Motor brake and servo motor

Abstract

This application provides a motor brake and a servo motor. The motor brake includes a stator assembly and a rotor assembly. The rotor assembly is configured to be sleeved on a motor shaft and be in an interference fit with the motor shaft. The rotor assembly includes a friction surface perpendicular to a first direction. The first direction is a direction along which a central axis of the motor shaft is located. The stator assembly includes a mounting base, configured for statically connecting to a motor casing, where the mounting base includes a first through-hole for the motor shaft to pass through and a coil; and an armature, elastically connected to the mounting base along the first direction by an elastic member. When the motor brake is assembled on a servo motor, and the coil is de-energized, the elastic member is in a first compressed state to cause the friction surface to abut against the armature. When the coil is energized, the elastic member is in a second compressed state to maintain a predetermined gap between the friction surface and the armature. In the technical solutions of this application, zero reverse backlash is achieved in a spring-loaded brake, thereby improving flexibility and reliability of braking performance.

Description

MOTOR BRAKE AND SERVO MOTORTECHNICAL FIELD

[0001] This application relates to the field of motor technologies, and in particular, to a motor brake and a servo motor.BACKGROUND

[0002] A brake is an indispensable important component in a servo motor system, and can prevent uncontrolled mechanical movement of a device in a power-off state, and achieve fast braking in an emergency, thereby ensuring safety, stability, and reliability of the device. Currently, common brakes include a spring-loaded brake and a permanent magnetic brake. The spring-loaded brake is widely used because of its low costs. A friction disk of the spring-loaded brake is mounted to a motor shaft through a key connection, to implement synchronous rotation of the friction disk and the motor shaft. However, during braking, a minute gap between a key and a keyway may cause a reverse backlash. To be specific, when the brake attempts to stop the motor shaft, due to existence of the gap, the shaft may briefly continue rotating for a specific distance before being completely stopped. Such a reverse backlash not only weakens the braking efficiency, but also may cause unnecessary impact and damage to the device. In addition, the key and the keyway have a limited contact area therebetween, and are subject to frequent friction and impact during operation, resulting in fast wear. Further, when transmitting torque, a key connection is subject to forces concentrated on a side surface of the key and a bottom of the keyway, resulting in uneven force bearing. Such uneven force bearing may accelerate wear on the key and the keyway, and shorten a service life. More severely, when the brake needs to be replaced, a large force needs to be applied to the key during removal of the brake, which may cause damage or deformation of a surface of the shaft, resulting in a risk of scrapping the entire servo motor.SUMMARY

[0003] In view of this, a motor brake and a servo motor including same provided in this application achieve zero reverse backlash in a spring-loaded brake, thereby ensuring high-accuracy and backlash-free braking performance.

[0004] According to a first aspect, this application provides a motor brake, including a stator assembly and a rotor assembly.

[0005] The rotor assembly is configured to be sleeved on a motor shaft and be in an interference fit with the motor shaft, and the rotor assembly includes a friction surface perpendicular to a first direction, where the first direction is a direction along which a central axis of the motor shaft is located.

[0006] The stator assembly includes:

[0007] a mounting base, configured for statically connecting to a motor casing, where the mounting base includes a first through-hole for the motor shaft to pass through and a coil, where a central axis of the coil is parallel to the first direction; and

[0008] an armature, elastically connected to the mounting base along the first direction by an elastic member.

[0009] When the motor brake is assembled on a servo motor, and the coil is de-energized, the elastic member is in a first compressed state to cause the friction surface to abut against the armature; and when the coil is energized, the elastic member is in a second compressed state to maintain a predetermined gap between the friction surface and the armature.

[0010] Optionally, the rotor assembly includes a hub and a friction disk, where the hub includes a bush and a hub base body, where the bush is configured to be sleeved on the motor shaft and is in an interference fit with the motor shaft, a material of the friction disk is a non-metal, wear-resistant material with a friction coefficient ranging from 0.5 to 0.7, and the friction disk is glued to the hub base body.

[0011] Optionally, a material of the friction disk is a resin-based composite material.

[0012] Optionally, a material of the hub is the same as that of the motor shaft.

[0013] Optionally, the mounting base includes:

[0014] a base body, where the first through-hole and the coil are configured on the base body, and the base body has a first end and a second end along the first direction; and

[0015] a mounting plate, configured on an outer surface of the base body and perpendicular to the first direction, where the mounting plate has a first end and a second end along the first direction, where the first end of the mounting plate is configured to abut against a housing, and the second end of the mounting plate is configured to abut against an end shield.

[0016] Optionally, the armature is elastically connected to the base body by a plurality of elastic members, where the plurality of elastic members are evenly arranged around the first direction.

[0017] Optionally, the elastic member is a leaf spring, where the leaf spring has a first end and a second end along the first direction, where the second end of the leaf spring abuts against the first end of the base body, and the first end of the leaf spring abuts against the armature.

[0018] Optionally, the leaf spring includes at least one second through-hole and one third through-hole, where the second through-hole is configured for statically connecting the leaf spring to the armature to form a first assembly; and the third through-hole is configured for dynamically connecting the first assembly to the base body along the first direction.

[0019] Optionally, the base body is further provided with a first circular recess coaxial with the first through-hole, where the first circular recess is configured to accommodate a bearing of the motor shaft.

[0020] Optionally, the mounting plate is provided with N first installation holes, where the first installation holes are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly to the housing, where N ≥ 1.

[0021] Optionally, the mounting plate is further provided with M second installation holes, where the second installation holes are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly to the housing and the end shield.

[0022] Optionally, a first location-limit section is arranged at an open end of the housing, and a second location-limit section matching the first location-limit section is arranged at the first end of the mounting plate; and / or

[0023] a third location-limit section is arranged at an open end of the end shield, and a fourth location-limit section matching the third location-limit section is arranged at the second end of the mounting plate.

[0024] According to a second aspect, this application provides a servo motor, including the motor brake according to any one of the foregoing embodiments of the motor brake.

[0025] It can be learned from the foregoing technical solutions that the technical solutions of the motor brake of this application achieve zero reverse backlash in a spring-loaded brake, to improve flexibility and reliability of braking performance while controlling costs. Since there is no relative movement between the motor shaft and the rotor assembly, no additional wear or noise is caused, which helps to prolong a service life of the brake. In addition, a connection manner between the rotor assembly and the motor shaft allows a rotor section to be replaceable, thereby avoiding a risk of material scrapping during maintenance. The motor brake of this application leaves a larger margin for electromagnetic design, and significantly shortens an axial dimension of the servo motor without affecting braking performance.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0026] FIG. 1 is a schematic diagram of a motor brake according to an exemplary embodiment  of this application;

[0027] FIG. 2 is an exploded view of a motor brake according to an exemplary embodiment of this application;

[0028] FIG. 3 is a schematic diagram of assembly of a motor brake and a motor shaft according to an exemplary embodiment of this application;

[0029] FIG. 4 is a schematic diagram of a servo motor according to an exemplary embodiment of this application;

[0030] FIG. 5 is a schematic diagram of a spring-loaded brake in the related art;

[0031] FIG. 6 is a schematic diagram of assembly of a spring-loaded brake and a motor shaft in the related art;

[0032] FIG. 7 is a schematic simulation diagram of an electromagnetic force provided by a motor brake according to an exemplary embodiment of this application;

[0033] FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotor assembly mounted on a servo motor according to an exemplary embodiment of this application;

[0034] FIG. 9 is a cross-sectional view of a servo motor in a de-energized state according to an exemplary embodiment of this application;

[0035] FIG. 10 is a schematic diagram of a servo motor in an energized state according to an exemplary embodiment of this application; and

[0036] FIG. 11 is a schematic simulation diagram of an electromagnetic force provided by a spring-loaded brake in the related art.

[0037] List of reference signs:

[0038] 10: rotor assembly;

[0039] 11: hub;

[0040] 111: bush

[0041] 112: hub base body

[0042] 12: friction disk;

[0043] 13: friction surface;

[0044] 20: stator assembly;

[0045] 21: mounting base;

[0046] 211: base body;

[0047] 2111: first through-hole;

[0048] 2112: coil;

[0049] 2113: first circular recess;

[0050] 2114: second mounting hole;

[0051] 2115: fourth mounting hole;

[0052] 2116: second circular recess;

[0053] 212: mounting plate;

[0054] 2121: first installation hole;

[0055] 2122: second installation hole;

[0056] 2123: second location-limit section;

[0057] 2124: fourth location-limit section;

[0058] 22: leaf spring;

[0059] 221: second through-hole;

[0060] 222: third through-hole;

[0061] 23: armature;

[0062] 231: first mounting hole;

[0063] 232: third mounting hole;

[0064] 24: first rivet;

[0065] 25: second rivet;

[0066] 31: motor shaft;

[0067] 311: shaft shoulder;

[0068] 32: bearing;

[0069] 41: housing;

[0070] 411: first location-limit section;

[0071] 42: end shield;

[0072] 421: third location-limit section;

[0073] 51: first bolt;

[0074] 52: second bolt;

[0075] 71: spiral spring;

[0076] 72: stator section;

[0077] 73: rotor section;

[0078] 74: plate;

[0079] 751: bolt;

[0080] 752: location-limit sleeve

[0081] 77: spline hub;

[0082] 900: first direction.DETAILED DESCRIPTION

[0083] To make a person skilled in the art better understand the technical solutions in embodiments of this application, the technical solutions in the embodiments of this application are clearly and completely described below with reference to the accompanying drawings in the embodiments of this application. Apparently, the described embodiments are merely some rather than all of the embodiments of this application. All other embodiments obtained by a person of ordinary skill in the art based on the embodiments of this application shall fall within the protection scope of the embodiments of this application.

[0084] Some embodiments of this application are described below in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments and features in the embodiments may be mutually combined if no conflict occurs among the embodiments. The steps in the following method embodiments are merely used for exemplary descriptions, and are not intended to limit the present invention.

[0085] A brake is an indispensable important component in a servo motor system, and can prevent uncontrolled mechanical movement of a device in a power-off state, and achieve fast braking in an emergency, thereby ensuring safety, stability, and reliability of the device. Currently, common brakes include a spring-loaded brake and a permanent magnetic brake. The spring-loaded brake is widely used because of its low costs. A friction disk of the spring-loaded brake is mounted to a motor shaft through a key connection, to implement synchronous rotation of the friction disk and the motor shaft. However, during braking, a minute gap between a key and a keyway may cause a reverse backlash. To be specific, when the brake attempts to stop the motor shaft, due to existence of the gap, the shaft may briefly continue rotating for a specific distance before being completely stopped. Such a reverse backlash not only weakens the braking efficiency, but also may cause unnecessary impact and damage to the device. In addition, the key and the keyway have a limited contact area therebetween, and are subject to frequent friction and impact during operation, resulting in fast wear. Moreover, when transmitting torque, a key connection is subject to forces concentrated on a side surface of the key and a bottom of the keyway, resulting in uneven force bearing. Such uneven force bearing may accelerate wear on the key and the keyway, and shorten a service life of the brake. More severely, when the brake needs to be replaced, a large force needs to be applied to the key during removal of the brake, which may cause damage or deformation of a surface of the shaft, resulting in a risk of scrapping the entire servo motor.

[0086] To resolve the foregoing various problems in the related art, the embodiments of this application provide a motor brake and a servo motor including same, to achieve zero reverse  backlash in a spring-loaded brake, thereby ensuring high-accuracy and backlash-free braking performance.

[0087] The motor brake and the servo motor including the same provided in the embodiments of this application are described below in detail with reference to the accompanying drawings.

[0088] Embodiment 1

[0089] In Embodiment 1, a motor brake is provided.

[0090] The motor brake according to this embodiment includes a stator assembly 20 and a rotor assembly 10. As shown in FIG. 1, the rotor assembly 10 includes a friction surface 13 perpendicular to a first direction 900, where the first direction 900 is a direction along which a central axis of the motor shaft 31 is located. The rotor assembly 10 is sleeved on a motor shaft 31 and is connected to the motor shaft 31 through an interference fit. The interference fit is a tight fit without relative movement. By making an inner diameter of the rotor assembly 10 slightly smaller than an outer diameter of the motor shaft 31, during assembly, the rotor assembly 10 is elastically deformed through pressing or another method, to make the rotor assembly 10 snugly fit the motor shaft 31. Such a connection manner implements a static connection between the rotor assembly 10 and the motor shaft 31. To be specific, during rotation, the rotor assembly 10 and the motor shaft 31 are maintained synchronized and do not slide relative to each other. Since there is no relative movement between the motor shaft 31 and the rotor assembly 10, no additional wear or noise is caused, which helps to prolong a service life of the brake. In addition, such a connection manner achieves zero reverse backlash in a spring-loaded brake, thereby ensuring high-accuracy and backlash-free braking performance.

[0091] As shown in FIG. 2 and FIG. 8, the stator assembly 20 includes a mounting base 21 and an armature 23. The mounting base 21 is configured for statically connecting to a motor casing. The mounting base 21 includes a first through-hole 2111 for the motor shaft 31 to pass through and a coil 2112, where a central axis of the coil 2112 is parallel to the first direction 900. The armature 23 is elastically connected to the mounting base 21 along the first direction 900 by an elastic member. As shown in FIG. 8, before the stator assembly 20 is mounted to the servo motor, the elastic member is in a free state, and a spacing between the armature 23 and the mounting base 21 is L1.

[0092] When the stator assembly 20 is mounted to the servo motor, the stator assembly 20 is in contact with the motor casing and positioned, during which the elastic member is compressed after the armature 23 presses against the friction surface 13 until a working air gap is generated.

[0093] As shown in FIG. 9, when the brake is mounted on the servo motor, and the brake is in a de-energized state, the coil 2112 is not energized, an axial assembly positional relationship between the stator assembly 20 and the motor casing causes the elastic member to be in a first compressed state, and a spacing between the armature 23 and the mounting base 21 is L2, where L2 < L1. In this case, the friction surface 13 abuts against the armature 23, and the armature 23, together with a shaft shoulder 311, presses against the friction disk 12 under pressure of the elastic member, to achieve a maintaining or braking function. In the energized state, a magnetic field force generated by energizing the coil 2112 attracts the armature 23 to move toward the coil 2112. The elastic member is compressed to a second compressed state. In this case, a spacing between the armature 23 and the mounting base 21 is L3, where L3 <L2. The armature 23 is separated from the friction surface 13, a predetermined gap therebetween is maintained, and the rotor assembly 10 is released. When the servo motor is braked, the coil 2112 is de-energized, and the magnetic field disappears. When the elastic member quickly returns to the first compressed state while pushing the armature 23 back to a braking position (that is, the spacing between the armature 23 and the mounting base 21 is L2) . The armature 23 comes into contact with the friction disk 12 to brake the servo motor.

[0094] In some implementations, the rotor assembly 10 includes a hub 11 and a friction disk 12. The hub 11 includes a bush 111 and a hub base body 112. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, an outer diameter of the hub base body 112 is larger than that of the bush 111. The bush 111 is configured to be sleeved on the motor shaft 31 and is in an interference fit with the motor shaft 31, a material of the friction disk 12 is a non-metal, wear-resistant material with a friction coefficient ranging from 0.5 to 0.7, and the friction disk 12 is glued to the hub base body 112.

[0095] The rotor assembly 10 needs to be fixedly connected to the motor shaft 31, and also needs to cooperate with the armature 23 through the friction surface 13 for braking. A connection part needs to have good mechanical strength, wear resistance, and good compatibility with a material of the motor shaft 31, and the friction surface 13 needs to have good friction performance, thermal stability, and wear resistance. In this implementation, the hub 11 and the friction disk 12 are combined together by gluing, so that the hub 11 and the friction disk 12 are made of different materials to better meet their respective performance requirements. In addition, the friction disk 12 made of a non-metal, wear-resistant material has a significant cost advantage compared with a metal friction disk.

[0096] In some implementations, a material of the friction disk 12 is a resin-based composite material. The resin-based composite material has good friction performance, thermal stability,  and wear resistance while remaining lightweight.

[0097] As a key component of the servo motor, the brake needs to be frequently engaged and disengaged during operation. Under the influence of high-load friction, impact, and high temperatures, key components of the brake, for example, parts such as the friction disk 12 and a spring, gradually wear or age, affecting braking performance of the brake. Once it is found that performance of the brake is degraded or there is a safety hazard, the brake needs to be replaced in time. However, a rotor section 73 of a spring-loaded brake in the related art is key-connected to a motor shaft 31 thereof, as shown in FIG. 5. Such a connection manner requires application of a large external force during disassembly, resulting in damage, such as scratches, deformation, or even breakage, to the motor shaft 31. Such damage not only affects a service life of the motor shaft 31, but also adversely affects performance of the entire servo motor system.

[0098] To resolve the foregoing problems, in an implementation based on this embodiment, a material of the hub 11 is the same as a material of the motor shaft 31.

[0099] In this implementation, the hub 11 and the motor shaft 31 are in an interference fit and made of a same material. During disassembly, the motor shaft 31 and the hub 11 have consistent deformation trends, to reduce additional stress caused by a material mismatch, thereby greatly reducing a probability of damage to the motor shaft 31.

[0100] In some implementations, as shown in FIG. 2 and FIG. 7, the mounting base 21 includes a base body 211 and a mounting plate 212. A first through-hole 2111 and a coil 2112 are arranged on the base body 211. The mounting plate 212 is configured on an outer surface of the base body 211 and perpendicular to the first direction 900. The mounting plate 212 has a first end and a second end along the first direction 900. The first end of the mounting plate 212 is configured to abut against a housing 41, and the second end of the mounting plate 212 is configured to abut against an end shield 42. Assembly positional relationships between the mounting plate 212 and the housing 41 and between the mounting plate 212 and the end shield 42 ensure that the stator assembly 20 is accurately mounted at a preset position, as shown in FIG. 8.

[0101] In some implementations, the armature 23 is elastically connected to the base body 211 by a plurality of elastic members, where the plurality of elastic members are evenly arranged around the first direction 900. In the embodiment shown in FIG. 2, the armature 23 is in a circular ring shape, and three elastic members are evenly distributed along a circumference of the armature 23, so that even elastic forces can be effectively applied to the armature 23.

[0102] In this implementation, a plurality of elastic members of standard or universal sizes are  used and evenly distributed along the circumference of the armature 23, rather than specifically customizing elastic members for the armature 23, thereby improving versatility while reducing material costs.

[0103] Spiral springs 71 are used in a conventional spring-loaded brake, as shown in FIG. 5. Because the spiral springs 71 have long axial lengths, corresponding holes need to be provided on a stator body to specifically accommodate them, which increases complexity of production of the stator body. As shown in FIG. 5, the spiral springs 71 and the coil 2112 occupy a radial space of the stator, and consequently, a bearing 32 of the motor shaft 31 can only be placed outside the stator, or an axial length of the stator is extended to enable the stator to accommodate the bearing 32, as shown in FIG. 6.

[0104] To resolve the foregoing problems, the elastic member in this implementation is a leaf spring 22. An axial length (that is, a length along the first direction 900) of the leaf spring 22 is short, so that an axial length of the stator assembly 20 can be reduced. When the axial length of the stator assembly 20 is reduced, an overall axial dimension of the servo motor is correspondingly reduced, which not only reduces the weight of the servo motor, but also effectively reduces material costs. As shown in FIG. 8 to FIG. 10, two ends of the leaf spring 22 along the first direction 900 respectively abut against the first end of the base body 211 and the armature 23, which avoids arranging special spring accommodating holes in the base body 211, thereby simplifying machining processes of the mounting base 21.

[0105] In some implementations, the leaf spring 22 includes at least one second through-hole 221 and one third through-hole 222. The second through-hole 221 is configured for statically connecting the leaf spring 22 to the armature 23 to form a first assembly. The third through-hole 222 is configured for dynamically connecting the first assembly to the base body 211 along the first direction 900.

[0106] As shown in FIG. 2, the leaf spring 22 is provided with one second through-hole 221 and one third through-hole 222. The armature 23 is provided with a first mounting hole 231 and a third mounting hole 232 corresponding to the second through-hole 221 and the third through-hole 222. The first end of the base body 211 is provided with a second mounting hole 2114 and a fourth mounting hole 2115 corresponding to the second through-hole 221 and the third through-hole 222. During assembly of the stator assembly 20, first, each leaf spring 22 is fixedly connected to the armature 23 by using a fastener through the first through-hole 2111 and the first mounting hole 231 into a first assembly, and then, the first assembly is slidably connected to the mounting base 21 by using a fastener through the second through-hole 221, the third mounting hole 232, and the fourth mounting hole 2115. For  example, as shown in FIG. 2, each leaf spring 22 is fixedly connected to the armature 23 into a first assembly by using a shorter first rivet 24, and the first assembly is slidably connected to the mounting base 21 by using a longer second rivet 25. As shown in FIG. 2, the second mounting hole 2114 and the fourth mounting hole 2115 have large axial depths. Rivet heads on ends of the first rivet 24 and the second rivet 25 close to the coil 2112 may slide in the second mounting hole 2114 and the fourth mounting hole 2115, thereby implementing a slidable connection between the first assembly and the base body 211 along the first direction 900.

[0107] In some implementations, to prevent the rivet heads from protruding from a surface of the armature 23, the first mounting hole 231 and the third mounting hole 232 are provided as countersunk holes.

[0108] In some implementations, the base body 211 is further provided with a first circular recess 2113 coaxial with the first through-hole 2111, where the first circular recess 2113 is configured to accommodate a bearing 32 of the motor shaft 31.

[0109] As shown in FIG. 2, a diameter of the first circular recess 2113 is greater than a diameter of the first through-hole 2111, so that a positioning step is formed at an interface between the first circular recess 2113 and the first through-hole 2111. A second circular recess 2116 configured to accommodate a circlip is further provided in the first circular recess 2113. A diameter of the second circular recess 2116 is larger than a diameter of the first circular recess 2113, and the bearing 32 is axially fixed through the positioning step and the circlip.

[0110] In this implementation, because the leaf spring 22 does not occupy a radial space of the base body 211, the bearing 32 of the motor shaft 31 can be mounted in the base body 211, thereby further reducing the overall axial length of the servo motor.

[0111] In some implementations, the mounting plate 212 is provided with N first installation holes 2121, where the first installation holes 2121 are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly 20 to the housing 41, where N ≥ 1.

[0112] For example, the mounting plate 212 is provided with two first installation holes 2121. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the two first installation holes 2121 are diagonally arranged, and the housing 41 is provided with third installation holes corresponding to the first installation holes 2121. First bolts 51 pass through the first installation hole 2121 and the third installation hole to fixedly connect the stator assembly 20 to the housing 41.

[0113] In some implementations, the mounting plate 212 is further provided with M second installation holes 2122, where the second installation holes 2122 are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly 20 to the housing 41 and the end  shield 42.

[0114] For example, the mounting plate 212 is provided with two second installation holes 2122. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the two second installation holes 2122 are diagonally arranged, the housing 41 is provided with fourth installation holes corresponding to the second installation holes 2122, and the end shield 42 is provided with fifth installation holes corresponding to the second installation holes 2122. Second bolts 52 pass through the second installation holes 2122, the fourth installation holes, and the fifth installation holes to fixedly connect the stator assembly 20 to the housing 41 and the end shield 42.

[0115] In some implementations, as shown in FIG. 8, a first location-limit section 411 is arranged at an open end of the housing 41, and a second location-limit section 2123 matching the first location-limit section 411 is arranged at the first end of the mounting plate 212, where through the first location-limit section 411 and the second location-limit section 2123, positional accuracy of assembly of the stator assembly 20 and the housing 41 may be ensured; and / or

[0116] a third location-limit section 421 is arranged at an open end of the end shield 42, and a fourth location-limit section 2124 matching the third location-limit section 421 is arranged at the second end of the mounting plate 212, where through the third location-limit section 421 and the fourth location-limit section 2124, positional accuracy of assembly of the stator assembly 20 and the end shield 42 may be ensured.

[0117] FIG. 5 and FIG. 6 are schematic diagrams of a spring-loaded brake in the related art. A rotor section 73 of a conventional spring-loaded brake is key-connected to a motor shaft 31 thereof, as shown in FIG. 5. Such a connection manner may cause a reverse backlash. A key-connection manner requires application of a large external force during disassembly, resulting in damage, such as scratches, deformation, or even breakage, to the motor shaft 31. As shown in FIG. 5, spiral springs 71 are used in a stator section 72. Because the spiral springs 71 have long axial lengths, corresponding holes need to be provided on a stator body to specifically accommodate them, which increases complexity of production of the stator body. As shown in FIG. 5, the spiral springs 71 and the coil 2112 occupy a radial space of the stator, and consequently, a bearing 32 of the motor shaft 31 can only be placed outside the stator, or an axial length of the stator is extended to enable the stator to accommodate the bearing 32, as shown in FIG. 6. However, either placing the bearing 32 outside the stator or extending the axial length of the stator certainly greatly increases an axial length of the spring-loaded brake, which further increases an axial dimension of the servo motor. To ensure an initial working air gap of the brake, the stator section 72 further includes a plate 74. The  plate 74 is connected to the stator body and an armature 23 by a bolt 751 sheathed with a location-limit sleeve 752. A friction disk 12 is arranged between the plate 74 and the armature 23.

[0118] There is an inverse relationship between an electromagnetic force provided by the spring-loaded brake and the working air gap. To be specific, a larger working air gap indicates a smaller electromagnetic force. A schematic simulation diagram shown in FIG. 11 visually shows a relationship between an electromagnetic force and a working air gap in a spring-loaded brake in the related art. It can be learned from the figure that, as the working air gap increases, the electromagnetic force shows a clear downward trend. For example, when the working air gap increases to 0.11 mm, the electromagnetic force has decreased to below 200 N. Moreover, the electromagnetic force generated when the coil is energized is used to counteract elastic forces of the springs to release braking. Therefore, a large decrease in the electromagnetic force directly affects a braking release effect and a response speed of the brake.

[0119] FIG. 1 to FIG. 4 illustrate a preferred implementation according to this application. As shown in FIG. 1 to FIG. 4, the motor brake according to this implementation includes a stator assembly 20 and a rotor assembly 10. The rotor assembly 10 and a motor shaft 31 are in an interference fit. Compared with the key matching method in the related art, this implementation avoids generation of a reverse backlash, and does not cause damage to the motor shaft 31 during replacement of the rotor, thereby reducing the risk of material scrapping during maintenance. Further, compared with the brake in FIG. 4 and FIG. 5, there is a large available space in a radial direction of the rotor assembly 10 in this implementation, so that a radial dimension of the friction disk 12 is fully released, thereby improving braking performance. A leaf spring 22 is used in the stator assembly 20 of this implementation. The leaf spring 22 has a small axial length, and does not occupy a radial space of the base body 211, so that there is an accommodation space for the bearing 32 inside the stator assembly 20, thereby greatly reducing the axial length of the stator assembly 20. Further, compared with the brake in FIG. 4 and FIG. 5, the stator assembly 20 is fixedly connected to the motor casing by the mounting base 21. Therefore, a radial space of the base body 211 is released, and the leaf spring 22 does not occupy the radial space of the base body 211, so that a space for placing the coil 2112 is greatly increased. In addition, the mounting base 21 of the stator assembly 20 is entirely made of a magnetic conductive material, which greatly strengthens a magnetic circuit, thereby greatly improving magnetic field strength in an energized state, as shown in FIG. 7. On an assembly line of the servo motor, the stator assembly 20 is in contact  with the motor casing and positioned, during which the leaf spring 22 is compressed after the armature 23 presses against the friction surface 13 until a working air gap is generated. That is, an initial working air gap of the brake in this application depends on an axial assembly positional relationship between the stator assembly 20 and the motor casing, and does not depend on a structure of the stator assembly 20, thereby greatly simplifying a structure of the brake.

[0120] FIG. 7 is a schematic simulation diagram of an electromagnetic force provided by a motor brake according to this application. It can be learned by comparing FIG. 7 and FIG. 11 that when the working air gap is 0.06 mm, although the electromagnetic force provided by the motor brake of this application is slightly smaller than that provided by the brake in the related art, the difference is insignificant, and a braking release requirement can still be satisfied. Under other working air gaps, the electromagnetic forces provided by the motor brake in this application are higher than that of the brake in the related art, and are all maintained above 200 N. It can be learned that, the brake in this application has better electromagnetic force stability, and can provide sufficient electromagnetic forces under different working air gaps to overcome elastic forces of springs and release braking, thereby providing a better braking release effect and a faster response.

[0121] Embodiment 2

[0122] In Embodiment 2, a servo motor is provided, including the motor brake in the implementations of Embodiment 1.

[0123] FIG. 8 to FIG. 10 show a process of mounting the motor brake according to Embodiment 1 on an assembly line of the servo motor.

[0124] As shown in FIG. 8, the motor shaft 31 includes a shaft shoulder 311. The shaft shoulder 311 is configured to axially position the rotor assembly 10 to ensure that the rotor assembly 10 is assembled at a preset mounting position. The rotor assembly 10 is crimped at the preset mounting position of the motor shaft 31 through an interference fit.

[0125] As shown in FIG. 9, after assembly of the rotor assembly 10 is completed, the stator assembly 20 is sleeved on the motor shaft 31, to cause a first end of the mounting plate 212 to abut against the housing 41, and the first bolts 51 are used to fixedly connect the mounting plate 212 to the housing 41. In this process, the leaf spring 22 is compressed after the armature 23 presses against a surface of the friction disk until a working air gap is generated. Then, parts, such as the bearing 32 and an encoder, are mounted at corresponding positions. After all components of the servo motor are properly mounted and adjusted to an optimal state, the end shield 42 is fixedly connected to the mounting plate 212 and the housing 41 by  using the second bolts 52, so that assembly of the servo motor is completed.

[0126] The stator assembly 20 and the rotor assembly 10 of the motor brake in this application may be pre-assembled respectively in other procedures. Then, on the assembly line of the servo motor, installation personnel only need to install the pre-assembled stator assembly 20 at a preset position of the motor shaft 31, and then fixedly connect the stator assembly 20 to the motor casing. This reduces steps and time for assembly of the brake on the assembly line, thereby improving production efficiency.

[0127] Nouns and pronouns related to persons in this patent application are not limited to a specific gender.

[0128] The present invention is shown and described in detail above according to accompanying drawings and preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the disclosed embodiments. Based on the foregoing plurality of embodiments, a person skilled in the art may learn that technical features in the foregoing different embodiments may be combined to obtain more embodiments of the present invention. These embodiments also fall within the protection scope of the present invention.

Claims

1.Amotor brake, comprising a stator assembly (20) and a rotor assembly (10) , whereinthe rotor assembly (10) is configured to be sleeved on a motor shaft (31) and be in an interference fit with the motor shaft (31) , and the rotor assembly (10) comprises a friction surface (13) perpendicular to a first direction (900) , wherein the first direction (900) is a direction along which a central axis of the motor shaft (31) is located; andthe stator assembly (20) comprises:a mounting base (21) , configured for statically connecting to a motor casing, wherein the mounting base (21) comprises a first through-hole (2111) for the motor shaft (31) to pass through and a coil (2112) , wherein a central axis of the coil (2112) is parallel to the first direction (900) ; andan armature (23) , elastically connected to the mounting base (21) along the first direction (900) by an elastic member, whereinwhen the motor brake is assembled on a servo motor, and the coil (2112) is de-energized, the elastic member is in a first compressed state to cause the friction surface (13) to abut against the armature (23) ; and when the coil (2112) is energized, the elastic member is in a second compressed state to maintain a predetermined gap between the friction surface (13) and the armature (23) .2.The motor brake according to claim 1, wherein the rotor assembly (10) comprises a hub (11) and a friction disk (12) , wherein the hub (11) comprises a bush (111) and a hub base body (112) , wherein the bush (111) is configured to be sleeved on the motor shaft (31) and is in an interference fit with the motor shaft (31) , a material of the friction disk (12) is a non-metal, wear-resistant material with a friction coefficient ranging from 0.5 to 0.7, and the friction disk (12) is glued to the hub base body (112) .3.The motor brake according to claim 2, wherein a material of the friction disk (12) is a resin-based composite material.4.The motor brake according to claim 2, wherein a material of the hub (11) is the same as that of the motor shaft (31) .5.The motor brake according to claim 1, wherein the mounting base (21) comprises:a base body (211) , wherein the first through-hole (2111) and the coil (2112) are configured on the base body (211) , and the base body (211) has a first end and a second end along the first direction (900) ; anda mounting plate (212) , configured on an outer surface of the base body (211) and perpendicular to the first direction (900) , wherein the mounting plate (212) has a first end and a second end along the first direction (900) , wherein the first end of the mounting plate (212) is configured to abut against a housing (41) , and the second end of the mounting plate (212) is configured to abut against an end shield (42) .6.The motor brake according to claim 5, wherein the armature (23) is elastically connected to the base body (211) by a plurality of elastic members, wherein the plurality of elastic members are evenly arranged around the first direction (900) .7.The motor brake according to claim 6, wherein the elastic member is a leaf spring (22) , wherein the leaf spring (22) has a first end and a second end along the first direction (900) , wherein the second end of the leaf spring (22) abuts against the first end of the base body (211) , and the first end of the leaf spring (22) abuts against the armature (23) .8.The motor brake according to claim 7, wherein the leaf spring (22) comprises at least one second through-hole (221) and one third through-hole (222) , wherein the second through-hole (221) is configured for statically connecting the leaf spring (22) to the armature (23) to form a first assembly; and the third through-hole (222) is configured for dynamically connecting the first assembly to the base body (211) along the first direction (900) .9.The motor brake according to claim 8, wherein the base body (211) is further provided with a first circular recess (2113) coaxial with the first through-hole (2111) , wherein the first circular recess (2113) is configured to accommodate a bearing (32) of the motor shaft (31) .10.The motor brake according to claim 9, wherein the mounting plate (212) is provided with N first installation holes (2121) , wherein the first installation holes (2121) are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly (20) to the housing (41) , wherein N ≥ 1.11.The motor brake according to claim 10, wherein the mounting plate (212) is further provided with M second installation holes (2122) , wherein the second installation holes (2122) are configured for fasteners to pass through, to detachably connect the stator assembly (20) to the housing (41) and the end shield (42) , wherein M ≥ 1.12.The motor brake according to claim 11, wherein a first location-limit section (411) is arranged at an open end of the housing (41) , and a second location-limit section (2123) matching the first location-limit section (411) is arranged at the first end of the mounting plate (212) ; and / ora third location-limit section (421) is arranged at an open end of the end shield (42) , and a fourth location-limit section (2124) matching the third location-limit section (421) is arranged at the second end of the mounting plate (212) .13.Aservo motor, comprising the motor brake according to any one of claims 1 to 12.

Images