JP2002519980A - 電動モータ - Google Patents

電動モータ

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JP2002519980A
JP2002519980A JP2000556539A JP2000556539A JP2002519980A JP 2002519980 A JP2002519980 A JP 2002519980A JP 2000556539 A JP2000556539 A JP 2000556539A JP 2000556539 A JP2000556539 A JP 2000556539A JP 2002519980 A JP2002519980 A JP 2002519980A
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ギュンター クラウス
キルン マンフレート
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に電動工具のための電動モータであって、切換手段を介して電圧供給源に接続可能な駆動手段及び、電動モータと電圧供給源との間の遮断に際して及び／又は遮断スイッチの操作に際して駆動軸の制動のために機械的に作用するブレーキ装置を備えている形式のものに関する。電動モータ（１０）のトルク形成のために役立つロータ（回転子１４）が供給電圧源（４８）の遮断に際して機械的なブレーキ力（Ｆ1）で負荷可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、殊に電動工具のための電動モータであって、切換手段を介して電圧
供給源に接続可能な駆動手段を備えた、請求項１の上位概念に記載の形式のもの
に関する。
【０００２】 背景技術 電動工具は公知である。電動工具は電動モータを有しており、電動モータの駆
動軸が工具保持体、例えば工具の受容のための締め付け部材を駆動するようにな
っている。この種の公知の電動工具は、例えば穿孔機械(Bohrmaschine)、アング
ルグラインダ(Winkelschleifer)、丸のこ及び類似のものである。電動工具の遮
断のために、電動工具が電圧供給源から特にオン・オフスイッチを介して切断さ
れる。この場合には遮断の後に停止するまでの時間が、回転する工具に蓄えられ
た回転エネルギに基づき極めて長い。これによって、不注意な使用者は危険な状
態を被ることにもなる。損傷のおそれのほかに、電動工具は、工具を停止させる
まで長い間をとってしか監視することなしには下ろされない。
【０００３】 電動工具の停止するまでの時間を短くするために、電動工具にブレーキ装置を
配置することは公知である。電動モータを電動工具の遮断の後にモータ運転から
発電運転に切り換える電力式のブレーキのほかに、機械的に作用するブレーキ装
置も公知である。公知の電動工具においては電動モータの駆動軸に別個のブレー
キディスクが配置されており、該ブレーキディスクに電圧供給源からの電動モー
タの切断に際してリング状のブレーキライニングが押し付けられる。このような
手段においては欠点として、ブレーキディスク及びブレーキライニングの配置の
ために電動工具内に付加的なスペースが設けられねばならない。
【０００４】 本発明の利点 請求項１に記載の構成を有する本発明に基づく電動モータにおいては利点とし
て、機械的に作用するブレーキ装置が簡単な形式で電動モータ内に統合されてお
り、付加的なスペースが不要である。電動モータのトルク発生に役立つロータが
供給電圧の遮断に際して機械的なブレーキ力で負荷可能であることによって、ロ
ータの制動、ひいてはロータに相対回動不能に連結された駆動軸が付加的な構成
エレメントなしに制動される。特に、ロータが電動モータの回転子として形成さ
れていて、回転子のほぼ円筒形の外側表面がブレーキ面として用いられる場合に
は、いずれにしても構造的に電動モータに存在する面がブレーキ面として用いら
れ、これによって電動モータの機能に不都合な影響が生じることはない。
【０００５】 本発明の有利な構成では、ブレーキ力が電動モータの固定子によって、若しく
は固定子の少なくとも一部分によって形成されるようになっており、この場合、
ブレーキ力を形成する部分が、有利には供給電圧の作用に関連して回転子に対し
て半径方向に移動可能である。これによって有利に、供給電圧の遮断に際して若
しくはオン・オフスイッチの操作に際して固定子の一部分が半径方向で電動モー
タの回転子に向かって運動可能であり、従って固定子が回転子と機械的に接触し
て、ブレーキ部材として機能する。固定子の、回転子と機械的に接触する部分が
有利には、接触面に、回転子の表面に適合されたブレーキライニングを有してお
り、従って比較的大きなブレーキ面を介して電動モータの回転子の急速な停止が
行われる。
【０００６】 本発明のさらに有利な構成では、半径方向で電動モータの回転子に向かって運
動可能な部分を供給電圧の印加に際してブレーキ力と逆方向の解離力で負荷する
手段が設けられており、この場合、解離力がブレーキ力よりも大きくなっており
、従って電動モータの規定通りの使用に際してブレーキ作用が確実に相殺されて
いる。供給電圧の遮断に際して若しくはオフ・状態へのオン・オフスイッチの操
作に際して、ブレーキが自動的に作用し、従って付加的な操作が不要である。
【０００７】 本発明のさらなる構成が従属項に記載してある。次に本発明を図示の実施例に
基づき詳細に説明する。
【０００８】 実施例の説明 図１には、ユニバーサルモータ(Universalmotor)１０の構造が概略的な斜視図
で示してある。固定子１２内に、軸受（図示せず）を介して回転子１４が回転対
称的に支承されている。回転子１４は詳細には示してない回転子巻線を保持して
おり、回転子巻線は回転子の溝内に配置されて、整流子１６を介して電気的に接
続されている。回転子１４はユニバーサルモータ１０の駆動軸１８に配置されて
おり、駆動軸が回転運動の取り出しのために役立っている。固定子１２が極片２
０を形成しており、極片が詳細には示してない巻線を保持している。ユニバーサ
ルモータの構造及び作用は一般的に周知であり、従って詳細はここでは省略する
。この種のユニバーサルモータ１０は例えば電動工具の駆動のために用いられ、
この場合、駆動軸１８が工具の受容のための工具保持体を駆動する。このために
、ユニバーサルモータ１０が供給電圧に接続され、その結果、回転子１４が公知
の形式で回転させられる。供給電圧の遮断の後、可動子１４は、該回転子１４自
体内に、若しくは駆動軸１８に取り付けられた工具、例えば丸のこののこ身、ア
ングルグラインダの研磨ディスク(Schleifblatt)及び類似のもの内に蓄えられた
回転エネルギに基づき引き続き回転する。供給電圧の遮断の後に回転子１４、ひ
いては工具をできるだけ即座に制動するために、機械的に作用するブレーキ装置
が設けられている。
【０００９】 図１に示す実施例ではブレーキシュー２２を設けてあり、ブレーキシューが基
板２４及びブレーキライニング２６から成っている。ブレーキシュー２２の軸線
方向の長さは回転子１４の軸線方向の長さに相応している。ブレーキライニング
２６のブレーキ面２８は湾曲を成して延びており、該湾曲は回転子１４の表面３
０の湾曲に相応している。固定子１２がブレーキシュー２２の領域に、軸線方向
に延びるスリット３１を有しており、スリットの間隙幅Ｗはブレーキシュー２２
のブレーキ面２８と回転子１４の表面３０との間の行程ｈのほぼ二倍よりも大き
くなっている。行程ｈは例えば０．５乃至１ｍｍである。
【００１０】 ユニバーサルモータ１０を部分的に破断して示す図２から明らかなように、基
板２４は少なくとも１つ、図示の実施例では４つのばねエレメント３２を有して
おり、ばねエレメントが固定子１２に支えられている。これによって、ブレーキ
シュー２２のブレーキ面２８がばねエレメント３２を介して回転子１４の表面３
０に押し付けられて、制動モーメントを生ぜしめる。制動モーメントは、ばねエ
レメント３２によって生ぜしめられるばね力の強さに比例している。ばね力に相
応するブレーキ力は、ユニバーサルモータ１０のその他の構成部分及び使用条件
に左右されず、従ってロータ(Rotor)１４の前述の制動中に一定である。これに
よって、ほぼ衝撃のない緩やかで滑らかな制動経過が得られる。選ばれたばねエ
レメント３２のばね力に基づき制動時間が調節可能である。これによって、ブレ
ーキ装置はユニバーサルモータ１０の運転状態に全く左右されることなく機能し
て、ユニバーサルモータ１０への電圧供給の中断の後に直ちに作用する。従って
例えば、電圧供給の偶発的な中断に際してもブレーキ装置のブレーキ作用が直ち
に生ぜしめられる。
【００１１】 前述の実施例は１つのブレーキシュー２２を設けたものである。別の実施例に
おいて２つ若しくは複数のブレーキシュー２２を可動子１４に関連して例えば直
径方向に相対して配置することも可能である。
【００１２】 ユニバーサルモータ１０の規定に適った使用に際してブレーキ装置の機能を遮
断するために、ブレーキ装置が所定の解離力Ｆ2で負荷され、該解離力(Loesekra
ft)は、ばねエレメント３２によって生ぜしめられるブレーキ力Ｆ1よりも大きく
なっており、それというのは、そうでない場合にはブレーキシュー２２が常に回
転子１４上をスリップすることになるからである。ブレーキ力Ｆ1が半径方向で
回転子１４に作用し、解離力Ｆ2が向きを１８０°ずらされたベクトルで同じく
半径方向に作用する。ブレーキ装置の機能を保証するために、解離力Ｆ2がユニ
バーサルモータ１０と供給電圧源との接続に際して有効にされて、ブレーキ力Ｆ 1 が相殺される。供給電圧源の遮断に際して解離力Ｆ2が直接に無効にされ、その
結果、ブレーキ力Ｆ1が回転子１４に作用する。解離力Ｆ2は種々の実施例に基づ
き電磁的、機械的若しくは空気力的に生ぜしめられ得る。
【００１３】 図１及び図２に示す実施例では、解離力Ｆ2は電磁的に生ぜしめられる。ユニ
バーサルモータ１０の遮断状態では、ブレーキシュー２２が回転子１４に当接し
ている。これによって、固定子１２と基板２４との間に空隙が生じる。該隙間は
行程ｈに相応している。スリット３１の幅Ｗが行程ｈのほぼ二倍よりも大きくな
っているので、固定子１２と基板２４との間に生じる空隙の全長は、幅Ｗよりも
小さくなっている。これによって、ユニバーサルモータ１０の接続に際して生じ
る磁場Ｂ（図１、概略的に示す）はほぼブレーキシュー２２の基板２４を介して
閉じる。形成される磁束硫φが、解離力Ｆ2として作用する磁力を生ぜしめ、磁
力はばねエレメント３２のブレーキ力Ｆ1よりも大きくなっている。これによっ
て、ブレーキシュー２２の基板２４が固定子１２に向けて引っ張られて、ブレー
キシュー２２が回転子１４から解離される。
【００１４】 解離力Ｆ2の電磁的な形成をユニバーサルモータ１０の交流電圧による運転に
際しても保証するために、交流電圧の零通過時に生じる磁束硫φの減少を補償す
ることが必要である。補償なしにはブレーキシュー２２が振動してしまうことに
なる。従って図３に基づき、ブレーキシュー２２の基板２４に、軸線方向に延び
る溝３４を設けてあり、該溝内に短絡巻線(Kurzschlusswindung)３６を取り付け
てある。この場合、短絡巻線３６は基板２４の区分３８を取り囲んでおり、該区
分の全平面面積は基板２４の、スリット３１と重なっている部分の面積を差し引
いた平面面積のほぼ半分に相応している。短絡巻線によって取り囲まれた部分流
は、短絡巻線によって周知のように移相される。両方の部分流の総計は何れの時
点でも零になることはなく、これによって零通過の領域でのブレーキシュー２２
の落下が防止される。図３に示すブレーキシュー２２はさらに、ここには図面を
見易くする理由から図示していないばねエレメント３２を備えている。
【００１５】 図４には、短絡巻線３６を組み込むことの別の可能性が示してある。このため
に固定子１２が、スリット３１に対して平行に軸線方向に延びる溝(Nut)３８を
有しており、該溝は回転子１４に向かって開いている。溝３８は短絡巻線３６の
受容のために役立っている。この場合にも、短絡巻線によって取り囲まれた面積
は、基板２４の、該基板２４とスリット３１との重なり面積を差し引いた面積の
半分である。
【００１６】 ユニバーサルモータ１０を例えば電動工具において例えば回転数調節のための
制御電子装置と組み合わせることは公知である。このために通常は位相制御装置
を用いてあり、位相制御装置は供給電圧、ひいては磁束内に隙間を生ぜしめる。
この場合、電圧位相内においてもブレーキ力Ｆ1よりも大きな解離力Ｆ2を得るた
めに、ブレーキシュー２２の図５に示す構造が用いられてよい。基板２４内に、
軸線方向に延びる溝４０を設けてあり、該溝がコイル巻線４２の受容のために役
立っている。溝４０は、該溝４０間にコア４５を形成して、該コアの周囲にコイ
ル巻線４２を配置できるように形成されている。コイル４２は電圧源４４に接続
されており、電圧源は例えば位相角なしの交流電圧源若しくは直流電圧源である
。これによって、基板２４内に磁場を形成することができ、磁場がブレーキシュ
ー２２を固定子１２に向けて引っ張り、ひいては回転子１４を解放する。
【００１７】 可能な回路が図７に示してある。ユニバーサルモータ１０はオン・オフスイッ
チ４６を介して供給電圧源４８に接続可能である。モータ１０（図１）の制御の
ために、電子制御装置５２を設けてあり、電子制御装置が例えば位相制御装置を
介してユニバーサルモータ１０の回転数調節を行う。ここでは概略的にしか示し
ていないブレーキシュー２２が、コイル４２を備えており、コイルが電圧源４４
を介して制御可能である。電圧源４４が整流器ユニット５４を備えており、整流
器ユニットが供給電圧源４８の交流電圧からコイル４２の負荷のための直流電圧
を形成する。さらに妨害防止コンデンサ５６を設けてある。
【００１８】 図７に示す回路によって、コイル４２が電圧を供給されるようになっており、
電圧は機械内部の電圧線路１１０，１１１内のオン・オフスイッチ４６と電子制
御装置５２との間で取り出される。従って、ユニバーサルモータ１０のスイッチ
・オンによって解離力Ｆ2を確実に生ぜしめることができ、該解離力はユニバー
サルモータ１０の位相制御された電圧の影響を受けない。従って、ユニバーサル
モータ１０のスイッチ・オンによって解離力Ｆ2が直ちにブレーキ力Ｆ1に重畳し
て、該ブレーキ力を相殺し、かつ、ユニバーサルモータ１０のスイッチ・オフに
際して解離力Ｆ2が直ちにゼロになり、その結果、ブレーキ力Ｆ1がブレーキシュ
ー２２を半径方向に回転子１４上へ移動させる。
【００１９】 解離力Ｆ2を形成する別の可能性が図８の変化例によって示してある。前に説
明の図面の部分と同じ部分には同じ符号を付けてあり、説明の繰り返しは避ける
。解離力Ｆ2はここでは機械的な手段で形成される。ユニバーサルモータ１０の
オン・オフスイッチ４６は例えばレバースイッチ５８として形成されており、レ
バースイッチはスイッチ・オン若しくはスイッチ・オフのために所定の角度αに
わたって支承される。レバースイッチ５８の回転軸６０に対応してボス６２を配
置してあり、ボスが、ここでは概略的に示した巻き上げロープ６４を介してブレ
ーキシュー２２に作用結合されている。巻き上げロープ６４は構造条件に応じて
少なくとも１つの転向ローラ６５を介して転向されてよい。巻き上げロープ６４
は、オン・オフスイッチ４６の操作に際して、特にユニバーサルモータ１０の操
作に際して該巻き上げロープを介して解離力Ｆ2をブレーキシュー２２に作用さ
せるように配置されており、これによってブレーキシュー２２が回転子１４（図
１）から持ち上げられる。
【００２０】 巻き上げロープ６４による図示の解決策の代わりに、例えば偏心体による別の
適切な解決策も用いられ得る。さらに解離力Ｆ2を液力的に、若しくは空気力的
に生ぜしめることも考えられる。
【００２１】 ブレーキ装置を作動させる、即ちブレーキシュー２２を回転中の回転子１４に
接触させると、ブレーキシュー２２に接線方向力Ｆ3が生じる。接線方向力は回
転子１４の回転方向で作用する。接線方向力Ｆ3を受け止めるために、ロータ１
２の両側でユニバーサルモータ１０のケーシング６６内に切欠き６８が設けられ
ており、切欠き内にブレーキシュー２２が少なくとも適当に軸線方向で延長され
た基板２４で以て係合している。別の可能性として、基板２４が軸線方向に延び
る突起部７０を備えており、突起部が相応に形成された切欠き７２内に係合して
いる。従って、発生する接線方向力Ｆ3がケーシング６６によって受け止められ
る。
【００２２】 接線方向力Ｆ3を受け止めるための別の可能性が、図６の実施例で示してある
。この場合、ブレーキシュー２２の基板２４が軸線方向で固定子１２を越えて延
長されている。延長された区分７４で基板２４の軸線方向の端面７６内に縁部に
向かって開いた切り込み７８が設けられている。切り込み７８内に、保持部材８
２の半径方向に延びる突起部８０が係合している。保持部材８２は非磁性の材料
、例えばプラスチックから成っている。保持部材８２はスリット３１内に形状接
続的(formschluessig)に差し込まれている。このために固定子１２の相対する側
縁面８４が錐形(konischer Verlauf)を成していてよく、保持部材８２の対応す
る軸線方向溝８６内に係合する。本発明のこのような配置に基づき、切り込み７
８内に係合する突起部８０によって接線方向の力Ｆ3が受け止められるのに対し
て、ブレーキシュー２２の半径方向の行程運動は可能である。保持部材８２は同
時に有利な形式で、スリットの切られた固定子１２のスペーサとして役立ってい
る。
【００２３】 ばねエレメント３２（図６には示さず）を配置するために、保持部材８２がブ
レーキシュー２２に向かって開いた袋穴を備えていてよく、該袋穴内にばねエレ
メント３２が係合する。これによって、ばねエレメント３２のばね寸法が固定子
１２の内面での支持に比べて長くされ得る。これによって柔らかいばね特性が得
られ、かつ相応に適合されたブレーキ特性が得られる。
【００２４】 図１０にユニバーサルモータ１０の別の実施例が示してある。前に説明の図面
の部分と同じ部分には同じ符号を付けてあり、説明の繰り返しを避ける。主要な
相違点として、少なくとも１つのブレーキシュー２２の付加的な配置が省略され
ている。機械的に作用するブレーキがここでは固定子１２の少なくとも１つの極
片(Polschuh)２０によって形成されている。このために、固定子１２がヒンジ状
の継ぎ手８８を介して互いに結合された２つの固定子半部(Statorhaelfte)９０
，９２に分割されている。固定子部分９０，９２は、継ぎ手８８に相対する側で
少なくとも１つの引っ張りばね９４を用いて互いに伝力接続的(kraftschluessig
)に連結されている。引っ張りばね９４のばね力を介して固定子部分９０，９２
が互いに接近する方向に運動させられ、その結果、固定子部分９０．９２の少な
くとも１つが継ぎ手８８の回転軸を中心として半径方向内側に運動する。従って
、引っ張りばね９４を介してブレーキ力Ｆ1が生ぜしめられる。少なくとも１つ
の固定子部分９０若しくは９２は、極片２０が回転子１４の表面３０と接触して
かつブレーキモーメントを生ぜしめる得る程度に半径方向に移動可能である。ヒ
ンジ８８は、ユニバーサルモータ１０の運転に必要な磁束を損なわないように構
成されている。このために、例えば固定子部分９０，９２の歯部９６が用いられ
ていてよい。
【００２５】 解離力Ｆ2を形成するために、オン・オフスイッチ４６が該オン・オフスイッ
チの回転軸６０に配置された偏心体９８を備えている。偏心体９８がボス６２に
相対回動不能に結合されている。この場合、偏心体９８は固定子部分９０，９２
間に形成されたスリット３１内に係合している。偏心体９８は、ユニバーサルモ
ータ１０の、オン・オフスイッチ４６を介したスイッチ・オンによって固定子部
分９０，９２の拡開のために回転運動がばねエレメント９４のばね力に抗して行
われるように、配置されている。偏心体９８の回転運動とオン・オフスイッチの
スイッチオン位置とは、固定子部分９０，９２の拡開が少なくとも部分的に行わ
れてはじめて、供給電圧源との接続が行われるように互いに合わせられている。
これによって、供給電圧は少なくとも１つの極片２０が回転子１４ともはや接触
しなくなった時点ではじめて作用する。ユニバーサルモータ１０の運転中に磁束
を維持するために、偏心体９８が磁性材料から製造されており、従って磁束が固
定子１２内を流れる。
【００２６】 ユニバーサルモータ１０のスイッチ・オフに際して偏心体が回転方向１００と
逆向きに回動され、その結果、固定子部分９０，９２が引っ張りばね９４を介し
て互いに接近運動させられ、少なくとも１つの極片２０が回転子１４の表面３０
に接触させられて、回転子を制動する。
【００２７】 全体的に明らかなことは、機械的及び／又は電気的な簡単な構成部分を用いて
機械的に作用する制動装置を形成することができ、該制動装置がユニバーサルモ
ータの備えられた電動工具内に付加的な組み込みスペースを必要としないことで
ある。本発明の手段によって回転子１４の、一面でトルク形成のための部材とし
て、かつ他面でブレーキ部材としての二重機能が得られる。図１０に示す実施例
によって、固定子も二重機能を有し、一面で極片ユニットとして機能しかつ他面
でブレーキシューとして機能する。機械的に作用するブレーキ装置の個別の部分
は、簡単な製造手段、例えば打ち抜き、穿孔、射出成形などによって形成されて
よく、ユニバーサルモータ１０の製造段階で容易に組み込まれ、かつ代替品若し
くは摩耗品として容易に交換され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ユニバーサルモータの部分的な斜視図
【図２】 図１のユニバーサルモータの部分的に破断して示す斜視図
【図３】 ブレーキシューの斜視図
【図４】 固定子ユニットの斜視図
【図５】 ブレーキシューの斜視図
【図６】 固定子ユニットの斜視図
【図７】 ユニバーサルモータのブレーキ装置のための回路装置を示す図
【図８】 ブレーキシューの概略的な斜視図
【図９】 ブレーキシューの概略的な斜視図
【図１０】 別の実施例のユニバーサルモータの一部分の概略的な斜視図
【符号の説明】
１０ ユニバーサルモータ、 １２ 固定子、 １４ 回転子、 １６
整流子、 １８ 駆動軸、 ２０ 極片、 ２２ ブレーキシュー、
２４ 基板、 ２６ ブレーキライニング、 ２８ ブレーキ面、 ３
０ 表面、 ３１ スリット、 ３２ ばねエレメント、 ３４ 溝、
３６ 短絡巻線、 ４２ コイル巻線、 ４４ 電圧源、 ４５ コア
、 ４６ オン・オフスイッチ、 ４８ 供給電圧源、 ５２ 電子制御
装置、 ５４ 整流器ユニット、 ５６ 妨害防止コンデンサ、 ５８
レバースイッチ、 ６０ 回転軸、 ６２ ボス、 ６４ 巻き上げロー
プ、 ７０ 突起部、 ７４ 区分、 ７６ 端面、 ７８ 切り込み
、 ８０ 突起部、 ８２ 保持部材、 ８６ 軸線方向溝、 ８８
継ぎ手、 ９８ 偏心体、 １００ 回転方向、 ｈ 行程、 Ｗ 間
隙幅、 Ｆ1 ブレーキ力、 Ｆ2 解離力
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年７月３０日（１９９９．７．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 電動モータ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、殊に電動工具のための電動モータであって、切換手段を介して電圧
供給源に接続可能な駆動手段を備えた、請求項１の上位概念に記載の形式のもの
に関する。
【０００２】 背景技術 電動工具は公知である。電動工具は電動モータを有しており、電動モータの駆
動軸が工具保持体、例えば工具の受容のための締め付け部材を駆動するようにな
っている。この種の公知の電動工具は、例えば穿孔機械(Bohrmaschine)、アング
ルグラインダ(Winkelschleifer)、丸のこ及び類似のものである。電動工具の遮
断のために、電動工具が電圧供給源から特にオン・オフスイッチを介して切断さ
れる。この場合には遮断の後に停止するまでの時間が、回転する工具に蓄えられ
た回転エネルギに基づき極めて長い。これによって、不注意な使用者は危険な状
態を被ることにもなる。損傷のおそれのほかに、電動工具は、工具を停止させる
まで長い間をとってしか監視することなしには下ろされない。
【０００３】 電動工具の停止するまでの時間を短くするために、電動工具にブレーキ装置を
配置することは公知である。電動モータを電動工具の遮断の後にモータ運転から
発電運転に切り換える電力式のブレーキのほかに、機械的に作用するブレーキ装
置も公知である。公知の電動工具においては電動モータの駆動軸に別個のブレー
キディスクが配置されており、該ブレーキディスクに電圧供給源からの電動モー
タの切断に際してリング状のブレーキライニングが押し付けられる。このような
手段においては欠点として、ブレーキディスク及びブレーキライニングの配置の
ために電動工具内に付加的なスペースが設けられねばならない。
【０００４】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４０１８４６号公報によってモータのため
のブレーキ装置が公知であり、この場合、固定子内に組み込まれたブレーキ片が
ばねエレメントの力によって固定子に向けて押圧可能である。ブレーキ片に対す
る解離力が１つの磁場によって形成される。
【０００５】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１１１４５７３Ａ号公報によって電動モータ
のブレーキ装置が公知であり、この場合、固定子の磁気回路の作動部分がブレー
キ装置の構成部分を形成しており、該構成部分が固定子磁極の磁気回路内に埋め
込まれている。
【０００６】 国際公開９７／０９７６９Ａ１号明細書が、電動モータの別のブレーキ装置を
開示しており、この場合、機械的に作用するブレーキ装置が固定子内に組み込ま
れている。
【０００７】 本発明の利点 請求項１に記載の構成を有する本発明に基づく電動モータにおいては利点とし
て、機械的に作用するブレーキ装置が簡単な形式で電動モータ内に統合され、付
加的なスペースを必要とせず、かつ電動モータの運転特性に影響を及ぼさない。
スリットの領域内に少なくとも１つの短絡巻線を配置してあることによって、解
離力の電磁的な形成が、交流電圧で運転されるユニバーサルモータにおいても保
証される。短絡巻線によって、交流電圧の零通過に際して磁束の減少が補償され
る。これによって、磁化可能でロータの制動のために半径方向に移動可能な部分
の振動が避けられる。
【０００８】 本発明の有利な構成が従属項に記載してある。次に本発明を図示の実施例に基
づき詳細に説明する。
【０００９】 実施例の説明 図１には、ユニバーサルモータ(Universalmotor)１０の構造が概略的な斜視図
で示してある。固定子１２内に、軸受（図示せず）を介して回転子１４が回転対
称的に支承されている。回転子１４は詳細には示してない回転子巻線を保持して
おり、回転子巻線は回転子の溝内に配置されて、整流子１６を介して電気的に接
続されている。回転子１４はユニバーサルモータ１０の駆動軸１８に配置されて
おり、駆動軸が回転運動の取り出しのために役立っている。固定子１２が極片２
０を形成しており、極片が詳細には示してない巻線を保持している。ユニバーサ
ルモータの構造及び作用は一般的に周知であり、従って詳細はここでは省略する
。この種のユニバーサルモータ１０は例えば電動工具の駆動のために用いられ、
この場合、駆動軸１８が工具の受容のための工具保持体を駆動する。このために
、ユニバーサルモータ１０が供給電圧に接続され、その結果、回転子１４が公知
の形式で回転させられる。供給電圧の遮断の後、可動子１４は、該回転子１４自
体内に、若しくは駆動軸１８に取り付けられた工具、例えば丸のこののこ身、ア
ングルグラインダの研磨ディスク(Schleifblatt)及び類似のもの内に蓄えられた
回転エネルギに基づき引き続き回転する。供給電圧の遮断の後に回転子１４、ひ
いては工具をできるだけ即座に制動するために、機械的に作用するブレーキ装置
が設けられている。
【００１０】 図１に示す実施例ではブレーキシュー２２を設けてあり、ブレーキシューが基
板２４及びブレーキライニング２６から成っている。ブレーキシュー２２の軸線
方向の長さは回転子１４の軸線方向の長さに相応している。ブレーキライニング
２６のブレーキ面２８は湾曲を成して延びており、該湾曲は回転子１４の表面３
０の湾曲に相応している。固定子１２がブレーキシュー２２の領域に、軸線方向
に延びるスリット３１を有しており、スリットの間隙幅Ｗはブレーキシュー２２
のブレーキ面２８と回転子１４の表面３０との間の行程ｈのほぼ二倍よりも大き
くなっている。行程ｈは例えば０．５乃至１ｍｍである。
【００１１】 ユニバーサルモータ１０を部分的に破断して示す図２から明らかなように、基
板２４は少なくとも１つ、図示の実施例では４つのばねエレメント３２を有して
おり、ばねエレメントが固定子１２に支えられている。これによって、ブレーキ
シュー２２のブレーキ面２８がばねエレメント３２を介して回転子１４の表面３
０に押し付けられて、制動モーメントを生ぜしめる。制動モーメントは、ばねエ
レメント３２によって生ぜしめられるばね力の強さに比例している。ばね力に相
応するブレーキ力は、ユニバーサルモータ１０のその他の構成部分及び使用条件
に左右されず、従ってロータ(Rotor)１４の前述の制動中に一定である。これに
よって、ほぼ衝撃のない緩やかで滑らかな制動経過が得られる。選ばれたばねエ
レメント３２のばね力に基づき制動時間が調節可能である。これによって、ブレ
ーキ装置はユニバーサルモータ１０の運転状態に全く左右されることなく機能し
て、ユニバーサルモータ１０への電圧供給の中断の後に直ちに作用する。従って
例えば、電圧供給の偶発的な中断に際してもブレーキ装置のブレーキ作用が直ち
に生ぜしめられる。
【００１２】 前述の実施例は１つのブレーキシュー２２を設けたものである。別の実施例に
おいて２つ若しくは複数のブレーキシュー２２を可動子１４に関連して例えば直
径方向に相対して配置することも可能である。
【００１３】 ユニバーサルモータ１０の規定に適った使用に際してブレーキ装置の機能を遮
断するために、ブレーキ装置が所定の解離力Ｆ2で負荷され、該解離力(Loesekra
ft)は、ばねエレメント３２によって生ぜしめられるブレーキ力Ｆ1よりも大きく
なっており、それというのは、そうでない場合にはブレーキシュー２２が常に回
転子１４上をスリップすることになるからである。ブレーキ力Ｆ1が半径方向で
回転子１４に作用し、解離力Ｆ2が向きを１８０°ずらされたベクトルで同じく
半径方向に作用する。ブレーキ装置の機能を保証するために、解離力Ｆ2がユニ
バーサルモータ１０と供給電圧源との接続に際して有効にされて、ブレーキ力Ｆ 1 が相殺される。供給電圧源の遮断に際して解離力Ｆ2が直接に無効にされ、その
結果、ブレーキ力Ｆ1が回転子１４に作用する。解離力Ｆ2は種々の実施例に基づ
き電磁的、機械的若しくは空気力的に生ぜしめられ得る。
【００１４】 図１及び図２に示す実施例では、解離力Ｆ2は電磁的に生ぜしめられる。ユニ
バーサルモータ１０の遮断状態では、ブレーキシュー２２が回転子１４に当接し
ている。これによって、固定子１２と基板２４との間に空隙が生じる。該隙間は
行程ｈに相応している。スリット３１の幅Ｗが行程ｈのほぼ二倍よりも大きくな
っているので、固定子１２と基板２４との間に生じる空隙の全長は、幅Ｗよりも
小さくなっている。これによって、ユニバーサルモータ１０の接続に際して生じ
る磁場Ｂ（図１、概略的に示す）はほぼブレーキシュー２２の基板２４を介して
閉じる。形成される磁束硫φが、解離力Ｆ2として作用する磁力を生ぜしめ、磁
力はばねエレメント３２のブレーキ力Ｆ1よりも大きくなっている。これによっ
て、ブレーキシュー２２の基板２４が固定子１２に向けて引っ張られて、ブレー
キシュー２２が回転子１４から解離される。
【００１５】 解離力Ｆ2の電磁的な形成をユニバーサルモータ１０の交流電圧による運転に
際しても保証するために、交流電圧の零通過時に生じる磁束硫φの減少を補償す
ることが必要である。補償なしにはブレーキシュー２２が振動してしまうことに
なる。従って図３に基づき、ブレーキシュー２２の基板２４に、軸線方向に延び
る溝３４を設けてあり、該溝内に短絡巻線(Kurzschlusswindung)３６を取り付け
てある。この場合、短絡巻線３６は基板２４の区分３８を取り囲んでおり、該区
分の全平面面積は基板２４の、スリット３１と重なっている部分の面積を差し引
いた平面面積のほぼ半分に相応している。短絡巻線によって取り囲まれた部分流
は、短絡巻線によって周知のように移相される。両方の部分流の総計は何れの時
点でも零になることはなく、これによって零通過の領域でのブレーキシュー２２
の落下が防止される。図３に示すブレーキシュー２２はさらに、ここには図面を
見易くする理由から図示していないばねエレメント３２を備えている。
【００１６】 図４には、短絡巻線３６を組み込むことの別の可能性が示してある。このため
に固定子１２が、スリット３１に対して平行に軸線方向に延びる溝(Nut)３８を
有しており、該溝は回転子１４に向かって開いている。溝３８は短絡巻線３６の
受容のために役立っている。この場合にも、短絡巻線によって取り囲まれた面積
は、基板２４の、該基板２４とスリット３１との重なり面積を差し引いた面積の
半分である。
【００１７】 ユニバーサルモータ１０を例えば電動工具において例えば回転数調節のための
制御電子装置と組み合わせることは公知である。このために通常は位相制御装置
を用いてあり、位相制御装置は供給電圧、ひいては磁束内に隙間を生ぜしめる。
この場合、電圧位相内においてもブレーキ力Ｆ1よりも大きな解離力Ｆ2を得るた
めに、ブレーキシュー２２の図５に示す構造が用いられてよい。基板２４内に、
軸線方向に延びる溝４０を設けてあり、該溝がコイル巻線４２の受容のために役
立っている。溝４０は、該溝４０間にコア４５を形成して、該コアの周囲にコイ
ル巻線４２を配置できるように形成されている。コイル４２は電圧源４４に接続
されており、電圧源は例えば位相角なしの交流電圧源若しくは直流電圧源である
。これによって、基板２４内に磁場を形成することができ、磁場がブレーキシュ
ー２２を固定子１２に向けて引っ張り、ひいては回転子１４を解放する。
【００１８】 可能な回路が図７に示してある。ユニバーサルモータ１０はオン・オフスイッ
チ４６を介して供給電圧源４８に接続可能である。モータ１０（図１）の制御の
ために、電子制御装置５２を設けてあり、電子制御装置が例えば位相制御装置を
介してユニバーサルモータ１０の回転数調節を行う。ここでは概略的にしか示し
ていないブレーキシュー２２が、コイル４２を備えており、コイルが電圧源４４
を介して制御可能である。電圧源４４が整流器ユニット５４を備えており、整流
器ユニットが供給電圧源４８の交流電圧からコイル４２の負荷のための直流電圧
を形成する。さらに妨害防止コンデンサ５６を設けてある。
【００１９】 図７に示す回路によって、コイル４２が電圧を供給されるようになっており、
電圧は機械内部の電圧線路１１０，１１１内のオン・オフスイッチ４６と電子制
御装置５２との間で取り出される。従って、ユニバーサルモータ１０のスイッチ
・オンによって解離力Ｆ2を確実に生ぜしめることができ、該解離力はユニバー
サルモータ１０の位相制御された電圧の影響を受けない。従って、ユニバーサル
モータ１０のスイッチ・オンによって解離力Ｆ2が直ちにブレーキ力Ｆ1に重畳し
て、該ブレーキ力を相殺し、かつ、ユニバーサルモータ１０のスイッチ・オフに
際して解離力Ｆ2が直ちにゼロになり、その結果、ブレーキ力Ｆ1がブレーキシュ
ー２２を半径方向に回転子１４上へ移動させる。
【００２０】 ブレーキ装置を作動させる、即ちブレーキシュー２２を回転中の回転子１４に
接触させると、ブレーキシュー２２に接線方向力Ｆ3が生じる（図８）。接線方
向力は回転子１４の回転方向で作用する。接線方向力Ｆ3を受け止めるために、
ロータ１２の両側でユニバーサルモータ１０のケーシング６６内に切欠き６８が
設けられており、切欠き内にブレーキシュー２２が少なくとも適当に軸線方向で
延長された基板２４で以て係合している。別の可能性として、基板２４が軸線方
向に延びる突起部７０を備えており、突起部が相応に形成された切欠き７２内に
係合している。従って、発生する接線方向力Ｆ3がケーシング６６によって受け
止められる。
【００２１】 接線方向力Ｆ3を受け止めるための別の可能性が、図６の実施例で示してある
。この場合、ブレーキシュー２２の基板２４が軸線方向で固定子１２を越えて延
長されている。延長された区分７４で基板２４の軸線方向の端面７６内に縁部に
向かって開いた切り込み７８が設けられている。切り込み７８内に、保持部材８
２の半径方向に延びる突起部８０が係合している。保持部材８２は非磁性の材料
、例えばプラスチックから成っている。保持部材８２はスリット３１内に形状接
続的(formschluessig)に差し込まれている。このために固定子１２の相対する側
縁面８４が錐形(konischer Verlauf)を成していてよく、保持部材８２の対応す
る軸線方向溝８６内に係合する。本発明のこのような配置に基づき、切り込み７
８内に係合する突起部８０によって接線方向の力Ｆ3が受け止められるのに対し
て、ブレーキシュー２２の半径方向の行程運動は可能である。保持部材８２は同
時に有利な形式で、スリットの切られた固定子１２のスペーサとして役立ってい
る。
【００２２】 ばねエレメント３２（図６には示さず）を配置するために、保持部材８２がブ
レーキシュー２２に向かって開いた袋穴を備えていてよく、該袋穴内にばねエレ
メント３２が係合する。これによって、ばねエレメント３２のばね寸法が固定子
１２の内面での支持に比べて長くされ得る。これによって柔らかいばね特性が得
られ、かつ相応に適合されたブレーキ特性が得られる。
【００２３】 全体的に明らかなことは、機械的及び／又は電気的な簡単な構成部分を用いて
機械的に作用する制動装置を形成することができ、該制動装置がユニバーサルモ
ータの備えられた電動工具内に付加的な組み込みスペースを必要としないことで
ある。本発明の手段によって回転子１４の、一面でトルク形成のための部材とし
て、かつ他面でブレーキ部材としての二重機能が得られる。機械的に作用するブ
レーキ装置の個別の部分は、簡単な製造手段、例えば打ち抜き、穿孔、射出成形
などによって形成されてよく、ユニバーサルモータ１０の製造段階で容易に組み
込まれ、かつ代替品若しくは摩耗品として容易に交換され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ユニバーサルモータの部分的な斜視図
【図２】 図１のユニバーサルモータの部分的に破断して示す斜視図
【図３】 ブレーキシューの斜視図
【図４】 固定子ユニットの斜視図
【図５】 ブレーキシューの斜視図
【図６】 固定子ユニットの斜視図
【図７】 ユニバーサルモータのブレーキ装置のための回路装置を示す図
【図８】 ブレーキシューの概略的な斜視図
【符号の説明】 １０ ユニバーサルモータ、 １２ 固定子、 １４ 回転子、 １６
整流子、 １８ 駆動軸、 ２０ 極片、 ２２ ブレーキシュー、
２４ 基板、 ２６ ブレーキライニング、 ２８ ブレーキ面、 ３
０ 表面、 ３１ スリット、 ３２ ばねエレメント、 ３４ 溝、
３６ 短絡巻線、 ４２ コイル巻線、 ４４ 電圧源、 ４５ コア
、 ４６ オン・オフスイッチ、 ４８ 供給電圧源、 ５２ 電子制御
装置、 ５４ 整流器ユニット、 ５６ 妨害防止コンデンサ、 ７０
突起部、 ７４ 区分、 ７６ 端面、 ７８ 切り込み、 ８０ 突
起部、 ８２ 保持部材、 ８６ 軸線方向溝、 ｈ 行程、 Ｗ 間
隙幅、 Ｆ1 ブレーキ力、 Ｆ2 解離力
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードリッヒ ホルヌング ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ア ム オクセンヴァルト 10アー Ｆターム(参考） 5H607 AA00 AA12 BB01 BB04 CC03 DD01 DD16 EE07 5H623 GG01 GG22 HH01 LL13 LL14

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動モータ、殊に電動工具のためのものであって、切換手段
    を介して電圧供給源に接続可能な駆動手段及び、電動モータと電圧供給源との間
    の遮断に際して駆動軸の制動のために機械的に作用するブレーキ装置を備えてい
    る形式のものにおいて、電動モータ（１０）のトルク形成のために役立つロータ
    （回転子１４）が供給電圧源（４８）の遮断に際して機械的なブレーキ力（Ｆ1
    ）で負荷可能であることを特徴とする電動モータ。
  2. 【請求項２】 回転子（１４）のほぼ円筒形の表面（３０）がブレーキ面と
    して用いられている請求項１記載の電動モータ。
  3. 【請求項３】 ブレーキ力（Ｆ1）が電動モータ（１０）の固定子（１２）
    によって、若しくは固定子（１２）の少なくとも一部分によって形成されるよう
    になっている請求項１又は２記載の電動モータ。
  4. 【請求項４】 固定子（１２）の、ブレーキ力（Ｆ1）を形成する部分（２
    ２，９０，９２）が回転子（１４）に対して半径方向に移動可能である請求項１
    から３のいずれか１項記載の電動モータ。
  5. 【請求項５】 固定子（１２）が少なくとも２つの部分（９０，９２）から
    成っており、該部分（９０，９２）の少なくとも１つが半径方向で移動可能であ
    り、若しくは固定子（１２）内に半径方向で移動可能な部分（２２）が組み込ま
    れている請求項１から４のいずれか１項記載の電動モータ。
  6. 【請求項６】 半径方向に移動可能な少なくとも１つの部分（９０，９２，
    ２２）が、ブレーキ力（Ｆ1）の方向と逆の方向に向けられた解離力（Ｆ2）で負
    荷可能であり、この場合、解離力（Ｆ2）がブレーキ力（Ｆ1）よりも大きくなっ
    ている請求項１から５のいずれか１項記載の電動モータ。
  7. 【請求項７】 半径方向に移動可能な部分（２２）が、ブレーキシュー（２
    ２）であり、ブレーキシューが固定子（１２）内に組み込まれている請求項１か
    ら６のいずれか１項記載の電動モータ。
  8. 【請求項８】 ブレーキシュー（２２）が磁化可能な材料から成る基板（２
    ４）で以て固定子（１２）の軸線方向のスリット（３１）を被っている請求項１
    から７のいずれか１項記載の電動モータ。
  9. 【請求項９】 スリット（３１）の幅（Ｗ）が、ブレーキシュー（２２）の
    ブレーキ面（２８）と回転子（１４）の表面（３０）との間の行程（ｈ）の二倍
    よりも大きくなっている請求項８記載の電動モータ。
  10. 【請求項１０】 ブレーキ力（Ｆ1）が少なくとも１つのばねエレメント（
    ３２）によって形成されるようになっており、ばねエレメントが一方でブレーキ
    シュー（２２）に支えられかつ他方で固定子（１２）に、若しくは電動モータ（
    １０）の別の不動の部分に支えられている請求項７から９のいずれか１項記載の
    電動モータ。
  11. 【請求項１１】 解離力（Ｆ2）が電磁的に、機械的に、空気力的に若しく
    は液力的にブレーキシュー（２２）に作用せしめられるようになっている請求項
    １から１０のいずれか１項記載の電動モータ。
  12. 【請求項１２】 ブレーキシュー（２２）内にコイル（４２）を組み込んで
    あり、コイルが供給電圧源（４４）に接続可能であり、該供給電圧源が電動モー
    タ（１０）の運転パラメータに影響を及ぼす電子制御装置（５２）に対して独立
    している請求項１から１１のいずれか１項記載の電動モータ。
  13. 【請求項１３】 供給電圧源（４４）が機械内部の電圧線路（１１０，１１
    １）によって形成されており、該電圧線路が電気的にオン・オフスイッチ（４６
    ）の後ろでかつ電子制御装置（５２）の前に接続されている請求項１２記載の電
    動モータ。
  14. 【請求項１４】 スリット（３１）の領域で基板（２４）若しくは固定子（
    １２）に少なくとも１つの短絡巻線（３６）が配置されている請求項１１記載の
    電動モータ。
  15. 【請求項１５】 解離力（Ｆ2）が電動モータ（１０）のオン・オフスイッ
    チ（４６）の操作によって機械的にブレーキシュー（２２）若しくは固定子部分
    （９０）に作用せしめられるようになっている請求項１から１４のいずれか１項
    記載の電動モータ。
  16. 【請求項１６】 ブレーキシュー（２２）が変位に対して接線方向力（Ｆ3
    ）によって確保されている請求項１から１５のいずれか１項記載の電動モータ。
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