。

另外，參照圖8，本實用新型的又一變型實施方式還提供了一種電磁制動器，其包括：

與電動機的外殼300固定連接的固定座11；

由固定在固定座11內的兩個電磁線圈10a和10b組成的電磁線圈組，其中電磁線圈組與電動機的轉軸200同軸設置；

位于電磁線圈組內的銜鐵2，銜鐵2周向固定于轉軸200上且可沿轉軸200軸向移動(例如通過圖中的花鍵套連接)，在銜鐵2的外周上等間隔設置有4永磁體21，4個永磁體的磁極方向均沿徑向方向且S極均指向外；

設置在固定座11上的摩擦片41，(也可以視為，用于設置摩擦片41的一部分為制動單元4，當然在其它的實施方式中也可以是與固定座11固定連接的制動單元，其面向銜鐵2的表面上設置有摩擦片41)；

固定于轉軸200上的彈簧座9；

固定于轉軸200上的限位件6以及穿過限位件6用于調節銜鐵2的位置的調節螺釘61；以及

線圈彈簧5，固定于彈簧座9內且沿軸向方向對銜鐵2施加壓力F_T，使得銜鐵2軸向移動至與摩擦片41分離，摩擦片41與銜鐵2之間存在設定的間隙δ(圖8中所示出的狀態)；

其中，電磁線圈被設置成在其處于通電狀態時，電磁線圈所產生的電磁場對銜鐵施加的軸向作用力的方向與壓力F_T的方向相反，從而使銜鐵克服壓力F_T的作用而向圖紙中的右側軸向移動，從而與摩擦片41抵接，以制動轉軸200。

下面具體介紹本實施方式所提供的電磁制動器的工作原理：

在電磁線圈未通電時，電磁線圈未對銜鐵施加電磁力作用，銜鐵在線圈彈簧5的壓力F_T的作用下，與摩擦片41分離；而在電磁線圈通電時，電磁線圈所產生的電磁場通過銜鐵上的永磁體對銜鐵施加軸向作用力，從而使銜鐵2克服壓力F_T的作用2向圖中的右側移動，從而確保了銜鐵2與摩擦片41抵接。

因此本實施方式所提供的電磁制動器同理能夠提高電磁制動器的可靠性，并且降低加工制造的要求，從而提高生產效率。

另外需要說明的是，銜鐵的外周上所設置的永磁體的數量不限，如在圖2中示出了4個永磁體，但是例如2個、3個、5個等等也是可以的。永磁體的大小和形狀均為示意性的，永磁體也可以為其它的尺寸或形狀。所示出的實施方式中的電磁線圈組包括兩個線圈，當然也可能是一個線圈，或者更多個線圈，只要在電磁線圈組通電時，能夠使得銜鐵位于大致均勻的電磁場中即可，在此不做具體限定。

另外，銜鐵的外周上所設置的永磁體的磁極方向一致指的是永磁體的磁極均徑向向外指向或者均徑向向內指向，例如在上述所討論的實施方式中S極均為徑向向外指向，但是對于本領域技術人員應當理解的是，磁極方向也可以為N極均為徑向向外指向，只要對電磁線圈中的電流方向進行相應的調整，使得其在通電時所產生的電磁場對永磁體施加作用力，從而使銜鐵朝向克服壓力的方向移動即可。

另外，在上述各個實施例中示出了線圈彈簧作為彈性元件，以提供壓力F_T，但是可以想到的是，片簧等彈性元件可以替代線圈彈簧。

需要說明的是，從前述的所有實施方式可知，在電磁制動器中，為了實現制動轉軸，需要銜鐵與制動單元中的一者相對于轉軸周向固定，另一者相對于電動機的外殼周向固定，其中“相對于所轉軸周向固定”意為直接周向固定于轉軸上，也可以為通過其他連接件與轉軸周向固定，“相對于電動機的外殼周向固定”意為直接與電動機的外殼周向固定、通過其他連接件與電動機的外殼周向固定，甚至例如制動單元可以作為電動機的外殼的一部分，或者作為前述提到的固定座的一部分。

在此需要說明的是，本領域技術人員根據本實用新型的上述各個實施方式可知：

本實用新型提供的電磁制動器，其包括：電磁線圈組、銜鐵和制動單元，所述電磁線圈組與電動機的外殼相對固定，且與所述電動機的轉軸同軸設置，所述電磁線圈組的軸向寬度大于所述銜鐵的軸向厚度；所述銜鐵位于所述電磁線圈組內，與所述轉軸同軸設置且可相對于所述轉軸軸向移動，并且在所述銜鐵的外周上等間隔設置有多個永磁體，所述多個永磁體的磁極方向一致且均沿徑向方向；所述銜鐵與所述制動單元中的至少一者上設置有用于與另一者摩擦制動的摩擦片，所述電磁線圈通電時所產生的電磁力使得所述銜鐵軸向移動至抵接所述制動單元或解除所述銜鐵與所述制動單元的抵接，在所述銜鐵與所述制動單元抵接時通過所述摩擦片制動所述轉軸。從而在使用該電磁制動器時，施加在銜鐵上的軸向移動的作用力更加均勻且更大，從而即使出現銜鐵和摩擦片之間過度磨損而間隙δ增大、或者間隙不均等情況，也能有效地防止制動或解除制動的延遲或失效，并且降低了加工制造電磁制動器的要求。

以上參照附圖對本實用新型的具體實現方式進行了詳細說明，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。