制动器和电机的制作方法

本发明属于电机设备技术领域，具体涉及一种制动器和电机。

背景技术：

电磁制动器是一个重要的基础件,它集机械、电气、电子技术于一体，其主要用于旋转机构(如电机装置等)的精确控制与制动。

如图1所示，现有的制动器一般包括定子1’、衔铁2’、摩擦片3’、方轮4’、柱套5’和挡板6’等，方轮4’安装在摩擦片3’上，方轮4’用于与外部旋转轴连接，以受外部旋转轴驱动带动摩擦片3’一起转动。挡板6’位于摩擦片3’的一侧、且与定子1’固定连接。挡板6’用于对摩擦片3’限位、且在制动时对摩擦片3’提供支撑。

上述制动器的定子1’、衔铁2’、摩擦片3’和挡板6’沿定子1’的轴向依次设置，并通过方轮4’实现转轴制动。由于制动器的各个部件沿轴向设置，因此会增加制动器的轴向高度，从而增加制动器的体积，不利于实现电机小型化。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种制动器和电机，能够有效降低制动器的轴向高度，便于实现电机小型化。

为了解决上述问题，本发明提供一种制动器，包括制动定子、驱动机构和摩擦片，摩擦片相对于制动定子沿制动定子的径向可移动地设置，驱动机构与摩擦片驱动连接以使摩擦片位于沿径向方向进行制动的第一径向位置以及解除制动的第二径向位置。

优选地，制动定子包括轴向通孔，驱动机构和摩擦片沿着轴向通孔的径向方向由外到内依次设置，摩擦片设置在轴向通孔内。

优选地，驱动机构包括线圈、衔铁和回复件，线圈通电时，衔铁和回复件用于为摩擦片提供方向相反的径向作用力。

优选地，多组摩擦片沿周向间隔设置，衔铁与摩擦片固定连接，线圈、衔铁和各组摩擦片一一对应设置。

优选地，摩擦片的数量为3至5组。

优选地，回复件为沿径向设置在制动定子内周侧的弹簧，弹簧的一端抵压在制动定子上，弹簧的另一端抵压在衔铁的外周侧，线圈通电时，衔铁受到向外周侧运动挤压弹簧的磁力。

优选地，回复件为沿径向设置在制动定子内周侧的弹簧，弹簧的一端固定连接在制动定子上，弹簧的另一端固定连接在衔铁上并向衔铁提供拉紧作用力，线圈通电时，衔铁受到向制动定子的中心轴线运动以拉伸弹簧的磁力。

优选地，衔铁的两端均设置有径向向外周延伸的耳板，每一端具有两个相对设置的耳板，每一端的两个耳板分别位于制动定子的轴向两端，每一端的两个耳板之间连接有导向柱，制动定子具有导向孔，导向柱设置在导向孔内，并使耳板相对于制动定子径向可移动。

优选地，导向柱和导向孔之间过盈配合，耳板上具有连接孔，导向柱穿设在连接孔内，并与连接孔之间间隙配合；或，导向柱和导向孔之间间隙配合，耳板上具有连接孔，导向柱穿设在连接孔内，并与连接孔之间过盈配合。

优选地，制动定子为整体成型或叠片成型。

优选地，制动器还包括绝缘骨架，绝缘骨架固定设置在制动定子的轴向两端，线圈绕制在绝缘骨架上。

优选地，绝缘骨架与制动定子过盈配合或胶粘固定。

优选地，制动器还包括制动柱，制动柱设置在轴向通孔内，且位于摩擦片的内周侧，摩擦片位于第二径向位置时，制动柱的外周与摩擦片的内周具有径向间隙。

优选地，间隙为0.15mm～0.2mm。

优选地，制动柱的外周壁表面凹凸不平。

优选地，制动柱的外周壁表面具有网纹。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括制动器，该制动器为上述的制动器。

优选地，电机还包括电机定子和隔磁环，隔磁环为不导磁材料制成，电机定子、隔磁环和制动定子沿制动定子的轴向依次设置并固定连接。

优选地，隔磁环的形状与电机定子的形状相一致。

优选地，隔磁环叠片而成。

本发明提供的制动器，包括制动定子、驱动机构和摩擦片，摩擦片相对于制动定子沿制动定子的径向可移动地设置，驱动机构与摩擦片驱动连接以使摩擦片位于沿径向方向进行制动的第一径向位置以及解除制动的第二径向位置。该制动器通过控制摩擦片的径向径向位置进行制动，因此可以使摩擦片沿着制动定子的径向运动，无需沿着制动定子的轴向进行摩擦片等结构的布置，能够减少制动器的轴向高度，缩短电机的整体长度，有利于实现电机的小型化。此外，由于摩擦片通过环面进行摩擦制动，能够有效增大摩擦片的制动摩擦面积，因此可以从整体上减小制动器的体积，仍然能够保证制动器的有效制动能力，更加有利于实现电机的小型化。

附图说明

图1是现有技术中的制动器的剖视结构图；

图2是本发明实施例的制动器的剖视结构图；

图3是本发明实施例的制动器的制动定子、衔铁和摩擦片的装配结构图；

图4是本发明实施例的电机的隔磁环的立体结构图；

图5是本发明实施例的电机的制动器、隔磁环和电机定子去除电机轴后的装配结构图；

图6是本发明实施例的电机的制动柱与电机轴的装配结构图；

图7是本发明实施例的电机的制动器、隔磁环和电机定子的装配结构图。

附图标记表示为：

1、制动定子；2、摩擦片；3、轴向通孔；4、线圈；5、衔铁；6、回复件；7、耳板；8、导向柱；9、连接孔；10、绝缘骨架；11、制动柱；12、电机定子；13、隔磁环；14、电机轴；15、连接键。

具体实施方式

结合参见图2至图7所示，根据本发明的实施例，制动器包括制动定子1、驱动机构和摩擦片2，摩擦片2相对于制动定子1沿制动定子1的径向可移动地设置，驱动机构与摩擦片2驱动连接以使摩擦片2位于沿径向方向进行制动的第一径向位置以及解除制动的第二径向位置。

该制动器通过控制摩擦片2的径向径向位置对电机轴14进行制动，因此可以使摩擦片2沿着制动定子1的径向运动，无需沿着制动定子1的轴向进行摩擦片2等结构的布置，能够减少制动器的轴向高度，缩短电机的整体长度，有利于实现电机的小型化。此外，由于摩擦片2通过环面对电机轴14进行摩擦制动，能够有效增大摩擦片2对电机轴14的制动摩擦面积，因此可以从整体上减小制动器的体积，仍然能够保证制动器的有效制动能力，更加有利于实现电机的小型化。

该制动器可以采用电磁制动的方式通过摩擦片2的径向运动对电机轴进行制动，也可以采用其他的机械制动的方式通过摩擦片2的径向运动对电机轴进行制动，只要能够将摩擦片2的原本轴向摩擦制动调整为本发明中的径向摩擦制动，均属于本申请的保护范围。

优选地，制动定子1包括轴向通孔3，驱动机构和摩擦片2沿着轴向通孔3的径向方向由外到内依次设置，摩擦片2设置在轴向通孔3内。制动定子1设置轴向通孔3，驱动机构和摩擦片均设置在该轴向通孔3内，因此可以更加有效地利用制动定子1的内部空间，避免从轴向方向上增加制动器的整体长度，更加有利于缩短电机的整体长度，实现电机的小型化和轻型化。由于驱动机构和摩擦片2沿着由外到内的径向方向依次设置在轴向通孔3内，因此可以使驱动机构更加方便地从径向对摩擦片2进行驱动，实现对电机轴14的制动或者解除制动的操作，结构布置更加简单方便，更加易于实现，成本更低，空间利用率更高。

优选地，在本实施例中，采用电磁制动方式进行制动，驱动机构包括线圈4、衔铁5和回复件6，线圈4通电时，衔铁5和回复件6用于为摩擦片2提供方向相反的径向作用力。当线圈4通电时，可以对衔铁5产生电磁作用力，使得衔铁5沿着制动定子1的径向移动，此时衔铁5可以驱动摩擦片2向着第一径向位置或者是第二径向位置运动。在制动定子1上设置有绕线柱，绕线柱的周向两侧均设置有绕线孔，线圈4从绕线孔处缠绕在绕线柱外，实现线圈4的安装。

例如，当线圈4通电时，衔铁5克服回复件6的作用力向着第一径向位置运动，此时衔铁5驱动摩擦片2向着第一径向位置运动，使得摩擦片2到达制动位置，对电机轴14进行制动。当线圈失电时，衔铁5不再受到电磁作用力，在回复件6的回复作用下，摩擦片2回复到第二径向位置，解除对电机轴14的制动。

又例如，当线圈4通电时，衔铁5克服回复件6的作用力向着第二径向位置运动，此时衔铁5驱动摩擦片2向着第二径向位置运动，使得摩擦片2到达解除制动位置，对电机轴14解除制动。当线圈4失电时，衔铁5不再受到电磁作用力，在回复件6的回复作用下，摩擦片2回复到第一径向位置，对电机轴14的制动。

在本实施例中，采用线圈4通电时衔铁5驱动摩擦片2进行制动，线圈4失电时摩擦片2在回复件6的回复作用下解除制动的制动方式，这种方式可以使得线圈4的供电和失电与电机的供电和失电保持一致，从而在电机失电或者故障之后能够在失电情况下对电机轴14进行有效制动，提高电机运行的安全性和可靠性。

优选地，多组摩擦片2沿周向间隔设置，衔铁5与摩擦片2固定连接，线圈4、衔铁5和各组摩擦片2一一对应设置。衔铁5与摩擦片2之间可以通过胶粘固定，例如通过厌氧胶进行站街固定，衔铁5采用软磁材料机加工而成。多组摩擦片2沿周向间隔设置，可以保证摩擦片2沿着径向运动时，彼此之间不会发生干涉，能够保证摩擦片2的正常有效制动和解除制动。由于多组摩擦片2沿着周向间隔设置，因此可以从电机轴14的周向多个位置对电机轴14进行摩擦制动，对摩擦片2的精度要求较低，且摩擦片2对电机轴14制动时的有效摩擦面积更大，周向摩擦力分布更加均匀，摩擦效果更佳。此外，线圈4、衔铁5和各组摩擦片2一一对应设置能够更加有效地保证对摩擦片2的运动控制，耗费材料更少，控制更加方便有效，控制效率更高。每组摩擦片2的个数可以为一个，也可以为多个，具体可以根据需要进行选择。

由于摩擦片2和衔铁5均采用分块式结构，且摩擦片2与衔铁5之间是固定连接为一体，因此可以提高摩擦片2的结构强度，提高制动器的整体可靠性。此外，由于摩擦片2与衔铁5固定连接，因此当制动器处于解除制动状态时，摩擦片2通过衔铁5可以始终与电机轴14之间脱离制动，因此电机轴14在旋转过程中不会与摩擦片2之间产生直接或者间接的摩擦，不会产生摩擦噪音。

制动定子1的个数也可以根据摩擦片2的个数进行确定，制动定子1可以包括多个定子块，多个定子块沿着周向固定设置，形成环形的制动定子1。制动定子1也可以为整体式结构。相邻的定子块之间可以通过焊接固定，从而提高制动定子1的结构强度。

制动定子1可以为整体成型或叠片成型。当制动定子1叠片成型时，可以采用自粘硅钢片叠片而成，此时制动定子1可以采用与电机定子12相同的工艺进行叠片，能够省去机加工过程，降低机加工成本。制动定子1可以采用电工纯铁或10号钢等软磁材料制成。

优选地，摩擦片2的数量为3至5组。当摩擦片2的数量过少时，就会造成对摩擦片2的加工精度要求较高，以保证摩擦片2在制动电机轴14时具有足够的有效摩擦面积，因此会增加加工成本；当摩擦片2的数量过多时，就会导致摩擦片2的安装不便，造成安装拆卸的效率较低，不利于实现制动器的组装，降低了制动器的组装效率。

优选地，回复件6为沿径向设置在制动定子1内周侧的弹簧，弹簧的一端抵压在制动定子1上，弹簧的另一端抵压在衔铁5的外周侧，线圈4通电时，衔铁5受到向外周侧运动挤压弹簧的磁力。在制动定子1的内周侧设置有弹簧孔，弹簧设置在弹簧孔内。优选地，每一个绕线柱内均设置有两个弹簧孔，两个弹簧孔沿着制动定子1的轴向间隔设置，从而可以对摩擦片2提供更加均衡稳定的压紧作用力，使得摩擦片2对电机轴14所提供的摩擦作用力更加稳定均衡，制动效果更好。在制动器工作时，线圈4通电，衔铁5受到线圈的磁力，克服弹簧的弹力，从而带动摩擦片2向着第二径向位置运动，完成对电机轴14的解除制动操作。当线圈4失电后，在弹簧的弹力作用下，衔铁5带动摩擦片2向着第一径向位置运动，从而对电机轴14进行制动。

在另外一个图中未示出的实施例当中，回复件6为沿径向设置在制动定子1内周侧的弹簧，弹簧的一端固定连接在制动定子1上，弹簧的另一端固定连接在衔铁5上并向衔铁5提供拉紧作用力，线圈4通电时，衔铁5受到向制动定子1的中心轴线运动以拉伸弹簧的磁力。在本实施例中，当制动器工作时，线圈4通电，衔铁5受到线圈的磁力，克服弹簧的拉力，从而带动摩擦片2向着第一径向位置运动，完成对电机轴14的制动操作。当线圈4失电后，在弹簧的拉力作用下，衔铁5带动摩擦片2向着第二径向位置运动，从而对电机轴14解除制动。

优选地，衔铁5的两端均设置有径向向外周延伸的耳板7，每一端具有两个相对设置的耳板7，每一端的两个耳板7分别位于制动定子1的轴向两端，每一端的两个耳板7之间连接有导向柱8，制动定子1具有导向孔，导向柱8设置在导向孔内，并使耳板7相对于制动定子1径向可移动。导向孔、导向柱8和耳板7的配合，可以使耳板7相对于制动定子1发生径向位置，从而使得衔铁5可以相对于制动定子1发生径向位移，进而可以通过衔铁5带动摩擦片2完成对电机轴14的制动和解除制动的操作，结构简单，易于实现，不容易出现衔铁5相对于制动定子1的卡死现象，保证了制动器制动和解除制动的有效性和安全性。

在其中一个实施例当中，导向柱8和导向孔之间过盈配合，耳板7上具有连接孔9，导向柱8穿设在连接孔9内，并与连接孔9之间间隙配合。在本实施例中，导向柱8与导向孔过盈配合，可以通过导向柱8对叠片而成的制动定子1在组装时进行导向，保证制动定子1的快速准确组装，提高制动定子1的组装效率。由于导向柱8与连接孔9之间为间隙配合，因此可以通过连接孔9为衔铁5的径向位移提供足够运动间隙，保证衔铁5能够顺利带动摩擦片2完成制动和解除制动的操作。

在另外一个实施例当中，导向柱8和导向孔之间间隙配合，耳板7上具有连接孔9，导向柱8穿设在连接孔9内，并与连接孔9之间过盈配合。在本实施例中，导向柱8与连接孔9之间为过硬配合，导向柱8与制动定子1上的导向孔之间间隙配合，通过导向柱8相对于制动定子1的径向位移，可以实现衔铁5带动摩擦片2完成制动和解除制动的操作。

优选地，制动器还包括两个绝缘骨架10，两个绝缘骨架10固定设置在制动定子1的轴向两端，线圈4绕制在绝缘骨架10上。绝缘骨架10可以为线圈4的安装提供安装位置，而且能够保证线圈4绕线位置的准确性，提高线圈4的电磁性能。

优选地，绝缘骨架10与制动定子1过盈配合或胶粘固定，当绝缘骨架10与制动定子1之间胶粘固定时，两者可以通过厌氧胶固定在制动定子1上。当绝缘骨架10与制动定子1之间过盈配合时，可以在制动定子1上与绝缘骨架10的内周侧或者外周侧对应的位置处设置轴向凸起，使得绝缘骨架10套设在制动定子1的轴向凸起上，实现两者的过盈配合。

优选地，制动器还包括制动柱11，制动柱11设置在轴向通孔3内，且位于摩擦片2的内周侧，摩擦片2位于第二径向位置时，制动柱11的外周与摩擦片2的内周具有径向间隙。该制动柱11与电机轴14之间周向固定连接，从而使得制动柱11与电机轴14之间不会发生周向相对转动，当摩擦片2进行制动时，抱紧在制动柱11的外周侧，与制动柱11之间形成较大摩擦，从而对制动柱11进行制动，由于制动柱11与电机轴14之间周向固定，因此制动柱11可以对电机轴14形成制动，从而实现电机轴14的制动。由于摩擦片2的摩擦制动是直接作用在制动柱11上，而非是直接作用在电机轴14上，因此可以避免摩擦片2直接与电机轴14发生摩擦而造成电机轴14磨损损坏，能够有效提高电机轴14的使用寿命。此外，制动柱11可以采用耐磨材料制成，并且可以在制动柱11的外周设置增大摩擦的结构，更加易于实现电机轴14的制动，摩擦制动效果更好，成本更低，制动器制动性能更优。当制动柱11摩擦失效之后，也可以直接更换制动柱11即可，无需对电机轴14进行更换，降低了电机轴14的使用成本。制动柱11与电机轴14之间可以通过连接键15实现键连接，从而实现周向传动。

优选地，间隙为0.15mm～0.2mm，可以保证制动器能够快速制动，同时可以避免制动器在解除制动状态时，摩擦片2与制动柱11之间发生接触，避免噪音的产生。

优选地，制动柱11的外周壁表面凹凸不平，能够增大摩擦片2与制动柱11之间的转动摩擦力，提高制动效果。

在本实施例中，制动柱11的外周壁表面具有网纹，可以使制动柱11的外周侧的摩擦结构分布更加均匀，摩擦力分布更加均匀，摩擦片2与制动柱11之间的抱紧作用力更大，制动性能更好。当然，制动柱11的外周壁表面也可以设置其他的增大摩擦的结构，例如凸柱结构等。

根据本发明的实施例，电机包括制动器，该制动器为上述的制动器。

优选地，电机还包括电机定子12和隔磁环13，隔磁环13为不导磁材料制成，电机定子12、隔磁环13和制动定子1沿制动定子1的轴向依次设置并固定连接。此处的制动定子1通过隔磁环13固定设置在电机定子12上，并与电机定子12结合成一体，结构更加简单，无需设置制动定子1与电机端盖的配合结构，安装步骤更加简单，可靠性高，能够降低加工成本。隔磁环13能够隔绝制动定子1与电机定子12磁路的交叉影响，从而保证各自的磁性作用，保证制动器的有效工作性能，保证电机定子12的正常运行，提高电机结构的稳定性和可靠性。电机定子12、隔磁环13和制动定子1之间可以通过焊接或者螺栓连接等方式固定连接在一起。

优选地，隔磁环13的形状与电机定子12的形状相一致，从而可以对隔磁环13采用与电机定子12相同的工艺制成，降低了隔磁环13的加工成本，提高了其加工效率。

优选地，在本实施例中，隔磁环13叠片而成。隔磁环13由不导磁材料片叠而成，分块式隔磁块通过工装围成环状，再通过焊机使其固定。不导磁材料例如为奥氏体、不锈钢304、铝材或是塑料等。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。