一些行业正在创造新的机会，使相机、传感器、电池、处理器和通信等技术在消费产品中无处不在。在这种设计采用微型格式的地方，电磁制动器是佼佼者。
通过布莱恩·马瑟|工业产品经理Ogura Industrial Corp.
哦，时代在改变。Zoom会议是常态。全世界的孩子都在体验网络教育。机器人正在采摘我们的农产品。医生们站在几英里外给病人做手术。
这种发展是出于必要性、方便性、健康、安全和消费者需求。它们也是制造业进步以及更强大的设计和计算选项的结果。
事实上，在医疗，机器人，航空航天和汽车行业中许多新应用需要紧凑的移动设计。这些经常使用小型电动机......以及这些电机有时需要制动或离合器。由于我们将探索，电磁制动通常是对这种设计的最合适的补充。
一些电磁弹簧应用的控股制动器从小仓直径下降到10毫米。
医疗器械中的微型制动应用
在医疗行业，微型电磁马达和制动器用于治疗工具和外科设备。
考虑到相机和传感设备如何如此显着，即医疗人员现在可以详细地看到身体内部的东西，从未在想象的内部看到......并且可以使用精密控制来操作患者内部的小型设备，以占据令人关注的领域。以一种类似的方式，最新的手术设备通过机器人辅助功能通过控制器进行外科医生的驱动运动。这些功能提供了更好的手术结果，具有微创手术，更快的恢复时间，以及从开始完成的总成本更低。在某些情况下，医生甚至可以从另一个房间甚至另一个城市执行手术。
对于这些应用中的机器人和手持电池供电设备，设备必须非常可靠，具有最高的精度。在这里，高比率变速箱上的电机输出帮助精确定位-保持最高水平的安全。在许多这样的设计中，运动轴上的电机也需要制动器来保持和紧急停止。挑战在于，这些设备中的刹车必须是轻量化的，低功率要求的人机工程学和寿命。
电磁制动器用于机器人工业
机器人行业是多样的......我们刚刚触动了医疗机器人。还有其他工业级移动机器人具有共同点的一些东西：铰接机器人臂中的电机和制动器必须重量轻，因此快速移动的臂具有较少的惯性 - 以及最大的关节扭矩容量。较少的惯性意味着需要更少的电力，响应更快，输出更快。
For example, a brake with a 10-mm OD and 9-mm width weighing 7 g can disengage with overexcitation for a short period at 4 W — and stay disengaged with only 0.34 W. Any extra weight means more power loss on a mobile robot’s battery. Though batteries are longer-lasting than ever before, it’s still a common design objective to have more uptime with less charge time and minimal operating cost.
在机器人学中，较小和更薄的制动器允许更大的系统输出。此外，适当定制和优化的制动器可提供最高的重量和最低功率需求的最高保持扭矩 - 特别是从具有最大化的磁通量强度的电磁变化。正确指定的制动器还可以承受数百万可靠的循环 - 防止在机器人应用中的停机时间可以花费大量资金......并阻碍其他操作。
事实上，车轮驱动中的马达刹车对于斜坡、人员安全或产品安全尤其重要。问题是，移动机器人可能需要的任何服务往往超出内部人员的知识范围。因此，这些机器人得益于刹车，它可以在很宽的温度范围内工作，甚至暴露在潮湿中。在这里，制动器结合特殊材料和密封设计-特别是制动器与机构做双重功能的电机外壳终端钟。
这些是小仓的标准系列薄电磁弹簧应用制动器。
Ogura的标准系列电磁弹簧施加的制动器确实非常薄。
航空航天用电磁制动器的特例
在航空航天应用中，功率和重量是最重要的。无论是安装在战斗机的襟翼制动器还是私人飞机的座椅制动器上，主要的设计目标都是一样的。这些制动器必须以最小的尺寸、重量和功率提供最大的扭矩输出。在这个行业中，重量与功率和总成本之间有着严格的关联。
难怪在航空航天应用中，使用定制的刹车通常是有意义的。在这里，制动器必须经常经受住广泛的操作温度和其他极端条件，诱导最高的线圈电阻。正如我们将探索更多的细节，低功率要求电磁制动器也有助于减少热积聚。
微型制动器的汽车应用
汽车行业越来越专注于生产电动和自动驾驶汽车。这种设计大量使用了电动机和电动机制动器。举个例子:电动门系统中的执行器需要具有典型汽车规格和质量的制动装置。转向系统通常需要使用小型电动马达、刹车和离合器的自动和手动转向功能。事实上，人们现在期待着汽车上的一系列新功能……这些功能通常由基于电动马达的执行器驱动，以提供更方便、安全和服务。因此，多年前引入的电动滑动厢式车门的便利性，现在可以在电动门和电动皮卡的后挡板等地方看到。在自动驾驶汽车上，这种动力门功能不是额外的，而是车辆可用性的核心。
在这些应用中，制动器必须适合特别狭窄的空间，成本相对较低，可靠性较高，并能够提供精确的扭矩。由经验丰富的汽车供应商以先进的制造技术制造的制动器在这里表现突出。这导致了在越野车和建筑设备的电气化中使用电磁制动变化——在它们的车轮驱动系统和其他子系统中。
小型制动器细节
所有这些应用中的制动器通常是电磁弹簧施加的断电制动变化，有些小到8毫米外径。这样的制动器可以可靠地处理扭矩负载的电机与他们的尺寸对。有些模型可以薄到9毫米——圆形或方形。限制制动器厚度的因素包括压力板、摩擦材料、盖板、气隙、线圈和线圈本体。当需要控制止动或更高的扭矩密度时，永磁式制动器可能是最合适的。
适应编码器:小型电动机常装有编码器。在这种情况下，可以进行调整，安装刹车和编码器。通常情况下，刹车体的设计允许在里面安装编码器。这就要求电机制造商或设备OEM与制动器制造商合作。
这是一个标准电磁制动器的爆炸视图。
定制:为了优化制动器的扭矩能力，微型制动器的气隙被最小化。这是通过制造技术，不同于那些用于制造更大的制动器。此外，通过特殊的建模软件和组件制造商的经验，通量路径被最大化。进一步最大限度的扭矩是摩擦材料特别选择的应用，在手边。
注意，大多数持有制动器使用摩擦材料，提供更高的扭矩比动态制动器。后者采用摩擦材料有较低的摩擦系数(虽然更适合限制摩擦磨损)。静态制动通常被设计为能够承受一些紧急停止。
制动器的弹簧力也可以优化设计，以提供最高可能的扭矩。
功率密度：减少刹车上的气隙还有第二个目的——限制动力需求。考虑过激如何能脱离弹簧施加的动力制动。这是快速短时间的爆发力，然后是一个较低的电源，以维持脱离状态。这很有用，因为它需要更多的动力来脱离一个刹车，而不是保持它脱离。举例来说，可以设计在24v时断开刹车，但随后可以将功率降至7v，以保持断开。这样的操作也有助于减轻热积聚在线圈的身体。
以上：应用电源时，创建磁通量。即反过来将压板朝向线圈体拉动 - 压缩弹簧并释放摩擦盘以允许旋转。AirPaps是电磁弹簧施加制动器的关键特征。剖面下所示的气隙是制动器的啮合并且不施加电力。
如何将这种功能内置到定制的刹车中?嗯，这是通过设计阶段的磁通量优化来完成的。回想一下基础物理学，磁通量自然地遵循阻力最小的路径。在电磁制动器中，需要更强的磁通才能在接合时跳出气隙。此外，弹簧制动的弹簧需要压缩，因为压力板通过气隙。一旦被压缩，压力板接触磁场线圈…和保持力量是强大的功率应用。
成本：考虑因素很多——尽管前期组件成本是最明显的。安装是有成本的。大多数微型制动器都安装在电机轴上。扭矩非常低，因此机械配合往往足以防止打滑。较大的制动器仍然有D或双D轴配件或固定螺丝用于低振动应用。汽车应用一般采用样条拟合。
对于移动应用程序来说，重量也是一个成本因素，因为根据负载和电池功率，每磅重量会产生相应的美元成本。
其他成本因素包括设计的预期寿命、维护要求和保修期。大多数电机制动器的额定寿命应与电机或应用程序相同，但如果制动器或电机被额定为维修部件，那么维修就成为设计成本的一部分。当然，保修包括客户关系的价格、品牌实力、时间损失、保修过程和潜在的产品更换。
这些电磁弹簧制动装置来自Ogura MCNB系列。它们适用于紧凑的医疗，机器人和航空航天应用。
仔细考虑你的刹车供应商
考虑到当今世界的技术突飞猛进，以及将设计快速推向市场的必要性，我们没有时间在细节上犯错。工程师们希望设计出最佳的解决方案，并确信其性能将如预期的那样，而且他们的供应商能够以可靠和一致的方式交付设计组件。如果在初始阶段没有对应用程序进行全面的审查，那么失败的测试和重新测试可能会造成时间和金钱上的巨大损失。
在许多设备原始设备制造商中，资源可用性也是稀缺的。通过选择一个有经验和前瞻性的供应商，可以预见问题，甚至在测试过程开始之前就可以讨论解决方案。重量和功率要求可以最小化，组件可以优化——以及产品尺寸和成本。
制动供应商可以超过零件供应商;他们可以是解决方案提供商。但是，兽医在他们的专业知识和经验中培养你的制动供应商......寻找制动制造商，在其制造中具有高批量重复性以及与您的应用程序的经验。还要求他们最早的设计阶段的输入：您可能会发现您尚未了解的问题的解决方案。
小仓实业公司ogura-clutch.com.
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