[实用新型]一种无弹簧的环式电磁制动器

说明书

本实用新型公开了一种无弹簧的环式电磁制动器，包括圆环形的制动器壳体、线圈绕组、制动块和调节螺钉，多个线圈绕组分别安装于制动器壳体的环形壁内并沿圆周分布，制动器壳体的环形壁内设有多个径向的壳体螺孔，多个调节螺钉分别安装于对应的壳体螺孔内，多个制动块分别与对应的调节螺钉连接且能够在调节螺钉的轴向移动，制动块全部或部分为永磁体，多个制动块合围形成用于转轴穿过的圆形通孔。本实用新型形成鼓式刹车的制动方式，对转轴进行制动和释放，不再依赖于弹簧，制动和释放过程都非常迅速、可靠，同时能够调节扭矩和气隙大小，满足了电磁制动器在电机、机器人等自动化设备中应用的较高要求。

技术领域

本实用新型涉及一种电磁制动器，尤其涉及一种无弹簧的环式电磁制动器。

背景技术

随着智能制造的不断推进，各行业对电机、机器人等自动化设备的需求日益增大。电机、机器人和自动化设备具有柔性生产、高稳定性等特点，对作为其中核心零部件之一的制动器提出了更高的需求，需要性能和结构具有较高的可调节自由度，以及较高MTBF(平均故障时间)的要求。另外，随着机器人(工业和协作机器人)的普及和更新，对电机减速机和制动器推出了新的结构要求，需要制动器提供更大的转轴穿过的空间；更大的转轴意味着机器人的电缆等可以从转轴内部通过，这是现在机器人(比如协作机器人、关节模组、一体化驱动等)设计的方向，因此可以穿过较大转轴的制动器是技术发展的需求方向。

电磁制动器在电机、机器人等自动化设备中应用极其广泛，电磁制动器是依靠对线圈绕组电源的控制来实现制动器的制动与释放动作的一类制动器，传统电磁制动器主要包括两类，一是弹簧加压式电磁制动器(简称为弹簧式电磁制动器)，二是永磁式电磁制动器，下面分别对这两类传动电磁制动器的工作原理和缺陷进行具体说明。

弹簧加压式电磁制动器的工作原理是：线圈绕组得电产生电磁力，吸引衔铁打开抱闸，此时制动器处于释放状态，转轴可以自由旋转；线圈绕组失电其电磁力消失，衔铁在弹簧作用下压紧衔铁和盖板，关闭抱闸，此时制动器处于制动状态，转轴不能旋转。

永磁式电磁制动器的工作原理是：线圈绕组得电产生电磁力，使衔铁受到的永磁力被克服，在波形弹簧的作用下离开内外磁轭表面形成间隙，此时制动器处于释放状态，转轴可以自由旋转；线圈绕组失电其电磁力消失，衔铁在永磁力作用下与内外磁轭表面形成较大摩擦扭矩值，通过波形弹簧传递给法兰，使法兰和转轴受到较大摩擦力，此时制动器处于制动状态，转轴不能旋转。

上述两类传统电磁制动器都是在电磁力和弹簧力相互作用下完成制动功能的，其缺点在于：

1、零件多、结构复杂且安装不便。其主要零件数量多，至少7种以上，结构比较复杂，加工工艺也比较复杂，安装比较费时费力。

2、弹簧失效和制动响应时间长。弹簧(螺旋形弹簧或波形弹簧)长时间在高温下不停的反复形变，会出现弹力衰减和结构疲劳断裂的问题，因此会造成正压力变小甚至丧失，从而最终导致整个制动器的扭矩会随着使用时间增长而下降，甚至还会失效，产生不制动的现象。弹簧的应力释放需要一定的响应时间，该时间比电磁力的响应时间长得多，所以会导致制动器的制动响应时间较长，不利于快速制动。

3、无法调节气隙，制动效果逐渐变差。衔铁与其它配套部件之间的间距是生产时固定的，无法调节，也就是气隙无法调节，导致制动力固定，而且随着弹簧弹性的减弱，其制动力只会越来越差，降低了制动效果。

4、线圈绕组的数量和扭矩无法调节。线圈绕组固定为一个，其电磁力是固定的，从而导致整个制动器的扭矩是固定的，一旦成品完成，便无法自由调节扭矩大小，从而导致使用有一定局限性较大。

5、能够穿过的转轴外径较小。实现制动和释放功能的衔铁及其配套部件都是整体部件，如果直径太大就会显著增加弹簧的弹性需求和电磁力需求，所以从技术上限制了转轴外径的增大，难以满足大直径转轴的制动需求。

6、永磁体容易失效。永磁体体积较大，散热比较困难，长期处于线圈绕组产生的高温环境中，容易因消磁而失效。