國外彈簧加壓式電磁安全制動器的發展現狀

　　0 引言
　　彈簧加壓式電磁制動器主要作為安全制動器安裝在電機上，以制動電機產品的型式廣泛應用于起重、電梯等行業，是保證設備安全正常工作的關鍵部件之一。隨著工業自動化、智能化的飛速發展，對電磁制動器的安全性、可靠性、平穩舒適性、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，國內外對電磁制動器研究的重點在于優化設計、穩健設計及制動器控制電路設計等方面。國外對電磁制動系統的研發工作開展得非常深入，在制動器優化設計方面主要致力于制動器的NVH（Noice，Vibration anHarshness）研究[1-2]，即研究方向是低噪音、高抗振、適應嚴酷環境。國內學者[3-7] 對盤式電磁制動器的優化設計研究得比較充分，但在穩健設計方面尚在起步階段，對彈簧加壓式電磁制動器的優化設計等理論研究基本處于空白階段。近幾年，天津機床電器總廠、成都瑞迪機械、天津永恒泰科技等企業借鑒國外彈簧加壓式電磁制動器的商業成品技術，研發出了一系列適應中國市場的低成本制動器產品，并申請了實用新型專利保護[8-12]，但保護的內容基本雷同于國外制動器幾十年前的技術水平，在產品質量、種類及創新性方面與國際同類產品相比，還有很大的差距。因此，在電梯、舞臺、風電等行業對制動器安全性或對壽命要求非常高的行業，主要依賴國外進口。
　　歐美等發達國家每年都在制動器的研發與創新上投入相當可觀的費用。德國KEB、MAYR、INTORQ 公司是彈簧加壓式電磁安全制動器研發的先導者，他們生產的安全制動器在國際市場和技術上都處于領先地位。采用新設計、新技術、新材料，不斷提高產品性能是國外制動器發展的一大特點。為了解國內外電磁安全制動器的技術發展現狀，本文對國內外制動器的材料、加工工藝和結構設計特點進行了比較和分析。研究國外電磁安全制動器設計過程中的關鍵技術及發展現狀，對于拓展國內設計人員的思路并指導他們研發出具有自主知識產權的高性能、長壽命的國產制動器具有重要的意義。
　　1 基本結構及工作原理
　　彈簧加壓式電磁安全制動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器，可以在失電情況下使電機軸緊急制動或正常工作停機后使電機軸保持制動狀態。具有結構緊湊、響應迅速、制動平穩、性能穩定可靠、安裝維修方便、壽命長久、噪音低、易于控制等優點。
　　1.1 基本結構
　　彈簧加壓式電磁安全制動器的基本結構如圖1 所示，主要由電磁鐵系統和轉子系統組成。其中電磁鐵系統包括電磁鐵2、銜鐵3、制動彈簧4、手動釋放9 等，轉子系統包括軸套5 和制動摩擦盤6。將制動器用螺釘1 安裝在電機座或對偶摩擦盤7 或法蘭上。調節定距螺管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器的結構

　　1.安裝螺釘 2.電磁鐵 3.銜鐵 4.制動彈簧 5.軸套 6.制動摩擦盤
　　7.對偶摩擦盤 8.定距螺管 9.手動釋放
　　1.2 工作原理
　　彈簧加壓式電磁安全制動器的制動力來自彈簧，電磁力用于解除制動。制動器失電時，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 和制動摩擦盤6 壓向對偶摩擦盤7，正隨電機軸旋轉的摩擦盤與銜鐵和對偶摩擦盤產生摩擦力而使制動器制動、電機軸停止轉動。
　　制動器接通直流電后，電磁鐵的線圈產生一個電磁場，銜鐵在電磁力的作用下，抵消彈簧力被吸引到電磁鐵上，使銜鐵與制動摩擦盤分離，制動器制動被釋放，電機軸可以帶著摩擦盤正常旋轉。
　　對于突然停電導致制動器制動的情況，可以人工扳動手動釋放手柄9，使銜鐵壓緊彈簧而解除制動，并將懸掛的重物一點點放下。
　　2 關鍵零部件的材料和加工工藝研究
　　電磁鐵、銜鐵、彈簧、制動摩擦盤是電磁安全制動器中非常關鍵的零部件。