JP2007195342A - ブレーキ付きモータおよびそのモータを用いたエレベータ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】多段式ブレーキ構造のブレーキ付きモータにおいて、コストのかかる機械的な変更を要することなく、簡単な手段で、電磁ブレーキ機構のコイルに電流を流す際のモータの内部や周辺への漏れ磁束を的確に低減してモータの信頼性を高める。
【解決手段】回転軸４の外周部に設けられた２つの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂを備え、各電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂは、回転軸４と一体に回転する円板体１４ａ，１４ｂと、これら円板体１４ａ，１４ｂに対して接離する可動部材１３ａ，１３ｂと、コイル１１ａ，１１ｂを有し、このコイル１１ａ，１１ｂへの通電で電磁力を発生して可動部材１３ａ，１３ｂを移動させる電磁石１２ａ，１２ｂとを備えてなり、各電磁石１２ａ，１２ｂのコイル１１ａ，１１ｂには、その電磁石１２ａ，１２ｂごとで互いに逆向きとなる電流を流して電磁石１２ａ，１２ｂを駆動するブレーキ付きモータとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸に制動をかける電磁ブレーキ機構を備えるブレーキ付きモータおよびそのモータを用いたエレベータ駆動システムに関する。

この種のブレーキ付きモータにおいては、その回転軸の一端側の端部に電磁ブレーキ機構が設けられている。この電磁ブレーキ機構は、モータの回転軸を周回するように配置された電磁石およびこの電磁石で制御される可動部材を備えている。電磁ブレーキ機構を駆動する際には電磁石のコイルが励磁される。このコイルの励磁により磁束が発生するが、この磁束が漏れて、回転軸に連結されたエンコーダや、回転軸を支持した軸受などの磁性材料からなる部品に悪影響が及ぶことがある。これについてさらに詳しく説明する。

図９には、従来のブレーキ付きモータ１の構造を示してある。このモータ１は、筒状のケース２を有し、このケース２の内部中心軸線上に軸受３を介して回転軸４が回転自在に支持されている。回転軸４は鉄などの磁性材料で形成されている。ケース２の内周部にはステータ７が取り付けられ、このステータ７の突極にそれぞれ駆動コイル６が巻回されている。回転軸４の外周部には、円筒状のロータ５が嵌着固定され、このロータ５の外周面とステータ７の内周面とが僅かな隙間をあけて互いに対向し、前記駆動コイル６への通電に応じてロータ５が回転軸４と一体に回転する。

ケース２の一端側の端部には、回転軸４を囲むように電磁ブレーキ機構８が設けられ、さらにこの電磁ブレーキ機構８の端面側に磁気式のエンコーダ９が配置されている。電磁ブレーキ機構８は、電磁石１２と、この電磁石１２に対向して設けられた可動部材１３と、前記回転軸４に取り付けられた制動部材としての円板体１４とを備えてなる。

電磁石１２は磁性材料で形成された環状のヨーク１０と、このヨーク１０の一方の端面側に前記回転軸４の周方向に沿って周回するように装着されたコイル１１とで構成されている。可動部材１３は磁性材料により環状に形成され、ヨーク１０の一方の端面と対向するように配置され、かつ複数のガイドシャフト１８を介して回転軸４の軸方向に移動可能に支持されている。

回転軸４に取り付けられた円板体１４は、その基部を除き、前記可動部材１３とケース２の端面との間の隙間内に介入されている。可動部材１３はガイドシャフト１８に設けられたばね１５によりヨーク１０の反対側に弾性的に付勢されている。そして、コイル１１が通電され、電磁石１２に電磁力が発生しているときには、その電磁力により可動部材１３がばね１５に抗して吸引される。この状態からコイル１１の通電が切られ、電磁力が消失すると、可動部材１３がばね１５の付勢力でヨーク１０の反対側に移動してブレーキシュー１９を介して前記円板体１４に圧接し、この圧接による摩擦力で回転軸４に対して制動がかけられる。そして、コイル１１が再び通電され、電磁石１２に電磁力が発生したときに、その電磁力により可動部材１３がばね１５に抗して吸引され、回転軸４に対する制動が解除される。
エンコーダ９は軸受１６を介して回転軸４に連結され、その回転軸４の回転時の回転角を検出する。このエンコーダ９はカバー１７で覆われている。

このように、ブレーキ付きモータ１においては、回転軸４に制動をかけるときに、電磁石１２のコイル１１に電流を流してヨーク１０を磁化し、可動部材１３を吸引する。コイル１１に電流が流れたときには、ヨーク１０と共に、磁性材料からなる回転軸４も同時に磁化され、回転軸４が電磁石となって内部に磁束が形成される。回転軸４が磁化されると、回転軸４と接触している軸受３、回転軸４の端部に設けられたエンコーダ９、エンコーダ９と回転軸４との間の軸受１６、回転軸４の近傍の他の磁性材料からなる部材を磁束が通過する。図９には電磁ブレーキ機構８を通る磁束および回転軸４を通る磁束を破線で示してある。

ところが、磁気式のエンコーダ９の部分に漏れ磁束が通ると、その検出精度に悪影響が及び、また回転軸４の軸受３やエンコーダ９の軸受１６に磁束が通ると、磁性材料からなるその軸受３，１６の外輪、内輪、ボール、保持器などがそれぞれ磁気的に吸引し合い、回転抵抗となる恐れがある。これらの問題が生じると、回転角の検出不良などでモータ１の運転に支障が生じるばかりでなく、軸受３，１６や回転軸４が破損する恐れもある。また、場合によっては、ロータ５に悪影響が及び、トルクの脈動が発生する恐れもある。

ところで、この種のブレーキ付きモータとして、ブレーキトルクを増大し、また安全性の観点から図１０に示すように、電磁ブレーキ機構を回転軸４の軸方向に２つ並べて設けた多段式ブレーキ構造のものもある。諸外国においては、エレベータの巻上機に使用するブレーキ付きモータとしてはこのような多段式ブレーキ構造のものを使用することが義務付けられている場合がある。

このような多段式ブレーキ構造の場合には、各電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂのコイル１１ａ，１１ｂに電流を流したときに、回転軸４の磁化はさらに強くなる。このときの磁束の流れを図１０に破線で示してある。したがって、この場合には、回転軸４に付設されているエンコーダ９や回転軸４を支持している軸受３などへの悪影響がより大きくなる。

以上のような回転軸の磁化による問題を解決する手段として、特開平５−１１１２１３号（特許文献１）、実開平３−７００６０号（特許文献２）、特開昭５９−７０１６５号（特許文献３）では、エンコーダの近傍の回転軸の一部などを非磁性材料とすることで回転軸の磁化の影響を緩和する対策が提案されている。また、実開平６−７４０６６号（文献４）では電磁ブレーキのコイルを２分割し、その内側と外側のコイルに流す電流の向きを逆にすることで電磁ブレーキの内側の回転軸の磁化を低減させ、エンコーダや軸受への影響を小さくする対策が提案されている。
特開平５−１１１２１３号公報 実開平３−７００６０号公報 特開昭５９−７０１６５号公報 実開平６−７４０６６号公報

しかしながら、エンコーダの近傍の回転軸の一部などを非磁性材料とする手段を採用するとなると、その回転軸などの構造が複雑となり、また部品点数も増え、コストが高くなる。さらに、回転軸の一部を非磁性材料とする場合でも、電磁ブレーキ機構が回転軸の軸方向に複数並んで配置される多段式ブレーキ構造の場合では、回転軸が磁化されると、ブレーキ機構が１つの場合に比べて大きな磁束が回転軸に形成されるため、エンコーダの近傍の部材を非磁性材料としても、エンコーダの周辺への漏れ磁束が大きくなり、十分な磁化低減効果が得られない。

一方、コイルを２分割する手段では、電磁ブレーキのヨークおよびコイルの構造が複雑となり、また部品点数も増大する。そして多段式ブレーキ構造の場合には、さらに構造が複雑化してしまう。

本発明はこのような点に着目してなされたもので、多段式ブレーキ構造のブレーキ付きモータにおいて、コストのかかる機械的な変更を要することなく、簡単な手段で、電磁ブレーキ機構のコイルに電流を流す際のモータの内部や周辺への漏れ磁束を的確に低減してモータの信頼性を高めることを目的とし、またそのモータをエレベータの巻上機として用いることにより、エレベータを円滑に駆動して乗り心地を高めることを目的とする。

請求項１の発明は、回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた２つの電磁ブレーキ機構とを備え、前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、前記各電磁石のコイルには、その電磁石ごとで互いに逆向きとなる電流を流してなることを特徴としている。

請求項２の発明は、回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた２つの電磁ブレーキ機構と、これら電磁ブレーキ機構を駆動する電源回路とを備え、前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、前記電源回路は、前記各電磁石のコイルに、その電磁石ごとで互いに逆向きとなる電流を流す制御手段を有することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記２つの電磁ブレーキ機構が、前記回転軸の軸方向に並んで配置されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記各電磁石のコイルに互いに逆向きに電流を流す際に、その双方の電流の絶対値に差を設けてあることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円板体であることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円筒体であることを特徴としている。

請求項７の発明は、回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた複数の電磁ブレーキ機構とを備え、前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、前記複数の電磁石のコイルには、その複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で互いに流れの向きが逆方向となる電流を流してなることを特徴としている。

請求項８の発明は、回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた複数の電磁ブレーキ機構と、これら電磁ブレーキ機構を駆動する電源回路とを備え、前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、前記電源回路は、前記複数の電磁石のコイルに、その複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で互いに流れの向きが逆方向となる電流を流す制御手段を有することを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記複数の電磁ブレーキ機構が、前記回転軸の軸方向に並んで配置されていることを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記複数の電磁石のコイルのうち、同じ方向に電流が流れるコイルと、異なる方向に流れるコイルとの数が同数もしくは差が１つであることを特徴としている。

請求項１１の発明は、請求項９に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記複数の電磁石のコイルに流す電流の方向が、それぞれ互いに隣り合って配置された電磁石のコイルごとで異なっていることを特徴としている。

請求項１２の発明は、請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記各電磁石のコイルに電流を流す際に、異なる向きに流れる電流間の絶対値に差を設けてあることを特徴としている。

請求項１３の発明は、請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円板体であることを特徴としている。

請求項１４の発明は、請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円筒体であることを特徴としている。

請求項１５の発明は、請求項１ないし１４のいずれかに記載のブレーキ付きモータを、エレベータの乗りかごを駆動する巻上機として用いてエレベータの駆動システムとしてあることを特徴としている。

多段式ブレーキ構造のブレーキ付きモータにおいて、コストのかかる機械的な変更を要することなく、簡単な手段で、電磁ブレーキ機構のコイルに電流を流す際のモータの内部や周辺への漏れ磁束を的確に低減してモータの信頼性を高めることができる。またそのモータをエレベータの巻上機として用いることにより、エレベータを円滑に駆動して乗り心地の良いエレベータを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図１ないし図８を参照して説明する。なお、従来の構成と対応する部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１および図２には第１の実施形態に係るブレーキ付きモータ１の構造を示してある。このモータ１においては、回転軸４の一端側の端部の外周部に第１および第２の２つの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂが回転軸４の軸方向に沿って並列するように設けられている。各電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂは、それぞれヨーク１０ａ，１０ｂにコイル１１ａ，１１ｂを装着してなる電磁石１２ａ，１２ｂと、その電磁石１２ａ，１２ｂの端面に対向して配置され、ガイドシャフト１８に沿って回転軸４の軸方向に移動することが可能な可動部材１３ａ，１３ｂと、前記可動部材１３ａ，１３ｂを電磁石１２ａ，１２ｂの反対側の方向に弾性的に付勢したばね部材１５ａ，１５ｂとを備えている。コイル１１ａ，１１ｂは回転軸４の周方向に沿って周回するようにヨーク１０ａ，１０ｂに装着されている。

回転軸４には、各電磁石１２ａ，１２ｂに対応して配置するように、第１および第２の２つの制動部材としての円板体１４ａ，１４ｂが取り付けられている。これら円板体１４ａ，１４ｂは回転軸４と一体に回転する。前記可動部材１３ａ，１３ｂはばね部材１５ａ，１５ｂの付勢力でブレーキシュー１９ａ，１９ｂを介して前記円板体１４ａ，１４ｂに圧接し、その摩擦力により回転軸４に制動がかかり、その回転が拘束される。

回転軸４に対する制動を解除するときには、電磁石１２ａ，１２ｂのコイル１１ａ，１１ｂに電流を流し、電磁石１２ａ，１２ｂに電磁力を発生させ、その電磁力で可動部材１３ａ，１３ｂをばね部材１５ａ，１５ｂに抗して吸引し、円板体１４ａ，１４ｂから引き離すことにより解除する。また、コイル１１ａ，１１ｂへの通電を切ることによりに、電磁石１２ａ，１２ｂの電磁力を消失させ、可動部材１３ａ，１３ｂをばね部材１５ａ，１５ｂの付勢力で電磁石１２ａ，１２ｂの反対側に移動させて円板体１４ａ，１４ｂに圧接させて回転軸４に制動をかける。

通常、このような２つの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂを有するブレーキ付きモータ１においては、それぞれの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂのコイル１１ａ，１１ｂに同等の電流を同方向に流して励磁している。

しかし、それぞれのコイル１１ａ，１１ｂに同方向の電流を流して励磁すると、コイル１１ａ，１１ｂの内側を貫通している回転軸４がそれぞれのコイル１１ａ，１１ｂの内側の部分で磁化されて電磁石となってしまい、かつその電磁石が直列に結合されたかたちとなるため、回転軸４の全体では非常に強い電磁石が形成されてしまう。

そこで、本実施形態のブレーキ付きモータ１では、第１および第２の２つのコイル１１ａ，１１ｂに対して互いに異なる逆方向の電流を流して励磁する構成としてある。例えば、第１のコイル１１ａに対しては、図１において紙面上向きの方向（＋ｚ方向）に電流を流し、第２のコイル１１ｂに対しては、それとは逆向きとなる紙面下向きの方向（−ｚ方向）に電流を流す。すなわち、図２に示すように、第１のコイル１１ａには、回転軸４の端面側から見て時計回りとなる方向に、第２のコイル１１ｂには反時計回りとなる方向にそれぞれ電流を流す。

このように、双方のコイル１１ａ，１１ｂに対して互いに逆方向となる向きの電流を流すと、それぞれのコイル１１ａ，１１ｂの内側を貫通している回転軸４には第１のコイル１１ａに対応する部分と、第２のコイル１１ｂに対応する部分との２箇所において互いに逆向きの磁極で磁化される。そして逆向きに磁化された回転軸４がその軸方向に一体となっているから、磁化が互いに打ち消し合うことになり、回転軸４の全体の磁化が大幅に低減する。コイル１１ａ，１１ｂに電流を流した際の磁束の向きを図１に破線で示してある。

コイル１１ａ，１１ｂに互いに逆向きの電流を流すためには、例えば図３に示すような電源回路を用いることが可能である。この電源回路は、電源４０にスイッチ４１を介して第１および第２のコイル１１ａ，１１ｂが並列に接続されている。そして第１のコイル１１ａに対して第１のサイリスタ４２ａが直列に接続され、第２のコイル１１ｂに対して第２のサイリスタ４２ｂが直列に接続されている。第１のサイリスタ４２ａはそのアノードが電源４０の一方側の端子に接続され、カソードが第１のコイル１１ａに接続されている。また、第２のサイリスタ４２ｂはそのアノードが電源４０の他方側の端子に接続され、カソードが第２のコイル１１ａに接続されている。

このような電源回路によれば、スイッチ４１を投入すると、電源４０から第１のコイル１１ａに流れる電流の向きが第１のサイリスタ４２ａにより一方向に規制され、第２のコイル１１ｂに流れる電流の向きが第２のサイリスタ４２ｂにより他方向に規制され、第１のコイル１１ａに流れる電流の向きと第２のコイル１１ｂに流れる電流の向きとを互いに逆方向とすることができる。

このように本実施形態のブレーキ付きモータ１においては、回転軸４に対する磁化を大幅に低減でき、したがってその漏れ磁束に起因するエンコーダ９への影響や、回転軸４を支持した軸受３、エンコーダ９と回転軸４とを連結した軸受１６などの回転軸４の近傍の磁性材料部材への影響を大幅に低減することができる。さらに、電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂから回転軸４を通してロータ５側に及ぶ影響も小さくなり、電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂから漏れた磁束に起因する回転軸４のトルク脈動などの問題も解消でき、モータを支障なく円滑に運転することができる。

また、本実施形態のブレーキ付きモータ１は、通常の多段式ブレーキ構造のモータと機械的な構成は同じで、電磁石１２ａ，１２ｂのコイル１１ａ，１１ｂに通電する電源回路を変更するのみで対応が可能であるため、部品点数の増加や構成の複雑化という問題がなく、既存のモータに対しても容易に適用することができる。

なお、本実施形態では、回転軸４の端面側から見て、第１の電磁石１２ａのコイル１１ａには時計回りの方向に、第２の電磁石１２ｂのコイル１１ｂには反時計回りの方向にそれぞれ電流を流すようにしたが、その２つのコイル１１ａ，１１ｂに流れる電流の向きが互いに逆方向とななれば、その向きはいずれであっても差し支えない。

次に、図４を参照して第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るブレーキ付きモータは、図１および図２に示した第１の実施形態のモータと同じ構造となっている。そして第１の実施形態の場合と同様に、電磁石１２ａ，１２ｂのコイル１１ａ，１１ｂに互いに逆向きとなる電流を流すが、この際、そのコイル１１ａ，１１ｂに流す電流の大きさが異なるように制御する。すなわち、磁化による問題が発生する箇所における磁束密度が低減するように、コイル１１ａ，１１ｂに流れる電流の絶対値に差をつける。

例えば、エンコーダ９の周辺において、コイル１１ａによる磁界のベクトルが発生して、エンコーダ９の周囲への漏れ磁束が大きくなっている場合には、第１のコイル１１ａに流す電流量を減少させるか第２のコイル１１ｂに流す電流量を増加させ、もしくはそれぞれのコイル１１ａ，１１ｂの電流量を増減させて電流量に差をつける。これにより、エンコーダ９の周辺に漏れる磁束密度を小さくすることが可能となる。

この場合の電源回路の一例を図４に示してある。この電源回路は、第１の実施形態の場合の電源回路と同様に、電源４０にスイッチ４１を介して第１および第２のコイル１１ａ，１１ｂが並列に接続されている。そして第１のコイル１１ａに対して第１のサイリスタ４２ａが直列に接続され、第２のコイル１１ｂに対して第２のサイリスタ４２ｂが直列に接続されている。この場合のサイリスタ４２ａ，４２ｂは３端子サイリスタであり、第１のサイリスタ４２ａのゲートには第１のサイリスタ制御回路４３ａが接続され、第２のサイリスタ４２ｂのゲートには第２のサイリスタ制御回路４３ｂが接続されている。

このような電源回路によれば、各サイリスタ制御回路４３ａ，４３ｂにより各サイリスタ４２ａ，４３ｂを制御することにより各コイル１１ａ，１１ｂに流れる電流量に差が生じるように調整することができる。

このような第２の実施形態においては、コイル１１ａ，１１ｂに流す電流量に差をつけることにより、第１の実施形態の場合よりもさらに漏れ磁束を小さくして磁気による各部への影響をより低減することができる。

図５には第３の実施形態に係るブレーキ付きモータ１の構造を示してある。この実施形態においては、回転軸４の一端側の端部の外周部に第１および第２の２つの電磁ブレーキ機構２０ａ，２０ｂが回転軸４の軸方向に沿って並ぶように設けられている。

これら電磁ブレーキ機構２０ａ，２０ｂは、コイル２５ａ，２５ｂを有する電磁石２４ａ，２４ｂと、これら電磁石２４ａ，２４ｂの外周面側に配置された円弧状の可動部材２３ａ，２３ｂとを備え、可動部材２３ａ，２３ｂは電磁石２４ａ，２４ｂに対して接離する回転軸４の径方向に移動可能であるとともに、ばね部材２２ａ，２２ｂにより電磁石２４ａ，２４ｂから離間する方向に弾性的に付勢されている。なお、円弧状の可動部材２３ａ，２３ｂは、電磁石２４ａ，２４ｂの外周側にその電磁石２４ａ，２４ｂを隔てて回転軸４に対して対称的に配置するように複数個ずつ設けられている。

回転軸４には、各電磁石２４ａ，２４ｂに対応するように、それぞれ制動部材としての円筒体２１ａ，２１ｂが回転軸４と同心的に取り付けられている。前記電磁石２４ａ，２４ｂおよび可動部材２３ａ，２３ｂは、前記円筒体２１ａ，２１ｂの内側に配置され、前記可動部材２３ａ，２３ｂが前記円筒体２１ａ，２１ｂの内周面に対向するように支持されている。

円筒体２１ａ，２１ｂは回転軸４と一体に回転する。可動部材２３ａ，２３ｂはばね部材２２ａ，２２ｂの付勢力でブレーキシュー１９ａ，１９ｂを介して円筒体２１ａ，２１ｂの内周面に圧接し、その摩擦力で回転軸４に制動がかかる。

回転軸４に対する制動を解除するときには、電磁石２４ａ，２４ｂのコイル２５ａ，２５ｂに電流を流し、電磁石２４ａ，２４ｂに電磁力を発生させ、その電磁力で可動部材２３ａ，２３ｂをばね部材２２ａ，２２ｂに抗して吸引し、円筒体２１ａ，２１ｂから引き離す。これにより回転軸４の制動を解除することができる。また、コイル２５ａ，２５ｂへの通電を切ることによりに、電磁石２４ａ，２４ｂの電磁力を消失させ、可動部材２３ａ，２３ｂをばね部材２２ａ，２２ｂの付勢力で電磁石２４ａ，２４ｂから離間する方向に移動させて円筒体２１ａ，２１ｂに圧接させることにより回転軸４に制動をかけることができる。

このブレーキ付きモータ１においても、電磁ブレーキ機構２０ａ，２０ｂが回転軸４の軸方向に並んで配置されているため、それぞれのコイル２５ａ，２５ｂに同方向の電流を流すと、回転軸４が強く磁化されてしまう。したがって本実施形態においても、各コイル２５ａ，２５ｂに対して互いに逆方向となる電流を流す。これにより第１の実施形態の場合と同様の効果が得られ、漏れ磁束に起因する影響を低減させることができる。

また、第２の実施形態の場合と同様に、コイル２５ａ，２５ｂに互いに逆方向となる電流を流すとともに、その電流の大きさが異なるように制御することにより、漏れ磁束の大きさをさらに小さくすることが可能となる。

前記各実施形態では、電磁ブレーキ機構の数が２つである場合について説明したが、電磁ブレーキ機構の数は３つ以上の複数であってもよい。
図６には、３つの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂ，８ｃを備える第４の実施形態のブレーキ付きモータ１を、図７には、４つの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える第５の実施形態のブレーキ付きモータ１をそれぞれ示してある。なお、いずれの電磁ブレーキ機構８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄも第１の実施形態の場合と同様のディスクブレーキ構造で、回転軸４の軸方向に沿って並ぶように配置されている。

これらのモータ１においては、コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに流す電流の向きを、その隣り合うコイル同士で互いに逆向きとなるように制御する。すなわち、図６のモータ１の場合には、３つのコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうちの中間のコイル１１ｂに流れる電流の向きが、その両側の２つコイル１１ａ，１１ｃに流れる電流の向きとは逆方向となるようにする。また、図７のモータ１の場合には、回転軸４の端部から数えて１つ目と３つ目のコイル１１ａ，１１ｃに流れる電流の向きが、２つ目と４つ目のコイル１１ｂ，１１ｄに流れる電流の向きとは逆方向となるようにする。

このように、コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄごとで電流の流れる向きが逆向きになると、すべてが同じ向きである場合に比較して、回転軸４の全体の磁化を大幅に低減でき、回転軸４の磁化に起因する漏れ磁束によるモータ１の各部への影響を小さくすることができる。

また、コイルの数が偶数のときには、電流が一方向に流れるコイルの数と、電流が逆方向に流れるコイルの数とが同数となり、コイルの数が奇数のときには、電流が一方向に流れるコイルの数と、電流が逆方向に流れるコイルの数との差が１つとなることから、回転軸４の内部の各方向の磁界の大きさがほぼ同等となる。したがって、回転軸４の全体の磁化を効果的に弱めることができる。さらにコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに流す電流の向きを隣り合うコイルどうしで交互に逆向きとすることにより、回転軸４の磁化状態が比較的均一に相殺され、モータ１の内部や周辺への漏れ磁束の影響を的確に緩和することができる。

また、第２の実施形態の場合のように、各コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに流す電流の大きさをそれぞれ変えるようにしてもよく、この場合には漏れ磁束をより小さくすることができる。

なお、コイルの数が３つ以上の複数の場合、その複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で電流の流れの向きが逆方向となるようにすればよく、必ずしも交互に電流の流れの向きが変わるようにする必要はない。

図６および図７に示す第４および第５の実施形態のブレーキ付きモータ１では、制動部材として円板体１４ａ〜１４ｄを用いるディスクブレーキ構造としたが、第３の実施形態の場合のように円筒状の制動部材を用いるドラムブレーキ構造とすることも可能である。

また、本発明において、回転軸４に対して設ける電磁ブレーキ機構の数は２つ以上の複数であれば、その数は限定されず、任意の数だけ設けることが可能である。
そして、電磁ブレーキ機構の数が３つ以上の複数の場合、その複数の電磁ブレーキ機構の各コイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で電流の流れの向きが逆方向となるようにすればよく、必ずしも隣り合う電磁ブレーキのコイルに対して交互に電流の流れの向きを変えるようにする必要はない。

以上のような本発明のブレーキ付きモータ１は、例えばエレベータの巻上機として用いることが可能である。図８には本発明のブレーキ付きモータ１をエレベータの巻上機３１として用いた例を示してある。

すなわち、本発明のブレーキ付きモータ１の回転軸４にシーブ３０を取り付けて巻上機３１とし、この巻上機３１を昇降路３２の上部の例えば機械室に設置する。そしてシーブ３０にロープ３３を巻き掛け、このロープ３３を介して昇降路３２内に乗りかご３４と釣合い重り３５を吊下げ、モータ１の駆動によりシーブ３０が回転させ、乗りかご３４を昇降路３２内で昇降させる。そしてモータ１の電磁ブレーキ機構の動作で、乗りかご３４の昇降動作の停止と開始を制御する。

モータ１の回転軸４には磁化低減対策が施され、エンコーダや軸受、ロータへの漏れ磁束の影響が小さく抑えられており、このためエレベータの巻上機３１として用いるときに、故障が起きにくく、また乗りかご３４を滑らかに駆動でき、高い信頼性とより良い乗り心地を備えるエレベータとすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の断面図。 そのブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の斜視図。 そのブレーキ付きモータにおける電磁ブレーキ機構のコイルに対する電源回路図。 本発明の第２の実施形態に係るブレーキ付きモータにおける電磁ブレーキのコイルに対する電源回路図。 本発明の第３の実施形態に係るブレーキ付きモータのこうぞを示す一部破断の断面図。 本発明の第４の実施形態に係るブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の断面図。 本発明の第５の実施形態に係るブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の断面図。 本発明に係るブレーキ付きモータをエレベータの巻上機として用いた例を示す説明図。 従来のブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の断面図。 他の従来のブレーキ付きモータの構造を示す一部破断の断面図。

符号の説明

１…ブレーキ付きモータ
３…軸受
４…回転軸
５…ロータ
７…ステータ
８ａ．８ｂ…電磁ブレーキ機構
９…エンコーダ
１１ａ〜１１ｄ…コイル
１２ａ．１２ｂ…電磁石
１３ａ．１３ｂ…可動部材
１４ａ〜１４ｄ…円板体
１５ａ．１５ｂ…ばね部材
１６…軸受
１８…ガイドシャフト
１９ａ．１９ｂ…ブレーキシュー
２０ａ．２０ｂ…電磁ブレーキ機構
２１ａ．２１ｂ…円筒体
２２ａ．２２ｂ…ばね部材
２３ａ．２３ｂ…可動部材
２４ａ．２４ｂ…電磁石
２５ａ．２５ｂ…コイル
３０…シーブ
３１…巻上機
３２…昇降路
３３…ロープ
４０…電源

Claims (15)

1. 回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた２つの電磁ブレーキ機構とを備え、
   前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、
   前記各電磁石のコイルには、その電磁石ごとで互いに逆向きとなる電流を流してなることを特徴とするブレーキ付きモータ。
2. 回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた２つの電磁ブレーキ機構と、これら電磁ブレーキ機構を駆動する電源回路とを備え、
   前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、
   前記電源回路は、前記各電磁石のコイルに、その電磁石ごとで互いに逆向きとなる電流を流す制御手段を有することを特徴とするブレーキ付きモータ。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記２つの電磁ブレーキ機構は、前記回転軸の軸方向に並んで配置されていることを特徴とするブレーキ付きモータ。
4. 請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記各電磁石のコイルに互いに逆向きに電流を流す際に、その双方の電流の絶対値に差を設けてあることを特徴とするブレーキ付きモータ。
5. 請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円板体であることを特徴とするブレーキ付きモータ。
6. 請求項１または２に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円筒体であることを特徴とするブレーキ付きモータ。
7. 回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた複数の電磁ブレーキ機構とを備え、
   前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、
   前記複数の電磁石のコイルには、その複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で互いに流れの向きが逆方向となる電流を流してなることを特徴とするブレーキ付きモータ。
8. 回転軸と、この回転軸の外周部に設けられた複数の電磁ブレーキ機構と、これら電磁ブレーキ機構を駆動する電源回路とを備え、
   前記各電磁ブレーキ機構は、それぞれ前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する制動部材と、この制動部材に対して接離する方向に移動が可能な可動部材と、前記回転軸の周方向に沿って周回するコイルを有し、このコイルへの通電で電磁力を発生して前記可動部材を移動させる電磁石とを備えてなり、
   前記電源回路は、前記複数の電磁石のコイルに、その複数のコイルのうちの少なくとも１つ以上のコイルと残りのコイルとの間で互いに流れの向きが逆方向となる電流を流す制御手段を有することを特徴とするブレーキ付きモータ。
9. 請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、
   前記複数の電磁ブレーキ機構は、前記回転軸の軸方向に並んで配置されていることを特徴とするブレーキ付きモータ。
10. 請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、
    前記複数の電磁石のコイルのうち、同じ方向に電流が流れるコイルと、異なる方向に流れるコイルとの数が同数もしくは差が１つであることを特徴とするブレーキ付きモータ。
11. 請求項９に記載のブレーキ付きモータにおいて、
    前記複数の電磁石のコイルに流す電流の方向が、それぞれ互いに隣り合って配置された電磁石のコイルごとで異なっていることを特徴とするブレーキ付きモータ。
12. 請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、
    前記各電磁石のコイルに電流を流す際に、異なる向きに流れる電流間の絶対値に差を設けてあることを特徴とするブレーキ付きモータ。
13. 請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、
    前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円板体であることを特徴とするブレーキ付きモータ。
14. 請求項７または８に記載のブレーキ付きモータにおいて、
    前記回転軸に設けられて該回転軸と一体に回転する各制動部材が円筒体であることを特徴とするブレーキ付きモータ。
15. 請求項１ないし１４のいずれかに記載のブレーキ付きモータが、エレベータの乗りかごを駆動する巻上機として用いられていることを特徴とするエレベータ駆動システム。

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