一种扭矩传递组件及电磁制动器的制作方法

本发明涉及制动部件领域，具体而言，涉及一种扭矩传递组件及电磁制动器。

背景技术：

当前，随着工业化细分发展的需要，各种伺服电机上需要的弹簧加压电磁制动器(后均称为制动器)需求不竟相同，但总体结构类似，如下图1。其中，随着小型化电器设备的发展需要，特别是在小型机器人行业，在制动扭矩不降低或小幅降低的情况，电磁制动器外型尺寸较之前需要缩小一半，甚至三分之二以上，同时也对对功率及温升也有严格要求。

而且现有的常规电磁制动器小型化，往往是通过增加制动器功率，从而增大电流。但增加的功率会导致产品温升急剧升高，导致制动器工作状态下的扭矩稳定性下降，还影响了产品使用寿命。

技术实现要素：

本发明提供了一种扭矩传递组件及电磁制动器，旨在解决现有技术中扭矩传递组件及电磁制动器存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种扭矩传递组件，包括超薄摩擦片、制动轮和止位件；

所述制动轮用于与电机轴周向限位连接；

所述超薄摩擦片与所述制动轮周向限位连接；

所述超薄摩擦片包括表面摩擦层，和被所述表面摩擦层包覆的碳纤维制成的增强芯板；

周向位置限制的所述止位件能够相对靠近接触或远离所述摩擦片。

在本发明的一种实施例中，还包括垂直于所述超薄摩擦片设置的第一导向件；

所述止位件上设置有与所述第一导向件配合的第二导向件；

所述第一导向件与所述第二导向件配合使得所述止位件可轴向靠近或远离所述摩擦片。

在本发明的一种实施例中，所述增强芯板包括碳纤维布中心层和覆盖在所述的碳纤维布中心层表面的硬度增强涂层。

在本发明的一种实施例中，两片所述表面摩擦层夹设所述增强芯板，所述增强芯板与两片所述表面摩擦层压合固定。

在本发明的一种实施例中，所述超薄摩擦片的厚度为1.5-5mm。

一种电磁制动器，包括定子、弹性件、盖板和上述的扭矩传递组件；

所述扭矩传递组件夹设在所述盖板与所述定子之间；

所述止位件包括衔铁，所述定子内设置有用于与所述衔铁配合的电磁线圈；

所述定子朝向所述衔铁的一侧还设置有所述弹性件，所述弹性件使所述衔铁始终具有向所述超薄摩擦片靠近的运动趋势；

所述盖板与所述定子相对固定设置。

在本发明的一种实施例中，所述盖板上还设置有螺栓；

所述螺栓穿过所述盖板并与所述定子螺纹连接，固定所述盖板与所述定子的相对位置。

在本发明的一种实施例中，所述螺栓垂直于所述超薄摩擦片设置，所述螺栓外轴向套设有衬套；

所述衔铁上设置有与所述衬套配合的导向槽。

在本发明的一种实施例中，所述制动轮的中心设置有用于电机轴穿过的安装孔，所述制动轮与所述电机轴通过所述安装孔过盈配合。

在本发明的一种实施例中，所述制动轮的外缘设置为方形，所述超薄摩擦片的中心设置有与所述制动轮的外缘配合的方孔。

本发明的有益效果是：通过本发明提供的电磁制动器，以碳纤维制成的增强芯板和树脂基体摩擦材料制成的表面摩擦层形成的超薄摩擦片缩减了整个电磁制动器的尺寸，以实现小型化电器设备的需要，且在缩减尺寸的同时，减少了不必要的功率，降低了工作时的温升。与现有电磁制动器参数中扭矩相近的情况下，使用的原材料更少，成本变低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的电磁制动器的剖视图；

图2是现有电磁制动器使用时的电压和电磁力状态图；

图3是本发明实施方式提供的电磁制动器使用时的电压和电磁力状态图。

图标：1-定子；2-衔铁；3-摩擦片；4-制动轮；5-盖板；6-弹性件；7-电机轴；8-衬套；9-螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

实施例

本实施例提供了一种电磁制动器，请参阅图1，这种电磁制动器包括定子1、弹性件6、盖板5和扭矩传递组件；

其中，扭矩传递组件包括超薄摩擦片3、制动轮4和止位件，止位件周向限位，只能轴向靠近或远离超薄摩擦片3，制动轮4与电机轴7周向限位连接，超薄摩擦片3与制动轮4周向限位连接。

在本实施例中，制动轮4的中心设置有用于电机轴7穿过的安装孔，制动轮4与电机轴7通过安装孔过盈配合。制动轮4的外缘设置为方形，超薄摩擦片3的中心设置有与制动轮4的外缘配合的方孔，通过制动轮4的方形外缘与超薄摩擦片3的方孔配合，实现制动轮4与超薄摩擦片3的周向限位连接。

即电机轴7转动时带动制动轮4和超薄摩擦片3一同转动，如果止位件与超薄摩擦片3相互分离，则电机轴7可以自由转动，如果止位件与超薄摩擦片3紧密接触，则周向固定的制动件与超薄摩擦片3之间产生摩擦力以阻止超薄摩擦片3的转动，并将这个扭矩传递给电机轴7，让电机轴7实现制动。

而为了压缩摩擦片3的厚度，降低摩擦片3的重量，超薄摩擦片3包括表面摩擦层，和被表面摩擦层包覆的碳纤维制成的增强芯板。

在本实施例中，两片表面摩擦层夹设增强芯板，增强芯板与两片表面摩擦层通过压机压合固定。

增强芯板包括碳纤维布中心层和覆盖在的碳纤维布中心层表面的硬度增强涂层。通过硬度增强涂层喷涂在碳纤维布的表面，再进行风干处理，使得增强芯板具有足够的硬度。而且通过硬度增强涂层的设置，可以提高增强芯板与表面摩擦层的相容性，提高超薄摩擦片3的整体性，根据热熔胶水形成的硬度增强涂层调整可以使得增强芯板与表面摩擦层的粘接强度大于100mpa。

增强芯板的使用可以缩减整个超薄摩擦片3的厚度，超薄摩擦片3的厚度可以为1.5-5mm，具体的，在本实施例中超薄摩擦片3的厚度为3mm，比常规的摩擦片3的厚度大幅缩减，且偏心量大量缩小。

而且碳纤维布为基体的增强芯板可以方便切割定型，以及便于裁剪成相对较小外径的尺寸。能够适用于小型的电磁制动器，以缩减电磁制动器的尺寸。

本实施例提供的表面摩擦层为树脂基体的摩擦材料制成，以树脂基体的摩擦材料其密度大概为2g/cm3，与增强芯板的密度大致相当，使得超薄摩擦片3在转动的时候，会大大减少摩擦片3因为重心偏心而导致噪音以及快速耗损的情况。

具体的，扭矩传递组件夹设在盖板5与定子1之间，盖板5与定子1相对固定设置，在止位件与超薄摩擦片3接触的时候，盖板5处于超薄摩擦片3远离止位件的一端，即止位件向超薄摩擦片3压紧的时候，盖板5由于相互作用提供压力。由于本实施例提供的扭矩传递组件直接应用于电磁制动器，电磁制动器的衔铁2直接形成止位件。

定子1内设置有用于与衔铁2配合的电磁线圈，定子1朝向衔铁2的一侧还设置有压簧形成的弹性件6，弹性件6使衔铁2始终具有向超薄摩擦片3靠近的运动趋势；而电磁线圈在通电的时候又可以产生使得衔铁2向远离超薄摩擦片3的方向运动的趋势。随着电磁线圈对衔铁2吸力的增大，最终使得衔铁2与超薄摩擦片3分离，这样即可以让超薄摩擦片3处于自由状态，而电机轴7也可以进行转动。当电磁线圈不通电的时候，由于电磁线圈的吸力消失，弹性件6的弹力作用使得衔铁2紧贴超薄摩擦片3而将衔铁2的制动力矩传送给超薄摩擦片3，进而传送给电机轴7，使得电机轴7制动。

具体的，为了实现定子1与盖板5之间的相对固定，电磁制动器还包括螺栓9，螺栓9的杆部从盖板5上对应设置的孔穿过并向定子1靠近，随后螺栓9的杆部与定子1上的螺纹孔螺纹配合实现定子1与盖板5的相对固定。

为了让衔铁2以轴向的方向靠近或远离超薄摩擦片3，还设置有第一导向件对衔铁2进行导向，在本实施例中，因为已经有垂直于超薄摩擦片3的螺栓9固定设置，因此螺栓9可以直接作为第一导向件，为了降低滑动摩擦，在螺栓9的外部还套设有衬套8，相应的，在衔铁2上设置有与衬套8配合的导向槽作为第二导向件。通过螺栓9的导向，使得衔铁2之间沿着螺栓9的轴向位移。

由于本发明提供的电磁制动器采用了碳纤维制成的增强芯板，而可以使用与该增强芯板具有较大的相容性的树脂基体的摩擦材料，这种树脂基体的摩擦材料具有相当大的摩擦系数，综合利用下使得电磁制动器的整体体积缩小。

而电磁制动器的整体体积缩小带来的另一个有益效果：由于衔铁2、定子1的体积变小，因此在工作时的保持电压就变低了，低保持电压下，即可实现衔铁2贴合定子1。

在低保持电压下，电磁制动器的功率变小、发热变低，有利于系统的持续运行。

图2表示在使用现有电磁制动器时的电压和电磁力状态图，图3表示在使用本实施例提供的电磁制动器时的电压和电磁力状态图。本实施例提供的电磁制动器可以利用pwm控制技术来实现低电压保持。

通过本发明提供的电磁制动器，以碳纤维制成的增强芯板和树脂基体摩擦材料制成的表面摩擦层形成的超薄摩擦片3缩减了整个电磁制动器的尺寸，以实现小型化电器设备的需要，且在缩减尺寸的同时，减少了不必要的功率，降低了工作时的温升。与现有电磁制动器参数中扭矩相近的情况下，使用的原材料更少，成本变低。

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