CN115552772A - 带电磁制动器的马达 - Google Patents
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Abstract
抑制成本，并且容易地抑制金属粉向马达轴的附着。带电磁制动器的马达(1)具有：马达(10)；马达轴(20)，其通过马达(10)进行旋转；轴承(31)，其将马达轴(20)支承为能够进行旋转；电磁制动器(40)，其对马达(10)的旋转进行制动；以及编码器(50)，其测量马达(10)的旋转角度，其中，轴承(31)配置在马达轴(20)的轴向上的比电磁制动器(40)靠马达(10)侧的位置，在将电磁制动器(40)中流动的磁通的磁通密度的最大值设为A特斯拉时，电磁制动器(40)与马达轴(20)相隔A×0.3mm以上地配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种带电磁制动器的马达。
背景技术
以往，使用的是马达轴与编码器结合为一体且在马达停止时由电磁制动器对马达轴的旋转进行制动的形式的马达。在这种带电磁制动器的马达中，会产生以下问题：在对电磁制动器的线圈通电时，磁通通过轴承流动到由磁性体构成的马达轴，由此在马达旋转的期间由马达、电磁制动器产生的金属粉会附着于马达轴。在专利文献1中公开了一种由非磁性体构成马达轴的与电磁制动器对应的部分的带电磁制动器的马达。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-111213号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据上述的专利文献1中公开的结构，由于难以有磁通从电磁制动器流动到非磁性体，因此假定能够抑制金属粉向马达轴的由磁性体构成的部分的附着。但是，将非磁性体与磁性体这样的不同种类的材料的轴构件坚固地结合耗费成本，并且以高精度呈同心状地结合容易产生变形，因此存在困难。因此，期望一种能够抑制成本、并且容易地抑制金属粉向马达轴的附着的技术。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的带电磁制动器的马达具有：马达；马达轴，其通过所述马达进行旋转；轴承，其将所述马达轴支承为能够进行旋转；电磁制动器，其对所述马达的旋转进行制动；以及编码器，其测量所述马达的旋转角度，其中，所述轴承配置在所述马达轴的轴向上的比所述电磁制动器靠所述马达侧的位置，在将所述电磁制动器中流动的磁通的磁通密度的最大值设为A特斯拉时，所述电磁制动器的有磁通流动的部分与所述马达轴相隔A×0.3mm以上地配置。
发明的效果
根据一个方式，能够抑制成本，并且容易地抑制金属粉向马达轴的附着。
附图说明
图1是概要性地示出本公开的实施方式所涉及的带电磁制动器的马达的截面图。
图2是图1的II所示的部分的放大图。
图3是为了确认实施方式的漏磁通而将实施方式的电磁制动器模拟地构成为简易的二维的磁路的图。
图4是示出将图3所示的轴间距离G设为2mm的情况下的漏磁通的状态的图。
图5是示出将图3所示的轴间距离G设为0.2mm的情况下的漏磁通的状态的图。
图6是示出图3所示的轴间距离G(mm)与漏磁通密度(T)之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，使用附图来对本公开的实施方式进行说明。
图1是概要性地示出本公开的实施方式所涉及的带电磁制动器的马达1的截面图。图2是图1的II所示的部分的放大图。带电磁制动器的马达1具备马达10、马达轴20、第一轴承31、第二轴承32、电磁制动器40以及编码器50。第一轴承31是轴承的一例。
马达10具有定子11和转子12。定子11是包围转子12的圆筒形状的构件，具有在由多个电磁钢板的层叠体构成的定子芯上卷绕线圈(均未图示)而成的结构。在马达10中，通过向线圈供给的电流来产生旋转磁场，转子12根据该旋转磁场而进行旋转。定子11的轴向上的两侧分别配置有第一马达壳15和第二马达壳16。
转子12配置于定子11的内侧。转子12具有圆筒形状。在其轴心呈同心状地一体地设置有马达轴20。
马达轴20在两个端部被设置于第一马达壳15的第一轴承31和设置于第二马达壳16的第二轴承32支承，且被支承为能够绕轴自由旋转。转子12与马达轴20成一体地旋转。第一轴承31和第二轴承32例如是滚动轴承。
马达轴20的两个端部分别从第一马达壳15和第二马达壳16突出。马达轴20的从第二马达壳16突出的突出部分被视为输出侧的端部，例如作为与机床的主轴直接或间接地连结的输出轴来发挥功能。在本实施方式中，马达轴20是一般的圆杆构件，由工具钢、结构用碳钢等磁性体的材料形成。
第一轴承31配置于第一马达壳15的轴心。第一轴承31具有内圈31a、外圈31b以及多个以能够滚动的方式设置在内圈31a与外圈31b之间的球31c。第二轴承32配置于第二马达壳16的轴心。第二轴承32具有内圈32a、外圈32b以及多个以能够滚动的方式设置在内圈32a与外圈32b之间的球32c。
第一轴承31的内圈31a和第二轴承32的内圈32a分别固定于马达轴20。第一轴承31的外圈31b固定于第一马达壳15。第二轴承32的外圈32b固定于第二马达壳16。
如图1所示，在本实施方式所涉及的带电磁制动器的马达1中，沿马达轴20的轴向的一侧到另一侧(在图1中是从左侧到右侧)的方向，第二轴承32、马达10、第一轴承31、电磁制动器40以及编码器50按此顺序排列配置。第一轴承31配置在马达轴20的轴向上的比电磁制动器40靠马达10侧的位置。
在第一马达壳15与编码器50之间配置有制动器壳49。电磁制动器40设置于制动器壳49的内部。电磁制动器40具备衔铁41、端板42、配置在衔铁41与端板42之间的摩擦板(制动器转子)43、以及制动器定子45。制动器定子45具有制动器芯46、制动器线圈47以及弹簧48。
衔铁41和端板42均为圆环状的板材。各自的中心被马达轴20的向制动器壳49内突出的突出端部贯通。衔铁41和端板42与马达轴20呈同心状地配置。衔铁41和端板42通过未图示的支承构件而被支承于制动器芯46。该支承构件例如是固定于制动器芯46的沿轴向(马达轴20的轴线方向)延伸的多个销。端板42被固定于所述支承构件。衔铁41被所述支承构件支承为能够沿轴向移动。
摩擦板43是圆环状的板材。其内周部经由凸缘状的连结部21固定于马达轴20。摩擦板43与马达轴20呈同心状地配置。摩擦板43与马达轴20成一体地旋转。摩擦板43的两个面上的、至少与衔铁41及端板42相向的部分被实施制动衬片等提高摩擦的加工。
在圆筒状的制动器芯46卷绕有制动器线圈47，通过对制动器线圈47通电使其励磁，制动器定子45作为电磁体发挥功能。制动器定子45所具有的弹簧48例如是线圈弹簧，内置于制动器芯46中。弹簧48配置于制动器芯46的与衔铁41相向的部分，始终对衔铁41朝向摩擦板43施力。
在没有对制动器线圈47通电的非通电时(非励磁时)，衔铁41被弹簧48按压到摩擦板43，由此，摩擦板43被强力地夹在衔铁41与端板42之间。由此，马达轴20与摩擦板43一起被制动，成为制动器工作的状态。
另一方面，在对制动器线圈47通电的通电时(励磁时)，衔铁41抵抗弹簧48的反弹力被吸引到制动器芯46，从而在衔铁41与摩擦板43之间产生间隙。由此，摩擦板43被释放，容许马达轴20的旋转，成为制动器解除的状态。电磁制动器40与马达10联动。即，在马达10运转时，对制动器线圈47通电从而制动器解除，马达轴20旋转。当马达10的运转停止时，停止对制动器线圈47的通电从而制动器工作，马达轴20被制动。
编码器50检测马达轴20的旋转位置和旋转速度等。编码器50实质上检测与马达轴20成一体地旋转的编码器轴51的旋转位置和旋转速度等。编码器轴51经由连结部60来与马达轴20连结。连结部60将编码器50与马达轴20连结，并将马达轴20的旋转传递到编码器轴51。在本实施方式中，编码器轴51由与马达轴20同样的磁性体的材料形成。
如图2所示，本实施方式的连结部60由具有第一接头61、第二接头62以及十字滑块(Oldham)63的十字滑块接头构成。第一接头61连接于马达轴20的与编码器轴51相向的端部。第二接头62连接于编码器轴51的与马达轴20相向的端部。十字滑块63将第一接头61与第二接头62连结。连结部60将马达轴20和编码器轴51以能够一边吸收马达轴20与编码器轴51的偏心一边使马达轴20与编码器轴51成一体地旋转的方式连结。
如图2所示，本实施方式的连结部60处于其轴向上的位置与电磁制动器40的制动器芯46重叠的位置。即，连结部60配置于制动器芯46的内侧。在本实施方式中，连结部60由非磁性体的材料形成。例如，第一接头61和第二接头62由不锈钢、铝等形成，十字滑块63由不锈钢、铝等金属或者硬质的树脂形成。
在电磁制动器40中，在对制动器线圈47通电的制动器工作时，如图2所示那样磁通M在制动器芯46流动。另一方面，在马达轴20、编码器轴51以及连结部60中，与电磁制动器40的制动器芯46最接近的是连结部60。在本实施方式中，在将磁通M的磁通密度的最大值设为A特斯拉时，连结部60与制动器芯46之间的最短的距离G被设定为相隔A×0.3mm以上。作为具体的距离G，例如至少为1mm以上，优选设定为5mm以上。其依据如下。
在实施方式中，为了确认在制动器芯46中流动的磁通有多少泄漏到马达轴20侧，假定图3所示的简易的二维的磁路并对磁场进行了解析。即，通过图3所示的磁路，使得从磁通密度为1.3的磁体71向模拟了电磁制动器40的制动器芯46的铁72流动恒定的磁通，并确认了该磁通有多少泄漏到假定为马达轴20的铁73。铁72和铁73均设为结构用钢S45C。使铁72与铁73之间的距离G变化，来测量在铁73中从端缘73a向里侧2mm的测量点73b的磁通密度，并且调查了磁通线。
图4示出了在铁72与铁73之间的距离(轴间距离)G为2mm的情况下在铁72中流动的磁通线的状态。在该情况下，确认了几乎没有磁通的泄漏。图5示出了在图3所示的铁72与铁73之间的距离G为0.2mm的情况下在铁72中流动的磁通线的状态。在该情况下，确认了在铁73中有磁通流动，并且发生了漏磁通。
在图6中示出了将铁72与铁73之间的距离G分别设为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、2.0mm、5.0mm的各个情况下的测量点72b处的漏磁通密度[T(特斯拉)]的测量结果。根据图6，漏磁通密度在距离G为0.2mm时示出磁体71的磁通密度1.3T的10％即0.13T的漏磁通密度，与之相对地，通过将距离G确保为1mm，漏磁通磁通能够降低到0.037T。并且，当将距离G设为5mm时，漏磁通密度能够减小到0.001T。因而，图2所示的连结部60与制动器芯46之间的距离G需要为1mm以上，优选为5mm以上。
如上所述，在本实施方式中，马达轴20、编码器轴51以及连结部60中的与电磁制动器40的制动器芯46最接近的连结部60同制动器芯46之间的最短距离G为A×0.3mm以上。因而，马达轴20与制动器芯46之间的距离以及编码器轴51与制动器芯46之间的距离均相隔A×0.3mm以上。
根据上面说明的本实施方式所涉及的带电磁制动器的马达1，第一轴承31配置在马达轴20的轴向上的比电磁制动器40靠马达10侧的位置，在将电磁制动器40的制动器芯46中流动的磁通的磁通密度的最大值设为A特斯拉时，电磁制动器40的有磁通流动的部分即制动器芯46与马达轴20相隔A×0.3mm以上地配置。
由此，即使马达轴20是磁性体，也难以有磁通从电磁制动器40的制动器芯46经由第一轴承31流动。另外，即使不利用非磁性体构成马达轴20的一部分，也难以有磁通在马达轴20中流动。因而，能够抑制成本，并且容易地抑制金属粉向马达轴20的附着。
在本实施方式所涉及的带电磁制动器的马达1中，编码器50经由编码器轴51来与马达轴20连接，电磁制动器40的有磁通流动的部分即制动器芯46与编码器轴51相隔A×0.3mm以上地配置。如上所述，A是在制动器芯46中流动的磁通M的磁通密度的最大值。
由此，即使不利用非磁性体构成编码器轴51，也难以有磁通在编码器轴51中流动，其结果，能够抑制成本，并且容易地抑制金属粉向编码器轴51的附着。
在本实施方式所涉及的带电磁制动器的马达1中，编码器轴51与马达轴20经由连结部60连结，电磁制动器40的有磁通流动的部分即制动器芯46与连结部60相隔A×0.3mm以上地配置。如上所述，A是在制动器芯46中流动的磁通M的磁通密度的最大值。
由此，难以在连结部60中有磁通流动，其结果，能够抑制成本，并且容易地抑制金属粉向连结部60的附着。在本实施方式中，连结部60由非磁性材料构成，因此更难以有磁通在连结部60中流动。其结果，能够更高效地抑制金属粉向连结部60的附着。
本公开不被上述各实施方式所限制，能够进行适当变更。
例如，在上述实施方式中，马达轴20、编码器轴51以及连结部60中的、连结部60与制动器芯46最接近，但不限制于此。也可以是马达轴20或编码器轴51与制动器芯46最接近的结构。另外，也可以是将马达轴20延伸设置到编码器50、并且编码器50直接探测马达轴20的旋转的结构。
附图标记说明
1：带电磁制动器的马达；10：马达；20：马达轴；31：第一轴承(轴承)；40：电磁制动器；50：编码器；51：编码器轴；60：连结部。
Claims (4)
1.一种带电磁制动器的马达，具有：
马达；
马达轴，其通过所述马达进行旋转；
轴承，其将所述马达轴支承为能够进行旋转；
电磁制动器，其对所述马达的旋转进行制动；以及
编码器，其测量所述马达的旋转角度，
其中，所述轴承配置在所述马达轴的轴向上的比所述电磁制动器靠所述马达侧的位置，
在将所述电磁制动器中流动的磁通的磁通密度的最大值设为A特斯拉时，所述电磁制动器的有磁通流动的部分与所述马达轴相隔A×0.3mm以上地配置。
2.根据权利要求1所述的带电磁制动器的马达，其中，
所述编码器经由编码器轴来与所述马达轴连接，
所述电磁制动器的有磁通流动的部分与所述编码器轴相隔A×0.3mm以上地配置。
3.根据权利要求2所述的带电磁制动器的马达，其中，
所述编码器轴与所述马达轴经由连结部连结，
所述电磁制动器的有磁通流动的部分与所述连结部相隔A×0.3mm以上地配置。
4.根据权利要求3所述的带电磁制动器的马达，其中，
所述连结部由非磁性材料构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20221230 |