JP2007143255A - 平滑電機子巻線形モータおよびブレーキ付モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁ブレーキのブレーキフィールド8と一体に軸受のハウジング部16を設けるとともに、そのハウジング部16を、カップ状に形成したモータのロータヨーク15の内径側の窪みに所定の空隙を介して配置させ、ロータヨーク15の漏洩磁束をハウジング部16に鎖交させロータヨーク15の磁路の一部として兼用した。
【選択図】図1
Description
ステータコア1はケイ素鋼板を積層したもので、その内周には複数の電機子巻線2が図示しない絶縁層を介して、円周方向に等間隔に配置され、所定の起磁力分布を構成するように結線した後、樹脂モールドされ、ステータコアに固着されている。ステータコア1とフレーム3は焼バメ又は接着により固定されている。
電機子巻線2の内周には空隙を介して永久磁石4が対向している。永久磁石4はリング形状の磁石で所定の極数となるよう着磁されており、積層鋼板で構成された環状のロータヨーク15’の外周に接着固定されている。
ロータヨーク15はシャフト14と同心に固定され、シャフト14は軸受A12、軸受B13によりLブラケット11と反Lブラケット21に対して回転自在に支持されている。Lブラケット11および反Lブラケット21はフレーム3とネジにより固定され、モータ部を構成する。
モータ部と軸受Bの間にブレーキが設けられている。ブレーキはブレーキディスク5、アーマチェア6、ブレーキコイル7、ブレーキフィールド8より成る。
反Lブラケット21の後方にはエンコーダ18が取付けられ、エンコーダを保護するため、エンコーダカバ20がフレーム3にネジで固定されている。
このように、モータとブレーキ、エンコーダがシャフト14に対して直列に配置された構造となっている。ロボットなど低速、大トルク用途ではシャフト14の出力軸に減速機を直列に取付け使用する。
その他の従来の一実施例としては、特開2004−328898号公報に示されるように、ロータヨーク15を円筒形状に形成するとともに、円筒部の内周側スペースに、円筒状ソレノイドと、円板状のブレーキディスクとを有するブレーキを配置するものなどがある。
また、アクチュエータで発生する熱はブラケットを介して装置に放熱されるため、軸方向長さが長くなると冷却性能が低下してしまうというような問題も抱えていた。
また、その他の一実施例として示した、特開2004−328898号公報記載のモータの構成では、ロータヨークの内周にブレーキフィールドが存在するため、ロータヨークの漏洩磁束とブレーキの磁束が互いに干渉する可能性があり、干渉を防ぐためヨーク厚みを厚くすると内外径を小形化できないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小形化を達成するとともに、ロータヨークの漏洩磁束とブレーキの磁束が互いに干渉しないブレーキ付モータ提供することを目的とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の平滑電機子巻線形モータと前記平滑電機子巻線形モータに併設される電磁ブレーキとを備えたブレーキ付モータに係り、前記電磁ブレーキを、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記シャフト側に設けられた前記ブレーキディスクと、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記フレーム側に設けられ常時前記ブレーキディスクに接触する方向に付勢されているアーマチュアと、前記フレーム側に設けられて励磁によって前記アーマチュアを前記ブレーキディスクから離反させるブレーキコイルおよびブレーキフィールドとから構成し、かつ前記ロータヨークのカップ状内周側スペースに、前記ブレーキフィールドと一体に設けた軸受ハウジング部を前記ロータヨークと所定の空隙を介して前記ロータヨークと同心に配置したことを特徴としている。
そして、請求項3記載の発明は、請求項2記載のブレーキ付モータにおいて、前記軸受のグリースが前記電磁ブレーキへの浸入を防止するオイルシールを前記軸受ハウジング部に設けたことを特徴としている。
請求項2記載のブレーキ付モータによると、ブレーキフィールドと一体に軸受のハウジング部を設けるとともに、前記ハウジング部をモータのロータヨーク内径側に所定の空隙を介して配置し、ロータヨークの漏洩磁束を前記ハウジング部に鎖交させロータヨークの磁路の一部として兼用させているので、小形化を達成するとともに、ロータヨークの漏洩磁束とブレーキの磁束が互いに干渉しないブレーキ付モータとすることができる。
また、軸受の径を大きくできるため、シャフトをホローシャフトとすることが容易にでき、ホローシャフト内部にケーブルや配管を通すことにより装置全体の省スペース化が可能となる。
請求項3記載のブレーキ付モータによると、軸受のグリースが電磁ブレーキへ浸入することを防止できるので、安全なブレーキが確保される。
図において、1はステータコア、2は電機子巻線、3はフレーム、4は永久磁石、5はブレーキディスク、6はアーマチェア、7はブレーキコイル、8はブレーキフィールド、9はモールド樹脂、10は結線基板、11はLブラケット、12は軸受A、13は軸受B、14はシャフト、15はロータヨーク、16は反L軸受けハウジング、17はブレーキカバ、18はエンコーダ、20はエンコーダカバとなっている。
ステータコア1はケイ素鋼板を積層したもので、その内周には複数の電機子巻線2が図示しない絶縁層を介して、円周方向に等間隔に配置されている。各電機子巻線を結線基板10に半田づけした後、ステータコア1、電機子巻線2、結線基板10は樹脂モールド9により一体に固着されている。モールド後、ステータコア1とフレーム3は焼バメ又は接着により固定されている。
電機子巻線2は通電により発熱し、その熱はステータコア1を通してフレーム3に伝達されるため、フレーム3の材質としてはアルミニウムなどの高熱伝達率物質が望ましい。本実施例ではフレーム3をアルミニウムで構成している。電機子巻線2の内周には空隙を介して永久磁石4が対向配置されている。
永久磁石4はリング磁石または複数のセグメント磁石により構成され、所定の極数となるよう着磁されており、軟磁性材料で構成されたロータヨーク15の外周に接着固定されている。ロータヨーク15は本発明により内径側に窪ませた略カップ状に形成したのが特徴である。すなわち、図2の従来のロータヨーク15’は肉厚の環状形状で、シャフト14に全面に固定されていたが、本発明による
ロータヨーク15は、肉厚の環状形状の従来のロータヨーク15’のシャフト14に固定される部位を抉(えぐ)って、内径側を軸方向に窪ませたカップ状に形成している。そして、このロータヨーク15はシャフト14と同心に固定され、シャフト14は軸受A12、軸受B13により回転自在に支持されている。Lブラケット11はフレーム3と一体に形成されており、軸受A12の外輪がLブラケット11に嵌合されている。本発明により、ブレーキフィールド8と反L軸受ハウジング16とは一体に形成されている。そして、軸受B13の外輪は反L軸受ハウジング16に嵌合されており、ブレーキフィールド8の外周は図示しないボルトによりフレーム3に固定されモータ部を構成している。
一般にロータヨーク15のラジアル方向の厚さは磁石磁束とヨーク材質の飽和磁束密度より決定されるが、ロータヨーク内周には微小な空隙を介して、これも本発明により軟磁性材料で構成された反L軸受ハウジング16が配置されており、ロータヨーク15のラジアル方向厚さを薄くしてもモータ磁束は反L軸受ハウジング16に鎖交しモータの磁気回路の一部となるので、誘導起電力の低下などは発生せず、モータの特性に影響しない。このため、従来に比べロータヨークを薄くできるのでモータ外径の小形化やホローシャフトの場合は中空径の拡大が可能となる。
ブレーキフィールド8は同心のスロットを有した円筒形状もので、鉄などの軟磁性材料で構成されている。ブレーキコイル7は、図示しないボビンに円筒形状に巻回し、ブレーキフィールド8の溝に挿入後、樹脂モールド等により固着されている。ブレーキフィールド8の外周にはブレーキディスク5をアーマチェア6とサイドプレート22に押付けるため、図示しないコイルばねが配置されている。
ブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22の間に配置されており、ハブ23を介してシャフト14に取付けられている。
また、サイドプレートは図示しないカラを介してブレーキフィールド8に固定されている。
次に、ブレーキの動作について説明する。
ブレーキコイルに通電していない状態ではコイルばねの力によりブレーキブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22に押付けられ拘束されている。ブレーキディスク5はハブ23を介してシャフト14に取付けられているため、シャフト14も回転しない。
コイル7に通電すると、磁気吸引力によってアーマチェア6がブレーキフィールド8に吸着するので、ブレーキディスク5は回転自在となり、ブレーキが開放されている。
図示しないサーボアンプには磁気センサによるロータの位置情報が入力されており、図示しないサーボコントローラからの指令とロータの位置情報から電機子巻線に所定の電流位相、所定振幅の電流を通電することでモータが回転する。
アーマチェア6とブレーキフィールド8が吸着している状態ではブレーキコイルに通電する電流を下げ、電力消費およびブレーキからの発熱を低減することもできる。ブレーキコイル7の発熱はブレーキフィールド8に伝達されるが、ブレーキフィールド8はフレーム3に固着されるため、フレームを通して効率よく放熱できる。ブレーキの反L側には保護のためブレーキカバ17が取付けられており、ブレーキカバ17の反L側にはエンコーダ18の固定子側が取付けられている。
エンコーダの回転子側は固定子側と対向するようシャフト14に取付けられている。エンコーダ保護のため、ブレーキカバ17の反L側にエンコーダカバが設けられている。本例では軸受B13のグリースのブレーキへの浸入を防止するため反L側軸受ハウジングにオイルシール24を設けている。
本発明はモータの出力軸に減速機を設けることで、ブレーキ、減速機付モータとして構成できることはいうまでもない。
また、請求項2記載のブレーキ付モータによると、ブレーキフィールドと一体に軸受のハウジング部を設けるとともに、前記ハウジング部をモータのロータヨーク内径側に所定の空隙を介して配置し、ロータヨークの漏洩磁束を前記ハウジング部に鎖交させロータヨークの磁路の一部として兼用させているので、小形化を達成するとともに、ロータヨークの漏洩磁束とブレーキの磁束が互いに干渉しないブレーキ付モータとすることができる。
また、軸受の径を大きくできるため、シャフトをホローシャフトとすることが容易にでき、ホローシャフト内部にケーブルや配管を通すことにより装置全体の省スペース化が可能となる。
そして、請求項3記載のブレーキ付モータによると、軸受のグリースが電磁ブレーキへ浸入することを防止できるので、安全なブレーキが確保される。
2・・・・電機子巻線
3・・・・フレーム
4・・・・永久磁石
5・・・・ブレーキディスク
6・・・・アーマチェア
7・・・・ブレーキコイル
8・・・・ブレーキフィールド
9・・・・モールド樹脂
10・・・・結線基板
11・・・・Lブラケット
12・・・・軸受A
13・・・・軸受B
14・・・・シャフト
15・・・・ロータヨーク
16・・・・反L側軸受ハウジング
17・・・・ブレーキカバ
18・・・・エンコーダ
20・・・・エンコーダカバ
21・・・・反Lブラケット
22・・・・サイドプレート
23・・・・ハブ
24・・・・オイルシール
Claims (3)
- 固定子と回転子とから成り、前記固定子は、電磁部外周に非磁性の良熱伝導材で構成したフレームと、前記フレームの内周側に固着された円筒状のステータコアと、前記ステータコアの内周に所定の磁極を構成するよう配置された電機子巻線とを有し、前記回転子は、前記電機子巻線の内周側に回転自在に配置されたシャフトと、前記シャフトに固定されたロータヨークと、前記ロータヨークの外周に所定のピッチ毎に交互に異極となるようにかつ前記電機子巻線から空隙を介して配置された界磁永久磁石とを有する平滑電機子巻線形モータにおいて、
前記ロータヨークの形状を内径側に窪ませた略カップ状に形成したことを特徴とする平滑電機子巻線形モータ。 - 請求項1記載の平滑電機子巻線形モータと、前記平滑電機子巻線形モータに併設される電磁ブレーキと、を備えたブレーキ付モータにおいて、
前記電磁ブレーキを、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記シャフト側に設けられた前記ブレーキディスクと、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記フレーム側に設けられ常時前記ブレーキディスクに接触する方向に付勢されているアーマチュアと、前記フレーム側に設けられて励磁によって前記アーマチュアを前記ブレーキディスクから離反させるブレーキコイルおよびブレーキフィールドとから構成し、かつ前記ロータヨークのカップ状内周側スペースに、前記ブレーキフィールドと一体に設けた軸受ハウジング部を前記ロータヨークと所定の空隙を介して前記ロータヨークと同心に配置したことを特徴とするブレーキ付モータ。 - 前記軸受のグリースが前記電磁ブレーキへの浸入を防止するオイルシールを前記軸受ハウジング部に設けたことを特徴とする請求項2記載のブレーキ付モータ。
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