本實用新型涉及球形電機制動裝置，屬于電機制動裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著機械關(guān)節(jié)等高精度復雜控制系統(tǒng)的發(fā)展，對于驅(qū)動機構(gòu)精度和穩(wěn)定性能的要求日益提高。三自由度球形電機能夠極大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)動穩(wěn)態(tài)性能，成為新一輪的研究熱點。球形電機具有重量輕、體積小、效率高、響應(yīng)快的特點，但具有電機磁場分析復雜、加工精度大的問題。由于球形電機目前沒有成功轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，抑制了球形電機技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展，目前國內(nèi)外球形電機制動技術(shù)還沒有相關(guān)研究。本實用新型結(jié)合其他電機的制動知識與球形電機的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一套完整的制動裝置，彌補球形電機制動技術(shù)方面的空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由于球形電機的球形轉(zhuǎn)子輸出軸能夠?qū)崿F(xiàn)自轉(zhuǎn)和傾斜三自由度運動，本實用新型針對這一特點對轉(zhuǎn)子輸出軸的自轉(zhuǎn)和傾斜分別進行制動，設(shè)計了自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)和傾斜制動系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是：

一種球形電機斷電制動器，包括設(shè)置在球形電機上的自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)和側(cè)傾制動系統(tǒng)，所述的自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)包括固定轉(zhuǎn)子輸出軸上的自轉(zhuǎn)制動盤和通過軸承與輸出軸相連的自轉(zhuǎn)制動器，自轉(zhuǎn)制動盤固定在轉(zhuǎn)子輸出軸上，自轉(zhuǎn)制動器套在自轉(zhuǎn)制動盤上，并通過軸承與轉(zhuǎn)子輸出軸相連；

所述的側(cè)傾制動系統(tǒng)包括控制線、控制線限位器、側(cè)傾制動器和控制線連接孔，控制線由兩根或兩根以上組成，均勻分布在球形電機定子四周，控制線一端固定在控制線連接孔上，另一端穿過控制線限位器和側(cè)傾制動器，以及另 一側(cè)相對的控制線限位器后，固定在相對的另一端控制線連接孔上。

進一步的，自轉(zhuǎn)制動器由制動摩擦片、壓片彈簧、壓片彈簧限位桿、摩擦片磁鐵、摩擦片限位桿、自轉(zhuǎn)制動電磁鐵、支撐底座組成，所述的摩擦片磁鐵與制動摩擦片相連接，制動摩擦片通過摩擦片限位桿設(shè)置在自轉(zhuǎn)制動盤上部，所述的摩擦片磁鐵上部相對位置設(shè)有自轉(zhuǎn)制動電磁鐵，自轉(zhuǎn)制動電磁鐵帶電時產(chǎn)生磁力吸引摩擦片磁鐵，使制動摩擦片離開自轉(zhuǎn)制動盤，所述的壓片彈簧通過壓片彈簧限位桿設(shè)置在制動摩擦片上，自轉(zhuǎn)制動電磁鐵斷電時，在壓片彈簧彈力的作用下，制動摩擦片下壓與自轉(zhuǎn)制動盤相接觸，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子輸出軸的自轉(zhuǎn)制動，所述的自轉(zhuǎn)制動盤設(shè)置在支撐底座上。

進一步的，側(cè)傾制動器由限位滾軸、固定桿、壓線盤、壓盤彈簧、壓盤彈簧限位桿、側(cè)傾制動電磁鐵、壓線盤磁鐵、壓線盤限位桿、承接座組成，所述的壓線盤通過壓線盤限位桿設(shè)置在承接座上，并沿壓線盤限位桿上下移動，所述的壓線盤上設(shè)有壓線盤磁鐵，壓線盤磁鐵上部設(shè)有側(cè)傾制動電磁鐵，側(cè)傾制動電磁鐵帶電時產(chǎn)生磁力吸引壓線盤磁鐵，同時壓線盤離開承接座，所述的壓盤彈簧通過壓盤彈簧限位桿設(shè)置在壓線盤上，側(cè)傾制動電磁鐵斷電時磁性消失，壓盤彈簧回彈，壓線盤壓到承接座上，同時將分別穿過側(cè)傾制動器中的一對相對的限位滾軸和壓線盤的控制線壓到承接座上，使轉(zhuǎn)子輸出軸所處的位置被固定，所述的限位滾軸設(shè)置在固定桿上。

進一步的，控制線由兩根或多根組成，每一根控制線兩端分別和轉(zhuǎn)子輸出軸直接或者間接相連，構(gòu)成一個閉合回路并能跟隨轉(zhuǎn)子輸出軸運動。

進一步的，控制線為兩根以上的多根時，多根控制線穿過同一個側(cè)傾制動器，受同一個側(cè)傾制動器控制。

進一步的，當側(cè)傾制動系統(tǒng)中由兩根控制線組成時，兩根控制線穿過均勻 分布在球形電機外表面的控制線限位器，通過同一個側(cè)傾制動器固定在控制線連接孔上。

進一步的，控制線限位器均勻分布在自轉(zhuǎn)制動盤上，兩兩相對組成一對。

本實用新型的有益效果是，本實用新型針對球形電機轉(zhuǎn)子輸出軸可三自由度運動的特點進行設(shè)計，通過設(shè)有的自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)和側(cè)傾制動系統(tǒng)內(nèi)的帶電磁鐵的吸合，實現(xiàn)對球形電機的球形轉(zhuǎn)子輸出軸在實現(xiàn)自轉(zhuǎn)和傾斜三自由度運動過程中的自轉(zhuǎn)制動和側(cè)傾制動，符合球形電機的特殊要求，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強，制動效果好，適于推廣。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型俯視示意圖；

圖3是本實用新型的仰視圖；

圖4是本實用新型自轉(zhuǎn)制動器的刨面圖；

圖5是本實用新型側(cè)傾控制器剖面圖；

圖6是本實用新型側(cè)傾控制器俯視圖。

圖中：1、球形電機定子；2、球形電機轉(zhuǎn)子；3、自轉(zhuǎn)制動器；4、轉(zhuǎn)子輸出軸；5、軸承；6、自轉(zhuǎn)制動盤；7、控制線；8、控制線限位器；9、側(cè)傾制動器；10、控制線連接孔；11、制動摩擦片；12、壓片彈簧；13、壓片彈簧限位桿；14、摩擦片磁鐵；15、摩擦片限位桿；16、自轉(zhuǎn)制動電磁鐵；17、支撐底座；18、限位滾軸；19固定桿；20、壓線盤；21、壓盤彈簧；22、壓盤彈簧限位桿；23、側(cè)傾制動電磁鐵；24、壓線盤磁鐵；25、壓線盤限位桿；26、承接座。

具體實施方式

參見附圖1和附圖2，由于球形電機的轉(zhuǎn)子輸出軸4能夠自轉(zhuǎn)和傾斜三自由度的轉(zhuǎn)動，因此球形電機的制動器不僅像普通電機一樣僅對轉(zhuǎn)子輸出軸4的自轉(zhuǎn)進行制動，還需對轉(zhuǎn)子輸出軸4側(cè)傾運動進行制動。本專利制動系統(tǒng)將與球形電機轉(zhuǎn)子2相連的轉(zhuǎn)子輸出軸4的運動分解為轉(zhuǎn)子輸出軸4的自轉(zhuǎn)和側(cè)傾，分別設(shè)計出了自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)和側(cè)傾制動系統(tǒng)。

自轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)由固定轉(zhuǎn)子輸出軸4上的自轉(zhuǎn)制動盤6和通過軸承5與輸出抽4相連的自轉(zhuǎn)制動器3組成。參見附圖4，自轉(zhuǎn)制動器3由制動摩擦片11、壓片彈簧12、壓片彈簧限位桿13、摩擦片磁鐵14、摩擦片限位桿15、自轉(zhuǎn)制動電磁鐵16、支撐底座17組成。當球形電機供電自轉(zhuǎn)時,自轉(zhuǎn)制動器3同時供電，自轉(zhuǎn)制動電磁鐵16正常供電，自轉(zhuǎn)制動電磁鐵16產(chǎn)生磁力吸引固定在制動摩擦片11上的摩擦片磁鐵14，制動摩擦片11順著摩擦片限位桿15向上提起，摩擦制動片11離開自轉(zhuǎn)制動盤6，壓片彈簧12被沿壓片彈簧限位桿13壓縮。當球形電機突然斷電時，自轉(zhuǎn)制動器3斷電，自轉(zhuǎn)制動電磁鐵16同時斷電磁性消失，對摩擦片磁鐵14的吸引力消失，在壓片彈簧12彈力的作用下，制動摩擦片11被順著摩擦片限位桿15下壓，與自轉(zhuǎn)制動盤6接觸，產(chǎn)生摩擦力阻止自轉(zhuǎn)制動盤6轉(zhuǎn)動，對轉(zhuǎn)子輸出軸4的自轉(zhuǎn)制動。當壓片彈簧12彈力較大，對摩擦制動片11壓力過大使其產(chǎn)生形變過大時，支撐底座17對摩擦制動片11產(chǎn)生支撐，同時支撐底座17表面粗糙也對摩擦制動片產(chǎn)生摩擦力，對轉(zhuǎn)子輸出軸4的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動。

參見附圖1和附圖3，針對球形轉(zhuǎn)子輸出軸4的側(cè)傾運動設(shè)計了側(cè)傾制動系統(tǒng)，包括控制線7、控制線限位器8、側(cè)傾制動器9和控制線連接孔10構(gòu)成。側(cè)傾制動系統(tǒng)中控制線7由兩根及以上不可拉伸的軟質(zhì)組成，控制線均勻分布在球形電機定子1四周。一根控制線7一端固定在控制線連接孔10上穿過控制 線限位器8和側(cè)傾制動器9以及與相對的控制線限位器8固定在相對的控制線連接孔上10；多根控制線7可穿過同一個側(cè)傾制動器9，受同個側(cè)傾制動器9控制。當側(cè)傾制動系統(tǒng)中由兩根控制線7組成時，兩根控制線7穿過均勻分布在球形電機外表面的控制線限位器8通過同一個側(cè)傾制動器9上固定在控制線連接孔10上。本專利示意圖控制線7由兩根組成，其中一根控制線7兩端，一端連接在控制線連接孔10上穿過一對控制線限位器8和側(cè)傾制動器9，另一端連接在對稱的另一個控制線連接孔10構(gòu)成一個封閉的回路。另一根控制線7兩端連接在另一對控制線連接孔10上并穿過另一對控制線限位器8和側(cè)傾制動器9。兩根控制線7穿過同一個側(cè)傾制動器9。4個控制線連接孔10和控制線限位器8均勻分布在自轉(zhuǎn)制動盤6上，兩兩相對組成一對。

參見附圖5和附圖6，側(cè)傾線制動器9由限位滾軸18、固定桿19、壓線盤20、壓盤彈簧21、壓盤彈簧限位桿22、側(cè)傾制動電磁鐵23、壓線盤磁鐵24、壓線盤限位桿25、承接座26組成。電機正常運行，轉(zhuǎn)子輸出軸4側(cè)傾時,兩根控制線7分別穿過側(cè)傾制動器9中的一對相對的限位滾軸18和壓線盤20不受壓力，自由運動。球形電機通電時，側(cè)傾制動器9同時得電，側(cè)傾制動電磁鐵23通電產(chǎn)生磁力吸引固定在壓線盤20上的壓線盤磁鐵24，壓線盤20在吸力的作用下順著壓線盤限位桿25被向上提起，壓線盤20離開承接座26，同時壓盤彈簧21沿壓盤彈簧限位桿22被壓縮?？刂凭€7在壓線盤20和承接座26之間的空間自由運動。當球形電機斷電時，側(cè)傾制動器9同時斷電，側(cè)傾制動電磁鐵23斷電磁性消失，對壓線盤磁鐵24的吸引力消失，壓盤彈簧21沿壓盤彈簧限位桿22回彈，在壓盤彈簧21彈力的作用下沿著壓線盤限位桿25下壓壓線盤20，控制線7被壓線盤20壓到承接座26上，控制線7不能自由運動?？刂凭€7不能運動，自轉(zhuǎn)制動盤6的側(cè)傾位置被固定，從而球形電機轉(zhuǎn)子輸出軸4所處 的位置被固定。