一种径向磁场微型制动器的制作方法

本实用新型属于制动器领域，更具体地，涉及一种微型制动器。

背景技术：

永磁制动器是一种由永磁体磁场产生制动力矩的电力驱动装置，永磁制动器在通电状态下(默认24vdc)，励磁线圈产生与永磁体方向相反的磁场，与永磁体磁场合成之后可呈现磁场抵消甚至磁场转向效果，在这一过程中，永磁制动器的摩擦盘依次呈现吸合、释放、再吸合的状态。永磁制动器能在断电条件下，摩擦盘在永磁体单一磁吸力的作用下处于吸合状态，制动器实现抱持、定位和紧急停止功能。因此，永磁制动器在没有外部电源支持下，能够长久保持恒定的制动力矩，是一种重要的保护装置，这种永磁制动器主要应用于伺服电机，涉及的领域包括自动化操作、精密机械手、医疗设备、日常生活、公共服务等等。

随着中国制造的转型升级逐步推进，和世界范围内智能制造的风起云涌，用于低压伺服电机上的永磁制动器需求量越来越大，这种需求不仅体现在产品质量上，而且也对产品外形、体积、成本等方面非常关注。

众所周知，制动力矩是永磁制动器的一项重要技术指标，而对于市场需求量大的产品(年供货量数百万台甚至上千万台)，制造成本也变得非常敏感。基于此，要提高某一尺寸大小的永磁制动器的制动力矩，永磁体需要选用高性能磁材，且提供磁回路的软磁材料应该具备超高的导磁能力。然而，提供磁回路的软磁零件在一般的永磁制动器设计中结构比较复杂，通常由机加工方式得到，导致永磁制动器的整体制造成本居高不下，更重要的是，高性能的软磁材料冶炼工艺复杂，只能由专业的钢铁厂提供完整的管材、板材毛坯，无法自行熔炼铸造成复杂结构零件，即使制造厂家通过一定手段后熔炼铸造或高温挤压出来的零件也会导致材料成分、金相组织变化，从而导磁性能大大降低。因此，通过新的永磁制动器结构设计，利用专业钢铁厂生产的管材、板材，通过简单的冲压、切割、钻孔操作获得所需的软磁材料零件变得十分重要，此举将对制造低成本、高性能的永磁制动器产品大有裨益。

此外，现有的一些永磁制动器中的永磁体采用整体式，而且永磁体采用平行轴向充磁，这种永磁制动器在使用时需要在永磁体的轴向方向的两端分别紧贴磁轭，若省去磁轭，会造成整个磁路的磁阻大幅增加，造成磁通的利用率不高，降低制动力矩，而增加磁轭就增加了零件数量，提高了成本，且磁轭也增加了体积，增加了产品的外形尺寸；此外，采用整体式永磁体的永磁制动器不能通过增减单个磁片来调节磁通量，也就无法调节制动力矩。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种径向磁场微型制动器，其制造成本降低，有利于超大批量生产成本降低和市场供货效率的提高。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种径向磁场微型制动器，其特征在于，包括定子组件和转子组件，其中，

所述定子组件包括外磁套、下端盖以及位于所述外磁套内的内磁套、电磁绕组、绝缘层和永磁体，所述内磁套与所述外磁套同轴设置，所述电磁绕组包括骨架和缠绕在所述骨架上的线圈，所述内磁套的外壁按从上至下的顺序依次固定套接所述骨架和连接板，所述线圈与所述外磁套之间设置所述绝缘层，所述连接板和下端盖的侧壁分别设有上下贯通的走线通孔，并且这些走线通孔相互连通，线缆的一端固定连接在所述线圈上而另一端穿过这些走线通孔后伸出所述下端盖，所述下端盖位于该外磁套的下方并且该下端盖固定连接在所述连接板上；此外，所述永磁体位于所述骨架与所述连接板之间，该永磁体采用径向充磁方式进行充磁并且该永磁体包括多个弧形的磁片，这些磁片周向布置在所述内磁套的外壁上并且它们的内弧面的极性相同，其中两个相邻的磁片之间具有间隙，该间隙作为该永磁体的走线通孔；

所述转子组件位于所述外磁套的上方，该转子组件包括按从上至下的顺序依次设置的上端盖、弹片和摩擦盘，所述摩擦盘位于所述上端盖和所述外磁套之间，所述弹片的其中一部分固定连接在所述上端盖上并且还有一部分固定连接在所述摩擦盘上。

优选地，所述磁片和连接板均通过粘结剂连接在所述内磁套上。

优选地，所述绝缘层通过粘结剂连接在所述线圈上。

优选地，所述骨架的下端与所述永磁体的上端抵接，所述永磁体的下端与所述连接板的上端抵接。

优选地，所述磁片采用铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料或纳米复合永磁材料制成。

优选地，所述内磁套采用电工纯铁或坡莫合金或铁硅铝合金制成。

优选地，所述外磁套采用电工纯铁或坡莫合金或铁硅铝合金制成。

优选地，所述摩擦盘采用电工纯铁或坡莫合金或铁硅铝合金制成，并且该摩擦盘的外表面具有硬化层。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型的永磁体采用若干磁片拼接而成，并采用径向充磁工艺，使得磁路更加合理，永磁体提供的磁动势可以产生较大的制动力矩，摩擦盘的制动和释放响应速度快。

2)本实用新型的磁阻损耗极低，能最大限度将永磁体产生的磁场转化成对制动器摩擦盘的吸力，获得较大的制动力矩。

3)本实用新型提供磁回路的内磁套、外磁套、摩擦盘等零件均可以通过管材、板材的冲压、切割、钻孔或开模压制成型等简单工艺制成零件，成本可降低20％～40％，有利于超大批量生产成本降低和市场供货效率的提高。

4)本实用新型适合小尺寸结构产品的需要(但不限于小尺寸结构)，最小制动器外径可以做到13.5毫米甚至更小，相比于目前市面上动则30毫米或40毫米外径以上的产品，本实用新型适合于紧凑型产品领域使用，可与小型低压伺服电机配套，可满足精细自动化操作、精密机械手肢体末端等领域的使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中永磁体的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2所示，一种径向磁场微型制动器，包括定子组件1和转子组件2，其中，

所述定子组件1包括外磁套11、下端盖12以及位于所述外磁套11内的内磁套13、电磁绕组14、绝缘层15、永磁体16和连接板17，所述内磁套13与所述外磁套11同轴设置并且两者的上、下端均平齐，所述电磁绕组14包括骨架141和缠绕在所述骨架141上的线圈142，所述内磁套13的外壁按从上至下的顺序依次固定套接所述骨架141和连接板17，所述骨架141的下端与所述永磁体16的上端抵接，所述永磁体16的下端与所述连接板17的上端抵接，永磁体16可以通过骨架141与连接板17的夹持进行固定和限位，所述线圈142与所述外磁套11之间设置所述绝缘层15，线圈142外围的绝缘层15为耐高温的绝缘胶纸，线圈142为杯型线圈，所述永磁体16、连接板17和下端盖12的侧壁分别设有上下贯通的走线通孔，并且这些走线通孔相互连通，线缆18的一端固定连接在所述线圈142上而另一端穿过这些走线通孔后伸出所述下端盖12，所述下端盖12位于所述外磁套11的下方并且该下端盖12优选通过螺丝4固定连接在所述连接板17上；本实用新型的连接板17主要起连接作用，其不需要具备导磁性，因而可以选用常规的金属材料，如铝合金或钢材等。

参照图2，所述永磁体16位于所述骨架141与所述连接板17之间，该永磁体16采用径向充磁方式进行充磁并且该永磁体16包括多个弧形的磁片161(图2示出了四个磁片161)，这些磁片161周向布置在所述内磁套13的外壁上，优选每个磁片161可以粘贴在内磁套13的外壁上，这些磁片161的内弧面1611的极性相同(譬如可以都为s极或n极)，则显然这些磁片161的外弧面1612的极性也相同(对应于内弧面的磁极，可以都为n极或s极)，其中两个相邻的磁片161之间具有间隙1613，该间隙1613作为该永磁体16的走线通孔。本实用新型采用径向充磁的永磁体16，可以把内磁套13和外磁套11当成了磁轭，从而可以减少磁轭的使用。相比于现有技术中采用的圆柱形状的整体环形永磁体，本实用新型采用多个磁片161形成永磁体16，可以减少永磁体16制造过程中的浪费；同时，这些磁片161可以不用紧挨着排布，相邻两个磁片161之间允许有间距，因此可以根据制动力矩的实际需要，适当增减永磁体16的磁片161的数量，达到灵活调节制动器参数的目的。而且永磁体16采用径向充磁方式，可以减少磁轭的使用，而且漏磁更少，磁通利用率进一步提高，从而可提高制动力矩。

所述转子组件2位于所述外磁套11的上方，该转子组件2包括按从上至下的顺序依次设置的上端盖21、弹片22和摩擦盘23，所述摩擦盘23位于所述上端盖21和所述外磁套11之间，所述弹片22的其中一部分优选通过螺钉固定连接在所述上端盖21上并且还有一部分也优选通过螺钉固定连接在所述摩擦盘23上。转子组件2中的上端盖21的正中间设有一圆通孔，伺服电机的转轴从通孔穿过，上端盖21的上部设置为凸台结构，凸台结构的圆周均匀设有若干螺丝4孔，用于周向和轴向固定上端盖21与伺服电机的转轴。

进一步，本实用新型的定子组件1中的圆面配合均采用间隙配合+高强度的粘结剂，譬如，所述连接板17可以通过粘结剂连接在所述内磁套13的外壁上，所述绝缘层15通过粘结剂连接在所述线圈142上。

进一步，所述磁片161采用铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料或纳米复合永磁材料制成，作为更进一步的优选，所述磁片161采用烧结钕铁硼永磁材料制成，烧结钕铁硼永磁材料的磁性能强劲，使得永磁体16能提供的磁动势更充足，因而可以产生较大的制动力矩。

进一步，所述内磁套13、外磁套11和摩擦盘23的选材可以相同，也可以不同，并且制造材料选自电工纯铁或坡莫合金或铁硅铝合金。本实用新型的内磁套13、外磁套11均采用纯铁管材切割获得，切割面边缘简单的工艺去除毛刺、披锋，以便于后续装配。而摩擦盘23材料考虑到磨损和导磁的要求，选用纯铁棒材分割和钻孔工艺，外表面具有硬化层，以达到提高耐磨性、降低磁阻的目的。

本实用新型的永磁体16的磁路6的走向如下：本实用新型的制动器在制动状态时，永磁体16的磁力线从外圆面的n极发出进入与永磁体16相邻的外磁套11，由于永磁体16与外磁套11圆周配合，磁力线能够从永磁体16内进入外磁套11内部并向靠近摩擦盘23一侧沿轴向以最短的路径穿过，由于此时制动器为制动状态，理论上摩擦盘23与外磁套11之间不存在制动间隙5，因此，磁力线能够顺利进入摩擦盘23内，并沿摩擦盘23的径向方向以最短的路径向内延伸，在内磁套13与摩擦盘23的接触区域，磁力线能够顺利进入内磁套13内部并沿轴向以最短的路径穿过，在内磁套13与永磁体16内圆面接触区域，磁力线顺利返回到永磁体16内圆面的s极，从而使磁路6形成闭合回路。

永磁体16的内圆面为n极时，其磁路6可参考上述外圆面为n极时的磁路，两者路径一致，只是方向相反。

电磁绕组14产生的磁力线路径与永磁体16的磁路6一致，只是磁场方向相反，以抵消、排斥永磁体16的磁场。当电磁绕组14产生的磁场能够抵消永磁体16的磁场对摩擦盘23的吸引力时，摩擦盘23在弹片22的回弹力作用下与外磁套11和内磁套13的端面分离，即摩擦盘23被释放，制动力矩消失，此时，制动器的转子组件2能够在伺服电机转轴的带动下保持同步旋转。

为了使定子组件1的结构连接强度足够可靠，将外磁套11、连接板17、内磁套13装配一体后，在外磁套11合适的位置钻孔，孔依次穿过外磁套11、连接板17和内磁套13，并且孔数量不少于2个，钻孔完成后，将弹性销钉3压入孔位中。最后将外磁套11、连接板17、内磁套13形成的该装配体进行整体电镀处理，起到防锈保护的效果。

下端盖12和上端盖21由于不用提供磁回路，可通过铸铝模获得，下端盖12和上端盖21上的螺位能够快速获得，因此零件的成本较低。下端盖12的端面若干螺孔用于测发票螺丝4将下端盖12锁附于连接板17上，外侧圆周均匀设置的若干螺位，用于客户安装、锁附使用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。