一种管状电机刹车装置及控制方法与流程

本发明涉及管状电机，尤其涉及一种管状电机刹车装置及控制方法。

背景技术：

1、现有技术中都是利用在磁场装置中通过利用弹簧连接有一个与磁场通电后磁性相同的衔铁，当磁场通电后，此时与弹簧连接的衔铁由于与磁场磁极相同而排斥，从而与刹车轴顶紧，进而达到刹车的目的，当断电后此时磁场磁性消除，与弹簧连接的衔铁由于对磁场进行相吸而与刹车轴分离，从而松开刹车。

2、由于弹簧连接间隙过大，所以衔铁与刹车轴顶紧时会产生撞击，从而产生较响的撞击声；同时依赖于弹簧的弹性和衔铁的磁性变化来实现刹车和松开刹车的动作。弹簧的响应速度和衔铁磁性变化的速率可能受到材料性能、环境温度和磁场强度等因素的影响，导致刹车响应速度不够快，且衔铁和弹簧等部件在长期使用过程中可能会磨损或失效，需要定期维护和更换，这些部件的维护和更换成本可能较高。

技术实现思路

1、本技术针针对上述现有技术的不足通过提供一种管状电机刹车控制方法，将弹簧更换为弹片连接衔铁，弹片弹力小，所以弹性间隙空间有限，所以与刹车轴撞击时声音较小，实现刹停时声音小；同时弹片更加稳定这样可以保证刹车更稳定，并且弹片所需的磁场功率更小，所需线圈电流更小，能够避免线圈发热从而能够达到持续作业。

2、本技术提供了一种管状电机刹车装置，包括铁芯、线圈、衔铁、刹车轴、刹车法兰盘、弹片、永磁体；所述刹车法兰盘套接在刹车轴外壁上，刹车法兰盘一侧设有衔铁，衔铁与刹车法兰盘之间通过弹片连接，铁芯连接在衔铁远离刹车远离套管的一端，线圈绕设在铁芯外形成磁场，永磁体安装在衔铁远离衔铁的一端，与线圈产生的磁场相互作用，使得铁芯两端设有衔铁和永磁体。

3、本技术还提供了一种管状电机刹车装置的控制方法，所述控制方法由永磁吸附模块，电磁控制模块，磁场抵消模块，复位与释放模块，系统状态维持与优化模块执行运作：

4、永磁吸附模块，在系统启动时利用永磁体对衔铁的固有吸附力，通过弹片连接，使刹车法兰盘紧锁刹车轴，实现初始的刹车抱死状态；其中，刹车轴为穿过一个由铁芯和包裹其上的线圈组成的磁场区域，穿越整个装置，是控制转动的核心部件

5、电磁控制模块，接收到松开信号后，控制电路通电线圈，产生反向磁场；

6、磁场抵消模块，线圈通电后，与铁芯之间产生与永磁体磁场方向相反的反向磁场，通过电流的增加逐渐增强该反向磁场，以抵消永磁体的吸附力；

7、复位与释放模块，当永磁体的吸附力降低时，弹片提供的复位力开始发挥作用，推动衔铁及刹车法兰盘复位，解除刹车抱死状态；

8、系统状态维持与优化模块，在刹车系统恢复到非抱死状态后，线圈继续通电以维持抵消状态，确保刹车系统稳定地保持在非抱死状态。

9、优选地，所述方法具体包括：

10、s101，初始状态下永磁体有磁性对衔铁产生吸附力，衔铁被永磁体吸附，通过弹片向永磁体方向移动；

11、s102，衔铁被永磁体吸引，带动刹车法兰盘紧抱刹车轴，通过摩擦力阻止其转动，实现刹车抱死；

12、s103，接收到刹车信号，控制电路通电线圈激活反向磁场，线圈通电产生反向磁场，与永磁体磁场相互作用；

13、s104，电流增加线圈磁场增强抵消永磁体磁场，减弱其对衔铁的吸附力，磁力减弱，弹片复位衔铁回弹；

14、s105，衔铁复位后解除抱死力，刹车法兰盘与轴间摩擦力减弱，刹车轴自由转动，系统恢复非抱死态，线圈维持通电或自动断电。

15、优选地，所述s102，刹车法兰盘紧抱刹车轴，包括：

16、衔铁为固定在刹车轴的另一端，其上有衔铁，用于传递刹车力；衔铁通过弹片与刹车法兰盘连接，受外部磁场影响改变位置。

17、优选地，所述方法还包括：

18、衔铁受永磁体吸附到铁芯上，相连的刹车法兰盘通过摩擦力或内置机械结构贴合刹车轴，施加抱死力，阻止刹车轴的转动，使刹车系统进入完全抱死的稳定状态，确保电机安全静止。

19、优选地，在所述s104中，包括：

20、电流增大线圈内产生的磁场强度增强，增强的磁场与永磁体的磁场发生相互作用，导致两者之间的磁场方向趋于相反并相互抵消，从而减弱永磁体对衔铁原有的吸附力。

21、优选地，所述s101，还包括：

22、s201，优化弹片弹性系数与刚度，确保衔铁稳定复位，并缩小弹性间隙；

23、s202，采用低电流高效线圈，高质量导线降低电阻和发热，实现小电流下强磁场；

24、s203，组装刹车系统部件，包括衔铁、弹片、刹车法兰盘、刹车轴等，确保配合精度与间隙控制符合设计标准；

25、s204，全面调试刹车系统，测试多负载下的刹车性能与稳定性。

26、优选地，所述s104，线圈磁场增强，包括：

27、s301，增加线圈匝数提升电磁感应强度，调整匝间间距确保磁场分布均匀；

28、s302，选用交错绕制方式，减少电磁干扰；

29、s303，更换磁导率更高、电阻率更低的铁磁材料，提升磁场强度和分布均匀性；

30、s304，设计聚焦环形状的铁芯，引导磁场聚焦和增强，提高磁场在目标区域的强度；

31、s305，调整线圈与铁芯的相对位置与距离，优化耦合效果。

32、优选地，所述s303，包括：

33、采用磁导率更高、电阻率更低的铁磁材料(钕铁硼衔铁)提升磁场强度，这些材料能更有效地集中和引导磁场线，减少因材料本身电阻引起的能量损耗。

34、优选地，所述方法还包括：

35、s401，编码器实时监测升降设备的负载变化及对应的下行速度，提供精确的数据输入；

36、s402，控制系统接收编码器的速度数据，进行实时分析，识别当前速度与目标速度的偏差；

37、s403，基于速度偏差，控制系统计算出适宜的电路导通时机，以调整刹车力度来平衡负载影响；

38、s404，在判定的导通时机，控制系统精确控制相关电路的导通状态，调节电磁场强度或制动机构；

39、s405，电路导通状态的改变直接影响衔铁与铁芯之间的相互作用力，从而动态调整下行时的刹车力度；

40、s406，在整个下行过程中，控制系统持续监测速度变化，并根据需要重复步骤s402至s405，保持升降速度的一致性。

41、本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

42、1、通过精确计算弹片弹性系数与刚度，确保衔铁稳定复位，避免刹车性能波动，并减少撞击声以提升用户体验。设计低电流高效率线圈与高质量导线材料，降低了能源消耗、发热量，延长了系统寿命，提高了能效比。同时，采用高质量材料和精密装配工艺，提升了系统部件的配合精度与耐用性，增强了系统的整体可靠性和工作寿命。

43、2、电磁场优化利用电磁仿真软件和实验测试设备，结合科学性与精准性，有效减少试错成本和时间。通过多次迭代调整线圈、铁芯等参数，优化过程灵活适应设计目标和实际需求变化，确保优化结果逼近最优解，提高最终产品性能。这一流程不仅提升了优化效率，还确保了设计在实际应用中的准确性和可靠性。

44、3、通过实时监测与智能分析，系统能精准预测刹车需求并动态调整刹车力度，提升驾驶安全性、稳定性和舒适性。同时，集成传感器与智能诊断系统能够全面监测刹车系统状态，提前预测并诊断故障，减少非计划停机，显著提升刹车系统的可靠性、稳定性和运行效率。