一种电磁制动器及电动机的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种电磁制动器及电动机。

背景技术：

电磁制动器是现代工业设备中一种理想的自动化执行元件，在机械传动系统中主要起传递动力和控制运动等作用。其具有结构紧凑、操作简单、响应灵敏、寿命长久、使用可靠和易于实现远距离控制等优点。按制动方式其通常分为通电制动式电磁制动器和断电制动式电磁制动器，其中断电制动式电磁制动器能够应用在断电(防险)制动场合。

现有的断电制动式电磁制动器通常包括：其中设置有电磁线圈的电磁线圈组件，该电磁线圈与电动机的转轴同轴设置；两侧设置有摩擦片的盘式制动单元，该盘式制动单元与该转轴周向固定且可轴向移动；设置在盘式制动单元与电磁线圈组件之间的衔铁，其可轴向移动且与电磁线圈组件可拆卸连接；设置在盘式制动单元背离衔铁一侧的固定侧板，其与衔铁之间具有设定的间隙；以及固定于电磁线圈组件的同侧、用于抵接衔铁的线圈弹簧。当该电磁线圈未通电时，线圈弹簧沿轴向方向对衔铁施加压力，使盘式制动单元被固定在侧板与衔铁之间，盘式制动单元的两侧上的摩擦片分别与侧板和衔铁抵接，从而制动电动机的转轴。当该电磁线圈通电时，电磁线圈中所产生的电磁场对衔铁施加与压力方向相反的电磁力，从而将衔铁与盘式制动单元分离，以解除制动。

然而，在上述的电磁制动器使用过程中，所使用的摩擦片、衔铁和侧板等随着长时间的使用，由于三者之间的相互摩擦而会产生磨损，使得衔铁和侧板之间的间隙变大；或者由于电磁线圈中通电时所产生的磁通量可能出现变小而对衔铁所施加的磁力减小，从而会使得在电磁制动器在使用过程中，有可能出现衔铁和盘式制动单元分离不彻底的情况，进而导致电磁制动器的可靠性降低。尤其是受限于现有的加工制造技术，有可能出现其中设定的间隙无法满足电磁制动器工作的可靠性的要求，从而出现解除制动延迟或者甚至失效的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种电磁制动器，其制动性能更加可靠，从而提高了应用该电磁制动器的电动机的可靠性。

为此，本实用新型实施方式的一个方面是提供了一种电磁制动器，包括：电磁线圈组、衔铁和制动单元，

所述电磁线圈组与电动机的外壳相对固定，且与所述电动机的转轴同轴设置，所述电磁线圈组的轴向宽度大于所述衔铁的轴向厚度；

所述衔铁位于所述电磁线圈组内，与所述转轴同轴设置且可相对于所述转轴轴向移动，并且在所述衔铁的外周上等间隔设置有多个永磁体，所述多个永磁体的磁极方向一致且均沿径向方向；

所述衔铁与所述制动单元中的至少一者上设置有用于与另一者摩擦制动的摩擦片，所述电磁线圈组通电时所产生的电磁力使得所述衔铁轴向移动至抵接所述制动单元或解除所述衔铁与所述制动单元的抵接，在所述衔铁与所述制动单元抵接时通过所述摩擦片制动所述转轴。

采用本实用新型所提供的电磁制动器，电磁线圈组中包含一个或多个电磁线圈，在电磁线圈通电时，电磁线圈所产生的电磁场通过对衔铁的外周上等间隔设置的永磁体作用而对衔铁施加使其轴向移动的轴向作用力，而该作用力相对于现有技术中施加在衔铁上的电磁力更大且更均匀，使得在电磁制动器的使用过程中，即使出现衔铁和摩擦片之间过度磨损而间隙增大的情况、电磁线圈中通电时所产生的磁通量减小的情况、或者间隙不均的情况也能确保衔铁和制动单元及时有效地分离，从而有效地防止了制动或解除制动的延迟或失效；并且，降低了加工制造电磁制动器的要求。

电磁制动器中的制动单元与衔铁的布置有多种方式，只要能够实现制动即可。具体地，在本实用新型提供的电磁制动器中的所述制动单元固定于所述转轴上，所述衔铁与所述电动机的外壳相对周向固定；或者，其中的所述衔铁周向固定于所述转轴上，所述制动单元与所述电动机的外壳相对固定。

在本实用新型的又一方面中，所述衔铁在其面向所述制动单元的一侧上设置有摩擦片。当然，在本实用新型的又一方面中，所述制动单元在其面向所述衔铁的一侧上设置有摩擦片。

在本实用新型的又一方面中，为了提高电磁制动器的可靠性，所述电磁制动器还可以包括与所述电动机的外壳相对固定的侧板；所述制动单元周向固定于所述转轴上且沿所述转轴轴向移动，所述制动单元在其背离所述衔铁的一侧上还设置有摩擦片，在制动所述转轴时，所述侧板与所述制动单元的背离所述衔铁的一侧上的所述摩擦片抵接。

本实用新型又一方面中所提供的电磁制动器还包括相对于所述电动机的外壳固定的弹性元件，所述弹性元件沿轴向方向对所述衔铁施加与所述电磁力方向相反的压力。

上述电磁制动器可用于电动机中，以提高电动机的可靠性，因此本实用新型的另一方面还提供一种电动机，其包括上述任一所述的电磁制动器，其中所述电磁制动器控制电动机的动力输出。

附图说明

图1为本实用新型提供的电磁制动器的第一实施方式的截面结构示意图，其中电磁制动器处于制动状态；

图2为图1中所示出的电磁制动器的衔铁的主视结构示意图；

图3为图1中所示出的处于未制动状态的电磁制动器；

图4为本实用新型提供的电磁制动器的第二实施方式的截面结构示意图，其中电磁制动器处于未制动状态；

图5为图4中所示出的处于制动状态的电磁制动器；

图6为本实用新型提供的电磁制动器的第三实施方式的截面结构示意图，其中电磁制动器处于制动状态；

图7为本实用新型提供的电磁制动器的第四实施方式的截面结构示意图，其中电磁制动器处于制动状态；

图8为本实用新型提供的电磁制动器的第五实施方式的截面结构示意图，其中电磁制动器处于未制动状态。

具体实施方式

在应用电磁制动器的电动机中，需要电磁制动器具有极高的制动或解除制动的可靠性，本实用新型所提供的电磁制动器中的衔铁位于电磁线圈组内，该衔铁的外周上等间隔设置有磁极方向一致且沿径向方向的多个永磁体，并且电磁线圈组的轴向宽度大于衔铁的轴向厚度，从而在使用该电磁制动器时，施加在衔铁上的轴向移动的作用力更加均匀，从而即使出现衔铁和摩擦片之间过度磨损而间隙增大、或者间隙不均等情况，也能有效地防止制动或解除制动的延迟或失效，并且降低了加工制造电磁制动器的要求。

为更清楚地理解本实用新型的实施方式，参照附图，以具体的实施例进行详细说明。

如图1和图2所示，为本实用新型的第一实施方式中的电磁制动器，包括：与电动机的外壳300固定连接的固定座11；

由固定在固定座11内的两个电磁线圈10a和10b组成的电磁线圈组，其中电磁线圈组与电动机的转轴200同轴设置；

位于电磁线圈组内且与转轴200同轴设置的衔铁2，在衔铁2的外周上等间隔设置有4个永磁体21，4个永磁体21的磁极方向均沿径向方向且S极均指向外，衔铁2通过导向螺栓3周向固定至固定座11，具体地，导向螺栓3具有导向段和螺纹连接段，导向螺栓3穿过衔铁2的导向孔将其安装至固定座11，从而衔铁2在导向段上可相对于转轴200轴向移动，衔铁2与固定座11之间存在设定的间隙δ(图1中所示出的状态)；

制动单元4，固定于转轴200上，并且在其面向衔铁2的表面上设置有摩擦片41；

线圈弹簧5，固定于固定座11内且与制动单元4分别位于衔铁2的两侧，线圈弹簧5沿轴向方向对衔铁2施加压力F_T，使得衔铁2轴向移动至抵接制动单元4；

其中，电磁线圈被设置成在其处于通电状态时，电磁线圈所产生的电磁场如图3所示(图3中带箭头的弧线表示磁力线)，使得对衔铁施加的轴向作用力，即电磁力的方向与压力F_T的方向相反，从而使衔铁克服压力F_T的作用而向图纸中的右侧轴向移动，与制动单元4上的摩擦片41分离。

下面具体介绍本实施方式所提供的电磁制动器的工作原理：

在电磁线圈未通电时(参照图1)，电磁线圈未对衔铁施加电磁力作用，衔铁在线圈弹簧5的压力F_T作用下，压抵制动单元4上的摩擦片41，由于制动单元4与转轴200固定连接，因而能够通过摩擦片41制动转轴200；而在电磁线圈通电时(参照图3)，在电磁线圈内产生如图3中所示的电磁场(图中仅示出了部分磁力线)，根据磁体同性相斥、异性相吸的性质，由于衔铁上所设置的永磁体21的磁极方向如图中所示(S极向外)，因而该电磁场通过这些永磁体对衔铁施加沿轴向方向的向右的作用力，带动衔铁向右移动，从而确保了衔铁2与制动单元4的摩擦片41分离。从上述工作原理可知，本实施方式中的电磁制动器为断电制动式电磁制动器。

采用本实施方式所提供的电磁制动器，在电磁线圈通电时，由于衔铁的外周上等间隔设置的永磁体受到该电磁场的作用而对衔铁施加轴向移动的作用力，因而，本实施方式中的衔铁受到的作用力相对于现有技术中施加在衔铁上的电磁力更加均匀并且更大，使得在电磁制动器的使用过程中，即使出现衔铁和摩擦片之间过度磨损而间隙δ增大的情况、电磁线圈中通电时所产生的磁通量减小的情况、或者间隙不均的情况也能确保衔铁和摩擦片及时有效地分离，从而有效地防止了解除制动延迟或失效；尤其是对于单片式电磁制动器而言，其中固定在转轴200上的制动单元极易发生变形而使得间隙改变，上述有益效果尤为明显；

并且，由于电磁线圈在通电时对衔铁所施加的作用力相较于现有技术中所施加的更大且更均匀，因而例如即使在安装过程中未调整控制好间隙δ的大小(如间隙δ过大)，也能可靠地实现解除制动，从而降低了加工制造电磁制动器的要求。

需要说明的是，在本实施方式中，电磁线圈组通过固定座固定至电动机外壳，但是也可以是采用其他的实现方式来使其与电动机外壳相对固定；另外，此处的衔铁2安装至固定座11，但是也可以采用其他的实现方式，例如安装至电动机的外壳等等，只要能够使得衔铁与转轴同轴设置且可相对于所述转轴轴向移动即可。另外，在一些其它的实施方式中，为了防止制动单元4的轴向窜动，往往还在转轴上设置有弹簧卡圈等轴向限位件，以用于轴向定位制动单元4。

如图4所示，为本实用新型的第二实施方式中的电磁制动器，其与第一实施方式所提供的电磁制动器基本类似，区别仅在于本实施方式中的电磁制动器为通电制动式电磁制动器，也就是说区别如下：

线圈弹簧5，固定于固定座11内，与制动单元4位于衔铁2的同侧，这样，线圈弹簧5沿轴向方向对衔铁2施加压力F_T，使得衔铁2轴向移动至与制动单元4的摩擦片41分离；

导向螺栓3的头部还充当用于衔铁2的轴向限位件；

其中，电磁线圈被设置成在其处于通电状态时，电磁线圈所产生的电磁场如图5所示(图5中带箭头的弧线表示磁力线)，使得对衔铁施加的轴向作用力的方向与压力F_T的方向相反，从而使衔铁克服压力F_T的作用而向图纸中的右侧轴向移动，与制动单元4抵接，通过摩擦片41实现制动转轴200。

下面具体介绍本实施方式所提供的电磁制动器的工作原理：

在电磁线圈未通电时(参照图4)，电磁线圈未对衔铁施加电磁力作用，衔铁在线圈弹簧5的压力F_T的作用下，使其与制动单元4的摩擦片41分离，电动机的转轴旋转；而在电磁线圈通电时(参照图5)，在电磁线圈内产生如图5中所示的电磁场(图中仅示出了部分磁力线)，根据磁体同性相斥、异性相吸的性质，由于衔铁上所设置的永磁体21的磁极方向如图中所示(S极向外)，因而该电磁场通过这些永磁体对衔铁施加沿轴向方向的向右的作用力，带动衔铁向右移动，从而确保了衔铁2与制动单元4的摩擦片41抵接，以能够通过摩擦片41制动转轴200。

同理，相较于现有技术，采用本实施方式所提供的电磁制动器，能够确保衔铁和制动单元及时有效地抵接，通过摩擦片实现转轴的制动，从而有效地防止了制动延迟或失效。

需要说明的是，上述实施方式中的制动单元均只在其面向衔铁的表面上设置有摩擦片，但是在其它变型中也可以在制动单元的两侧上均设置摩擦片，以提高制动的可靠性。

如图6所示为本实用新型的一个变型实施方式所提供的电磁制动器，该电磁制动器与第一实施方式中的电磁制动器基本类似，区别仅在于：

该电磁制动器还包括侧板7，该侧板7位于制动单元4的背离衔铁2的一侧，其与固定座11固定连接；

制动单元4周向固定于转轴200上且可沿着转轴200轴向移动(例如通过图中所示出的花键套连接)，制动单元4在面向衔铁2的表面上和面向侧板7的表面上分别设置有摩擦片41、42，线圈弹簧5沿轴向方向对衔铁2施加压力F_T，使得衔铁2轴向移动至抵接摩擦片41，进而推动制动单元4轴向移动使摩擦片42与侧板7抵接，即制动单元4此时被侧板7和衔铁2夹紧固定，制动转轴200，衔铁2与固定座之间具有设定的间隙。

当本实施方式所提供的电磁制动器中的电磁线圈通电时，电磁线圈所产生的电磁场通过衔铁上的永磁体对衔铁施加轴向作用力，从而使衔铁克服压力F_T的作用而向图纸中的右侧轴向移动，侧板7和衔铁2均与制动单元分离，进而解除对转轴的制动。为了简洁起见，尽管在图6中未示出，但是对于本领域技术人员应当理解的是，在转轴200上还应当设置有用于使制动单元与侧板7分离开设定间隙的弹性元件、以及用于在解除对转轴的制动状态下保持制动单元与衔铁2之间的间隙的限位件，以实现制动单元与侧板7和衔铁2分离。

同理，采用本实施方式所提供的电磁制动器，能够提高电磁制动器的可靠性，并且降低加工制造的要求，从而提高生产效率。

在上述的实施方式中，摩擦片均设置于制动单元上，但是应当理解的是，摩擦片可以设置在制动单元和与其相抵接的元件二者中的任一者上，或者制动单元和与其相抵接的元件二者上均设置摩擦片，只要能够在二者之间产生摩擦力而通过制动单元使转轴制动即可，例如还可以在衔铁上设置摩擦片(参照图7所示的摩擦片22)。

另外，参照图8，本实用新型的又一变型实施方式还提供了一种电磁制动器，其包括：

与电动机的外壳300固定连接的固定座11；

由固定在固定座11内的两个电磁线圈10a和10b组成的电磁线圈组，其中电磁线圈组与电动机的转轴200同轴设置；

位于电磁线圈组内的衔铁2，衔铁2周向固定于转轴200上且可沿转轴200轴向移动(例如通过图中的花键套连接)，在衔铁2的外周上等间隔设置有4永磁体21，4个永磁体的磁极方向均沿径向方向且S极均指向外；

设置在固定座11上的摩擦片41，(也可以视为，用于设置摩擦片41的一部分为制动单元4，当然在其它的实施方式中也可以是与固定座11固定连接的制动单元，其面向衔铁2的表面上设置有摩擦片41)；

固定于转轴200上的弹簧座9；

固定于转轴200上的限位件6以及穿过限位件6用于调节衔铁2的位置的调节螺钉61；以及

线圈弹簧5，固定于弹簧座9内且沿轴向方向对衔铁2施加压力F_T，使得衔铁2轴向移动至与摩擦片41分离，摩擦片41与衔铁2之间存在设定的间隙δ(图8中所示出的状态)；

其中，电磁线圈被设置成在其处于通电状态时，电磁线圈所产生的电磁场对衔铁施加的轴向作用力的方向与压力F_T的方向相反，从而使衔铁克服压力F_T的作用而向图纸中的右侧轴向移动，从而与摩擦片41抵接，以制动转轴200。

下面具体介绍本实施方式所提供的电磁制动器的工作原理：

在电磁线圈未通电时，电磁线圈未对衔铁施加电磁力作用，衔铁在线圈弹簧5的压力F_T的作用下，与摩擦片41分离；而在电磁线圈通电时，电磁线圈所产生的电磁场通过衔铁上的永磁体对衔铁施加轴向作用力，从而使衔铁2克服压力F_T的作用2向图中的右侧移动，从而确保了衔铁2与摩擦片41抵接。

因此本实施方式所提供的电磁制动器同理能够提高电磁制动器的可靠性，并且降低加工制造的要求，从而提高生产效率。

另外需要说明的是，衔铁的外周上所设置的永磁体的数量不限，如在图2中示出了4个永磁体，但是例如2个、3个、5个等等也是可以的。永磁体的大小和形状均为示意性的，永磁体也可以为其它的尺寸或形状。所示出的实施方式中的电磁线圈组包括两个线圈，当然也可能是一个线圈，或者更多个线圈，只要在电磁线圈组通电时，能够使得衔铁位于大致均匀的电磁场中即可，在此不做具体限定。

另外，衔铁的外周上所设置的永磁体的磁极方向一致指的是永磁体的磁极均径向向外指向或者均径向向内指向，例如在上述所讨论的实施方式中S极均为径向向外指向，但是对于本领域技术人员应当理解的是，磁极方向也可以为N极均为径向向外指向，只要对电磁线圈中的电流方向进行相应的调整，使得其在通电时所产生的电磁场对永磁体施加作用力，从而使衔铁朝向克服压力的方向移动即可。

另外，在上述各个实施例中示出了线圈弹簧作为弹性元件，以提供压力F_T，但是可以想到的是，片簧等弹性元件可以替代线圈弹簧。

需要说明的是，从前述的所有实施方式可知，在电磁制动器中，为了实现制动转轴，需要衔铁与制动单元中的一者相对于转轴周向固定，另一者相对于电动机的外壳周向固定，其中“相对于所转轴周向固定”意为直接周向固定于转轴上，也可以为通过其他连接件与转轴周向固定，“相对于电动机的外壳周向固定”意为直接与电动机的外壳周向固定、通过其他连接件与电动机的外壳周向固定，甚至例如制动单元可以作为电动机的外壳的一部分，或者作为前述提到的固定座的一部分。

在此需要说明的是，本领域技术人员根据本实用新型的上述各个实施方式可知：

本实用新型提供的电磁制动器，其包括：电磁线圈组、衔铁和制动单元，所述电磁线圈组与电动机的外壳相对固定，且与所述电动机的转轴同轴设置，所述电磁线圈组的轴向宽度大于所述衔铁的轴向厚度；所述衔铁位于所述电磁线圈组内，与所述转轴同轴设置且可相对于所述转轴轴向移动，并且在所述衔铁的外周上等间隔设置有多个永磁体，所述多个永磁体的磁极方向一致且均沿径向方向；所述衔铁与所述制动单元中的至少一者上设置有用于与另一者摩擦制动的摩擦片，所述电磁线圈通电时所产生的电磁力使得所述衔铁轴向移动至抵接所述制动单元或解除所述衔铁与所述制动单元的抵接，在所述衔铁与所述制动单元抵接时通过所述摩擦片制动所述转轴。从而在使用该电磁制动器时，施加在衔铁上的轴向移动的作用力更加均匀且更大，从而即使出现衔铁和摩擦片之间过度磨损而间隙δ增大、或者间隙不均等情况，也能有效地防止制动或解除制动的延迟或失效，并且降低了加工制造电磁制动器的要求。

以上参照附图对本实用新型的具体实现方式进行了详细说明，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。