国外弹簧加压式电磁安全制动器的发展现状

　　3.1 高档电梯/舞台制动器的结构特点
　　随着人们生活水平的提高，对高档酒店/ 写字楼、大型舞台/ 剧院的需求也日益增多，迫切需要能与之配套的高性能制动器。
　　3.1.1 双倍安全性设计
　　电梯曳引机和舞台吊机是对制动器安全性能要求最高的起升机构。按照欧洲标准EN81 的要求，起升机构必须具有两个相互独立工作的制动器和两个相互独立的控制装置 [16]。
　　为满足这个安全性要求，研发出了各种结构紧凑的双倍制动器。如图4(a)、4(b) 所示的双倍制动器有两个几乎完全相同的单制动器和两个监测制动器磨损情况的微动开关；图4(c) 所示的双倍制动器外形尺寸与单制动器相同，但具有两个线圈回路、两个半圆形衔铁和两个微动开关。

图4 双倍制动器

　　双倍制动器中的每个制动器可以独立制动及控制，在机械和电气设计方面具有高度的安全性。双倍制动器的解决方案已在德国蒂森电梯、日本东芝电梯、国家大剧院吊机、长安大戏院吊机等应用中得到非常高的评价。
　　3.1.2 低噪音设计
　　从设计、制造的根本着手，对制动器的整体结构进行静音设计、合理选用摩擦材料、提高加工制造精度，可有效降低制动器噪音。
　　降低噪音的解决方案主要有以下3 类：
　　（1）密闭设计：在电磁铁和电机座的外缘采用橡胶防尘罩、制动器内孔与电机轴之间采用端盖或轴封等，使制动器成为一个密闭的结构，在提高防护等级的同时也降低了噪音，如图4(a) 图所示。
　　（2） 轴套－摩擦盘之间的抗振动设计：在渐开线花键轴套与摩擦盘之间增加 O 形橡胶密封圈，如图4(b) 所示。
　　在轴套渐开线齿面上喷涂尼龙防噪涂层。
　　（3）衔铁与电磁铁之间的抗冲击设计：在衔铁与电磁铁之间增加橡胶球、小O 形橡胶圈等弹性阻尼件，如图5(a) 所示。　　　　在衔铁与电磁铁之间增加防潮、阻燃的特制纸垫片等。
　　另外还有采用两层衔铁的设计，即在制动摩擦盘与衔铁之间再增加一个铝制的静音衔铁，如图5(b) 所示；在衔铁与定距螺管之间增加O 形橡胶圈，如图4(b) 所示。橡胶圈等的弹性、硬度必须稳定、凹槽必须有较高的精度，否则会影响制动器的制动及释放性能。实验证明，2x525Nm低噪音双倍制动器的实验室噪音低于60dB，在高档楼宇的电梯应用中得到一致认可。

图5 低噪音设计

　　3.1.3 节能设计
　　传统的电磁安全制动器在电机工作过程中，必须始终给电磁铁线圈通电，不仅消耗电能，也因发热高而影响制动器的使用寿命。因此，制动器的控制电路通常采用节能设计的方案[17]，即在制动器通电的瞬间有较大的电流将衔铁吸引到电磁铁上，吸合后只有较小的维持电流保持衔铁的吸合状态。由于通电瞬间的电流大，制动器释放时间缩短一倍，制动器耐磨损能力增加一倍，寿命延长。由于维持电流小、发热量小，能耗降低75%。同时，电磁铁断电时的剩磁也小，制动器的制动时间缩短30%。国外有这种专门研发的控制器产品——过励磁电源。实际应用证明，该电源动作可靠、故障率低，具有显著的节电效果。
　　3.2 变桨制动器的结构特点
　　随着陆地风电行业的技术成熟与蓬勃发展，海上风电的需求也日益增高，对变桨制动器也提出了更高的要求。
　　3.2.1 安装方式多样性设计
　　根据客户设计的要求，变桨制动器可以选择安装在电机的前端、内部和尾部，如图6 所示。目前，风电机组变桨系统中广泛应用的是将制动器安装在电机的前端，可以对变桨减速箱的高速端进行有效的安全保护。

图6 制动器的安装位置