JP2000304073A - 低消費電力形無励磁作動形の電磁ブレーキ又は電磁クラッチ - Google Patents

低消費電力形無励磁作動形の電磁ブレーキ又は電磁クラッチ

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JP2000304073A JP11115486A JP11548699A JP2000304073A JP 2000304073 A JP2000304073 A JP 2000304073A JP 11115486 A JP11115486 A JP 11115486A JP 11548699 A JP11548699 A JP 11548699A JP 2000304073 A JP2000304073 A JP 2000304073A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無励磁作動形電磁ブレーキ又は電磁クラッチ
において、ブレーキ又はクラッチの開放時に励磁コイル
へむだな電流を流さない効果的なブレーキ又はクラッチ
の開放動作を電磁ブレーキ又はクラッチ側で行わせる低
消費電力形の電磁ブレーキ又は電磁クラッチを提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 無励磁作動形電磁ブレーキの励磁コイル
を2a、2bの二種類設けて直列に接続し、一方は短時
間に大電流が流せる瞬時吸引用励磁コイル2a、他方は
吸引後長時間保持するための小電流を流す保持用励磁コ
イル2bとし、励磁コイル2bの両端子に電子スイッチ
3−1を並列接続してオン・オフすることにより二種類
の励磁コイル2a、2bを使い分け、無駄な電流による
電力消費をなくし、電子スイッチ3−1を含むスイッチ
回路3を電磁ブレーキ本体内にも組み込めるように構成
した。なお、本発明は無励磁作動形電磁クラッチにも適
用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無励磁作動形電磁
ブレーキ又は電磁クラッチにおけるブレーキ開放時の励
磁コイルに通電する電流をブレーキ又はクラッチ開放を
長時間保持する時だけ小さくして、無駄な電力消費を発
生させないようにした低消費電力形無励磁作動形の電磁
ブレーキ又は電磁クラッチの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の無励磁作動形電磁ブレーキ又は電
磁クラッチについて説明する。ここでは、無励磁作動形
電磁ブレーキを説明すると、例えば図4の電磁ブレーキ
単体の構造断面図に示すように、ヨーク11、励磁コイ
ル12、アーマチュア13、ばね14、ディスク15、
ハブ16、プレート17等で構成されており、常時(無
励磁の状態)は、ばね14の力でアーマチュア13をデ
ィスク15に押し付けてブレーキをかけ、ブレーキの開
放は励磁コイル12に通電し、ヨーク11とアーマチュ
ア13で形成する磁気回路における電磁気作用で生ずる
吸引力でアーマチュア13をヨーク11側に吸引させて
行うようになっている。
【0003】励磁コイルへの通電は、図5の回路接続図
に示すように、電源回路23内の例えば245の直流電
源23−1の出力回路に接続された開閉器23−2をオ
ンにして行い、電磁ブレーキ10内のインダクタンスが
L、等価抵抗がRの励磁コイル12に24/Rなる定格
電流Iaを流す。この電流Iaの大きさに対応した電力
消費が電磁ブレーキ内部でブレーキ開放中発生し続け
る。ブレーキ開放時に励磁コイルに流すべき電流の大き
は、例えば100ms程度の短い初期の期間だけ強度の
吸引力を得るため定格電流を必要とし、吸引後は保持が
できる電流、例えば定格電流の1/2程度もあれば充分
である。従って図5の回路接続図に示すような従来の方
法では、無駄な電力消費を発生するといった問題点があ
った。
【0004】上記の無駄な電力消費を発生させないた
め、図6の回路接続図に示すように、電源回路23内の
直流電源23−1の二種類の電圧、即ち245とそれよ
り小さい例えば125の電圧とを切換器23−3で切換
え、ブレーキ開放初期の吸引時だけ定格電流Iaを、吸
引後は保持に必要な小電流Inに切換えて電磁ブレーキ
10の励磁コイル12に夫々流すようにすることが有効
な手段ではあるが、電源回路23の構成が複雑となり、
また高価なものになるといった問題点があった。この点
は、同種の無励磁作動形クラッチの場合も同様にいえる
ことである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のよう
に、無励磁作動形電磁ブレーキ又は電磁クラッチにおい
て、ブレーキを開放する場合、保存の状態でも励磁コイ
ルに必要以上の電流を流し続けるという問題を解決でき
るようにし、かつ、その対策を電磁ブレーキ又は電磁ク
ラッチ側で効果的に行えるようにすることを課題とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、無励磁作動形電磁ブレーキ又は電磁クラ
ッチの励磁コイルを二種類設けて直列に接続し、一方は
ブレーキ又はクラッチの開放初期の短時間に大電流が流
せる瞬時吸引用低抵抗コイルとし、他方は吸引後長時間
保持させるための小電流を流す保持用高抵抗コイルと
し、保持用コイルの両端子に半導体素子を使用した電子
スイッチを並列接続し、電子スイッチをオン・オフする
ことにより二種類の励磁コイルを使い分け、ブレーキ又
はクラッチの開放中にむだな電流を流さないように構成
した。この場合、前記電子スイッチと、電子スイッチを
動作させる回路とから成るスイッチ回路は電磁ブレーキ
又は電磁クラッチ本体内に組込んで一体化構造に実裝す
るように構成できる。また、前記電子スイッチと、電磁
スイッチを動作させる回路とから成るスイッチ回路は、
単体でユニット化実裝し、電磁ブレーキ又は電磁クラッ
チ本体上に搭載して使用するか或いは、電磁ブレーキ又
は電磁クラッチのオプションとして使用することが考え
られる。さらに、前記電子スイッチとしてMOS−FE
Tを使用し、そのゲートバイアス回路を抵抗とコンデン
サの直列回路で形成し、ブレーキ開放時に印加される直
流電源でコンデンサを充電中に確立するゲート電圧によ
りMOS−FETをオンにし、コンデンサの充電が終了
に近づきゲート電圧の減衰と共にMOS−FETをオフ
にするように構成したスイッチ回路を使用するようにし
てもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明を図示する本発明の各
実施の形態により説明する。なお、以下に示す各実施の
形態は、無励磁作動形電磁ブレーキに本発明を適用した
場合を示す。 第1の実施の形態:図1に示される第1の実施の形態で
は、無励磁作動形電磁ブレーキ1内に二種類の励磁コイ
ル2aおよび2bを設け、それぞれを直列に接続する。
なお、L1、L2およびR1、R2は各励磁コイルの2
aおよび2bのインダクタンスおよび等価抵抗である。
ブレーキ開放の初期の瞬時吸引用として使う励磁コイル
2aは抵抗値が小さく短時間に大電流を通電でき、吸引
後の保持用として使う励磁コイル2bは抵抗値が大きく
長時間小電流を通電するように設定しておく。電磁ブレ
ーキ1の内部にて、励磁コイル2bの両端子にスイッチ
回路3を構成する半導体素子を使った電子スイッチ3−
1を並列接続する。
【0008】電源回路4内の開閉器4−2がオフのとき
は直流電源4−1から電磁ブレーキ1への電流供給はな
く、電磁ブレーキは、ばねの力によりブレーキがかかっ
ている状態にあり、この場合、前記電子スイッチ3−1
はオフにしておく。開閉器4−2をオンにすると、直流
電源4−1の電圧、例えば245が電磁ブレーキ1に印
加され、スイッチ回路3の働きで直ちに電子スイッチ3
−1をオンにし、直流電源4−1から開閉器4−2を通
して励磁コイル2aと電子スイッチ3−1から成る回路
に24/R1なる電流が流れブレーキを開放する。この
場合、励磁コイル2aの抵抗値R1は小さく設計されて
いるので流れる電流は大きく、従って大きな吸引力が発
生し、ブレーキの開放を速やかに行わせる。上記の状態
が、例えば約100msの時間経過すると、前記スイッ
チ回路3の働きで電子スイッチ3−1を自動的にオフに
し、直流電源4−1から開閉器4−2を通して励磁コイ
ル2aと励磁コイル2bに[24/(R1+R2)]な
る電流が流れる。励磁コイル2bの抵抗値R2は大きく
設計されているので、流れる電流は前記の(24/R
1)なる電流に対し、例えば1/10程度の小電流であ
り、この電流により励磁コイル2bが発生させる保持力
でブレーキ開放中の保持を行う。
【0009】第2の実施の形態:図2に示される第2の
実施の形態では、第1の実施の形態におけるスイッチ回
路3だけを単体でユニット化したスイッチ回路3Aに代
替して実裝し、電磁ブレーキのオプションとして外部で
接続して使用する構成としたものであり、その他の構成
は第1の実施の形態と同様である。従って、同等の構成
については、図1と同一の符号を付して示した。なお、
ユニット化実裝したものを電磁ブレーキに搭載して使用
することも可能である。
【0010】第3の実施の形態:図3に示される第3の
実施の形態では、上記第1および第2の実施の形態にお
けるスイッチ回路3、3Aを、nチャネルMOS−FE
Tを使用した電子スイッチFETと、ドレイン端子Dに
接続するダイオードD2、抵抗R3と、ゲート端子Gに
接続するバイアス回路のコンデンサC、抵抗R2および
定電圧回路の抵抗R1、定電圧ダイオードD1で構成す
るスイッチ回路3Bで置換したものである。上記の構成
のスイッチ回路3Bに直流電源電圧が印加されていない
時は電子スイッチFETはゲート端子Gの電圧が零のた
めオフ状態にある。この状態のとき直流電源電圧、例え
ば245がスイッチ回路3Bに印加されるとR3、C、
R4から成る直列回路に電流が流れゲート端子Gの電圧
は瞬時に定電圧ダイオードD1で定まるレベルにまで上
昇し、その後ゲート端子Gの電圧はコンデンサCの充電
と共に時限的に下降し最終は零に至るがこの過程の例え
ば約100msの時間だけ電子スイッチFETをオンさ
せ得る電圧が得られる。この電圧が確立している間、電
子スイッチFETがオンし、245の電源から励磁コイ
ルL1、R1、ダイオードD2および電子スイッチFE
Tから成る径路に24/R1なる電流I1が流れる。前
記電子スイッチFETのゲート端子Gの電圧が零に向っ
て更に下降すると共に電子スイッチFETはオフとな
り、前記電流I1が、励磁コイル2aと励磁コイル2b
の直列回路に流れる24/(R1+R2)なる電流I2
に切換わる。ブレーキをかけるために245の電源電圧
の印加を遮断すると、それ迄に流れていた電流I2は電
子スイッチFETのソース端子Sからドレイン端子Dに
向い抵抗R5を通して励磁コイルL1、R1に流れ続け
ながら消滅する。抵抗R5は、この電流I2の消滅を早
めるために、またダイオードD2は、電子スイッチFE
Tがオンのとき抵抗R5を短絡するために用いる。な
お、上記の各実施の形態では、本発明を無励磁作動形電
磁ブレーキに適用した場合を示したが、本発明による技
術は無励磁作動形電磁ブレーキのみならず無励磁作動形
電磁クラッチに対しても当然適用できる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低消費電
力形無励磁作動形電磁ブレーキ又は電磁クラッチは、ブ
レーキ又はクラッチの開放時の初期の瞬時吸引用と吸引
後の保持用の二種類の励磁コイルを電子スイッチで切換
えて使い分けるように構成したから、次のような優れた
効果を有する。 むだな電力消費がなく、従って励磁コイルの温度上昇
が低減でき、励磁コイルに供給する電流を遮断する時の
電流が保持中の電流で小さいためブレーキの動作時間が
早くなる。 また、ブレーキ又はクラッチの開放初期の吸引力を大
きくとれるので電磁ブレーキ又は電磁クラッチのばね力
を強くでき、従ってブレーキトルク又はクラッチ伝達ト
ルクを増大できる。 さらに、電子回路がきわめて簡素に構成でき、かつ、
電子スイッチの通電時間が短く、従って発熱が少いため
コンパクトに実裝ができ、電磁ブレーキ本体又は電磁ク
ラッチ本体内に組み込むことも、単体でユニット化実裝
もできるから、電磁ブレーキ又は電磁クラッチの使い勝
手を大巾に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した無励磁作動型電磁ブレーキの
第1の実施の形態の構成を示す接続図である。
【図2】本発明を適用した無励磁作動型電磁ブレーキの
第2の実施の形態の構成を示す接続図である。
【図3】本発明を適用した無励磁作動型電磁ブレーキの
第3の実施の形態の構成を示す接続図である。
【図4】無励磁作動形電磁ブレーキ本体の構造を示す斜
視図である。
【図5】従来例の無励磁作動形電磁ブレーキの励磁方法
の接続図である。
【図6】従来例の無励磁作動形電磁ブレーキの低消費電
力化の励磁方法を示す接続図である。
【符号の説明】
1:無励磁作動形電磁ブレーキ 2a:瞬時吸引用励磁コイル 2b:保持用励磁コイル 3、3A、3B:スイッチ回路 3−1,FET:電子スイッチ 4:電源回路 4−1:直流電源 4−2:開閉器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常時は、ばねの力でブレーキ又はクラッ
    チを作動し、ブレーキ又はクラッチの開放は励磁コイル
    に通電して電磁気作用による吸引力で行う無励磁作動形
    の電磁ブレーキ又は電磁クラッチにおいて、 短時間定格で大電流が流せる低抵抗値の瞬時吸引用励磁
    コイルと、ブレーキ又はクラッチの開放を長時間に亘っ
    て保持させるために必要な電流しか流さない高抵抗値の
    保持用励磁コイルの二種類の励磁コイルを有し、夫々を
    直列に接続し、保持用励磁コイルの両端子に半導体素子
    を使った電子スイッチを並列接続して、ブレーキ又はク
    ラッチの開放の開始直後の短時間は電子スイッチをオン
    にして瞬時吸引用励磁コイルだけに大電流を流し、大き
    な吸引力ですみやかにブレーキ又はクラッチの開放を行
    わせ、その後ただちに電子スイッチをオフにして保持用
    励磁コイルにも通電し、主として保持用励磁コイルの抵
    抗値で定まる小電流に切換えてブレーキ又はクラッチの
    開放の保持を行わせるように構成したことを特徴とする
    低消費電力形無励磁作動形の電磁ブレーキ又は電磁クラ
    ッチ。
  2. 【請求項2】 前記電子スイッチと、電子スイッチを動
    作させる回路とから成るスイッチ回路は電磁ブレーキ又
    は電磁クラッチ本体内に組込んで一体化構造に実裝する
    ようにしたことを特徴とする請求項1に記載の低消費電
    力形無励磁作動形の電磁ブレーキ又は電磁クラッチ。
  3. 【請求項3】 前記電子スイッチと、電磁スイッチを動
    作させる回路とから成るスイッチ回路は、単体でユニッ
    ト化実裝し、電磁ブレーキ又は電磁クラッチ本体上に搭
    載して使用するか或いは、電磁ブレーキ又は電磁クラッ
    チのオプションとして使用するようにしたことを特徴と
    する請求項1に記載の低消費電力形無励磁作動形の電磁
    ブレーキ又は電磁クラッチ。
  4. 【請求項4】 前記電子スイッチとしてMOS−FET
    を使用し、そのゲートバイアス回路を抵抗とコンデンサ
    の直列回路で形成し、ブレーキ開放時に印加される直流
    電源でコンデンサを充電中に確立するゲート電圧により
    MOS−FETをオンにし、コンデンサの充電が終了に
    近づきゲート電圧の減衰と共にMOS−FETをオフに
    するように構成したスイッチ回路を使用するようにした
    ことを特徴とする請求項1に記載の低消費電力形無励磁
    作動形の電磁ブレーキ又は電磁クラッチ。
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