專利名稱：利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機內(nèi)部的有制動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
為克服慣性的影響，電機在停止時往往需另用制動機構(gòu)來促使其快速停止轉(zhuǎn)動。 除在電機外部(包括與其連接的裝置上)設(shè)置有采用各種原理的制動機構(gòu)之外，在一些電機 (例如輪轂電機)內(nèi)部也有制動機構(gòu)。電機內(nèi)部的制動機構(gòu)多為配有復位彈簧的電磁制動機構(gòu)，且以斷電制動為最常用最可靠的制動方式——在給電機本身斷電并要其快速停止轉(zhuǎn)動時，同時給制動用的電磁制動離合器的線圈斷電，以讓復位彈簧去壓迫制動摩擦片，進而讓電機快速停止轉(zhuǎn)動。用復位彈簧來進行制動有如下特點或要求①在制動時，回彈后的復位彈簧仍然需要足夠大的彈力，以保證有足夠大的正壓力來壓迫制動摩擦片；②在讓電機運轉(zhuǎn)時，又需要電磁線圈有足夠大的電磁力來吸引銜鐵，進而讓銜鐵來壓縮復位彈簧，以保證制動摩擦片能夠可靠地分離；特別是③在電機運轉(zhuǎn)過程中，需一直保持足夠大的電流來維持電磁線圈那足夠大的電磁力。當然，對于從電機斷電到其完全不轉(zhuǎn)動的時間稍長一些也關(guān)系不大，或?qū)τ谕Ｖ购蟮碾姍C不會因其他外力的影響而又轉(zhuǎn)動起來的情況而言，可靠且快速的制動倒是次要的(能在其自動完全停止之前促使其提前停止即可)，關(guān)鍵是要確保在電機運轉(zhuǎn)過程中，其制動摩擦片要能夠可靠地分離。在這種情況下，復位彈簧的彈力可以稍小一點，以達到節(jié)省電能的目的。然而，對于在其他外力作用下，停止后的電機可能又會轉(zhuǎn)動起來的情況，就完全不同了——例如，用輪轂電機組裝成車輪的電動代步車停放在斜坡上時，如果制動不十分可靠，該電動代步車就可能順坡下滑(也即其輪轂電機就在外力作用下轉(zhuǎn)動起來)。這樣一來，要么是另外增加制動裝置以防止其順坡下滑，要么是增大復位彈簧的彈力以保證電機本身的制動十分可靠。十分顯然的是，另外增加制動裝置是一定要增加裝置本身成本的，人們在使用是又要多一道操作；而增大復位彈簧的彈力，如上所述， 又會加大電能消耗，也即要增大運行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能節(jié)省裝置本身成本、又能節(jié)省運行成本的利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器。實現(xiàn)所述發(fā)明目的之技術(shù)方案是這樣一種利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，與現(xiàn)有技術(shù)相同的方面是，它包括由激磁線圈和磁軛組成的電磁鐵，可被該磁軛磁吸以解除制動的分離銜鐵。其改進之處是，所述電磁鐵以與所述永磁電機的轉(zhuǎn)子輸出軸同軸的狀態(tài)固定安裝在該永磁電機之中，分離銜鐵固定在一個僅相對于磁軛作往返滑動的非鐵磁性材料的滑動構(gòu)件中；在該滑動構(gòu)件上另外還固定有能被該永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子一端面所磁吸的制動銜鐵，且該永磁轉(zhuǎn)子磁吸制動銜鐵的方向與所述磁軛磁吸分離銜鐵的方向相反；該永磁轉(zhuǎn)子與制動銜鐵的相對面之間的距離，以在激磁線圈斷電時該永磁轉(zhuǎn)子足以磁吸制動銜鐵，進而驅(qū)使制動為度；所述磁軛與分離銜鐵相對面之間的距離，以在
3激磁線圈通電時該磁軛足以磁吸分離銜鐵，進而解除制動為度；在滑動構(gòu)件上固定有執(zhí)行制動的鎖止銷釘或上摩擦盤，在永磁轉(zhuǎn)子上或與該永磁轉(zhuǎn)子連接為一體的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上有與該鎖止銷釘或上摩擦盤匹配的鎖止孔或下摩擦盤。從上述方案內(nèi)驅(qū)使和解除制動的機構(gòu)特征中可以看出，本發(fā)明采用了最常用最可靠的斷電制動方式。在解除制動用的電磁制動離合器的激磁線圈尚未通電(或斷電)情況下，利用永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子的磁力來磁吸制動銜鐵以維持制動狀態(tài)(或驅(qū)使制動)。這樣， 既克服了用復位彈簧來驅(qū)使制動所存在的不足，也因沒有另外再增加永磁石而節(jié)省了成本。十分明顯的是，在給電磁制動離合器的激磁線圈通電以磁吸分離銜鐵，而讓執(zhí)行制動的機構(gòu)開始脫離制動狀態(tài)時的一瞬間，是需要較大電流的，否則，電磁制動離合器的激磁線圈所產(chǎn)生的電磁力就不足以克服永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子的磁力而讓制動機構(gòu)脫離制動狀態(tài)。同樣明顯的是，在制動機構(gòu)已經(jīng)脫離制動狀態(tài)后(即電機在運轉(zhuǎn)時)，較長時間地維持電磁制動離合器的激磁線圈磁力的電流就很小了。因此，與現(xiàn)有技術(shù)采用復位彈簧的制動機構(gòu)相比較，本發(fā)明在運行中的成本自然就大大地降低。從上述方案內(nèi)執(zhí)行制動的機構(gòu)特征中可以看出，只要永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子的磁力尚能保證其永磁電機的正常運轉(zhuǎn)(否則將更換永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子或給其充磁)，其執(zhí)行制動的機構(gòu)就均能夠保證在永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子磁力的作用下而可靠地維持制動狀態(tài)，也即在其他外力作用下，停止后的電機不可能轉(zhuǎn)動起來。本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，對于采用鎖止銷釘為執(zhí)行制動的機構(gòu)而言，應當在給運轉(zhuǎn)的永磁電機斷電且轉(zhuǎn)速降到較低之后，才給電磁制動離合器的激磁線圈斷電——這種執(zhí)行制動的機構(gòu)尤其適合于用輪轂電機組裝成車輪的電動代步車。對于采用摩擦盤為執(zhí)行制動的機構(gòu)來講，不但適用于所有需可靠地維持制動狀態(tài)永磁電機，還適用于緊急制動。顯然，在具體實施時應當根據(jù)不同需要來進行選擇。簡言之，本發(fā)明是一種既能節(jié)省裝置本身成本、又能節(jié)省運行成本的利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機的電磁制動離合器。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。


圖I——本發(fā)明中永磁電機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的一種結(jié)構(gòu)示意圖2——圖I結(jié)構(gòu)的永磁電機處于制動狀態(tài)的示意圖3——本發(fā)明中永磁電機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖4——圖3結(jié)構(gòu)的永磁電機處于制動狀態(tài)的示意圖5——圖3中上下摩擦盤的結(jié)構(gòu)示意圖(旋轉(zhuǎn)、太大)；
圖6——本發(fā)明中永磁電機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的又一種結(jié)構(gòu)示意圖。注圖I 4按照省略對稱部分的方式繪制。
具體實施例方式利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器(參考圖1、2、3、4、6),它包括由激磁線圈12和磁軛9組成的電磁鐵，可被該磁軛9磁吸以解除制動的分離銜鐵8。在本發(fā)明中，所述電磁鐵以與永磁電機的轉(zhuǎn)子輸出軸13同軸的狀態(tài)固定安裝在該永磁電機之中，所述分離銜鐵8固定在一個僅相對于磁軛9作往返滑動的非鐵磁性材料的滑動構(gòu)件(圖1、2、3、4中的附圖標記為4，在圖6中的附圖標記為4a)中；在該滑動構(gòu)件上另外還固定有能被永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子7 —端面所磁吸的制動銜鐵6，且該永磁轉(zhuǎn)子7磁吸制動銜鐵6的方向與磁軛9磁吸分離銜鐵8的方向相反；該永磁轉(zhuǎn)子7與制動銜鐵6的相對面之間的距離，以在激磁線圈12斷電時該永磁轉(zhuǎn)子7足以磁吸制動銜鐵6，進而驅(qū)使制動為度； 磁軛9與分離銜鐵8相對面之間的距離，以在激磁線圈12通電時該磁軛9足以磁吸分離銜鐵8，進而解除制動為度(鑒于對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，所述的兩種距離既可以通過常規(guī)的計算，也可通過有限的常規(guī)實驗來具體確定，故，在此不詳述)；在滑動構(gòu)件上固定有執(zhí)行制動的鎖止銷釘Ila (參考圖1、2、6)或上摩擦盤Ilb (參考圖3、4)，在永磁轉(zhuǎn)子7上或與該永磁轉(zhuǎn)子7連接為一體的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上有與該鎖止銷釘Ila或上摩擦盤Ilb匹配的鎖止孔 72a (參考圖1、2、6)或下摩擦盤72b (參考圖3、4)。鑒于本領(lǐng)域的技術(shù)人員對永磁電機相當熟悉，所以，本發(fā)明涉及的定子，僅按照將其定子繞組I和定子鐵芯2被夾在兩塊支承端蓋(31、32)之內(nèi)的形式作了示意性繪制。披露至此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員結(jié)合對本發(fā)明有益效果的了解，一定能夠根據(jù)其他條件或要求， 設(shè)計并制造出在實質(zhì)上與本發(fā)明相同的產(chǎn)品。例如，假如確有需要，可以如圖6所示，將滑動構(gòu)件簡單地做成滑板4a ;將限止該滑板4a僅相對于磁軛9作往返滑動的構(gòu)件，做成穿過該滑板4a上的滑孔而自身固定在一側(cè)支承端蓋32的滑銷14c。然而，從圖6可以看出，這種結(jié)構(gòu)的軸向尺寸過大，除有特別需要之外，應當軸向尺寸較小的結(jié)構(gòu)——具體如圖1、2、3、4所示，其滑動構(gòu)件為套在磁軛9之外的其縱剖面呈底部有孔的U字型滑套4，制動銜鐵6固定在該滑套4之U字上部的法蘭盤部分中，分離銜鐵8固定在該滑套4之U字底部內(nèi)，鎖止銷釘Ila或上摩擦盤Ilb固定在該滑套4之U字底部之下。為確保上述滑套4在制動和解除制動的過程中能夠可靠地往返滑動，本發(fā)明還進一步對滑套4被周向限位在磁軛9上的結(jié)構(gòu)采用了如下措施
或者是，限制滑套4僅相對于磁軛9作往返滑動的是若干排滾珠14a，在滑套4內(nèi)側(cè)和磁軛9外側(cè)有數(shù)量與滾珠7的排數(shù)相等、且相互對應的滾珠槽，滾珠7安裝在相對的內(nèi)外兩條滾珠槽之間?；蛘呤?，限制滑套4僅相對于磁軛9作往返滑動的是若干條滑鍵14b，在滑套4內(nèi)側(cè)和磁軛9外側(cè)，一側(cè)有與該滑鍵14b呈過盈配合的鍵槽，另一側(cè)有與該滑鍵14b呈間隙配合的鍵槽。更進一步講，根據(jù)實際需要的制動力矩，摩擦盤結(jié)構(gòu)中的上下摩擦盤可采用常規(guī)的平面接觸的摩擦盤、多片結(jié)構(gòu)等。如果既希望能夠緊急制動，又希望在其他外力作用下該永磁電機也不會轉(zhuǎn)動，那么，上摩擦盤Ilb應設(shè)計制造為錐臺狀圓盤，下摩擦盤72b則為錐角Θ與該上摩擦盤Ilb的錐角相等的錐臺凹狀圓盤。為確保在脫離制動時不致需要過大的電磁力，上述錐臺和錐臺凹的錐角Θ均在 72° 120°之間(參考圖5)。顯然，具體錐角數(shù)值應當根據(jù)在實施中不同的永磁電機本身的轉(zhuǎn)子永磁石71之磁力大小等因素確定——由于對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，既可通過常規(guī)計算，又可結(jié)合有限常規(guī)試驗來確定具體錐角Θ的數(shù)值，故在本說明書中不詳述。十分明顯的是，對于采用鎖止銷釘Ila和鎖止孔72a的執(zhí)行制動的機構(gòu)而言，相應電磁鐵的激磁線圈12的斷電時間，應當滯后于停止永磁電機本身運轉(zhuǎn)的斷電時間，鑒于設(shè)計這樣的控制電路對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，也屬常規(guī)設(shè)計，故也不詳述。特別說明，實質(zhì)上與本發(fā)明相同，可設(shè)計出對應轉(zhuǎn)子在外，定子在內(nèi)的永磁電機的利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的電磁制動離合器結(jié)構(gòu)。在這種情況下，首先當然是將滑動構(gòu)件做大一些(將圖1、3中的滑套4之U字上部的法蘭盤做大，或?qū)D6中的滑板4a做大)，其余結(jié)構(gòu)用常規(guī)設(shè)計方法進行必要調(diào)整即可。當然，從結(jié)構(gòu)緊湊角度考慮，圖1、3這樣的轉(zhuǎn)子 7在內(nèi)，定子在外的結(jié)構(gòu)更好一在這種情況下，轉(zhuǎn)子7就可簡單地用轉(zhuǎn)子永磁石71和磁石內(nèi)襯72這兩個構(gòu)件來與轉(zhuǎn)子輸出軸13固定連接在一起的結(jié)構(gòu)，其鎖止孔72a也可以直接開在磁石內(nèi)襯72上；若采用摩擦盤結(jié)構(gòu)，將下摩擦盤72b固定在相應磁石內(nèi)襯72也更加緊湊；從相應永磁電機中引出定子繞組的引出導線5和激磁線圈的引出導線10，也最方便。本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，所述制動銜鐵6既可以是如圖1、2、6那樣的塊狀，也可以如圖3、4那樣的環(huán)狀——這由實施時的相應結(jié)構(gòu)確定。
權(quán)利要求
1.利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，它包括由激磁線圈(12)和磁軛(9)組成的電磁鐵，可被該磁軛(9)磁吸以解除制動的分離銜鐵(8);其特征在于，所述電磁鐵以與所述永磁電機的轉(zhuǎn)子輸出軸(13 )同軸的狀態(tài)固定安裝在該永磁電機之中，所述分離銜鐵(8)固定在一個僅相對于所述磁軛(9)作往返滑動的非鐵磁性材料的滑動構(gòu)件中；在該滑動構(gòu)件上另外還固定有能被所述永磁電機的永磁轉(zhuǎn)子(7) —端面所磁吸的制動銜鐵(6)，且該永磁轉(zhuǎn)子(7)磁吸制動銜鐵(6)的方向與所述磁軛(9)磁吸分離銜鐵(8)的方向相反；該永磁轉(zhuǎn)子(7)與制動銜鐵(6)的相對面之間的距離，以在所述激磁線圈(12)斷電時該永磁轉(zhuǎn)子(7)足以磁吸制動銜鐵(6)，進而驅(qū)使制動為度；所述磁軛(9)與分離銜鐵(8)相對面之間的距離，以在激磁線圈(12)通電時該磁軛(9)足以磁吸分離銜鐵(8)，進而解除制動為度；在所述滑動構(gòu)件上固定有執(zhí)行制動的鎖止銷釘(Ila)或上摩擦盤(11b)，在所述永磁轉(zhuǎn)子(7)上或與該永磁轉(zhuǎn)子(7)連接為一體的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上有與該鎖止銷釘(Ila) 或上摩擦盤(Ilb)匹配的鎖止孔(72a)或下摩擦盤(72b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其特征在于，所述滑動構(gòu)件為套在所述磁軛(9)之外的其縱剖面呈底部有孔的U字型滑套(4)，所述制動銜鐵(6)固定在該滑套(4)之U字上部的法蘭盤部分中，所述分離銜鐵(8)固定在該滑套(4 )之U字底部內(nèi)，所述鎖止銷釘(Ila)或上摩擦盤(I Ib )固定在該滑套(4 )之U字底部之下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其特征在于，限制所述滑套(4)僅相對于磁軛(9)作往返滑動的是若干排滾珠(14a)，在所述滑套 (4)內(nèi)側(cè)和所述磁軛(9)外側(cè)有數(shù)量與滾珠(7)的排數(shù)相等、且相互對應的滾珠槽，所述滾珠(7)安裝在相對的內(nèi)外兩條滾珠槽之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其特征在于，限制所述滑套(4)僅相對于磁軛(9)作往返滑動的是若干條滑鍵(14b)，在所述滑套(4)內(nèi)側(cè)和所述磁軛(9)外側(cè)，一側(cè)有與該滑鍵(14b)呈過盈配合的鍵槽，另一側(cè)有與該滑鍵(14b)呈間隙配合的鍵槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其特征在于，所述上摩擦盤(Ilb)為錐臺狀圓盤，所述下摩擦盤(72b)是錐角(Θ )與該上摩擦盤(Ilb)的錐角相等的錐臺凹狀圓盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述所述利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其特征在于，所述錐臺和錐臺凹的錐角(Θ )均在72° 120°之間。
全文摘要
利用永磁轉(zhuǎn)子端面磁性力的永磁電機電磁制動離合器，其制動機構(gòu)中沒有復位彈簧，驅(qū)使其制動和驅(qū)使其脫離制動的是永磁電機本身的永磁轉(zhuǎn)子和電磁離合器均有的電磁離合器線圈。執(zhí)行制動的機構(gòu)是鎖止銷釘和與其對應的鎖止孔，或者上下摩擦盤。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明是一種既能節(jié)省裝置本身成本、又能節(jié)省運行成本、且在制動后不易被其他外力所帶動的永磁電機的電磁制動離合器。
文檔編號F16D67/06GK102606658SQ201210078818
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者王曉維 申請人:重慶宇動機電有限公司