國外彈簧加壓式電磁安全制動器的發展現狀

　　3.1 高檔電梯/舞臺制動器的結構特點
　　隨著人們生活水平的提高，對高檔酒店/ 寫字樓、大型舞臺/ 劇院的需求也日益增多，迫切需要能與之配套的高性能制動器。
　　3.1.1 雙倍安全性設計
　　電梯曳引機和舞臺吊機是對制動器安全性能要求最高的起升機構。按照歐洲標準EN81 的要求，起升機構必須具有兩個相互獨立工作的制動器和兩個相互獨立的控制裝置 [16]。
　　為滿足這個安全性要求，研發出了各種結構緊湊的雙倍制動器。如圖4(a)、4(b) 所示的雙倍制動器有兩個幾乎完全相同的單制動器和兩個監測制動器磨損情況的微動開關；圖4(c) 所示的雙倍制動器外形尺寸與單制動器相同，但具有兩個線圈回路、兩個半圓形銜鐵和兩個微動開關。

圖4 雙倍制動器

　　雙倍制動器中的每個制動器可以獨立制動及控制，在機械和電氣設計方面具有高度的安全性。雙倍制動器的解決方案已在德國蒂森電梯、日本東芝電梯、國家大劇院吊機、長安大戲院吊機等應用中得到非常高的評價。
　　3.1.2 低噪音設計
　　從設計、制造的根本著手，對制動器的整體結構進行靜音設計、合理選用摩擦材料、提高加工制造精度，可有效降低制動器噪音。
　　降低噪音的解決方案主要有以下3 類：
　　（1）密閉設計：在電磁鐵和電機座的外緣采用橡膠防塵罩、制動器內孔與電機軸之間采用端蓋或軸封等，使制動器成為一個密閉的結構，在提高防護等級的同時也降低了噪音，如圖4(a) 圖所示。
　　（2） 軸套－摩擦盤之間的抗振動設計：在漸開線花鍵軸套與摩擦盤之間增加 O 形橡膠密封圈，如圖4(b) 所示。
　　在軸套漸開線齒面上噴涂尼龍防噪涂層。
　　（3）銜鐵與電磁鐵之間的抗沖擊設計：在銜鐵與電磁鐵之間增加橡膠球、小O 形橡膠圈等彈性阻尼件，如圖5(a) 所示。　　　　在銜鐵與電磁鐵之間增加防潮、阻燃的特制紙墊片等。
　　另外還有采用兩層銜鐵的設計，即在制動摩擦盤與銜鐵之間再增加一個鋁制的靜音銜鐵，如圖5(b) 所示；在銜鐵與定距螺管之間增加O 形橡膠圈，如圖4(b) 所示。橡膠圈等的彈性、硬度必須穩定、凹槽必須有較高的精度，否則會影響制動器的制動及釋放性能。實驗證明，2x525Nm低噪音雙倍制動器的實驗室噪音低于60dB，在高檔樓宇的電梯應用中得到一致認可。

圖5 低噪音設計

　　3.1.3 節能設計
　　傳統的電磁安全制動器在電機工作過程中，必須始終給電磁鐵線圈通電，不僅消耗電能，也因發熱高而影響制動器的使用壽命。因此，制動器的控制電路通常采用節能設計的方案[17]，即在制動器通電的瞬間有較大的電流將銜鐵吸引到電磁鐵上，吸合后只有較小的維持電流保持銜鐵的吸合狀態。由于通電瞬間的電流大，制動器釋放時間縮短一倍，制動器耐磨損能力增加一倍，壽命延長。由于維持電流小、發熱量小，能耗降低75%。同時，電磁鐵斷電時的剩磁也小，制動器的制動時間縮短30%。國外有這種專門研發的控制器產品——過勵磁電源。實際應用證明，該電源動作可靠、故障率低，具有顯著的節電效果。
　　3.2 變槳制動器的結構特點
　　隨著陸地風電行業的技術成熟與蓬勃發展，海上風電的需求也日益增高，對變槳制動器也提出了更高的要求。
　　3.2.1 安裝方式多樣性設計
　　根據客戶設計的要求，變槳制動器可以選擇安裝在電機的前端、內部和尾部，如圖6 所示。目前，風電機組變槳系統中廣泛應用的是將制動器安裝在電機的前端，可以對變槳減速箱的高速端進行有效的安全保護。

圖6 制動器的安裝位置