李翀、王建、黄捷建

 

 

抱闸电机，即带有制动器（也叫抱闸器）的电机，在装备制造业中（带有Z轴的设备），抱闸电机越来越得到广泛应用。雷赛智能结合近几年的的抱闸电机应用推广经验，对电机用制动器的应用知识做较系统的介绍。

 

本文介绍了永磁式制动器和电励磁型制动器的结构、工作原理、应用要求和功能特点，帮助客户了解制动器，进而选择合适的抱闸电机，保障抱闸电机及其控制电路的稳定性。

 

    

一、电励磁型制动器的结构和原理

       

1.1 电励磁型制动器的结构

上个世纪五十年代，Lenze公司推出了一款干式双面失电动作型弹簧加压电磁安全制动器，随后产品风靡了德国，其他国家竞相仿制。其结构主要由定子和转子组成，定子里面安放有绕制好的线圈，环氧灌封处理。转子是用特定耐摩擦的材料制作而成。转子和定子之间的摩擦转矩通过圆周分布的弹簧加压，使衔铁和平板夹住转子，产生摩擦转矩。如下图所示：

 

 

 

   

1.2 电励磁型制动器的工作原理

转子通过转子轮毂安装在伺服电机轴上，定子或平板固定在端盖上。在未对线圈通电的状态下，衔铁通过压缩后的扭矩弹簧压住转子，转子被夹在衔铁和平板中，通过所产生的摩擦力对轴伺服电机轴进行制动和保持。在这种情况下，定子与衔铁之间保持一定的空隙。当线圈通电时，将产生磁通，定子和衔铁之间形成闭合磁路，定子克服扭矩弹簧的压缩力而吸引衔铁。同时转子成为自由状态，而旋转轴被释放，如下图所示。

 

   

1.3 电励磁型制动器的安装要求

    

转子轮毂的固定

不可让转子轮毂接触到电枢、定子，用内六角螺丝固定到轴上。在对内六角螺丝涂抹粘着剂时，请注意不可让粘着剂留到转子轮毂表面。

 

    

螺栓、螺丝类 

在制动器安装中使用的螺栓、螺丝类，请用粘着剂进行防松紧固处理。

 

    

轴

请将轴的公差设定在h7级（JIS B 0401）。并且，请注意用于轴的材料硬度越高，内六角螺丝的紧固效果就越差。 

 

    

制动器安装面的精度

请注意嵌入部位与轴的同轴度（X），制动器安装面与轴的垂直度（Y）不可超过允许值。

 

 

   

1.4 电励磁型制动器使用及环境要求

    

导线

不要用力拉伸制动器的导线、过于弯折或用手提起导线。

 

    

环境、摩擦面

干式制动器需要在摩擦面干燥的状态下进行使用，不要让摩擦面沾上水或油。摩擦面沾上水或油会造成扭矩下降，干式制动器要使用防护罩。

 

    

使用环境温度

使用环境温度为-10℃~+40℃，超出范围使用时应咨询厂商。

 

    

电源电压

电源电压变动过大会影响制动器性能，电源电压允许在额定电压的±10%范围内波动。

 

   

1.5 电励磁型制动器电路保护

当电励磁型制动器通上直流励磁电流，线圈内就会蓄积能量，此时如果断开电流，所蓄积的能量将在线圈的两端产生浪涌电压，这个浪涌电压因断开速度、断开电流等因素有时可达1000V以上，因此可能成为线圈破坏和开关器件的触点烧坏的原因。因此有必要设置适当的放电电路，防止这些故障。 

 

雷赛推荐24V供电刹车器并联82V的压敏电阻用作电流泄放。亦可在制动器电源两端反向接一个瞬态抑制二极管。如下图：

具备大幅抑制浪涌电压的效果，衔铁释放时间滞后较少。

具备很大抑制浪涌电压的效果，衔铁释放时间滞后较多，不适合高频抱闸场合。 

 

   

1.6 电励磁型制动器的优缺点

    

优点

A. 运行初期就可以达到100%额定扭矩，不需要磨合试运行。

B. 使用寿命长，采用耐磨损的高抗磨材料，持久耐用。

C. 相比永磁式制动器价格便宜。

D. 相比永磁式制动器，自身发热较高。

 

    

缺点

相比永磁式制动器，自身发热较高。

 

雷赛智能开环步进电机57HS22-S、86HSB85E等采用日本著名品牌电励磁型制动器。闭环步进电机57HBM20-BZ-1000、86HBM80-BZ-1000等采用台湾著名品牌电励磁型制动器。组装工艺经过多年积累改进，产品线齐全，质量稳定可靠。期待您的选购。如果您需要其他型号的抱闸电机，请咨询热线电话400-885-5521。

 

    

二、永磁式制动器的结构和原理

        

2.1 永磁式制动器的结构

其结构构成如下图所示；主要由定子和转子2部分组成。定子主要由定子座支架，永磁铁，骨架，漆包线，环氧灌封胶，摩擦功能面。转子主要由铝衬套和衔铁等摩擦材料组成。

 

    

2.2 永磁式制动器的工作原理

永磁刹车器转子通过转子轴套，安装在伺服电机轴上；转子铝板上安放有衔铁；衔铁和铝板通过铆接等工艺组装一体，他们之间夹有弹簧。（此种弹簧只会轴向拉伸，不会旋转,如下图。）定子支架里面设计有耐高温的稀土永磁体，绝缘骨架，和绕制在骨架上的铜线包组成。

 

定子漆包线通上直流电后，形成的磁场和永磁体的磁场极性相反，磁路抵消，转子衔铁释放开，可以自由旋转；当定子线圈失电后，定子只剩下永磁体形成单磁路，吸合转子衔铁，和定子的摩擦功能面摩擦产生保持转矩。

 

    

2.3永磁式制动器的安装

由于的定子存在强磁性，安装环境要求较高，不能有金属粉尘和毛刺等粘附在摩擦面上。气隙要自己调整，控制在允许范围内才能达到最好性能。安装过程相对复杂（电励磁型制动器气隙出厂前已经调好）。

安装推荐形式为内装式，如上图所示，转子以后轴承的内圈为轴向安装基准面，定子以轴承的外圈为安装基准面。气隙要控制在允许范围内，所以对轴承的径向和轴向串动的一致性要求高。转子安装与定子之间的间隙需要用塞规控制气隙，一般气隙要求为0.2mm。

 

    

2.4 永磁式制动器的优缺点.

    

优点

A. 永磁式制动器静态保持制动和动态开始制动状态下，均无任何滑转；

B. 能够彻底避免弹簧加压式制动器的“擦盘”现象，降低噪音及电机发热，可适用于更高转速电机；

C. 结构紧凑，扭力大；

响应时间较电励磁型制动器快；

 

    

缺点

A. 供电电源存在正负极之分，不能接错，否则磁路相反不能正常工作；

B. 安装工艺较为复杂。

C. 制造工艺复杂，价格较弹簧式刹车器要贵。

 

雷赛智能交流伺服电机ACM6004L2G-A0-B-SS、ACM6004L2G-B0-D-SS、ACM8008M2G-B1-D-SS等采用国产著名品牌永磁式制动器，制动器采用内装式，防尘防油、防水。气隙一致性好，安装工艺稳定可靠，期待您的选购。

 

    

三、电励磁型制动器和永磁式制动器对比