CN111600430B - 一种电磁制动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁制动电动机，涉及电机技术领域，其技术方案要点是：包括机壳、转轴、电磁铁，机壳内转动设置有制动轴，制动轴外套设有离合筒，所述离合筒能沿制动轴的轴向滑动、但不能绕制动轴持续转动，转轴朝向离合筒设有齿部一，离合筒朝向齿部一的端部设有齿部二；离合筒、制动轴间设有弹簧，弹簧的弹力驱使齿部一、齿部二插接，离合筒由铁磁性材料制成，电磁铁正对离合筒；制动轴固定有摩擦盘，机壳固定有制动盘，摩擦盘、制动盘保持抵紧状态。本电动机解决了转轴在转动时持续带动摩擦片转动，摩擦片会对转轴运行时的转动造成阻力，存在能源浪费的问题，本电机正常运转时制动轴、摩擦盘不产生转动，起到节能效果。

Description

一种电磁制动电动机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电磁制动电动机。

背景技术

电动机是指依据电磁感应定律实现电能转换成机械能（转动形式）的动力装置，广泛应用于各种机械设备。电机断电后，转轴、转子及其带动转动的物体会因惯性继续转动一段时间，因安全性或加工效率等因素，很多场合下需要电机断电后迅速停止转动。目前，为实现电动机的快速停转，技术上多采用电磁制动的方式对转轴进行快速刹停。

现有申请公开号为CN106787424A的中国发明专利申请公开了一种电磁制动电动机，包括电动机主体、带通风孔的端盖、风扇、刹车盘、摩擦片、电磁制动器和电机轴；电动机主体和带通风孔的端盖固定连接；刹车盘的一端与带通风孔的端盖连接，另一端与电磁制动器连接；摩擦片与电机轴通过平键连接；制动时摩擦片的一面与电磁制动器连接，另一面与刹车盘接触；带通风孔的端盖和刹车盘之间设置风扇，风扇与电机轴通过平键连接。在电机停止运行时，电磁制动器的摩擦片迅速贴紧刹车盘，起到制动的作用。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：摩擦片为起到较好的制动效果，需要一定的制动接触面积，则摩擦片的尺寸不宜过小；电机的转轴在转动时持续带动摩擦片转动，摩擦片会对转轴运行时的转动造成阻力，尤其是电机启动时或转速升高时，存在能源浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电磁制动电动机，电机正常运转时摩擦盘不产生转动，起到节能效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电磁制动电动机，包括机壳、转轴、电磁铁，所述机壳内转动设置有制动轴，所述制动轴的轴线与转轴的轴线重合，所述制动轴外套设有离合筒，所述离合筒与制动轴间通过设置键槽结构连接，所述离合筒能沿制动轴的轴向滑动、但不能绕制动轴持续转动，所述转轴朝向离合筒设有齿部一，所述离合筒朝向齿部一的端部设有齿部二，所述齿部二用于与齿部一插接并传递转矩；

所述离合筒、制动轴间设有弹簧，所述弹簧的弹力驱使齿部一、齿部二插接，所述离合筒由铁磁性材料制成，所述电磁铁正对离合筒，所述电磁铁通电后能驱使离合筒移动使齿部一、齿部二分离，所述电磁铁作用于离合筒的磁力大于弹簧作用于离合筒的弹力；所述制动轴固定有摩擦盘，所述机壳固定有制动盘，所述摩擦盘、制动盘保持抵紧状态。

通过上述技术方案，本电动机将电磁力作用于摩擦片改为作用于联轴器。电动机工作、转轴正常转动时，电磁铁保持通电状态，电磁铁产生的磁力克服弹簧的弹力，使齿部一与齿部二处于分离状态。由于制动盘与机壳固定，摩擦盘、制动盘间存在较大的静摩擦力，则摩擦盘、制动轴不产生转动，对转轴转动造成的阻力较小，起到节能效果。

当需要刹停转轴时，电机先切断对转子、定子的电源供应，然后切换电磁铁至不通电状态，则电磁铁失去磁性。在弹簧的弹力作用下，离合筒移动至齿部二、齿部一插接的位置，则转轴的转矩经齿部一、齿部二传递至离合筒，离合筒的转矩进一步经键槽结构传递至制动轴，使制动轴、摩擦盘产生转动。摩擦盘在相对于制动盘转动的过程中，通过摩擦作用快速消耗动能，实现转轴的刹停。

优选的，所述转轴上固定有风扇。

通过上述技术方案，转轴转动时带动风扇同步转动，风扇产生风力对机壳进行散热。

优选的，所述制动轴的中心通过设孔的方式供转轴穿过，所述转轴通过外壁与制动轴的内孔壁转动接触，所述风扇设于转轴的端部，所述制动轴位于齿部一和风扇之间。

通过上述技术方案，风扇吹出的风能吹过摩擦盘、制动盘，并对其进行散热。

优选的，所述离合筒的材料为铜。

通过上述技术方案，由铜制成的制动轴与转轴的摩擦力较小，能够进行长时间的摩擦。

优选的，所述键槽结构包括设于离合筒的键槽、设于制动轴的连接键，所述连接键位于键槽内；所述键槽的宽度大于连接键，所述键槽内位于连接键的宽度两侧分别设有弹性件。

通过上述技术方案，对转轴进行刹停时，离合筒移动至齿部二、齿部一插接的位置，则转轴的转矩经齿部一、齿部二传递至离合筒，弹性件首先受压产生少量弹性形变，减少了齿部二、齿部一刚插接时对离合筒的冲击。

优选的，所述弹簧套设于离合筒外，所述离合筒设有供弹簧端部嵌入的定位槽，所述定位槽为环槽，所述定位槽的槽口朝向背离齿部一。

通过上述技术方案，定位槽用于对弹簧形成定位，提高弹簧安装的稳固性。

优选的，所述摩擦盘为圆筒状，所述制动盘呈环形设于摩擦盘外，所述摩擦盘通过圆柱外侧壁与制动盘保持面接触。

通过上述技术方案，对转轴进行刹停时不会产生轴向力，利于转轴的转动稳定和轴承寿命。由于摩擦盘、制动盘为圆筒形，则能在保证较大摩擦接触面的前提下，摩擦盘、制动盘的直径能设置得较小，摩擦盘、制动盘不易对风扇吹出的风力产生阻挡。

优选的，所述制动盘外设有半环形的上盘座、下盘座，所述上盘座、下盘座分别位于制动盘的径向两侧，所述上盘座、下盘座将制动盘压紧于摩擦盘上，所述上盘座、下盘座、制动盘具有弹性可产生弯曲，所述上盘座的两端设有沿摩擦盘径向延伸的两个上耳板，所述下盘座的两端设有沿摩擦盘径向延伸的两个下耳板，所述上耳板、下耳板间通过穿设固定螺栓连接固定。

通过上述技术方案，能完成制动盘的装配，将固定螺栓拧紧后，上耳板、下耳板能自适应地产生弯曲形变，使制动盘、摩擦盘间保持抵紧力；摩擦盘被磨损后也能保持抵紧力。

优选的，所述上盘座、下盘座的表面贯穿设有多个散热孔。

通过上述技术方案，散热孔用于提高制动盘的散热效果。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、通过设置离合筒，电机正常运转时制动轴、摩擦盘不产生转动，起到节能效果；

2、当电动机的电源因意外被切断时，本电动机仍能实现转轴的自动刹停，较为安全；

3、摩擦盘、制动盘的散热较为高效。

附图说明

图1为实施例的一种电磁制动电动机的示意图；

图2为实施例的局部立体图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为实施例的转轴、制动轴、离合筒的爆炸图。

图中，1、机壳；2、转轴；11、电磁铁；3、制动轴；21、风扇；12、底座；4、离合筒；41、键槽；31、连接键；42、弹性件；22、齿部一；43、齿部二；31、限位环；32、弹簧；44、定位槽；33、摩擦盘；5、制动盘；51、上盘座；52、下盘座；53、散热孔；511、上耳板；521、下耳板；54、固定螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种电磁制动电动机，包括机壳1、转轴2，转轴2即固定有转子、用于输出转矩的输出轴，机壳1内固定有电磁铁11，转轴2外套设有制动轴3，转轴2的端部固定连接有风扇21，机壳1内固定有门字形的底座12。

参照图2和图3，制动轴3的轴线与转轴2的轴线重合，制动轴3整体由铜制成，制动轴3的中心通过设孔的方式供转轴2穿过，转轴2通过外壁与制动轴3的内孔壁转动接触，由铜制成的制动轴3与转轴2的摩擦力较小，能够进行长时间的摩擦。

参照图3和图4，制动轴3外套设有离合筒4，离合筒4与制动轴3间通过设置键槽结构连接，键槽结构包括设于离合筒4的键槽41、设于制动轴3的连接键31，连接键31位于键槽41内，键槽41、连接键31的长度方向均沿制动轴3的轴向。键槽41的宽度大于连接键31，键槽41内位于连接键31的宽度两侧分别设有弹性件42，弹性件42可为橡胶块，弹性件42固定于键槽41内。通过键槽41结构，离合筒4能沿制动轴3的轴向滑动、但不能绕制动轴3持续转动，弹性件42起到缓冲作用。转轴2朝向离合筒4设有齿部一22，齿部一22呈环形固定于转轴2的外周壁，齿部一22的齿形为矩形；离合筒4朝向齿部一22的端部设有齿部二43，齿部二43用于与齿部一22插接并传递转矩。离合筒4能通过沿制动轴3的轴向滑动，切换齿部一22与齿部二43插接、齿部一22与齿部二43分离的两种状态。

参照图2和图3，制动轴3外还套设有限位环31，限位环31位于制动轴3的中部，并位于离合筒4背离齿部一22的一侧，限位环31与制动轴3通过过盈配合的方式固定连接。离合筒4、制动轴3间设有弹簧32，弹簧32具体套设于离合筒4外，离合筒4设有供弹簧32端部嵌入的定位槽44，定位槽44为环槽，定位槽44的槽口朝向背离齿部一22。弹簧32的另一端抵接限位环31的端面，弹簧32预设有外扩的弹力，弹簧32的弹力驱使齿部一22、齿部二43插接。

电磁铁11固定于底座12上，电磁铁11为环形并套设于弹簧32外，电磁铁11不与弹簧32、离合筒4接触。电磁铁11位于离合筒4背离齿部一22的一侧，电磁铁11正对离合筒4，离合筒4包括正对电磁铁11的环部。离合筒4由铁磁性材料制成，例如普通的铁。电磁铁11通电后能产生磁力，该磁力吸引离合筒4产生移动，使齿部一22、齿部二43分离。电磁铁11作用于离合筒4的磁力大于弹簧32作用于离合筒4的弹力。

制动轴3固定有摩擦盘33，机壳1固定有制动盘5。摩擦盘33为圆筒状，摩擦盘33套设于制动轴3外，摩擦盘33、制动轴3间通过平键进行连接。制动盘5为板状并可进行弯曲，制动盘5具体可采用较薄的金属板制成，制动盘5呈环形设于摩擦盘33外，制动盘5的两端间留有间距，使制动盘5呈C形。摩擦盘33通过圆柱外侧壁与制动盘5保持面接触的抵紧状态。摩擦盘33的材质选用硬度低于制动盘5的材质，使制动盘5、摩擦盘33摩擦时主要由摩擦盘33被磨损。

制动盘5外设有半环形的上盘座51、下盘座52，上盘座51、下盘座52分别位于制动盘5的径向两侧，上盘座51与制动盘5间、下盘座52与制动盘5间均通过点焊固定，上盘座51、下盘座52将制动盘5压紧于摩擦盘33上。上盘座51、下盘座52由薄不锈钢板制成，上盘座51、下盘座52具有弹性可产生弯曲，上盘座51、下盘座52的表面贯穿设有多个散热孔53。上盘座51的两端设有沿摩擦盘33径向延伸的两个上耳板511，下盘座52的两端设有沿摩擦盘33径向延伸的两个下耳板521，两对上耳板511、下耳板521相互正对，上耳板511、下耳板521间留有间距。上耳板511、下耳板521间通过穿设固定螺栓54连接固定，固定螺栓54的螺纹端穿入底座12内、并与底座12螺纹连接。将固定螺栓54拧紧后，上耳板511、下耳板521能自适应地产生弯曲形变，使制动盘5、摩擦盘33间保持抵紧力。

风扇21固定于转轴2的端部，制动轴3位于齿部一22和风扇21之间；转轴2转动时带动风扇21同步转动，风扇21产生风力对机壳1进行散热。

本电磁制动电动机的工况如下：电动机工作、转轴2正常转动时，电磁铁11保持通电状态，电磁铁11产生的磁力克服弹簧32的弹力，使齿部一22与齿部二43处于分离状态。由于制动盘5与机壳1固定，摩擦盘33、制动盘5间存在较大的静摩擦力，则摩擦盘33、制动轴3不产生转动，对转轴2转动造成的阻力较小，起到节约能源的效果。

当需要刹停转轴2时，电机先切断对转子、定子的电源供应，然后切换电磁铁11至不通电状态，则电磁铁11失去磁性。在弹簧32的弹力作用下，离合筒4移动至齿部二43、齿部一22插接的位置，则转轴2的转矩经齿部一22、齿部二43传递至离合筒4，弹性件42首先受压产生少量弹性形变，减少了齿部二43、齿部一22刚插接时对离合筒4的冲击。离合筒4的转矩进一步经连接键31传递至制动轴3，使制动轴3、摩擦盘33产生转动。摩擦盘33在相对于制动盘5转动的过程中，通过摩擦作用快速消耗动能，实现转轴2的刹停。

由于摩擦盘33、制动盘5为圆筒形，则能在保证较大摩擦接触面的前提下，摩擦盘33、制动盘5的直径能设置得较小，摩擦盘33、制动盘5不易对风扇21吹出的风力产生阻挡，而风扇21吹出的风能吹过摩擦盘33、制动盘5，并通过散热孔53对制动盘5进行高效散热。

当电动机的电源因意外被切断时，电磁铁11也会断电，再此情形下本电动机仍能实现转轴2的自动刹停，较为安全。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁制动电动机，包括机壳(1)、转轴(2)、电磁铁(11)，其特征是：所述机壳(1)内转动设置有制动轴(3)，所述制动轴(3)的轴线与转轴(2)的轴线重合，所述制动轴(3)外套设有离合筒(4)，所述离合筒(4)与制动轴(3)间通过设置键槽结构连接，所述离合筒(4)能沿制动轴(3)的轴向滑动、但不能绕制动轴(3)持续转动，所述转轴(2)朝向离合筒(4)设有齿部一(22)，所述离合筒(4)朝向齿部一(22)的端部设有齿部二(43)，所述齿部二(43)用于与齿部一(22)插接并传递转矩；

所述离合筒(4)、制动轴(3)间设有弹簧(32)，所述弹簧(32)的弹力驱使齿部一(22)、齿部二(43)插接，所述离合筒(4)由铁磁性材料制成，所述电磁铁(11)正对离合筒(4)，所述电磁铁(11)通电后能驱使离合筒(4)移动使齿部一(22)、齿部二(43)分离，所述电磁铁(11)作用于离合筒(4)的磁力大于弹簧(32)作用于离合筒(4)的弹力；所述制动轴(3)固定有摩擦盘(33)，所述机壳(1)固定有制动盘(5)，所述摩擦盘(33)、制动盘(5)保持抵紧状态。

2.根据权利要求1所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述转轴(2)上固定有风扇(21)。

3.根据权利要求2所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述制动轴(3)的中心通过设孔的方式供转轴(2)穿过，所述转轴(2)通过外壁与制动轴(3)的内孔壁转动接触，所述风扇(21)设于转轴(2)的端部，所述制动轴(3)位于齿部一(22)和风扇(21)之间。

4.根据权利要求3所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述离合筒(4)的材料为铜。

5.根据权利要求1所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述键槽结构包括设于离合筒(4)的键槽(41)、设于制动轴(3)的连接键(31)，所述连接键(31)位于键槽(41)内；所述键槽(41)的宽度大于连接键(31)，所述键槽(41)内位于连接键(31)的宽度两侧分别设有弹性件(42)。

6.根据权利要求1所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述弹簧(32)套设于离合筒(4)外，所述离合筒(4)设有供弹簧(32)端部嵌入的定位槽(44)，所述定位槽(44)为环槽，所述定位槽(44)的槽口朝向背离齿部一(22)。

7.根据权利要求1所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述摩擦盘(33)为圆筒状，所述制动盘(5)呈环形设于摩擦盘(33)外，所述摩擦盘(33)通过圆柱外侧壁与制动盘(5)保持面接触。

8.根据权利要求7所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述制动盘(5)外设有半环形的上盘座(51)、下盘座(52)，所述上盘座(51)、下盘座(52)分别位于制动盘(5)的径向两侧，所述上盘座(51)、下盘座(52)将制动盘(5)压紧于摩擦盘(33)上，所述上盘座(51)、下盘座(52)、制动盘(5)具有弹性可产生弯曲，所述上盘座(51)的两端设有沿摩擦盘(33)径向延伸的两个上耳板(511)，所述下盘座(52)的两端设有沿摩擦盘(33)径向延伸的两个下耳板(521)，所述上耳板(511)、下耳板(521)间通过穿设固定螺栓(54)连接固定。

9.根据权利要求8所述的一种电磁制动电动机，其特征是：所述上盘座(51)、下盘座(52)的表面贯穿设有多个散热孔(53)。

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