国外弹簧加压式电磁安全制动器的发展现状

　　0 引言
　　弹簧加压式电磁制动器主要作为安全制动器安装在电机上，以制动电机产品的型式广泛应用于起重、电梯等行业，是保证设备安全正常工作的关键部件之一。随着工业自动化、智能化的飞速发展，对电磁制动器的安全性、可靠性、平稳舒适性、低噪音、耐高温/ 低温/ 高湿/ 腐蚀、寿命等方面不断提出更高的要求。
　　目前，国内外对电磁制动器研究的重点在于优化设计、稳健设计及制动器控制电路设计等方面。国外对电磁制动系统的研发工作开展得非常深入，在制动器优化设计方面主要致力于制动器的NVH（Noice，Vibration anHarshness）研究[1-2]，即研究方向是低噪音、高抗振、适应严酷环境。国内学者[3-7] 对盘式电磁制动器的优化设计研究得比较充分，但在稳健设计方面尚在起步阶段，对弹簧加压式电磁制动器的优化设计等理论研究基本处于空白阶段。近几年，天津机床电器总厂、成都瑞迪机械、天津永恒泰科技等企业借鉴国外弹簧加压式电磁制动器的商业成品技术，研发出了一系列适应中国市场的低成本制动器产品，并申请了实用新型专利保护[8-12]，但保护的内容基本雷同于国外制动器几十年前的技术水平，在产品质量、种类及创新性方面与国际同类产品相比，还有很大的差距。因此，在电梯、舞台、风电等行业对制动器安全性或对寿命要求非常高的行业，主要依赖国外进口。
　　欧美等发达国家每年都在制动器的研发与创新上投入相当可观的费用。德国KEB、MAYR、INTORQ 公司是弹簧加压式电磁安全制动器研发的先导者，他们生产的安全制动器在国际市场和技术上都处于领先地位。采用新设计、新技术、新材料，不断提高产品性能是国外制动器发展的一大特点。为了解国内外电磁安全制动器的技术发展现状，本文对国内外制动器的材料、加工工艺和结构设计特点进行了比较和分析。研究国外电磁安全制动器设计过程中的关键技术及发展现状，对于拓展国内设计人员的思路并指导他们研发出具有自主知识产权的高性能、长寿命的国产制动器具有重要的意义。
　　1 基本结构及工作原理
　　弹簧加压式电磁安全制动器又称电磁抱闸或电磁刹车，是一种在干式条件下工作的摩擦式直流电磁制动器，可以在失电情况下使电机轴紧急制动或正常工作停机后使电机轴保持制动状态。具有结构紧凑、响应迅速、制动平稳、性能稳定可靠、安装维修方便、寿命长久、噪音低、易于控制等优点。
　　1.1 基本结构
　　弹簧加压式电磁安全制动器的基本结构如图1 所示，主要由电磁铁系统和转子系统组成。其中电磁铁系统包括电磁铁2、衔铁3、制动弹簧4、手动释放9 等，转子系统包括轴套5 和制动摩擦盘6。将制动器用螺钉1 安装在电机座或对偶摩擦盘7 或法兰上。调节定距螺管8 使衔铁和磁铁之间的气隙保持在额定值。

图1 弹簧加压式电磁安全制动器的结构

　　1.安装螺钉 2.电磁铁 3.衔铁 4.制动弹簧 5.轴套 6.制动摩擦盘
　　7.对偶摩擦盘 8.定距螺管 9.手动释放
　　1.2 工作原理
　　弹簧加压式电磁安全制动器的制动力来自弹簧，电磁力用于解除制动。制动器失电时，电磁铁2 的线圈失去电磁力，压缩弹簧4 依靠自身的弹力将衔铁3 和制动摩擦盘6 压向对偶摩擦盘7，正随电机轴旋转的摩擦盘与衔铁和对偶摩擦盘产生摩擦力而使制动器制动、电机轴停止转动。
　　制动器接通直流电后，电磁铁的线圈产生一个电磁场，衔铁在电磁力的作用下，抵消弹簧力被吸引到电磁铁上，使衔铁与制动摩擦盘分离，制动器制动被释放，电机轴可以带着摩擦盘正常旋转。
　　对于突然停电导致制动器制动的情况，可以人工扳动手动释放手柄9，使衔铁压紧弹簧而解除制动，并将悬挂的重物一点点放下。
　　2 关键零部件的材料和加工工艺研究
　　电磁铁、衔铁、弹簧、制动摩擦盘是电磁安全制动器中非常关键的零部件。