JP2000152560A - 電動機の負作動ブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性体の電動機フランジ内にブレーキを内蔵
し、アーマチュアからの漏れ磁束を無くすことでブレー
キ発生トルクを向上させた電動機の負作動ブレーキを提
供する。 【解決手段】 磁性体の電動機フランジ１１内にブレー
キを内蔵した電動機の負作動ブレーキにおいて、アーマ
チュア６０の内外径に大きく面取を施すことにより電動
機フランジ１１とアーマチュア６０の内外径間の磁気抵
抗を大きくし漏れ磁束を低減させる。これによりアーマ
チュア６０を電動機フランジ１１側に吸引する磁気吸引
力が増大し、ブレーキディスクを押しつけるスプリング
１７のバネ力を強くできるので、ブレーキ発生トルクが
増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の負作動ブ
レーキ、特にブレーキを解除する励磁装置の磁気回路の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動機への通電が突然停止した場
合に電動機軸を速やかに停止させる場合や、電動機の非
通電時に電動機軸を固定させる場合の手段として、負作
動ブレーキが多く用いられてきた。この負作動ブレーキ
には、電動機フランジ内にブレーキを内蔵して電動機の
内部空間を有効利用することで、電動機の全長を短くし
省スペース化を実現したものがある。

【０００３】図４、図６と図７、図８は、従来技術にお
ける電動機の負作動ブレーキの構成を示した横断面図で
あり、図５は、図４で示す電動機の負作動ブレーキを励
磁したときに発生する磁束の様子を示した図である。

【０００４】図４，図５において、１１は電動機フラン
ジ、１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレー
ト、１５はアーマチュア、１６はブレーキディスク、１
７はスプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、
２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３は
コイル、２４は止め輪、２５はオイルシール、２６は磁
束、２７は漏れ磁束である。

【０００５】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、磁性体の電動機フランジ１１に、円周上に数
カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固
定されたサイドプレート１４と、カラー１２により移動
自在に支持されたアーマチュア１５の間にはブレーキデ
ィスク１６が配置され、スプリング１７で押しつけられ
ている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプラ
イン加工が施されており、外径にスプライン加工を施し
たインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さ
らにインナドライバ１８は、キー１９と止めねじ２０に
よって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２
２と止め輪２４により電動機フランジに固定され、回転
可能に支持されている。電動機フランジ１１内に納めら
れたコイル２３に通電し、電動機フランジ１１が励磁さ
れると、磁束２６が発生し、アーマチュア１５は前記ス
プリング１７の押しつけ力に打ち勝って電動機フランジ
１１側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブ
レーキは解除される。コイル２３の通電を切り電動機フ
ランジ１１を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプ
リング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレ
ーキがかかる。このように、ブレーキディスクの両側で
制動力を発揮するブレーキを複板方式の電動機の負作動
ブレーキと呼ぶ。

【０００６】次に、図６において、１７はスプリング、
１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は
軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシー
ルで上記図４と同一である。また、３１は電動機フラン
ジ、３２は平行ピン、３３はアーマチュア、３４はブレ
ーキディスク、３５はインナドライバである。

【０００７】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、磁性体の電動機フランジ３１に、円周上に複
数個配置した平行ピン３２により、回転方向に拘束さ
れ、電動機軸方向には移動可能に支持されたアーマチュ
ア３３は、円周上に数カ所配置したスプリング１７によ
って、ブレーキディスク３４が表面に貼りつけ固定され
たインナドライバ３５に押しつけられている。また、イ
ンナドライバ３５は、キー１９と止めねじ２０によって
電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止
め輪２４により電動機フランジ３１に固定され、回転可
能に支持されている。電動機フランジ３１内に納められ
たコイル２３に通電し、電動機フランジ３１が励磁され
ると、アーマチュア３３は前記スプリング１７の押しつ
け力に打ち勝って電動機フランジ３１側に吸引され、ブ
レーキディスク３４から離れブレーキは解除される。コ
イル２３の通電を切り電動機フランジ３１を無励磁にす
ると、アーマチュア３３はスプリング１７の力でブレー
キディスク３４を押しつけブレーキがかかる。このよう
に、ブレーキディスクの片側でブレーキをかけるブレー
キを単板方式の電動機の負作動ブレーキと呼ぶ。

【０００８】次に、図７において、１２はカラー、１３
はボルト、１４はサイドプレート、１５はアーマチュ
ア、１６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８
はインナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１
は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め
輪、２５はオイルシールであり、従来技術で説明した図
４と同一である。また、４１は電動機フランジ、４２は
フィールドコア、４３は突起である。

【０００９】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動
機フランジ４１を鋳造する際に同時に鋳込まれた磁性体
の鋳物であるフィールドコア４２に、円周上に数カ所配
置したカラー１２を介してボルト１３によって固定され
たサイドプレート１４と、カラー１２により移動自在に
支持されたアーマチュア１５の間にはブレーキディスク
１６が配置され、円周上に数カ所配置したスプリング１
７で押しつけられている。また、ブレーキディスク１６
の内径は、スプライン加工が施されており、外径にスプ
ライン加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘
束されており、さらにインナドライバ１８は、カラー１
９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電
動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フラン
ジ４１に固定され、回転可能に支持されている。フィー
ルドコア４２内に納められたコイル２３に通電し、フィ
ールドコア４２が励磁されると、アーマチュア１５は前
記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝ってフィールド
コア４２側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放さ
れブレーキは解除される。コイル２３の通電を切りフィ
ールドコア４２を無励磁にすると、アーマチュア１５は
スプリング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけ
ブレーキがかかる。尚、フィールドコア４２には突起４
３が備えられており、電動機フランジ４１とフィールド
コア４２が分離するのを防ぐ抜け止めの役割を果たして
いる。

【００１０】次に、図８において、１７はスプリング、
１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は
軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシー
ル、３２は平行ピン、３３はアーマチュア、３４はブレ
ーキディスク、３５はインナドライバであり、従来技術
で説明した図８と同一である。また、４３は突起、４５
電動機フランジ、４６はフィールドコアである。

【００１１】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動
機フランジ４５を鋳造する際に内部に鋳込まれた磁性体
の鋳物であるフィールドコア４６に、円周上に複数個配
置した平行ピン３２により、回転方向に拘束され、電動
機軸方向には移動可能に支持されたアーマチュア３３
は、円周上に数カ所配置したスプリング１７によって、
ブレーキディスク３４が表面に貼りつけ固定されたイン
ナドライバ３５に押しつけられている。また、インナド
ライバ３５は、キー１９と止めねじ２０によって電動機
軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２
４により電動機フランジ４５に固定され、回転可能に支
持されている。フィールドコア４６内に納められたコイ
ル２３に通電し、フィールドコア４６が励磁されると、
アーマチュア３３は前記スプリング１７の押しつけ力に
打ち勝ってフィールドコア４６側に吸引され、ブレーキ
ディスク３４から離れブレーキは解除される。コイル２
３の通電を切りフィールドコア４６を無励磁にすると、
アーマチュア３３はスプリング１７の力でブレーキディ
スク３４を押しつけブレーキがかかる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、以下のような課題があった。

【００１３】図４，図５で開示した電動機の負作動ブレ
ーキにおいて、アーマチュア１５の内径、外径に接近し
て磁性体の電動機フランジ１１の一部が存在するため、
この間の磁気抵抗が小さくなり、アーマチュア１５を電
動機フランジ側に吸引するために発生して欲しい磁束２
６とは違う別の方向に漏れ磁束２７が発生し、アーマチ
ュア１５の磁気吸引力が減少する。このため、ブレーキ
ディスク１６を押しつけるためのスプリング１７のバネ
力を大きくできず、ブレーキ発生トルクが低下するとい
う課題があった。また、この課題は、図６で開示した単
板式の電動機の負作動ブレーキにおいても同様に発生し
ていた。

【００１４】また、図７で開示した電動機の負作動ブレ
ーキにおいては、アルミダイキャスト製の電動機フラン
ジ４１にフィールドコア４２を一体に鋳造することによ
り、後加工工程の短縮による製作コストの低減、電動機
フランジの重量減による取り扱いの容易性、電動機フラ
ンジの表面品質の向上を目的として製作していた。しか
し、図７で開示した電動機負作動ブレーキは図４、図5
で開示した電動機の負作動ブレーキに対して全長が長く
なるという課題があった。これは電動機軸２１にラジア
ル荷重がかかると、軸受２２を介して電動機フランジ４
１に力が伝わる。その際、電動機フランジ４１の厚み５
７が薄いと電動機フランジ４１が変形もしくは破損する
可能性がある。このため、電動機フランジ４１の厚み５
７は、ある程度の厚みを確保する必要があり、ブレーキ
の全長が長くなる原因となっていた。 また、この課題
は、図８で開示した単板式の電動機の負作動ブレーキに
おいても同様に発生していた。尚、フィールドコア４２
は電動機フランジ４１と一体に鋳造されているため、補
強部材としての役目を果たしそうであるが、電動機の温
度が高い場合には、電動機フランジ４１とフィールドコ
ア４２の線膨張係数の違いから、電動機フランジ４１と
フィールドコア４２の間に隙間ができてしまうため、補
強部材としての役目は期待できない。

【００１５】本発明は上記の問題点を解決するもので、
磁性体の電動機フランジ内にブレーキのフィールドコア
を内蔵して電動機の内部空間を有効利用することで、電
動機の全長を短くし、省スペース化を実現した構造であ
りながら、アーマチュアからの漏れ磁束を無くすことで
ブレーキトルクを向上した電動機の負作動ブレーキを提
供することを目的とする。

【００１６】また、もう一つの目的は、アルミダイキャ
スト製の電動機フランジにフィールドコアを一体に鋳造
することにより、後加工を極力少なくすることで低コス
トを実現し、かつ、電動機フランジを軽量化し、さら
に、電動機フランジの表面品質を向上した構造でありな
がら、ブレーキの全長の増加を抑えた構造の電動機の負
作動ブレーキを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電動機の負作動ブレーキは、電動機への通
電が停止した場合に作動する電動機の負作動ブレーキに
おいて、磁性体の電動機フランジと、前記電動機フラン
ジを励磁するためのコイルと、径方向への漏れ磁束を低
減するための面取を施し前記コイルを励磁することによ
り前記電動機フランジに吸引されるアーマチュアと、前
記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを前記電動
機フランジから解放するためのスプリングと、電動機軸
と回転方向に拘束され前記アーマチュアを押しつけるこ
とにより制動トルクを発生するブレーキディスクとを備
えたことを特徴とする。

【００１８】また、電動機への通電が停止した場合に作
動する電動機の負作動ブレーキにおいて、非磁性体の電
動機フランジと、前記非磁性体の電動機フランジと一体
に成形され、電動機フランジとリブ結合する放射状のス
リットを備えた磁性体のフィールドコアと、前記フィー
ルドコアを励磁するためのコイルと、前記コイルを励磁
することにより前記フィールドコアに吸引されるアーマ
チュアと、前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュ
アを前記フィールドコアから解放するためのスプリング
と、電動機軸と回転方向に拘束され前記アーマチュアを
押しつけることにより制動トルクを発生するブレーキデ
ィスクとを備えたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
第１実施形態について説明する。

【００２０】図１において、１１は電動機フランジ、１
２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、１
６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８はイン
ナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動
機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５
はオイルシールであり、従来技術で説明した図４と同一
である。また、６０はアーマチュアである。

【００２１】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、磁性体の電動機フランジ１１に、円周上に数
カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固
定されたサイドプレート１４と、カラー１２により移動
自在に支持されたアーマチュア６０の間にはブレーキデ
ィスク１６が配置され、スプリング１７で押しつけられ
ている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプラ
イン加工が施されており、外径にスプライン加工を施し
たインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さ
らにインナドライバ１８は、キー１９と止めねじ２０に
よって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２
２と止め輪２４により電動機フランジに固定され、回転
可能に支持されている。電動機フランジ１１内に納めら
れたコイル２３に通電し、電動機フランジ１１が励磁さ
れると、アーマチュア１５は前記スプリング１７の押し
つけ力に打ち勝って電動機フランジ１１側に吸引され、
ブレーキディスク１６が解放されブレーキは解除され
る。コイル２３の通電を切り電動機フランジ１１を無励
磁にすると、アーマチュア１５はスプリング１７の力で
ブレーキディスク１６を押しつけブレーキがかかる。

【００２２】本実施形態の様に、磁性体の電動機フラン
ジを用いた負作動ブレーキにおいては、従来技術でも説
明したように、アーマチュア６０の内径、外径に磁性体
の電動機フランジ１１の一部が接近して存在しており、
アーマチュア６０を電動機フランジ１１に吸引するため
に発生して欲しい磁束の方向とは別の方向に漏れ磁束が
発生しブレーキ発生トルクが減少してしまう問題があ
る。そこで、本実施形態においては、アーマチュア６０
の内外径に大きく面取を施すことにより電動機フランジ
１１とアーマチュア６０の内外径間の磁気抵抗が大きく
なるようにしてある。これにより、アーマチュア６０を
吸引する方向とは別の方向に発生する漏れ磁束２７が低
減される。このため、アーマチュア６０を電動機フラン
ジ１１側に吸引する磁気吸引力が増大し、ブレーキディ
スクを押しつけるスプリング１７のバネ力を強くできる
ので、ブレーキ発生トルクが増加する。

【００２３】さらに説明すると従来技術において、単純
に漏れ磁束２７を低減するためにはエアギャップを広く
すればよい。しかしこれでは電動機フランジ１１内に流
れる磁束２６も減少しモータ発生トルクは減少してしま
う。これに対して、本発明によれば、上記実施形態で示
したように面取部の磁路面積をアーマチュア６０の厚み
に等しくなるように設計すれば、アーマチュア６０を吸
引する磁束を全く減らすこと無く漏れ磁束のみを減少さ
せることが可能となる。

【００２４】尚、本実施形態で開示したアーマチュア６
０の内外径に大きく面取を施すようにした構成は、従来
技術の図６で示したような単板ブレーキ方式の電動機の
負作動ブレーキにおいても同様に適用可能である。

【００２５】また、本実施形態におけるアーマチュア６
０の内外径の面取は、例えば、軸受２２の外周をフラン
ジに接着するなどして、軸受端面の押えが不要になった
場合には、アーマチュア６０の面取は外径のみで良く内
径の面取は不要となる。また他の例では、アーマチュア
６０と電動機フランジとの距離が離れている場合には、
アーマチュア６０の面取は、内径のみで良く外径の面取
は不要となる。このように電動機フランジの形状の都合
により、面取加工は内径もしくは外径のみに適用するこ
とも考えられるが、この場合でも本実施形態と同様にブ
レーキ発生トルクが増加するため、本発明に含まれるも
のとする。

【００２６】以下、図面を参照しつつ本発明の第２実施
形態について説明する。

【００２７】図２は本発明の第２実施形態の構成を示し
た横断面図であり、図３は図２の一部を構成する磁性体
のフィールドコアの視図である。図２，図３において、
１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、
１５はアーマチュア、１６はブレーキディスク、１７は
スプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、２０
は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイ
ル、２４は止め輪、２５はオイルシールであり、従来技
術で説明した図７と同一である。また、４３は突起、５
１は電動機フランジ、５２はフィールドコア、５５はス
リット、５６はリブ、５７は電動機フランジ５１の厚
み、５８は電動機フランジの取付面である。

【００２８】このような構成の電動機の負作動ブレーキ
において、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動
機フランジ５１を鋳造する際に内部に鋳込まれた磁性体
の鋳物であるフィールドコア５２に、円周上に数カ所配
置したカラー１２を介してボルト１３によって固定され
たサイドプレート１４と、カラー１２により支持された
アーマチュア１５の間にはブレーキディスク１６が配置
され、円周上に数カ所に配置したスプリング１７で押し
つけられている。また、ブレーキディスク１６の内径
は、スプライン加工が施されており、外径にスプライン
加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘束され
ており、さらにインナドライバ１８は、キー１９と止め
ねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２
１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジ５１に
固定され、回転可能に支持されている。フィールドコア
５２内に納められたコイル２３に通電し、フィールドコ
ア５２が励磁されると、アーマチュア１５は前記スプリ
ング１７の押しつけ力に打ち勝ってフィールドコア５２
側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブレー
キは解除される。コイル２３の通電を切りフィールドコ
ア５２を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプリン
グ１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレーキ
がかかる。

【００２９】また、フィールドコア５２には、放射線状
に複数のスリット５５が施されており、電動機フランジ
５１を鋳造する際に、同時にフィールドコア５２を鋳込
むため、スリット５５にアルミダイキャストが侵入し、
電動機フランジ５１と一体のリブ５６を形成する。これ
により電動機フランジ５１の電動機軸２１からのラジア
ル荷重に対する剛性が上がり、電動機フランジ５１の厚
み５７をさらに薄くできるため、第１実施形態で開示し
た図１の負作動ブレーキと比較して、図示していない電
動機後端から、電動機フランジ５１の取付面５８までの
長さが短くなり、電動機を実際に組み付けた時の、実質
的な電動機全長を短くすることが可能となる。

【００３０】尚、本実施形態で開示したフィールドコア
５２にスリット５５を形成する構成は、従来技術の図８
に示すような単板ブレーキ方式の電動機の負作動ブレー
キにおいても同様に適用可能である。

【００３１】尚、本発明の実施形態では、電動機のフラ
ンジの材料を、アルミダイキャスト部材として説明した
が、樹脂等他の非磁性部材も上記実施例と同様に適用可
能である。また、フィールドコアを電動機フランジの鋳
造時に一体成型した構造の電動機の負作動ブレーキへの
本発明の適用について説明したが、電動機フランジにフ
ィールドコアを圧入、焼バメ、接着等他の方法で結合し
た構造の電動機の負作動ブレーキへの本発明の適用も、
上記実施例と同様に可能である。

【００３２】

【発明の効果】磁性体の電動機フランジ内にフィールド
コアおよびコイルを形成することにより、負作動ブレー
キを組み込んだ電動機の負作動ブレーキにおいて、アー
マチュアの内外径に大きく面取を施すことにより漏れ磁
束を低減させるようにしたので、ブレーキ発生トルクを
増加することが可能となる。

【００３３】また、アルミダイキャスト製の電動機フラ
ンジにフィールドコアを一体に鋳造した負作動ブレーキ
において、フィールドコアには放射線状に複数のスリッ
トを設け、電動機フランジのラジアル荷重に対する剛性
を上げるようにしたので、電動機フランジの肉厚を薄く
することができるようになり、電動機の負作動ブレーキ
の全長増加を抑えることができ、しいては電動機のコン
パクト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態における電動機の負作
動ブレーキの横断面図である。

【図２】 本発明の第２実施形態における電動機の負作
動ブレーキの横断面図である。

【図３】 本発明の第２実施形態における電動機の負作
動ブレーキの一部を構成するフィールドコアの外形図で
ある。

【図４】 従来技術における複板方式の電動機の負作動
ブレーキの横断面図である。

【図５】 図４で示した従来技術における複板方式の電
動機の負作動ブレーキを励磁したときに発生する磁束の
様子を示した図である。

【図６】 従来技術における単板方式の電動機の負作動
ブレーキの横断面図である。

【図７】 従来技術における複板方式の電動機の負作動
ブレーキの横断面図である。

【図８】 従来技術における単板方式の電動機の負作動
ブレーキの横断面図である。

【符号の説明】

１１ 電動機フランジ、１２ カラー（固定子素片）、
１３ ボルト、１４サイドプレート、１５ アーマチュ
ア、１６ ブレーキディスク、１７ スプリング、１８
インナドライバ、１９ キー、２０ 止めねじ、２１
電動機軸、２２ 軸受、２３ コイル、２４ 止め
輪、２５ オイルシール、４１ 電動機フランジ、４２
フィールドコア、４３ 突起。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機への通電が停止した場合に作動す
   る電動機の負作動ブレーキにおいて、磁性体の電動機フ
   ランジと、前記電動機フランジを励磁するためのコイル
   と、径方向への漏れ磁束を低減するための面取を施し前
   記コイルを励磁することにより前記電動機フランジに吸
   引されるアーマチュアと、前記コイルが無励磁の場合に
   前記アーマチュアを前記電動機フランジから解放するた
   めのスプリングと、電動機軸と回転方向に拘束され前記
   アーマチュアを押しつけることにより制動トルクを発生
   するブレーキディスクとを備えたことを特徴とする電動
   機の負作動フレーキ。
2. 【請求項２】 電動機への通電が停止した場合に作動す
   る電動機の負作動ブレーキにおいて、非磁性体の電動機
   フランジと、前記非磁性体の電動機フランジと一体に成
   形され、電動機フランジとリブ結合する放射状のスリッ
   トを備えた磁性体のフィールドコアと、前記フィールド
   コアを励磁するためのコイルと、前記コイルを励磁する
   ことにより前記フィールドコアに吸引されるアーマチュ
   アと、前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを
   前記フィールドコアから解放するためのスプリングと、
   電動機軸と回転方向に拘束され前記アーマチュアを押し
   つけることにより制動トルクを発生するブレーキディス
   クとを備えたことを特徴とする電動機の負作動ブレー
   キ。