一种制动器及驱动机构的制作方法

本实用新型涉及驱动控制技术领域，尤其涉及一种制动器及驱动机构。

背景技术：

随着科技的发展和经济的进步，人们的生活水平和工业水平逐渐提高。人们生活中所用到的各种电器为人们提供了方便和舒适，这些电器的革新和进步有赖于工业水平的进步。电器中所需要的动力多是由驱动机构将电能转化为的动能，驱动机构的控制决定了电器的控制水平，驱动机构控制主要体现在启动、制动和运行的稳定性。传统的驱动机构制动通常采用摩擦片作为制动片，通过摩擦制动，但是制动过程中容易产生粉尘，从而影响驱动机构其他部分的使用，而且在紧急制动时，需要摩擦一定距离才能完成制动，制动的精确性不高。

因此，需要提供一种制动器及驱动机构来解决现有技术的不足。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种制动器及驱动机构。

一种制动器，用于驱动机构，所述驱动机构包括驱动壳和设于所述驱动壳内的驱动主体，所述驱动主体的驱动轴与所述驱动壳同轴且贯穿所述驱动壳轴向一端的端面；所述制动器包括套设于所述驱动轴上的至少一个定位齿轮和设于所述驱动壳的内侧壁上的至少一个制动组件；

所述制动组件可沿所述驱动壳的径向伸缩以与所述定位齿轮啮合或分离。

进一步的，所述制动组件包括与所述驱动壳的内侧壁固定连接的制动定子和设于所述制动定子内且可在所述驱动壳的径向上运动的制动动子。

进一步的，所述制动定子包括定子主板、分别与所述定子主板两端垂直连接的两个定子端板、与所述定子主板中心垂直连接的定子中板和套设于所述定子中板上的线圈；

所述线圈与电源可控连接；

所述定子主板的一面与所述驱动壳的内壁贴合固定连接，所述定子主板、所述定子端板和所述定子中板分别与所述定子主板的另一面连接；

所述定子端板远离所述定子主板的一端设有向内延伸且与所述定子端板垂直的限位边沿；

所述定子中板上设有至少一个弹性孔，所述弹性孔内设有可在所述驱动壳的径向上伸缩的弹性件。

进一步的，所述制动动子包括动子主板和与所述动子主板的一面连接的至少一个制动齿；

所述动子主板的一端与一个所述定子端板的内壁相抵，所述动子主板的另一端与另一个所述定子端板的内壁相抵；所述动子主板的另一面与所述弹性件相抵；所述动子主板的一面与所述限位边沿连接时，所述制动齿与所述定位齿啮合。

进一步的，所述定位齿轮呈圆形；所述定位齿轮设有与所述定位齿轮同轴的轴孔，所述轴孔内壁与所述驱动轴过盈配合连接；所述定位齿轮边沿设满三角形的齿槽，所述齿槽的底至所述定位齿轮圆心的直线为齿线。

进一步的，所述齿槽的底角至其对边的角平分线在所述齿线的延长线上；所述动子主板从其一面与所述限位边沿连接至其另一面与所述定子中板连接间的径向距离大于或等于所述角平分线的长度。

进一步的，所述动子主板从其一面与所述限位边沿连接至其另一面与所述定子中板连接间的径向距离为0.1-0.2mm。

进一步的，所述驱动轴上套设有一个所述定位齿轮，所述制动动子包括一个所述制动齿；所述制动齿与所述齿槽相匹配。

进一步的，所述驱动轴上套设有多个所述定位齿轮，所述制动动子包括多个所述制动齿，所述制动齿与所述齿槽相配合；所述定位齿轮的数目与所述制动齿的数目相同；多个所述定位齿轮沿所述驱动轴的轴向分布，多个所述制动齿分别与多个所述定位齿轮分别一一对应在同一平面内。

进一步的，所述制动齿齿尖的角至其对边的角平分线为齿尖线，相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度相等；相邻的两个所述定位齿轮的齿线间的最小角度相等；相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度为相邻的两个所述定位齿轮的齿线间的最小角度的整数倍。

进一步的，相邻的两个所述定位齿轮的齿线间的最小角度为2-5°。

进一步的，所述驱动壳内设有驱动腔，所述驱动腔内设有隔板；所述驱动壳的底、所述驱动壳的侧壁和所述隔板的一面组成内腔；所述驱动壳的侧壁和所述隔板的另一面组成外腔；所述驱动主体设于所述内腔内，所述驱动轴贯穿所述隔板；所述制动器设于所述外腔内。

进一步的，所述驱动腔呈圆柱形；所述定子主板呈弧形，所述定子主板与所述驱动腔的内壁同轴，所述转子主板与所述驱动腔的内壁同轴。

进一步的，所述定子端板沿所述驱动腔的径向延伸。

进一步的，多个所述制动组件在所述驱动壳的内壁上均匀分布。

基于同一发明思路，本实用新型还提供了一种驱动机构，所述驱动机构包括所述的制动器。

本实用新型的技术方案与最接近的现有技术相比具有如下优点：

本实用新型提供的技术方案提供的制动器，通过至少一个制动齿轮与可运动的制动组件啮合或分离，完成制动或不制动，制动时啮合制动为刚性制动，避免了摩擦制动过程中产生的粉尘对其他部件的影响，避免了摩擦制动过程中的制动滞后现象，提高了制动的响应速度和制动精度；制动齿轮的数量为多个时，制动组件与其中之一啮合即可完成制动，提高了制动组件与制动齿轮的啮合频率，进一步提高了制动的响应速度和制动精度。

附图说明

图1是本实用新型提供的制动器的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的轴面剖视图；

图4是本实用新型提供的制动动子的结构示意图；

图5是本实用新型提供的制动定子的结构示意图。

其中，1-驱动壳；2-驱动壳的内侧壁；3-驱动轴；4-定位齿轮；41-第一定位齿轮；42-第二定位齿轮；43-第三定位齿轮；5-制动组件；51-第一制动齿；52-第二制动齿；53-第三制动齿；6-制动定子；7-制动动子；8-线圈；9-齿槽；10-动子主板；11-弹性件；12-隔板；13-定子主板；14-第一定子端板；15-第二定子端板；16-定子中板；17-弹性孔；18-第一限位边沿；19-第二限位边沿。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种制动器，用于驱动机构，所述驱动机构包括驱动壳1和设于所述驱动壳1内的驱动主体，所述驱动主体的驱动轴3与所述驱动壳1同轴且贯穿所述驱动壳1轴向一端的端面；所述制动器包括套设于所述驱动轴3上的至少一个定位齿轮4和设于所述驱动壳的内侧壁2上的至少一个制动组件5；所述制动组件5可沿所述驱动壳1的径向伸缩以与所述定位齿轮4啮合或分离。

通过至少一个制动齿轮与可运动的制动组件5啮合或分离，完成制动或不制动，制动时啮合制动为刚性制动，避免了摩擦制动过程中产生的粉尘对其他部件的影响，避免了摩擦制动过程中的制动滞后现象，提高了制动的响应速度和制动精度；制动齿轮的数量为多个时，制动组件5与其中之一啮合即可完成制动，提高了制动组件5与制动齿轮的啮合频率，进一步提高了制动的响应速度和制动精度。

在本实用新型的一些实施例中，所述制动组件5包括与所述驱动壳的内侧壁2固定连接的制动定子6和设于所述制动定子6内且可在所述驱动壳1的径向上运动的制动动子7。

在本实用新型的一些实施例中，所述制动定子6包括定子主板13、分别与与所述定子主板13两端垂直连接的两个定子端板、与所述定子主板13中心垂直连接的定子中板16和套设于所述定子中板16上的线圈8；所述线圈8与电源可控连接；两个所述定子端板分别为第一定子端板14和第二定子端板15；所述定子主板13的一面与所述驱动壳1的内壁贴合固定连接，所述定子主板13、所述定子端板和所述定子中板16分别与所述定子主板13的另一面连接；所述定子端板远离所述定子主板13的一端设有向内延伸且与所述定子端板垂直的限位边沿，两个所述限位边沿分别为与所述第一定子端板14连接的第一限位边沿18和与所述第二定子端板15连接的第二限位边沿19；所述定子中板16上设有至少一个弹性孔17；所述弹性孔17内设有可在所述驱动壳1的径向上伸缩的弹性件11。

在本实用新型的一些实施例中，所述制动动子7包括动子主板10和与所述动子主板10的一面连接的至少一个制动齿；所述动子主板10的一端与一个所述定子端板的内壁相抵，所述动子主板(10)的另一端与另一个所述定子端板的内壁相抵；所述动子主板10的另一面与所述弹性件11相抵；所述动子主板10的一面与所述限位边沿连接时，所述制动齿与所述定位齿啮合；所述动子主板10的两端分别与第一定子端板14和第二定子端板15的内壁相抵，限制了所述动子主板10在所述第一定子端板14和第二定子端板15连线方向上的运动。

所述线圈8缠绕所述定子中板16，二者组成电磁结构，所述线圈8与电源可控连接，即可控制其通电或断电，当通电时，所述线圈8的磁场使所述定子中板16磁化，产生磁场，所述动子主板10在所述磁场中，因此被所述磁力吸引，所述动子主板10的另一面与所述定子中板16相抵，所述弹性件11被压缩进入到弹性孔17中。此时由于所述动子主板10的位置，导致所述制动齿与所述定位齿轮4分离，所述驱动轴3自由转动，所述定位齿轮4随所述驱动轴3转动，此时的状态既为所述驱动机构不需制动时的状态，因此当驱动机构不需要制动，所述制动器不制动时，保持所述线圈8通电即可。当断电时，所述线圈8的磁场消失，所述定子中板16不会被磁化，所述动子主板10不会被吸引，因此断电的瞬间，磁力消失的同时，所述弹性件11伸展出所述弹性孔17，所述动子主板10在弹性件11的推力作用下向远离所述定子中板16的方向运动，当运动至所述动子主板10的一面与所述限位边沿相抵时，所述动子主板10停止运动，此时所述限位边沿的限位与所述弹性件11的推力实现平衡，上述运动过程迅速，几乎在瞬间完成，因此只需限制所述动子主板10在所述第一定子端板14与所述第二定子端板15间连线这一方向上的运动，其他方向的位置限定也可选择一定的限位方式进行限定；所述动子主板10保持在与所述限位件相抵的位置上不动，且由于所述动子主板10的向所述定位齿轮4的运动，随之运动的制动齿与所述定位齿轮4啮合，所述定位齿轮4的转动被限制，与之连接的驱动轴3也随之被限定，即转动的驱动机构被制动；制动过程为刚性制动，精准而且迅速，从上述运行过程中可以看出，当所述驱动机构需要制动时，只需切断所述线圈8的通电即可，断电的瞬间所述制动动子7响应且实现制动，响应快，且不会对其他零部件产生影响。

在本实用新型的一些实施例中，所述定位齿轮4呈圆形；所述定位齿轮4设有与所述定位齿轮4同轴的轴孔，所述轴孔内壁与所述驱动轴3过盈配合连接；所述定位齿轮4边沿设满三角形的齿槽9，所述齿槽9的底至所述定位齿轮4圆心的直线为齿线。

所述定位齿轮4通过与其同轴的同轴实现与所述驱动轴3同轴设置，且上述分析已经看出本实用新型的制动器是通过制动所述定位齿轮4对驱动机构进行制动，因此所述定位齿轮4需要与所述驱动轴3固定连接，不能相对旋转，本实施例中采用过盈配合的方式能够保证上述固定连接和不能相对旋转，采用其他能够保证固定连接且不能相对旋转的方式都可，如采用定位键和键槽配合连接。为提高制动精度，所述定位齿轮4上的齿槽9应该尽量多且应布满所述定位边沿，使任何时间制动，都可使制动齿快速找到与之啮合的齿槽9，从断电到啮合成功这段时间就是制动的响应时间，响应时间越短，制动精度越高；至于所述齿槽9的形状当然需要与所述制动齿匹配，可选用任何能够实现啮合和分离的形状，本实施例中选用常用的三角形，啮合和分离的效率高，且啮合效果好，当然选用其他如圆柱状制动齿、锥形制动齿等都可以。

在本实用新型的一些实施例中，所述齿槽9的底角至其对边的角平分线在所述齿线的延长线上；所述动子主板10从其一面与所述限位边沿连接至其另一面与所述定子中板16连接间的径向距离大于或等于所述角平分线的长度。

所述齿槽9为三角形，为等腰三角形，其顶角即为所述齿槽9的底，所述齿槽9沿所述定位齿轮4的径向分布，因此所述齿槽9底角的角平分线在所述齿线的延长线上；所述动子主板10从其一面与所述限位边沿连接至其另一面与所述定子中板16连接间的径向距离就是所述动子主板10在弹性件11的推力和所述定子中板16的磁力作用下能够运动的距离，为保证其在一面与所述限位边沿连接时，所述制动齿能够与所述定位齿轮4啮合，在另一面与所述定子中板16连接时，所述制动齿能够与所述定位齿轮4分离，因此上述距离应该等于所述齿槽9的底角至其对边的角平分线的长度、或者略大于所述角平分线的长度。

在本实用新型的一些实施例中，所述动子主板10从其一面与所述限位边沿连接至其另一面与所述定子中板16连接间的径向距离为0.1-0.2mm。

所述径向距离不宜过大，因为太大会增加所述制动动子7的运动时间，为了提高制动的响应速度，因此将所述径向距离控制在0.1-0.2mm之间即可。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动轴3上套设有一个所述定位齿轮4，所述制动动子7包括一个所述制动齿；所述制动齿与所述齿槽9相匹配。一个所述定位齿轮4即可实现制动，制动动子7上的制动齿数目应与所述定位齿的数目相等。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动轴3上套设有多个所述定位齿轮4，所述制动动子7包括多个所述制动齿，所述制动齿与所述齿槽9相配合；所述定位齿轮4的数目与所述制动齿的数目相同；多个所述定位齿轮4沿所述驱动轴3的轴向分布，多个所述制动齿分别与多个所述定位齿轮4分别一一对应在同一平面内。

在本实用新型的一些实施例中，所述制动齿齿尖的角至其对边的角平分线为齿尖线，相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度相等；相邻的两个所述定位齿轮4的齿线间的最小角度相等；相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度为相邻的两个所述定位齿轮4的齿线间的最小角度的整数倍。

所述定位齿轮4为多个时，任一个定位齿轮4被制动即可通过所述驱动轴3实现所述驱动机构的制动，在本实施例中，所述驱动轴3上套设有3个定位齿轮4，即按所述驱动轴3的轴向依次套设的第一定位齿轮41、第二定位齿轮42和第三定位齿轮43，三个齿轮相互贴合；所述制动组件5的制动齿的数目应与上述定位齿轮4的数目相等且一一对应，即所述第一定位齿轮41与第一制动齿51对应、第二定位齿轮42与第二制动齿52对应、第三定位齿轮43与第三制动齿53对应，每一个制动齿分别用于与其中一个定位齿轮4啮合实现制动，为实现上述的一一对应啮合，应将所述第一定位齿轮41与所述第一制动齿51设于同一平面内，即所述第一定位齿轮41的两个面分别与所述第一制动齿51的两个面平齐、所述第二定位齿轮42的两个面分别与所述第二制动齿52的两个面平齐、所述第三定位齿轮43的两个面分别与所述第三制动齿53的两个面平齐，这样当所述制动动子7切换至制动状态时，所述第一制动齿51可以与所述第一定位齿轮41的齿槽9啮合、所述第二制动齿52可以与所述第二定位齿轮42的齿槽9啮合、所述第三制动齿53可以与所述第三定位齿轮43的齿槽9啮合，上述三组啮合只要完成一组即实现了所述驱动轴3的制动，进而完成了所述驱动机构的制动，其他两组啮合则不需再进行。三个所述定位齿轮4的齿槽9若完全对齐则三个齿轮组成了一个厚度较大的定位齿轮4，失去了多个定位齿轮4的作用，因此应将三个所述定位齿轮4的齿槽9错位设置，且相邻的所述定位齿轮4间错位的角度应相等，即第一定位齿轮41与所述第二定位齿轮42间的错位角度与所述第二定位齿轮42和所述第三定位齿轮43间的错位角度相等，且所述第一定位齿轮41的齿槽9与所述第三定位齿轮43的齿槽9不对齐，上述错位角度用相邻的两个所述定位齿轮4的齿线间的最小角度表征，即第一定位齿轮41的齿线与所述第二定位齿轮42的齿线间的最小角度与所述第二定位齿轮42的齿线与所述第三定位齿轮43的齿线间的最小角度相等；当然三个所述制动齿若完全对齐也同样相当于一个宽度较大的制动齿而已，失去了三个制动齿的作用；因此三个所述制动齿同样也错位设置，其两个相邻的所述制动齿间的错位角度相等，所述制动齿间的错位角度需要与相邻的所述定位齿轮4间的错位角度相匹配，即成整数倍即可，相邻的所述制动齿间的错位角度用相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度来表征，因此相邻的两个所述制动齿的齿尖线间的夹角角度为相邻的两个所述定位齿轮4的齿线间的最小角度的整数倍。设置多个所述定位齿轮4、设置多个所述制动齿，且定位齿轮4与所述制动齿的数目及设置位置和角度相匹配，因此制动过程中任一制动齿和与其匹配的定位齿轮4发生啮合即可实现制动，因此进一步提高了啮合的发生频率，缩短了制动的响应时间，提高了制动的精准度。

在本实用新型的一些实施例中，相邻的两个所述定位齿轮4的齿线间的最小角度为2-5°。上述角度既能够保证啮合的稳定性，又能够保证制动的响应时间缩短。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动壳1内设有驱动腔，所述驱动腔内设有隔板12；所述驱动壳1的底、所述驱动壳1的侧壁和所述隔板12的一面组成内腔；所述驱动壳1的侧壁和所述隔板12的另一面组成外腔；所述驱动主体设于所述内腔内，所述驱动轴3贯穿所述隔板12；所述制动器设于所述外腔内。上述驱动机构的设计能够保证驱动主体的稳定运行和安全，所述制动器安装于所述外腔方便安装和维护，所述驱动机构在本实施例中为电机，所述驱动壳1为电机壳，所述驱动主体为电机主体，所述驱动轴3为电机轴。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动腔呈圆柱形；所述定子主板13呈弧形，所述定子主板13与所述驱动腔的内壁同轴，所述转子主板与所述驱动腔的内壁同轴。所述驱动腔呈圆柱形，方便所述定子主板13的安装和动子主板10的运动。

在本实用新型的一些实施例中，所述定子端板沿所述驱动腔的径向延伸。前面叙述了所述制动齿与所述定位齿轮4啮合后实现了制动，两个所述定子端板对所述动子主板10的限定需要稳定方能实现制动，为防止所述定子主板13随所述定位齿轮4转动，因此所述定子端板沿所述驱动腔的径向延伸设置，这样就保证了啮合后能够完成制动，所述动子主板10不会随所述定位齿轮4转动，保证了制动的准确性和稳定性。

在本实用新型的一些实施例中，多个所述制动组件5在所述驱动壳1的内壁上均匀分布。前面叙述了每个制动组件5中的制动齿为多个且与所述定位齿轮4数目位置等匹配，能够增加啮合的频率，缩短制动响应时间，提高制动的精准性；同理，设置多个制动组件5同样有上述相同的效果，且其数目不受限制，设置3个、4个、5个等都可以，每一个制动组件5与任一个定位齿轮4发生了啮合，都实现了制动，进一步提高了制动的精准性，缩短了制动的响应时间。

基于同一发明思路，本实用新型还提供了一种驱动机构，所述驱动机构包括所述的制动器。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。