阅读说明：本技术 静音电磁制动器 (Mute electromagnetic brake ) 是由 T.科霍宁 J.穆斯塔拉赫蒂 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：一种电磁制动器(1)包括围绕中心轴线SA布置的电磁体(2)；滑动件(3),其在电磁体致动时相对于电磁体沿滑动件致动方向移动；以及气隙(4),其设置在电磁体和滑动件之间,当电磁体致动时,磁场穿过该气隙,其中滑动件相对于中心轴线SA径向地布置在电磁体的内部或外部。电磁制动器是静音的。(An electromagnetic brake (1) comprises an electromagnet (2) arranged around a central axis SA; a slider (3) which, upon actuation of the electromagnet, moves in a slider actuation direction with respect to the electromagnet; and an air gap (4) provided between the electromagnet and the slide, through which the magnetic field passes when the electromagnet is actuated, wherein the slide is arranged radially inside or outside the electromagnet with respect to the central axis SA. The electromagnetic brake is silent.)

静音电磁制动器

技术领域

本发明涉及一种静音电磁制动器，其例如可以用于电梯的曳引机中。

背景技术

图8示出了根据现有技术的用于电梯的曳引机的电磁制动器101的剖视图。该电磁制动器101包括电磁体，其具有设置在凸缘102中的线圈105和布置在线圈105的中央的弹簧106。弹簧106将制动衬块107压靠在例如作为曳引电动机的一部分的制动表面(未示出)上。制动衬块107安装在电枢103上，该电枢103可相对于凸缘102沿安装在凸缘102上的轴108移动。在制动衬块107压靠在制动表面上的状态下，在凸缘102和电枢103之间存在气隙104。当线圈105被激励时，电磁体可以提供电磁力，以抵抗弹簧106的力吸引电枢103。结果，制动器101随着气隙104变小时打开。最后，电枢103将邻接在凸缘102上，而气隙104消失。电枢103在凸缘102上的邻接作用产生噪声，该噪声可被在电梯中行进的人注意到作为干扰。

减小该噪声的一种手段是提供一种阻尼弹簧，其确保电枢103较慢运动，导致电枢103的邻接作用产生较少的噪声。然而，设置阻尼弹簧要求磁力克服用于打开制动器的较高弹簧力，即除弹簧106的力之外的阻尼弹簧的力。

因此，需要提供一种电磁制动器，其能够在不产生上述噪声的情况下进行操作。

发明内容

根据本发明，利用具有权利要求1的特征的电磁制动器来实现上述需求。

根据本发明的电磁制动器包括：电磁体，其围绕中心轴线布置；滑动件，其在电磁体致动时相对于电磁体沿滑动件致动方向可移动；以及气隙，其设置在电磁体和滑动件之间，当电磁体致动时，磁场穿过该气隙。滑动件相对于中心轴线径向地布置在电磁体的内部或外部。

可以将上述中心轴线理解为电磁体的中心轴线。

由于这种布置，电磁体围绕中心轴线布置。例如，电磁体可以围绕中心轴线为环形。然而，电磁体的形状不限于环形，可以具有带有中心的任何形状，比如平行四边形、椭圆形、多边形等。因此，在电磁体和滑动件之间形成的气隙可以在基本平行于中心轴线的方向上延伸。结果，当滑动件沿滑动件致动方向移动时，相对于垂直于中心轴线的方向，滑动件与电磁体之间的距离保持恒定。结果，尽管滑动件可以移动，但滑动件将永远不会以上面参考图8所说明的方式邻接在电磁体上，从而可以避免伴随着滑动件与电磁体邻接的噪声。而且，电磁制动器可以配置成使得滑动件将不邻接电磁制动器的其他结构构件。因此，可以获得本质上静音的电磁制动器。

在一实施例中，滑动件径向地布置在电磁体内部，电磁体径向地布置在滑动件外部。可替代地，滑动件可径向地布置在电磁体外部，电磁体可径向地布置在滑动件内部。

优选地，滑动件包括铁磁材料，例如铁。这允许滑动件或滑动件的一部分用作电磁体的磁路的一部分。

优选地，电磁体和滑动件分别是环形的。这允许易于制造的简单配置。

优选地，电磁体包括围绕中心轴线缠绕并适于在激励时产生磁场的线圈。同样优选地，电磁制动器包括磁场适配装置，用于适配磁场，以便产生在滑动件致动方向上作用在滑动件上的磁力。

磁场适配装置以不使电磁体移动而是与电磁体平行的方式使滑动件相对于电磁体移动的方式适配磁场。

优选地，磁场适配装置包括从电磁体伸入气隙的至少一个电磁体突起以及从滑动件伸入气隙的至少一个滑动件突起。突起的设置允许具有合适的结构以提供可被容易制造的磁场适配装置。

优选地，在不致动电磁体的状态下，电磁体突起和滑动件突起在滑动件致动方向上彼此偏移。由于突起在电磁体未被致动的状态下彼此偏移，因此，当由于电磁体的致动而产生磁场时，在突起之间产生电磁力，这些突起彼此偏移，从而滑动件的突起将被电磁体的突起吸引，其中磁力与提供给电磁体的电流量相对应。结果，滑动件可以在滑动件致动方向上移动。

优选地，电磁体突起在沿滑动件致动方向面向的一侧包括倾斜表面，并且滑动件突起在与滑动件致动方向相反面向的一侧包括倾斜表面。倾斜表面相对于垂直于滑动件致动方向的方向倾斜。倾斜表面以某种方式改善了磁场的适应性，以更合适地产生使突起彼此吸引的磁力。

优选地，平行于电磁体设置永磁体。永磁体提供永久磁场，当电磁体被致动时，该永久磁场与电磁体的磁场结合。永磁体减少了使滑动件移动所需的电磁体磁化/致动。因此，永磁体确保足以使滑动件移动的磁力。结果，可以减小电磁体的线圈的尺寸，从而可以较低的成本制造电磁制动器。

优选地，电磁制动器包括用于在滑动件致动方向上引导滑动件的引导装置。引导装置确保滑动件沿着滑动件致动方向以不减小滑动件与电磁体之间相对于垂直于中心轴线的方向的距离的方式移动。结果，可以确保滑动件永远不会在任何位置与电磁体接触。这确保了电磁制动器的自然无声。

优选地，电磁制动器还包括至少一个弹簧，用于与滑动件致动方向相反地推动滑动件。至少一个弹簧允许将滑动件带入制动器闭合的位置或制动器打开的位置。

优选地，电磁制动器包括摩擦构件，其连接至滑动件并且适于压靠在制动表面上。优选地，滑动件致动方向是滑动件移动以将摩擦构件压靠在制动表面上的方向。这允许具有在未激活电磁体时闭合的弹簧加载的电磁制动器。可替代地，滑动件致动方向是滑动件移动以使摩擦构件远离制动表面移动的方向。这允许具有在未激活电磁体时打开的弹簧加载的电磁制动器。

优选地，电磁制动器适于应用于运输系统，比如电梯、自动扶梯或自动人行道。优选地，电磁制动器适于应用于曳引机，其中电磁制动器可以附接到曳引机的框架以制动曳引机的轴和/或牵引轮。然而，电磁制动器不限于这些应用，其可以应用于期望本质上静音的电磁制动器的任何技术领域。

优选地，滑动件包括多个盲孔，每个用于容纳多个弹簧之一。

优选地，滑动件包括板状滑动部，并且弹簧相对于电磁体同轴地设置，以与滑动件致动方向相反地推动板状滑动部。

优选地，设置至少两组电磁体和滑动件。在这种情况下，每个电磁体围绕其自身的中心轴线布置，使得电磁制动器包括与电磁体和滑动件组一样多的中心轴线。

附图说明

通过结合附图对本发明的实施例的以下详细描述，这些及其他目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明第一实施例的电磁制动器的示意性截面图。

图2示出了线圈未被激励时的磁场。

图3示出了线圈被激励时的磁场。

图4是表示滑动件的移动位置与弹簧和电磁体的力之间的关系的图。

图5是根据本发明第二实施例的电磁制动器的示意性截面图。

图6A是根据本发明第三实施例的电磁制动器在制动器接合的状态下的示意性截面图。

图6B是根据本发明第三实施例的电磁制动器在制动器打开的状态下的示意性截面图。

图7是根据本发明第四实施例的电磁制动器的示意性截面图。

图8是常规电磁制动器的示意性截面图。

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，根据本发明第一实施例的电磁制动器1包括由诸如S355的钢制成的环形凸缘2、设置在凸缘2内部的环形线圈5以及设置在凸缘2的径向内侧的滑动件3。

凸缘2安装到支撑件12，例如电磁制动器1的壳体，该支撑件例如可以安装到电梯的曳引机(未示出)。凸缘2围绕中心轴线SA为环形。

线圈5放置在凸缘2的内部，并且也围绕中心轴线SA呈环形。线圈5包括绕组(未示出)，该绕组围绕中心轴线SA在基本圆形的路径上定向。由于线圈5是电磁体的主要构成部件，因此根据本发明的电磁体围绕中心轴线SA布置。换句话说，中心轴线由线圈5且因此由电磁体限定。

环形永磁体8设置在凸缘2的内部于线圈5和滑动件3之间的位置处且因此平行于电磁磁体2。

在该实施例中，凸缘2由上部2a和下部2b构成，在上部2a和下部2b之间设置有线圈5和永磁体8。

滑动件3具有环状滑动部3a和与环形凸缘部3a的底部连接的板状滑动部3b。滑动件3关于中心轴线SA基本对称。

摩擦垫10安装到板状滑动部3b的底部。当滑动件3在图1中向下移动并因此朝向制动盘11时，摩擦垫10可以与制动盘11的制动表面接触。

在支撑件12和滑动件3之间设置有多个弹簧9，以将滑动件3推向制动盘11。弹簧9可以是螺旋弹簧，并且可以沿着滑动件3的周向延伸部均匀地分布。优选地，设置有四个弹簧9，但是数量不限于四个。

在环状滑动部3a的径向外侧形成有突起7。每个突起7是环形的并且其横截面形状具有垂直于中心轴线SA的上直线、平行于中心轴线SA的外直线和向下倾斜地朝向环状滑动部3a延伸的下直线。截面图中的下直线对应于突起7的倾斜表面7a，其相对于垂直于滑动件致动方向的方向倾斜。上直线和径向外直线对应于突起7的环形表面。在第一实施例中，滑动件3包括十个突起7。

因此，在两个相邻的突起7之间形成凹部15。由于具有十个突起7，所以滑动件3包括九个凹部。上四个凹部15和下四个凹部15在垂直于中心轴线SA的方向上具有相同的深度。在相对于中心轴线SA的方向位于滑动件3的中部的两个突起7之间形成有中间凹部16。换句话说，当从滑动件3的底侧到顶侧对突起7进行编号时，中间凹部16形成在编号为五和六的突起7之间，并且相对于垂直于中心轴线SA的方向其比其他凹部15更深，并且在中心轴线SA的方向上其比其他凹部15更大。此外，中间凹部16在中心轴线SA的方向上比其他凹部更长。

在凸缘2的径向内侧上形成有突起6。每个突起6是环形的，并且其横截面形状具有垂直于中心轴线SA的下直线、平行于中心轴线SA的外直线和向上倾斜地朝向凸缘2延伸的上直线。截面图中的上直线对应于突起6的倾斜表面6a，其相对于垂直于滑动件致动方向的方向倾斜。下直线和径向内侧直线对应于突起7的环形表面。在第一实施例中，凸缘2包括十个突起6。

因此，在两个相邻突起6之间形成凹部13。由于具有十个突起6，所以凸缘10包括九个凹部。上四个凹部13和下四个凹部13在垂直于中心轴线SA的方向上具有相同的深度。在相对于中心轴线SA的方向位于凸缘2的中部的两个突起6之间形成有中间凹部14。换句话说，当从凸缘2的底侧到顶侧对突起6进行编号时，中间凹部14形成在编号为五和六的突起6之间，并且在垂直于中心轴线SA的方向上其比其他凹部13更深。此外，中间凹部14在中心轴线SA的方向上比其他凹部13更长。凸缘2的中间凹部14的底部由永磁体8的径向内表面形成。

气隙4设置在凸缘2的径向内侧与滑动件3的径向外侧之间。在图1的截面图中，该气隙大致在与中心轴线SA平行的方向上延伸。实际上，气隙4由凸缘2的突起6的表面、在这些突起6之间的凹部13、14的表面、突起7的表面以及在这些突起7之间的凹部15、16的表面限定。因此，气隙4在垂直于中心轴线SA的方向上的长度在穿过凸缘的凹部13和滑动件3的凹部15的垂直于中心轴线SA的第一部分处比在穿过凸缘2的突起6和滑动件3的突起7的垂直于中心轴线SA的第二部分处更大。

图2示出了在未激励线圈5的状态下凸缘2和滑动件3的环形部分中的磁场。在这种状态下，磁场仅由永磁体8产生，并且磁场在线圈5周围传播。因此，气隙区域中的磁通密度小到不产生会克服弹簧9的弹簧力的磁力。结果，电磁制动器1处于闭合状态，其中电磁制动器1通过弹簧9的弹簧力压靠在盘11的制动表面上。在该闭合位置，滑动件3在中心轴线SA的方向上从凸缘2朝向制动盘的制动表面偏移，使得滑动件3的突起7相应地从凸缘的突起6偏移。

当线圈5被激励时，永磁体8的磁场和被激励的线圈5的磁场穿过滑动件3的环形部分。如图3所示，在突起6和7彼此靠近的区域中，磁通密度特别高，其中在凸缘2和滑动件3之间形成的气隙4的一部分较窄。在突起6和7中产生的磁场在凸缘2和滑动件3之间产生吸引力，其在滑动件致动方向上具有指向远离制动盘11的力分量。由于滑动件3由引导装置引导以在滑动件致动方向上滑动，所以阻止滑动件3在垂直于滑动件致动方向的方向上移动。引导装置可以是例如通过滑动轴承将滑动件3安装在其上的引导杆。

图4示出了弹簧力曲线20和磁力线曲线21至24，这些曲线表示滑动件3的相应力(竖直轴)与相关的移动位置(水平轴)之间的关系。移动位置-2.00mm对应于滑动件3相对于凸缘2偏移最大量使得突起根本不彼此重叠的位置。在本实施例中，制动器在移动位置-1.25mm处闭合。移动位置0.00mm对应于制动器1完全打开的位置，即滑动件3的突起6与凸缘2的突起7对准。在该位置，滑动件3已经沿滑动件致动方向从制动盘11移开至最大量。

弹簧力曲线20基本上是线性的。磁力曲线21至24是非线性的，因为磁力与磁路中的气隙长度成指数比例。当滑动件的位置改变时，磁路中的气隙长度改变，结果是突起6、7之间的偏移减小，使得突起6、7彼此更大程度地对准。

磁力曲线21示出了没有电流提供给线圈5的状态。在这种状态下，电流密度(图4中的芬兰语“Virrantiheys”)为零，并且所产生的磁力基本上为零。

磁力曲线22示出了以5000000A/m²的电流密度激励线圈5的状态。磁力曲线22在位置-1.125mm处与弹簧力曲线20相交。在该位置，与不激励线圈5并且将滑动件3定位在-2.00mm处的状态相比，突起6、7在更大程度上对准。因此，气隙4变得更小。

磁力曲线23示出了以5000000A/m²的电流密度激励线圈5的状态。磁力曲线23在位置-0.8mm处与弹簧力曲线20相交。在该位置，与以5000000A/m²的电流密度激励线圈5并且将滑动件3定位在-1.125mm处的状态相比，突起6、7在更大程度上对准。因此，气隙4变得甚至更小。

磁力曲线24示出了以15000000A/m²的电流密度激励线圈5的状态。磁力曲线24在位置-0.75mm处与弹簧力曲线20相交。在该位置，与以10000000A/m²的电流密度激励线圈5并且将滑动件3定位在-0.8mm处的状态相比，突起6、7在更大程度上对准。因此，气隙4变得甚至更小。

因此，可以理解的是，滑动件3的位置将在与所施加的电流密度和弹簧力相对应的电磁力的交叉点上，并且通过控制电流密度，即提供给线圈5的电流，滑动件3将移动。在滑动件3的运动期间，突起6、7彼此越来越对准。如上所述，分别在突起6、7与凹部13、14、15、16之间形成有气隙4。在凹部13、14、15、16彼此相对的区域中，气隙比在突起6、7彼此相对的区域中更大。因此，当滑动件3沿滑动件致动方向移动时，彼此相对的突起6、7的比例相对于彼此相对的凹部13、14、15、16的比例变大。结果，当滑动件3沿滑动方向移动以打开制动器1时，气隙4变小。

第二实施例

图5示出了根据本发明第二实施例的电磁制动器101。该电磁制动器的构件已经用附图标记表示，该附图标记是通过将第一实施例中使用的参考符号加上100而获得的。在下文中，仅描述了相对于第一实施例的主要区别。

在第二实施例中，滑动件103设置在凸缘102的径向外侧，并包括用于容纳弹簧109的盲孔117。尽管在图5中仅示出了两个盲孔117，但可以在滑动件103的周向延伸部上设置多个盲孔117和对应数量的弹簧109。优选地，在周向延伸部上存在均匀分布的四个盲孔117和四个弹簧109。

此外，在本实施例中，凸缘102由上部102a和下部102b形成，在上部102a和下部102b之间设置有线圈105和永磁体108。在该实施例中，上部102a与支撑件112一体地形成。

而且，突起106、107的分布与第一实施例的突起6、7的分布不同。在本实施例中，在凸缘102的下部102b中形成有具有倾斜表面106a的七个突起106，在上部102a中形成有具有倾斜表面106a的一个突起106。分别在凹部116的下方和上方在滑动件103中形成相应数量的突起107。除此之外，操作模式与第一实施例基本相同。

第三实施例

图6A和6B示出了根据本发明第三实施例的电磁制动器201。该电磁制动器的构件已经用附图标记表示，该附图标记是通过第一实施例中使用的参考符号加上200而获得的。在下文中，仅描述了相对第一实施例的主要区别。

与第一实施例相比，根据该实施例的电磁制动器201具有更紧凑的结构。尽管根据第一实施例的板状滑动部3b具有中心孔，但根据第三实施例的板状滑动部203b不具有这样的孔，而是形成为连续板。

此外，根据该实施例的电磁制动器201仅包括单个弹簧209，其设置在支撑件212与板状滑动部203b之间，用于将滑动件203从支撑件212推开，即与滑动件致动方向相反。该单个弹簧209设置成与环形滑动部203a基本同轴。换句话说，弹簧209的中心轴线对应于滑动件及电磁体的中心轴线。

另外，根据该实施例的电磁制动器201配置为对曳引机的牵引轮的外周面施加制动力。因此，摩擦垫210在背离板状滑动部203b的一侧具有曲面，其具有的曲率与曳引机的牵引轮的外周面的曲率相对应。

第四实施例

图7示出了根据本发明的第三实施例的电磁制动器301。该电磁制动器的构件已经用附图标记表示，该附图标记通过将第一实施例中使用的附图标记加上300而获得。在下文中，仅描述了相对于第三实施例的主要区别。

根据该实施例的电磁制动器301包括分别具有第三实施例的结构的两组凸缘302和滑动件303。此外，与第三实施例中一样，每个滑动件303被单个弹簧312推动。除了第三实施例的摩擦垫210的弯曲表面之外，第四实施例的每个摩擦垫310在背离板状滑动部303b的一侧上具有平坦表面，因为该电磁制动器301被应用于制动盘311。

利用根据实施例的电磁制动器，滑动件可以克服弹簧的弹簧力而移动，同时气隙始终保持在滑动件和凸缘之间。因此，由于滑动件永远不会与凸缘邻接，所以不会产生如图8所示的常规电磁制动器中那样由凸缘与电枢之间的邻接产生的噪声。因此，根据实施例的电磁制动器本质上是静音的。

由于滑动件与线圈的电流密度成比例地移动，因此电磁制动器的掉落/闭合本质上也是静音的。参照图4，可以通过假设没有摩擦损失并且认为滑动件的质量可以忽略的磁力曲线和弹簧力曲线的交点来设置滑动件位置。因此，通过相应地减小线圈的电流，制动器可以静音地闭合。

此外，在实施例中，在滑动件的上部和支撑件之间还存在气隙。当操作电磁制动器时，滑动件上方的该气隙沿中心轴线的方向变化，这可以从图6A和6B更好地理解。然而，该气隙的尺寸可以设置成使得当操作电磁制动器时(例如参见图6B)，滑动件不邻接支撑件。同样由于这个原因，根据实施例的电磁制动器本质上是静音的。

此外，根据实施例的电磁制动器的结构更简单，因此需要较少的维护。

本发明不限于上述实施例，并且可以如下进行修改。

根据实施例的电磁制动器具有滑动件被弹簧推压抵靠制动盘进入闭合位置的构造。然而，本发明可以应用于通过弹簧将滑动件从制动盘推离到打开位置并且电磁体配置成在致动电磁体时抵抗弹簧力在滑动件致动方向上朝向制动盘移动滑动件的电磁制动器。

根据实施例的电磁制动器具有设置在线圈和滑动件之间的永磁体。永磁体确保电磁体的打开力并允许减小线圈的尺寸。然而，例如在不需要大制动力的应用中可以省略永磁体，使得弹簧力较小，因此打开制动器所需的磁力较小。可替代地，在省略永磁体的情况下，可以使线圈更大。

在第一、第二和第四实施例中，本发明应用于制动盘。然而，本发明可以应用于需要移动摩擦垫以提供制动作用的其他类型的制动器，比如第三实施例的制动器。因此，第一、第二和第四实施例的配置可应用于将弯曲的摩擦垫应用于绳盘的周边的制动器，并且第三实施例的配置可应用于制动盘。

在实施例中，电磁体突起和滑动件突起的倾斜表面是直表面。然而，这些表面可以替代地是弯曲表面。