一种带刹车机构的电机的制作方法

本发明主要涉及电机技术领域，特别是涉及一种带刹车机构的电机。

背景技术：

电机一般是通过一级带传动实现减速的。一些具有切割功能的电机主要包括支座、固定在支座上并用于驱动的电机、一端与电机的输出轴相连的皮带、与皮带的另一端相连并相应转动的驱动轮和固定于驱动轮转轴上的旋转刀片。

一般情况下，这些用于切割的电机在切割作业途中需要停机时，用户即使切断电源，旋转刀片因惯性力的作用仍会高速运转一段时间，无法满足安全标准的要求，严重时甚至会造成人身伤害。根据安全性技术标准的要求，切割装置需在切断电源后的3s内停止转动，因此需安装有专门的刹车装置。刹车装置一般分为机械刹车和电磁刹车。其中，常规的机械刹车结构一般需安装在从动带轮上，结构较为复杂；电磁刹车则存在刹车不稳定、成本较高等缺点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种带刹车机构的电机，采用对电机输出轴进行刹车的方式，通过离心蝶形摩擦件与刹车盘之间的摩擦力实现刹车功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种带刹车机构的电机，包括了外壳、顶盖和底盖，所述顶盖和底盖分别盖设在所述外壳的顶部和底部，所述外壳为一空心壳体，其内部中空形成了安装腔，并由所述顶盖和底盖将所述安装腔密封，在所述安装腔中设置了电机，所述电机具有输出轴，由所述电机驱动输出轴转动，在所述输出轴上套设了刹车盘和刹车片，所述刹车盘通过螺钉固定在所述电机上，在所述输出轴上套设着防松螺母，所述防松螺母将所述刹车片压制在所述刹车盘上，所述刹车片包括中心盘和蝶形片，所述蝶形片共有六片，六片蝶形片沿周向等间距连接在所述中心盘上，相邻两片蝶形片之间形成的夹角均为60°，在所述中心盘上开设有双扁式孔，所述输出轴由所述双扁式孔穿过，当所述输出轴转动时，能带动所述中心盘转动，从而带动六片蝶形片转动，所述蝶形片包括了第一水平段、倾斜段和第二水平段，所述第一水平段和第二水平段相互平行且所述第一水平段位于所述第二水平段的上方，所述倾斜端一端连接在所述第一水平段上，另一端连接在所述第二水平段上，当所述刹车片压合在刹车盘表面时，所述第二水平段贴紧在所述刹车盘上。

作为本发明的改进，所述刹车片由弹簧钢制成，其自身具有弹性。

作为本发明的优选，在所述防松螺母上形成了环形的安装槽，在所述安装槽中固定着永磁体。

作为本发明的改进，在所述外壳上外壁上连接着支座，所述外壳支承在所述支座上。

作为本发明的进一步改进，所述输出轴穿过顶盖延伸在外壳的外部，在所述输出轴延伸在外壳外的部分上套设了减速机，所述减速机一端与所述输出轴相连，另一端连接着驱动轴，所述驱动轴上套设着驱动轮，在所述驱动轮中心通过轮轴固定着旋转刀片。

与现有技术相比，本发明的优点在于：当电机切断电源时，随着电机转速的降低，刹车片转动时产生的离心力的分力小于预紧力，刹车片回到初始位置，此时摩擦力会产生巨大的阻力，阻止电机转子由于惯性力产生的继续运转。摩擦力克服惯性力做功，在刹车盘与刹车片之间产生大量的热能，使得电机转速迅速降低至0，此时摩擦力成为制动力。由于制动力的存在，大大减少了电机停车制动的时间。一般情况下，普通无阻尼电机的停车时间为6～8s，增加刹车机构后电机所需的停车时间可以达到1～2s，完全符合安全标准的规定。

附图说明

图1为本发明实施例中带刹车机构的电机的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中带刹车机构的电机的内部结构爆炸图；

图3为本发明实施例中带刹车机构的电机刹车盘与刹车片处于制动状态时的示意图；

图4为图3中刹车盘与刹车片处于分离状态时的示意图；

图5为本发明实施例中带刹车机构的电机的刹车片的整体结构示意图；

图6为图5中单片蝶形片的结构示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明中带刹车机构的电机的实施例做进一步说明。

如附图所示，本实施例为一种带刹车机构的电机，包括了外壳1、顶盖和底盖3，顶盖和底盖分别盖设在外壳的顶部和底部，该外壳为一空心的圆柱状壳体，其内部中空形成了安装腔，并由外壳和顶盖以及底盖一起将安装腔密封，在该安装腔中设置了电机4，电机的规格参数为：电机型号:0048gc；额定电压/频率:240v/50hz；额定输入功率/w:1800；额定转速/r·min:17500；电机内组/ω:4.8。

电机自身具有输出轴41(电机轴)，当启动电机时，该输出轴可以在电机的驱动下发生快速转动，在输出轴上套设了刹车盘5和刹车片6，在电机的端面上固定着支架7，在刹车盘上沿周向开设着若干螺纹孔，在支架上也开设了等数量的螺纹孔，刹车盘上的螺纹孔与支架上的螺纹孔正对，可以通过穿设在这些螺纹孔中的螺钉8将刹车盘固定在支架上，在刹车盘的中心开设着中心孔，电机的输出轴可以从该中心孔中穿过，在中心孔中设置着轴承，由此，可以使得电机的输出轴在中心孔中自由地转动而不会带动刹车盘跟随输出轴一起转动，在输出轴上还套设着防松螺母9，防松螺母用于将刹车片压紧在刹车盘上，在输出轴中的一段距离上开设着外螺纹，防松螺母螺纹连接在外螺纹上并且当防松螺母受到旋转力作用时，能够绕着这段外螺纹转动，由此在输出轴上做轴向的移动。在防松螺母朝向刹车片的一侧形成有一圈环形的安装槽，在安装槽中固定着永磁体即磁铁，永磁体的作用是为了减小刹车片脱离刹车盘时的振动，原因当刹车盘脱离刹车盘的瞬间就可以受到永磁体的吸附力作用，对冲了部分刹车片对防松螺母的冲击力，由此减小振动。刹车片是由弹簧钢制成，其自身具有弹性，并且能被磁铁吸附，而刹车盘则是采用高强度、高耐磨性的钢材料制成，刹车片包括中心盘61和蝶形片62，中心盘为一圆形盘，蝶形片共有六片，六片蝶形片沿周向等间距连接在中心盘的外边缘上，相邻两片蝶形片之间形成的夹角均为60°，在中心盘的中心位置上开设有双扁式孔611，输出轴由双扁式孔穿过，当输出轴转动时，能带动中心盘转动，进而带动六片蝶形片环绕中心盘转动，蝶形片包括了第一水平段621、倾斜段622和第二水平段623，所述第一水平段和第二水平段相互平行且所述第一水平段位于所述第二水平段的上方，所述倾斜端一端连接在所述第一水平段上，另一端连接在所述第二水平段上，当所述刹车片压合在刹车盘表面时，所述第二水平段贴紧在所述刹车盘上。

单片蝶形片的参数如下:厚度为0.6mm；预压行程为2mm，即弹性钢蝶形片的最大形变幅度为2mm；第一水平段的长度d1为21mm；质心质量g为2.08g，这里所谓的质心是指蝶形片的重心位置，理论质心半径r1为24.9mm；质心力臂l1为3.5mm；实测预压紧力f1为50n；刹车片与刹车盘之间的摩擦系数为f为0.2；摩擦力所在圆周直径d2为62mm。理论阻力矩(也称最大静摩擦力矩)为

t1＝(f1·d2·f)/1000＝(50·62·0.2)/1000＝0.62n·m，实测阻力矩t2为0.79n·m。

如附图所示，由于蝶形片的形状构造，使得当蝶形片在转动时，会产生斜向的离心力，该离心力在驱使整个蝶形片朝背离中心盘方向移动的同时，还能向蝶形片提供与输出轴同轴向的作用力(该作用力相当于离心力的分力)，离心力的分力能带动蝶形片沿输出轴向上移动，当该离心力的分力等于蝶形片的本身质量时，就能使得蝶形片逐渐脱离刹车盘，离心力分力等于蝶形片质量的瞬间状态称之为临界状态。在蝶形片的质量为2.08g时，实验人员对该临界状态的各项数据进行了测算取样，得到临界状态参数如下：

电机的临界电压为145v，电机的临界电流为30.2a，电机的临界转速为12180转每分钟，由此测算出临界状态电机输出扭矩为1.89牛米，根据瞬间平衡原理，临界状态下单片蝶形片离心力f2为

f2＝[(n1·(d2－d1)]/(2·l1·6)＝48.8n

根据上式，反推电机的理论转速为9275r/min，由此可见，实验测得的电机转速要远大于其理论转速，这表明该蝶形刹车盘的设计参数满足了电机在极端状态下的运行条件，结构设计安全余量较大。结合电机的使用环境可知:即使电机所驱动的旋转刀片遇到很大的阻力，当负载很大、电机转速较低时，刹车片仍然能够脱离刹车盘无额外负荷运转。

而电机与外部机构的具体连接关系如附图所示，在外壳上外壁上连接着支座10，外壳整个支承在支座上。输出轴穿过顶盖延伸在外壳的外部，在输出轴延伸在外壳外的部分上套设了减速机11，所述减速机一端与所述输出轴相连，另一端连接着驱动轴12，其作用是将电机输出轴过快的转速转换成驱动轴较慢的转速，原理也较为简单，在减速机中设置了大齿轮和小齿轮，电机输出轴连接在小齿轮的中心，驱动轴连接在大齿轮的中心，小齿轮和大齿轮啮合，小齿轮和大齿轮的齿数比和半径比根据实际需要设定，但总的减速原理是当小齿轮在输出轴带动下转动n圈时，设定小齿轮与大齿轮的齿数比为x，那么大齿轮在同样时间内只转动了nx圈，由此完成了减速过程。所述驱动轴上通过同步带15连接着驱动轮13，在所述驱动轮中心通过轮轴14固定着旋转刀片16。

当电机处于静止状态时刹车片与刹车盘之间通过防松螺母和碟形刹车片自身弹性存在预紧力。当人为拨动电机转子时，要克服由于预紧力造成的摩擦力，显得特别吃力。当电机通电起动并达到一定转速后，刹车片上每一片“花瓣”都会产生很大的离心力；当离心力足够克服刹车片与刹车盘之间的静摩擦力和自身重力时，刹车片就会在竖直方向脱离刹车盘，此时摩擦力不再做功。当电机切断电源时，随着电机转速的降低，离心力的分力小于预紧力，刹车片又要回到初始位置，此时摩擦力会产生巨大的阻力，阻止电机转子由于惯性力产生的继续运转。摩擦力克服惯性力做功，在刹车盘与刹车片之间产生大量的热能，使得电机转速迅速降低至0，此时摩擦力成为制动力。由于制动力的存在，大大减少了电机停车制动的时间。一般情况下，无阻尼停车时间为6-8s，增加该刹车机构后电机所需的停车时间可以达到1-2s，完全符合安全标准的规定。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。