湿式摩擦制动永磁电机

331 编辑：中冶有色技术网来源：山东欧瑞安电气有限公司

2023-12-01 15:50:44

权利要求书： 1.一种湿式摩擦制动永磁电机，包括永磁电机、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置，其特征在于：永磁电机与制动机构共用一固定轴直接联接制动机构，制动机构的外齿空心轴套接在固定轴上随永磁电机轴旋转和轴向移动；永磁电机的电机端盖做为制动机构的一个端盖使用直接与制动机构的壳体?内齿圈、壳体?油缸和制动机构端盖固定连接；外齿空心轴的外齿上嵌装有内齿摩擦片组，壳体?内齿圈的内齿上嵌装有外齿摩擦片组，内齿摩擦片组与外齿摩擦片组相互交错插在一起形成静动摩擦副；该内齿摩擦片组与外齿摩擦片组组成的静动摩擦副处于由电机端盖、壳体?内齿圈和活塞外环端面形成的制动腔内；壳体?油缸内装有活塞，活塞端面形状由外环端面和内环端面和二者之间沟槽构成，其中沟槽插装在油缸的中间隔壁上，活塞内环端面伸入油缸腔内在压力油推动下带动整个活塞运动；在活塞与制动机构端盖相对的端面上开有多个盲孔，盲孔内置碟簧，碟簧中孔内装有导杆，导杆外端头与装在制动机构端盖上的调节螺钉相抵，调节螺钉由外部的调节螺母锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种湿式摩擦制动永磁电机，其特征在于，所述的液压系统包括液压站、冷却油系统和压力油系统；所述的冷却油系统，通过液压站由冷却油系统的油路将冷却油从制动器的冷却油进油口充入制动腔内的摩擦片组间隙，对摩擦片进行降温冷却，通过冷却油出油口返回液压站，防止制动过程中摩擦片发热超温和产生火花。

3.根据权利要求2所述的一种湿式摩擦制动永磁电机，其特征在于，所述的压力油系统，通过液压站由压力油系统的油路将压力油充入油缸腔内，在压力油推动下带动整个活塞往复运动，实现制动机构内、外摩擦片之间的压紧贴合与释放分离。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种湿式摩擦制动永磁电机，其特征在于，所述的液压系统监测装置，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入制动腔内的冷却油温度，根据油温变化适时调整供油流速保证降温效果；压力油油压传感器安装于压力油进油通道上，用于监测进入油缸腔内压力油的油压变化，根据油压变化适时调整供油压力保证制动效果。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种湿式摩擦制动永磁电机，其特征在于，所述的制动力矩监测装置，在导杆外端头装有碟簧压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量出的碟簧的压力值换算出制动力矩值。

6.根据权利要求4所述的一种湿式摩擦制动永磁电机，其特征在于，所述的制动力矩监测装置，在导杆外端头装有碟簧压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量出的碟簧的压力值换算出制动力矩值。

说明书：一种湿式摩擦制动永磁电机技术领域[0001] 本实用新型涉及一种带式输送机驱动和制动一体化装置，具体为一种湿式摩擦制动永磁电机。

背景技术[0002] 带式输送机广泛应用于煤炭、水泥、电力等散料输送领域，具有连续输送、高效节能、环保的特点。制动系统是带式输送机的核心组成部分，对于水平或上运带式输送机一般

采用在高速轴安装推杆制动器，对于下运带式输送机一般在减速器低速轴或滚筒的轴伸上

安装盘式制动器。例如发明专利CN201510143388.5，其转子的后部内置有多盘制动装置,所

述多盘制动装置包括转动筒,制动筒、制动盘组合,弹力装置和动力装置；所述制动盘组合

中的动制动盘与静制动盘交错分布,所述动制动盘与所述转动筒轴向活动连接,所述静制

动盘与所述制动筒轴向活动,所述弹力装置位于所述制动盘组合的后侧，设有向位于最后

侧的所述制动盘施以向前推力的弹簧/弹簧组合,所述转动筒固定安装在所述转子后部的

筒状段的内壁上或直接采用所述转子后部的筒状段，所述动力装置基体的后端与所述后端

盖固定连接。

[0003] 以上的传统方式存在以下问题：1、下运输送机长期连续制动温升大、制动装置发热后效率低，安全可控性差、易飞车造成事故；为防止产生火花，制动装置采用石棉等材料，

存在环境污染、闸瓦磨损快、需经常调节和更换的不足。2、对系统制动力矩和闸瓦磨损量等

关键状态参数缺乏有效监测、故障诊断能力差、智能化水平低。3、系统由独立产品或部件组

装而成，造成系统复杂、布置分散、占地大，在煤矿井下等狭小空间领域安装使用受限。由于

由独立产品或部件组装而成，需要现场由分立部件组装，装配精度低，造成系统振动和噪音

大，且影响设备使用寿命。由于系统集成度低、各组成部分缺乏高效融合、造成故障率高、系

统工作可靠性低。

实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的是提供一种湿式摩擦制动永磁电机，通过集成驱动电机和制动器的一体化设计，节省安装空间，提高装配精度，减少现场安装工作量；并通过独特的湿式

摩擦制动器设计和完善的运行状态监测和故障诊断，为智能化运行的控制提供大数据支

撑，使系统运行更可靠、更智能、且更加易于管理和维护。

[0005] 本实用新型的目的是这样实现的：一种湿式摩擦制动永磁电机，包括永磁电机、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置，其特征在于：永磁电机与制动机构共

用一固定轴直接联接制动机构，制动机构的外齿空心轴套接在固定轴上随永磁电机轴旋转

和轴向移动；永磁电机的电机端盖做为制动机构的一个端盖使用直接与制动机构的壳体?

内齿圈、壳体?油缸和制动机构端盖固定连接；外齿空心轴的外齿上嵌装有内齿摩擦片组，

壳体?内齿圈的内齿上嵌装有外齿摩擦片组，内齿摩擦片组与外齿摩擦片组相互交错插在

一起形成静动摩擦副；该内齿摩擦片组与外齿摩擦片组组成的静动摩擦副处于由电机端

盖、壳体?内齿圈和活塞外环端面形成的制动腔内；壳体?油缸内装有活塞，活塞端面形状由

外环端面和内环端面和二者之间沟槽构成，其中沟槽插装在油缸的中间隔壁上，活塞内环

端面伸入油缸腔内在压力油推动下带动整个活塞运动；在活塞与制动机构端盖相对的端面

上开有多个盲孔，盲孔内置碟簧，碟簧中孔内装有导杆，导杆外端头与装在制动机构端盖上

的调节螺钉相抵，调节螺钉由外部的调节螺母锁紧。

[0006] 本实用新型的目的还可以这样实现：所述的液压系统包括液压站、冷却油系统和压力油系统；所述的冷却油系统，通过液压站由冷却油系统的油路将冷却油从制动器的冷

却油进油口充入制动腔内的摩擦片组间隙，对摩擦片进行降温冷却，通过冷却油出油口返

回液压站，防止制动过程中摩擦片发热超温和产生火花。

[0007] 所述的压力油系统，通过液压站由压力油系统的油路将压力油充入油缸腔内，在压力油推动下带动整个活塞往复运动，实现制动机构内、外摩擦片之间的压紧贴合与释放

分离。

[0008] 所述的液压系统监测装置，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入制动腔内的冷却油温度，根据油温变化适时调整供油流速保证降温效果；

压力油油压传感器安装于压力油进油通道上，用于监测进入油缸腔内压力油的油压变化，

根据油压变化适时调整供油压力保证制动效果。

[0009] 所述的制动力矩监测装置，在导杆外端头装有碟簧压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量

出的碟簧的压力值换算出制动力矩值；根据该制动力矩值，一方面，在制动机构制造装配时

以此确定装配力矩扳手的设定力矩，另一方面，在工作状态时，通过碟簧压力传感器监测，

分析判断摩擦片的磨损程度，预测摩擦片的剩余使用寿命；当摩擦片磨损过多，出现制动力

矩大幅下降时，通过调节螺钉统一调整和校准碟簧的压力值，以确保必需的制动力矩值。

[0010] 本实用新型具有如下有益效果：通过实时监测冷却油油温和压力油油压以及实时监测碟簧的压力大小变化，实现了智能控制湿式摩擦制动永磁电机驱动带式输送机尤其是

煤矿防爆场合下运带式输送机长时间运行和安全制动。避免了制动过程中发热超温和产生

火花，通过设计计算冷却系统的油量，实现大功率下运带式输送机的长时间连续可控安全

制动，制动时间达到并超过180秒，在该领域获得了突破性进展和显著的技术进步。同时将

驱动、制动、中间联接部件进行系统一体化设计，节省了安装空间，提高了装配精度，减少了

安装工作量。完善了状态监测和故障诊断功能，使带式输送机系统运行更可靠、更智能、更

加易于管理和维护。

附图说明[0011] 图1是本发明一种湿式摩擦制动永磁电机结构示意图；[0012] 图2是碟簧、导杆和调节螺钉部分结构图；[0013] 图3是本发明永磁电机部分和制动机构部分连接关系示意图；[0014] 图4是图3的右视图。具体实施方式：

[0015] 下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的保护范围构成任何

限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的公开范围内对本实用新型技

术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围。

[0016] 本实用新型所述一种湿式摩擦制动永磁电机，如图所示，包括：支座1；压力油接头2；冷却油进油口3；调节螺钉4；冷却油出油口5；碟簧传感器6；制动机构端盖7；壳体?内齿圈

8；电机外壳9；电机端盖10；外齿空心轴11；固定轴12；导杆13；活塞14；壳体?油缸15；碟簧

16；内齿摩擦片组17；外齿摩擦片组18；电机定子19；电机转子20；调节螺母21。另：液压站、

冷却油进油通道及回油通道、压力油进油通道及冷却油温度传感器和压力油油压传感器未

在图上显示。

[0017] 一种湿式摩擦制动永磁电机，包括永磁电机、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置。制动机构为常闭工作方式，其中制动机构的外齿空心轴11套装在永磁

电机的固定轴12上，随永磁电机转动；制动机构端盖7与静止的电机端盖10联接固定，内齿

摩擦片组17与外齿摩擦片组18以片片交错的方式套在外齿空心轴11上，内齿摩擦组17与外

齿空心轴11嵌装，外齿摩擦片18与壳体?内齿圈8嵌装；制动机构一端为制动机构端盖7，另

一端为电机端盖10，均由轴承支撑固定；内齿摩擦片17与外齿摩擦片18之间的摩擦力通过

碟簧压力设定和调节，形成制动机构与永磁电机驱动一体化紧凑型结构。

[0018] 内齿、外齿摩擦片贴紧压合与释放分离由活塞推动，活塞的一部分插入油缸腔，另一部分插入连通制动腔的环形通道以推动内齿、外齿摩擦片压紧贴合与释放分离；壳体?油

缸15内活塞端面形状由外环端面和内环端面和二者之间沟槽构成，其中沟槽插装在壳体?

油缸的中间隔壁上，活塞内环端面伸入油缸腔内在压力油推动下带动整个活塞运动；在活

塞与制动机构端盖7相对的端面上开有二十个盲孔，每个盲孔内置碟簧16，碟簧中孔内装有

导杆13，导杆外端头与装在制动机构端盖7上的调节螺钉4相抵，调节螺钉4由外部的调节螺

母21锁紧。只需在其中一个导杆13外端头装有压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变

化，该压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量出的碟簧的压力值

换算出制动力矩值。根据该制动力矩值，一方面，在制动机构制造装配时以此确定装配力矩

扳手的设定力矩，另一方面，在工作状态时，通过压力传感器监测，分析判断摩擦片的磨损

程度，预测摩擦片的剩余使用寿命；当摩擦片磨损过多，出现制动力矩大幅下降时，通过调

节螺钉统一调整和校准碟簧的压力值，以确保必需的制动力矩值。其余通过力矩扳手调节

使其保持一致即可。

[0019] 当输送机处于静止制动状态时，压力油泄压回油，活塞14在碟簧弹力的作用下使内齿摩擦片组17与外齿摩擦片组18迅速贴紧压合，由于外齿摩擦片18与壳体?内齿圈8嵌

装，而壳体?内齿圈8与制动机构端盖7及电机端盖10依靠螺钉固定为一体，故制动机构的内

齿、外齿摩擦片处于压紧状态，实现输送机的驻车制动。

[0020] 起动前充入冷却油和运转过程实时监控发热超温：由液压站、冷却油系统的冷却油由冷却油进油口3充入制动机构制动腔内齿、外齿摩擦片组间隙，对摩擦片进行冷却，冷

却油通过冷却油出油口5返回液压站。然后控制压力油的油压缓慢增压，活塞14压缩碟簧

16，内、外齿摩擦片17、18之间正压力缓慢下降，内、外齿摩擦片17、18之间间隙逐渐增大，直

到完全分离，制动机构松开，然后永磁电机在电气控制作用下开始正向转动，设备正常运

转。通过冷却油温度传感器实时监控冷却油油温，计算冷却系统的油量，智能调控冷却油压

力和流速，保证内齿、外齿摩擦片组不发生过热现象，实现长时间连续可控安全制动，制动

时间能够达到并超过180秒，避免了发热超温和火花产生。

[0021] 正常停机时，永磁电机在电气控制下速度逐渐降低直到速度接近为零，控制制动机构的压力油油压降低为零，碟簧伸长推动活塞压紧制动机构摩擦片，实现驻车制动。在此

期间，由于滑差产生的功率损耗变成热量,通过摩擦片间的循环的冷却油带走。

[0022] 减速停机时，控制制动机构压力油泄压回油，活塞14在碟簧弹力的作用下使内齿摩擦片17和外齿摩擦片18间隙受控减小直至为零，由于外齿摩擦片18与壳体?内齿圈8的嵌

装，而壳体?内齿圈8与制动机构端盖7、电机端盖10固定为一体，因此，制动力逐渐增大，永

磁电机转速逐渐降低，实现智能可控制动。

[0023] 所述液压站包括冷却油温度传感器和控制油压力传感器，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入湿式制动器的冷却油温度，控制油压力传

感器安装于控制油进油通道上，用于监测制动器压力调整机构的压力变化。

[0024] 制动机构的碟簧16联接的导杆13外端头装有碟簧压力传感器6用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器可以将电信号转换成数字信号并显示压力数值，测量

碟簧16的压力，换算出制动力矩值。一方面，在制动器制造装配时可以以此确定装配力矩扳

手的设定力矩，另一方面，当长期使用，摩擦片磨损过多，出现制动力矩下降时，通过调节螺

钉4，然后通过碟簧压力传感器6检测，从而准确校准制动力矩，并分析判断摩擦片的磨损程

度，预测摩擦片的剩余使用寿命。