錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)電機(jī)手動(dòng)釋放功能

錢 洪

(湖北華博三六電機(jī)有限公司，湖北咸寧 437000)

0 引言

錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、制動(dòng)迅速可靠，安裝方便、具有電機(jī)和制動(dòng)器的雙重作用，且制動(dòng)器不需另配電源等優(yōu)點(diǎn)，在起重運(yùn)輸、建筑、碼頭、礦山、化工等需要迅速制動(dòng)的場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，由于各國(guó)安全意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)錐形電機(jī)的要求也越來(lái)越多(如防爆功能、防水功能、防潮功能等)。對(duì)用于起重的電機(jī)，更提出要有手動(dòng)釋放功能。它的作用是當(dāng)一個(gè)物體被吊到空中時(shí)突然停電了，通過(guò)操作手動(dòng)釋放手柄可將吊物放下，從而消除安全隱患。市場(chǎng)上帶制動(dòng)功能的圓柱電機(jī)，一般是在電機(jī)尾部安裝電磁制動(dòng)器，且?guī)в惺謩?dòng)釋放手柄，而錐形制動(dòng)電機(jī)則沒(méi)有這個(gè)裝置。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，滿足客戶需要，開發(fā)出錐形制動(dòng)電機(jī)的手動(dòng)釋放功能勢(shì)在必行。

1 分析

錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)電機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)形式。一種是內(nèi)剎式，主要用于7.5 kW以下電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。一種是外剎式，主要用于13 kW以上電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 內(nèi)剎式結(jié)構(gòu)圖

圖2 外剎式結(jié)構(gòu)圖

兩種結(jié)構(gòu)電機(jī)的工作原理是相同的，都是電機(jī)通電后，定、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生電磁吸力，由于定、轉(zhuǎn)子表面是錐形的，電磁吸力可分解為軸向和徑向兩個(gè)力，其中的軸向分力會(huì)牽引轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，將制動(dòng)彈簧壓縮，同時(shí)制動(dòng)輪與制動(dòng)后蓋(或制動(dòng)后罩)脫開，電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)工作;電機(jī)失電后，電磁吸力消失，制動(dòng)彈簧反彈，牽引轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向大頭移動(dòng)，從而制動(dòng)輪與制動(dòng)后蓋(或制動(dòng)后罩)緊緊接觸，產(chǎn)生制動(dòng)，電機(jī)軸雖有吊物的重力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但因有制動(dòng)輪的反向轉(zhuǎn)矩存在，重物不會(huì)下落，只有重新通電，電機(jī)反轉(zhuǎn)才會(huì)將吊物放下。手動(dòng)釋放功能就是不通過(guò)使電機(jī)通電反轉(zhuǎn)，而通過(guò)其他的機(jī)構(gòu)也能將吊物放下。

根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析可知，要想讓吊物落下，必須提供一個(gè)克服制動(dòng)彈簧的力，使整個(gè)轉(zhuǎn)子往小頭移動(dòng)，從而使制動(dòng)輪脫開，吊物在重力的作用下自行落下，才能實(shí)現(xiàn)釋放的目的。同時(shí)，當(dāng)?shù)跷锵侣渌俣忍鞎r(shí)，這個(gè)提供外力的機(jī)構(gòu)還應(yīng)能與軸迅速脫開，從而制動(dòng)彈簧產(chǎn)生作用，使制動(dòng)輪工作，降低吊物的下落速度。

2 設(shè)計(jì)

對(duì)于外剎式電機(jī)，很容易想到在電機(jī)尾部增加一個(gè)頂桿裝置，讓頂桿去推動(dòng)電機(jī)軸，讓轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，制動(dòng)輪脫開，吊物下落。當(dāng)?shù)跷锵侣涞乃俣冗^(guò)快時(shí)，該頂桿裝置應(yīng)能迅速與軸脫離，那么軸在制動(dòng)彈簧的作用下會(huì)使電機(jī)剎車，減緩吊物下落的速度甚至制動(dòng)。掌握好頂桿與電機(jī)軸接觸的力度，就能使吊物輕輕落下。從外剎式電機(jī)手動(dòng)釋放裝置設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)如圖3所示，通過(guò)連接安裝板與圖2電機(jī)中的制動(dòng)后罩聯(lián)接。其工作原理是:給7字手柄的長(zhǎng)邊施加一個(gè)向下的力F，在其短邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向左的推力P，通過(guò)傳力盤，推力軸承將力傳遞給推桿，推桿將力傳遞給電機(jī)軸(見(jiàn)圖2)，則轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，從而使制動(dòng)輪與制動(dòng)后罩脫開，吊物在重力作用下可落下;當(dāng)?shù)跷锵侣渌俣忍鞎r(shí)，減小或去掉力F，復(fù)位彈簧會(huì)將推桿向右推，推桿與電機(jī)軸分開，電機(jī)軸在制動(dòng)彈簧的反彈下又將制動(dòng)輪壓在制動(dòng)后罩上，吊物下落速度會(huì)立即減小甚至停止。采用適當(dāng)大小的力F，就可將吊物輕輕放下。

圖3 外剎式電機(jī)手動(dòng)釋放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于內(nèi)剎式電機(jī)，也很容易想到在電機(jī)尾部增加一個(gè)拉桿裝置，讓拉桿去拉動(dòng)電機(jī)軸，讓轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，制動(dòng)輪脫開，吊物下落。當(dāng)?shù)跷锵侣涞乃俣冗^(guò)快時(shí)，這個(gè)拉桿裝置也必須能迅速與軸脫離，那么軸在制動(dòng)彈簧的作用下又會(huì)使電機(jī)剎車，減緩吊物下落的速度甚至制動(dòng)。掌握好拉桿與電機(jī)軸接觸的力度，就能使吊物輕輕落下。內(nèi)剎式電機(jī)手動(dòng)釋放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，通過(guò)連接安裝板、立柱與圖1電機(jī)中的制動(dòng)后蓋聯(lián)接。其工作原理是:給7字手柄的長(zhǎng)邊施加一個(gè)向下的力F，在其短邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向右的拉力P，通過(guò)傳力盤，推力軸承將力傳遞給拉桿，拉桿將力傳遞給電機(jī)軸(圖4中虛線所示)，則轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，從而使制動(dòng)輪與制動(dòng)后蓋脫開，吊物在重力作用下可落下;當(dāng)?shù)跷锵侣渌俣忍鞎r(shí)，減小或去掉力F，復(fù)位彈簧會(huì)將拉桿向左推，拉桿與電機(jī)軸分開，電機(jī)軸在制動(dòng)彈簧的反彈下又將制動(dòng)輪壓在制動(dòng)后蓋上，吊物下落速度會(huì)立即減小甚至停止。采用適當(dāng)大小的力F，就可將吊物輕輕放下。

圖4 內(nèi)剎式電機(jī)手動(dòng)釋放裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3 效果分析

以上兩種手動(dòng)釋放裝置都能完成預(yù)期目標(biāo)，滿足功能要求，特別是外剎式結(jié)構(gòu)，使用壽命、制造工藝和安裝拆御都十分方便。但內(nèi)剎式結(jié)構(gòu)中，由于軸的尾部有一個(gè)縮頸，以及制造上的一些誤差，易導(dǎo)致電機(jī)軸與拉桿不同心，從而在使用中軸的縮頸處受循環(huán)應(yīng)力作用，極易疲勞斷裂，使用壽命不長(zhǎng)，同時(shí)小零件又很多，制作時(shí)生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，所以設(shè)計(jì)了另一種方案，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 內(nèi)剎式電機(jī)手動(dòng)釋放裝置結(jié)構(gòu)新設(shè)計(jì)

在定子機(jī)座和制動(dòng)后蓋之間加入了一個(gè)筒狀零件，筒內(nèi)鑄造時(shí)做出凸臺(tái)起支架的作用，其工作原理是:給7字手柄的外露邊施加一個(gè)向下的力F，在其內(nèi)邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向右的推力P，通過(guò)傳力盤，角接觸球軸承和軸用擋圈將力傳遞給電機(jī)軸，壓縮制動(dòng)彈簧，則轉(zhuǎn)子和制動(dòng)輪向小頭移動(dòng)，從而使制動(dòng)輪與制動(dòng)后蓋脫開，吊物在重力作用下可落下;當(dāng)?shù)跷锵侣渌俣忍鞎r(shí)，減小或去掉力F，電機(jī)軸在制動(dòng)彈簧的反彈下會(huì)將制動(dòng)輪壓在制動(dòng)后蓋上，吊物下落速度會(huì)立即減小甚至停止。采用適當(dāng)大小的力F，就可將吊物輕輕放下。該結(jié)構(gòu)克服了原設(shè)計(jì)中使用壽命短、生產(chǎn)周期長(zhǎng)和零件多的不足，并且工藝性也很好，是公司目前正在采用的結(jié)構(gòu)形式。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)際上，有些國(guó)家電力資源不足(如日本)，對(duì)電機(jī)明確提出了手動(dòng)釋放功能。在我國(guó)，由于電力資源比較豐富，目前尚未對(duì)電機(jī)提出手動(dòng)釋放的功能，但作為一項(xiàng)安全保障措施，在不久的將來(lái)也會(huì)提出。