國外彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀

　　0 引言
　　彈簧加壓式電磁制動(dòng)器主要作為安全制動(dòng)器安裝在電機(jī)上，以制動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品的型式廣泛應(yīng)用于起重、電梯等行業(yè)，是保證設(shè)備安全正常工作的關(guān)鍵部件之一。隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化的飛速發(fā)展，對電磁制動(dòng)器的安全性、可靠性、平穩(wěn)舒適性、低噪音、耐高溫/ 低溫/ 高濕/ 腐蝕、壽命等方面不斷提出更高的要求。
　　目前，國內(nèi)外對電磁制動(dòng)器研究的重點(diǎn)在于優(yōu)化設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)及制動(dòng)器控制電路設(shè)計(jì)等方面。國外對電磁制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)工作開展得非常深入，在制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)方面主要致力于制動(dòng)器的NVH（Noice，Vibration anHarshness）研究[1-2]，即研究方向是低噪音、高抗振、適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境。國內(nèi)學(xué)者[3-7] 對盤式電磁制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究得比較充分，但在穩(wěn)健設(shè)計(jì)方面尚在起步階段，對彈簧加壓式電磁制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論研究基本處于空白階段。近幾年，天津機(jī)床電器總廠、成都瑞迪機(jī)械、天津永恒泰科技等企業(yè)借鑒國外彈簧加壓式電磁制動(dòng)器的商業(yè)成品技術(shù)，研發(fā)出了一系列適應(yīng)中國市場的低成本制動(dòng)器產(chǎn)品，并申請了實(shí)用新型專利保護(hù)[8-12]，但保護(hù)的內(nèi)容基本雷同于國外制動(dòng)器幾十年前的技術(shù)水平，在產(chǎn)品質(zhì)量、種類及創(chuàng)新性方面與國際同類產(chǎn)品相比，還有很大的差距。因此，在電梯、舞臺、風(fēng)電等行業(yè)對制動(dòng)器安全性或?qū)勖蠓浅８叩男袠I(yè)，主要依賴國外進(jìn)口。
　　歐美等發(fā)達(dá)國家每年都在制動(dòng)器的研發(fā)與創(chuàng)新上投入相當(dāng)可觀的費(fèi)用。德國KEB、MAYR、INTORQ 公司是彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器研發(fā)的先導(dǎo)者，他們生產(chǎn)的安全制動(dòng)器在國際市場和技術(shù)上都處于領(lǐng)先地位。采用新設(shè)計(jì)、新技術(shù)、新材料，不斷提高產(chǎn)品性能是國外制動(dòng)器發(fā)展的一大特點(diǎn)。為了解國內(nèi)外電磁安全制動(dòng)器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，本文對國內(nèi)外制動(dòng)器的材料、加工工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了比較和分析。研究國外電磁安全制動(dòng)器設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀，對于拓展國內(nèi)設(shè)計(jì)人員的思路并指導(dǎo)他們研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、長壽命的國產(chǎn)制動(dòng)器具有重要的意義。
　　1 基本結(jié)構(gòu)及工作原理
　　彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器又稱電磁抱閘或電磁剎車，是一種在干式條件下工作的摩擦式直流電磁制動(dòng)器，可以在失電情況下使電機(jī)軸緊急制動(dòng)或正常工作停機(jī)后使電機(jī)軸保持制動(dòng)狀態(tài)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)迅速、制動(dòng)平穩(wěn)、性能穩(wěn)定可靠、安裝維修方便、壽命長久、噪音低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。
　　1.1 基本結(jié)構(gòu)
　　彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由電磁鐵系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)組成。其中電磁鐵系統(tǒng)包括電磁鐵2、銜鐵3、制動(dòng)彈簧4、手動(dòng)釋放9 等，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括軸套5 和制動(dòng)摩擦盤6。將制動(dòng)器用螺釘1 安裝在電機(jī)座或?qū)ε寄Σ帘P7 或法蘭上。調(diào)節(jié)定距螺管8 使銜鐵和磁鐵之間的氣隙保持在額定值。

圖1 彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)

　　1.安裝螺釘 2.電磁鐵 3.銜鐵 4.制動(dòng)彈簧 5.軸套 6.制動(dòng)摩擦盤
　　7.對偶摩擦盤 8.定距螺管 9.手動(dòng)釋放
　　1.2 工作原理
　　彈簧加壓式電磁安全制動(dòng)器的制動(dòng)力來自彈簧，電磁力用于解除制動(dòng)。制動(dòng)器失電時(shí)，電磁鐵2 的線圈失去電磁力，壓縮彈簧4 依靠自身的彈力將銜鐵3 和制動(dòng)摩擦盤6 壓向?qū)ε寄Σ帘P7，正隨電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的摩擦盤與銜鐵和對偶摩擦盤產(chǎn)生摩擦力而使制動(dòng)器制動(dòng)、電機(jī)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　制動(dòng)器接通直流電后，電磁鐵的線圈產(chǎn)生一個(gè)電磁場，銜鐵在電磁力的作用下，抵消彈簧力被吸引到電磁鐵上，使銜鐵與制動(dòng)摩擦盤分離，制動(dòng)器制動(dòng)被釋放，電機(jī)軸可以帶著摩擦盤正常旋轉(zhuǎn)。
　　對于突然停電導(dǎo)致制動(dòng)器制動(dòng)的情況，可以人工扳動(dòng)手動(dòng)釋放手柄9，使銜鐵壓緊彈簧而解除制動(dòng)，并將懸掛的重物一點(diǎn)點(diǎn)放下。
　　2 關(guān)鍵零部件的材料和加工工藝研究
　　電磁鐵、銜鐵、彈簧、制動(dòng)摩擦盤是電磁安全制動(dòng)器中非常關(guān)鍵的零部件。