DE112005003551T5

DE112005003551T5 - Elektromagnetische Bremsvorrichtung für klein dimensionierte Motoren

Info

Publication number: DE112005003551T5
Application number: DE112005003551T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Abe; Kiyoto Kobayashi
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2025-04-23
Also published as: WO2006114881A1; JPWO2006114881A1; US7612477B2; DE112005003551B4; JP4845881B2; US20080191567A1

Abstract

Elektromagnetische Bremsvorrichtung für einen klein dimensionierten Motor, aufweisend:
eine rotierende Scheibe, die auf einer Motordrehwelle festgelegt ist, so dass sie sich zusammen mit der Motordrehwelle dreht;
eine verschiebbare Scheibe, die entlang einer Axiallinie der Motordrehwelle verschiebbar ist, so dass sie sich zu der rotierenden Scheibe hin und von dieser weg bewegen lässt;
ein Federelement, das die verschiebbare Scheibe gegen die rotierende Scheibe drückt;
einen Elektromagneten, der die verschiebbare Scheibe entgegen der Federkraft des Federelements in einer Richtung zur Ausführung einer Bewegung von der drehbaren Scheibe weg ziehen kann;
wobei der Elektromagnet ein Joch und eine Erregerspule aufweist;
wobei das Joch einen äußeren zylindrischen Teil und einen inneren zylindrischen Teil aufweist, die beide konzentrisch miteinander ausgebildet sind, sowie einen kreisförmigen Endplattenteil aufweist, der ein hinteres Ende eines zwischen dem äußeren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil gebildeten kreisförmigen Raums schließt;
wobei die Erregerspule...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Bremsvorrichtung zum Verriegeln bzw. Unterbinden der Rotationsbewegung eines Motors und betrifft im Spezielleren eine elektromagnetische Bremse mit einer Konstruktion, die zum Einbau in einen klein dimensionierten Motor geeignet ist.
Stand der Technik
Ein Motor ist gelegentlich mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung ausgestattet, um eine Motordrehwelle in einer bestimmten Position zu verriegeln. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet eine häufig verwendete elektromagnetische Bremsvorrichtung 100 eine rotierende Scheibe 101, die auf einer Motordrehwelle 200 festgelegt ist, eine verschiebbare Scheibe 102, die in einer Richtung zu der rotierenden Scheibe 101 hin sowie von dieser weg verschiebbar ist, ein Fehldrelement 103, das die verschiebbare Scheibe 102 gegen die rotierende Scheibe 101 drückt, sowie einen Elektromagneten 104, der die verschiebbare Scheibe 102 in einer Richtung zum Ausführen einer Bewegung von der rotierenden Scheibe 101 weg entgegen der Federkraft des Federelements 103 zieht.
In einem Zustand, in dem der Elektromagnet 104 nicht aktiviert ist, ist die verschiebbare Scheibe 102 mit der Federkraft gegen die rotierende Scheibe 101 gedrückt. Als Ergebnis hiervon wirkt aufgrund einer Reibungskraft zwischen der verschiebbaren Scheibe 102 und der rotierenden Scheibe 101 eine Bremskraft auf die Motordrehwelle 200, so dass die Motordrehwelle 200 verriegelt wird. Wenn dagegen der Elektromagnet 104 aktiviert ist, wird die verschiebbare Scheibe 102 entgegen der Federkraft weg gezogen, so dass die Bremskraft aufgehoben wird und die Motordrehwelle 200 frei drehbar wird.
Insgesamt ist die elektromagnetische Bremsvorrichtung 100 mit einer zylindrischen Formgebung mit einer bestimmten Länge ausgebildet; unter Hindurchführen der Motordrehwelle 200 durch eine zentrale Wellenöffnung 105 der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 100 wird die elektromagnetische Bremsvorrichtung 100 in einem hinteren Endbereich eines Motors angebracht. Ferner ist ein am hinteren Ende befindlicher Wellenteil 201 der Motordrehwelle 200, der durch die zentrale Wellenöffnung 105 der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 100 hindurch geht und von der hinteren Endseite hervorsteht, im Allgemeinen unter Zwischenanordnung eines Lagers 202 durch eine Motorendplatte 203 abgestützt. In diesem Fall kommt es zur Entstehung eines toten Raums 300, der ringförmig ausgebildet ist, an einem äußeren Umgebungsbereich des Lagers 202 zwischen einer hinteren Endfläche 100a der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 100 und der Motorendplatte 203.
Offenbarung der Erfindung
In Anbetracht des vorstehend geschilderten Problems besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung, die sich ohne Entstehung des toten Raums in einem klein dimensionierten Motor montieren lässt.
Weiterhin besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines klein dimensionierten Motors des Typs mit eingebauter elektromagnetischer Bremse, der mit einer eingebauten und einer kurzen Wellenlänge ausgebildeten elektromagnetischen Bremsvorrichtung ausgestattet ist, ohne dass es zur Entstehung des toten Raums kommt.
Zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme weist eine elektromagnetische Bremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf:
eine rotierende Scheibe, die auf einer Motordrehwelle festgelegt ist, so dass sie sich gemeinsam mit der Motordrehwelle dreht;
eine verschiebbare Scheibe, die entlang einer Axiallinie der Motordrehwelle verschiebbar ist, so dass sie sich zu der rotierenden Scheibe hin und von dieser weg bewegen lässt;
ein Federelement, das die verschiebbare Scheibe gegen die rotierende Scheibe drückt; und
einen Elektromagneten, der die verschiebbare Scheibe entgegen der Federkraft des Federelements in einer Richtung zur Ausführung einer Bewegung von der drehbaren Scheibe weg ziehen kann;
wobei der Elektromagnet ein Joch und eine Erregerspule aufweist; wobei das Joch einen äußeren zylindrischen Teil und einen inneren zylindrischen Teil aufweist, die beide derart ausgebildet sind, dass sie zueinander konzentrisch sind, sowie einen kreisförmigen Endplattenteil aufweist, der ein hinteres Ende eines zwischen dem äußeren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil ausgebildeten kreisförmigen Raums schließt;
wobei die Erregerspule in dem kreisförmigen Raum angebracht ist; und
wobei eine kreisförmige Aussparung mit einer bestimmten Tiefe in dem kreisförmigen Endplattenteil des Jochs gebildet ist, indem eine Innenumfangsseite des kreisförmigen Endplattenteils im Schnitt entlang der Axiallinie stufenförmig nach vorne verläuft.
Weiterhin weist ein klein dimensionierter Motor des Typs mit eingebauter elektromagnetischer Bremse Folgendes auf:
eine elektromagnetische Bremsvorrichtung zum Verriegeln der Rotationsbewegung einer Motordrehwelle;
wobei ein Wellenendteil eines am hinteren Ende befindlichen Verlängerungsteils der Motordrehwelle unter Zwischenanordnung eines Lagers durch eine Motorendplatte abgestützt ist;
wobei die elektromagnetische Bremsvorrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist; und
wobei die elektromagnetische Bremsvorrichtung an dem am hinteren Ende befindlichen Verlängerungsteil der Motordrehwelle derart angebracht ist, dass ein Teil des Lagers in der kreisförmigen Aussparung der elektromagnetischen Bremsvorrichtung untergebracht ist.
Bei der elektromagnetischen Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die kreisförmige Aussparung in dem zentralen Bereich des kreisförmigen Endplattenteilbereichs des Jochs ausgebildet, der die hintere Endfläche der elektromagnetischen Bremsvorrichtung bildet. Soweit die elektromagnetische Bremsvorrichtung in einem Zustand angebracht ist, in dem das den hinteren Wellenendteil der Motordrehwelle des klein dimensionierten Motors abstützende Lager in der kreisförmigen Aussparung untergebracht ist, kommt es somit nicht zu der Entstehung eines toten Raums an dem hinteren Endbereich des klein dimensionierten Motors. Als Ergebnis hiervon wird es möglich, die Wellenlänge des klein dimensionierten Motors, in dem die elektromagnetische Bremsvorrichtung angebracht ist, zu verkürzen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines klein dimensionierten Motors mit einer in diesem angebrachten elektromagnetischen Bremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine partielle Längsschnittdarstellung eines Zustands, in dem eine herkömmliche elektromagnetische Bremsvorrichtung in dem klein dimensionierten Motor der 1 angebracht ist.
Beste Verfahrensweise zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ein klein dimensionierter Motor des Typs mit eingebauter elektromagnetischer Bremse beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet.
1 zeigt eine Längsschnittdarstellung zur Erläuterung eines klein dimensionierten Motors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Ein klein dimensionierter Motor 1 beinhaltet einen Motorhauptbereich 2 und eine elektromagnetische Bremsvorrichtung 3, die in einem hinteren Endbereich des Motorhauptbereichs 2 angebracht ist.
Von einem hinteren Ende 2a des Motorhauptbereichs 2 erstreckt sich ein am hinteren Ende befindlicher Wellenverlängerungsteil 4a einer Motordrehwelle 4 weg. Der am hinteren Ende befindliche Wellenverlängerungsteil 4a erstreckt sich konzentrisch durch eine zentrale Wellenöffnung 3a der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 3, und zwar in einer Weise mit Spiel zwischen dem am hinteren Ende befindlichen eigentlichen Wellenverlängerungsteil 4a und der zentralen Wellenöffnung 3a. Ein Wellenendteil 4b des am hinteren Ende befindlichen Wellenverlängerungsteils 4a der Motordrehwelle 4, der von einem hinteren Ende der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 3 in Richtung nach hinten weg ragt, ist mittels ei nes an einer Innenumfangsfläche einer zentralen Öffnung einer Motorendplatte 5 angebrachten Lagers 6 derart abgestützt, dass die Motordrehwelle 4 drehbar ist. Eine äußere Endfläche 6a des Lagers 6 ist in der gleichen Ebene wie eine äußere Endfläche 5a der Motorendplatte 5 angeordnet, und eine innere Endfläche 6b des Lagers 6 ragt von einer inneren Endfläche 5b der Motorendplatte 5 nach vorne. Darüber hinaus ist die innere Endfläche 6b mit einer Staubabdeckung 7 überdeckt, so dass an der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 3 erzeugtes Fremdmaterial, wie z.B. pulverförmige Verschleißpartikel usw., nicht in das Lager 6 eindringt.
Die zwischen dem Motorhauptbereich 2 und der Motorendplatte 5 angebrachte elektromagnetische Bremsvorrichtung 3 beinhaltet eine rotierende Scheibe 11, die an dem am hinteren Ende befindlichen Wellenverlängerungsteil 4a der Motordrehwelle 4 derart festgelegt ist, dass sie sich zusammen mit dem am hinteren Ende befindlichen Wellenverlängerungsteil 4a dreht, eine verschiebbare Scheibe 12, die entlang einer Wellenlinie 4A der Motordrehwelle 4 in Richtung zu der rotierenden Scheibe 11 hin und von dieser weg verschiebbar ist, Schraubenfedern 13, die die verschiebbare Scheibe 12 gegen die rotierende Scheibe 11 drücken, sowie einen Elektromagneten 14, der die verschiebbare Scheibe 12 entgegen der Federkraft der Schraubenfedern 13 in eine Richtung zur Ausführung einer Bewegung von der rotierenden Scheibe 11 weg ziehen kann. Die Schraubenfedern 13 sind auf ein und derselben Kreisumfangslinie in regelmäßigen winkelmäßigen Abständen angeordnet. An einem Außenumfangsteil einer der verschiebbaren Scheibe 12 zugewandt gegenüberliegenden Endfläche der rotierenden Scheibe 11 ist eine ringförmig ausgebildete Reibungsplatte 11a angeordnet. Weiterhin ist die verschiebbare Scheibe 12 aus einem magnetischen Material hergestellt, und die verschiebbare Scheibe 12 ist entlang von Führungsstiften 15 verschiebbar, die an dem Elektromagneten 14 befestigt sind. Die Führungsstifte 15 sind auf ein und derselben Kreisumfangslinie in regelmäßigen winkelmäßigen Abständen voneinander angeordnet.
Der Elektromagnet 14 weist ein zylindrisches Joch 16, das mit einer zentralen Wellenöffnung 3a ausgebildet ist, sowie eine Erregerspule 17 auf, die an einem inneren Teil des Jochs 16 angebracht ist. Das Joch 16 beinhaltet einen äußeren zylindrischen Teil 16a und einen inneren zylindrischen Teil 16b, die beide konzentrisch zueinander ausgebildet sind, sowie einen kreisförmigen Endplattenteil 16c, der ein hinteres Ende eines zwischen dem äußeren zylindrischen Teil 16a und dem inneren zylindrischen Teil 16b gebildeten kreisförmigen Raums 16d schließt. Die Erregerspule 17 ist in dem kreisförmigen Raum 16d angebracht.
Der kreisförmige Endplattenteil 16 ist in seiner Längsschnittgestalt (seiner Schnittgestalt entlang seiner Axiallinie) derart ausgebildet, dass eine Innenumfangsseite des kreisförmigen Endplattenteils 16c stufenförmig nach vorne verläuft. Durch eine derartige Querschnittsformgebung wird an dem zentralen Bereich des kreisförmigen Endplattenteils 16c eine kreisförmige Aussparung 16e gebildet, die mit einer bestimmten Tiefe in Richtung von der Rückseite zu der Vorderseite vertieft ausgebildet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, wird in einem Zustand, in dem die mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion ausgebildete elektromagnetische Bremsvorrichtung 3 an dem an dem hinteren Ende befindlichen Wellenverlängerungsteil 4a der Motordrehwelle 4 angebracht ist, ein vorderseitiger Bereich des in der Motorendplatte 5 angebrachten Lagers 6 von der Rückseite der kreisförmigen Aussparung 16e her in die kreisförmige Aussparung 16e eingeführt. Als Ergebnis hiervon wird nahezu kein toter Raum in einem Außenumfangsbereich des Lagers 6 zwischen der Motorendplatte 5 und einer hinteren Endfläche der elektromagnetischen Bremsvorrichtung 3 (nämlich einer hinteren Endfläche des Jochs) geschaffen.
Bei einem klein dimensionierten Motor 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird somit nahezu kein toter Raum in einem hinteren Endbereich gebildet, in dem die elektromagnetische Bremsvorrichtung 3 angebracht ist. Auf diese Weise lässt sich die Wellenlänge des klein dimensionierten Motors im Vergleich zu einem herkömmlichen klein dimensionierten Motor mit eingebauter elektromagnetischer Bremsvorrichtung verkürzen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine elektromagnetische Bremsvorrichtung (3) ist an einem hinteren Endbereich eines klein dimensionierten Motors 1 angebracht. Die elektromagnetische Bremsvorrichtung (3) besitzt eine rotierende Scheibe (11), die auf einer Motordrehwelle (4) festgelegt ist, eine verschiebbare Scheibe (12), die in Axialrichtung verschiebbar ist, eine Schraubenfeder (13), die die verschiebbare Scheibe (12) gegen die rotierende Scheibe (11) drückt, sowie einen Elektromagneten (14), der in der Lage ist, die verschiebbare Scheibe (12) entgegen der Federkraft anzuziehen. Eine kreisförmige Aussparung (16e) ist im Zentrum einer hinteren Endfläche eines Jochs (16) des Elektromagneten (14) gebildet. In einem Zustand, in dem die elektromagnetische Bremsvorrichtung (3) montiert wird, wird ein einen am hinteren Ende befindlichen Wellenbereich (4b) der Motordrehwelle abstützendes Lager (6) in der kreisförmigen Aussparung (16e) aufgenommen. Als Ergebnis hiervon wird kein großer kreisförmiger toter Raum in einem Bereich an der äußeren peripheren Seite des Lagers (6) erzeugt, der sich zwischen einer Motorendplatte (5) und einer hinteren Endfläche der elektromagnetischen Bremsvorrichtung (3) befindet. Als Ergebnis hiervon wird eine Vergrößerung der Wellenlänge des klein dimensionierten Motors (1) unterbunden.

1: klein dimensionierter Motor
2: Motorhauptbereich
3: elektromagnetische Bremsvorrichtung
4: Motordrehwelle
5: Motorendplatte
6: Lager
11: rotierende Scheibe
12: verschiebbare Scheibe
13: Schraubenfeder
14: Elektromagnet
16: Joch
16a: äußerer zylindrischer Bereich
16b: innerer zylindrischer Bereich
16c: Endplattenbereich
16d: kreisförmiger Raum
16e: kreisförmige Aussparung
17: Erregerspule

Claims

Elektromagnetische Bremsvorrichtung für einen klein dimensionierten Motor, aufweisend: eine rotierende Scheibe, die auf einer Motordrehwelle festgelegt ist, so dass sie sich zusammen mit der Motordrehwelle dreht; eine verschiebbare Scheibe, die entlang einer Axiallinie der Motordrehwelle verschiebbar ist, so dass sie sich zu der rotierenden Scheibe hin und von dieser weg bewegen lässt; ein Federelement, das die verschiebbare Scheibe gegen die rotierende Scheibe drückt; einen Elektromagneten, der die verschiebbare Scheibe entgegen der Federkraft des Federelements in einer Richtung zur Ausführung einer Bewegung von der drehbaren Scheibe weg ziehen kann; wobei der Elektromagnet ein Joch und eine Erregerspule aufweist; wobei das Joch einen äußeren zylindrischen Teil und einen inneren zylindrischen Teil aufweist, die beide konzentrisch miteinander ausgebildet sind, sowie einen kreisförmigen Endplattenteil aufweist, der ein hinteres Ende eines zwischen dem äußeren zylindrischen Teil und dem inneren zylindrischen Teil gebildeten kreisförmigen Raums schließt; wobei die Erregerspule in dem kreisförmigen Raum untergebracht ist; und wobei eine kreisförmige Aussparung mit einer bestimmten Tiefe in dem kreisförmigen Endplattenteil des Jochs ausgebildet ist, indem eine Innenumfangsseite des kreisförmigen Endplattenteils im Schnitt entlang der Axiallinie stufenförmig nach vorne verläuft.
Klein dimensionierter Motor des Typs mit eingebauter elektromagnetischer magnetischer Bremse, aufweisend: eine elektromagnetische Bremsvorrichtung zum Verriegeln der Rotationsbewegung einer Motordrehwelle; wobei ein Wellenendteil eines am hinteren Ende befindlichen Verlängerungsteils der Motordrehwelle durch eine Motorendplatte über ein Lager abgestützt ist; wobei es sich bei der elektromagnetischen Bremsvorrichtung um eine gemäß Anspruch 1 handelt; und wobei die elektromagnetische Bremsvorrichtung an dem am hinteren Ende befindlichen Verlängerungsteil der Motordrehwelle derart angebracht ist, dass ein Teil der Lagereinheit in der kreisförmigen Aussparung der elektromagnetischen Bremsvorrichtung untergebracht ist.